黑鳥飛行員的高空金鐘罩

子寧

SR-71，“黑鳥”，這款以洛克希德A-12為基礎(chǔ)，由美國(guó)軍火工業(yè)傳奇人物凱利·約翰遜領(lǐng)導(dǎo)的臭鼬工廠操刀設(shè)計(jì)的3倍聲速高空戰(zhàn)略偵察機(jī)，從1966年服役到1998年退役，再到此時(shí)2017年，其名望與故事一直被人們傳頌。其中一架收藏在美國(guó)國(guó)家航空航天博物館編號(hào)為61-7972的SR-71還在2009年上映的科幻電影“變形金剛2”中“出演”了霸天虎一派的“天火”（JetFire）角色。這架SR-71在1990年初退役，同年3月6日，從美國(guó)西海岸城市洛杉磯飛往華盛頓特區(qū)，用時(shí)僅64分鐘，平均時(shí)速達(dá)3 452千米/小時(shí)，這個(gè)橫穿美國(guó)的速度紀(jì)錄至今無(wú)人打破。不僅飛得快，SR-71的飛行高度也無(wú)人能及，不過(guò)，需要糾正的一個(gè)錯(cuò)誤知識(shí)點(diǎn)是，人們常說(shuō)SR-71指標(biāo)為“雙3”，即速度3倍聲速，升限3萬(wàn)米，但事實(shí)上SR-71的指標(biāo)是“3.2Ma+FL800”，即速度3.2馬赫，高度8萬(wàn)英尺（24 384米），在實(shí)際飛行中的持續(xù)水平飛行“絕對(duì)高度紀(jì)錄”也是85 069英尺（約25 929米），由羅伯特·赫爾特上尉駕駛序列號(hào)61-7962的SR-71在1976年7月28日創(chuàng)造。在這個(gè)高度上，氣壓為海平面的2.44%，2萬(wàn)米時(shí)也僅為5.75%。在此高度飛行，飛行員不能使用普通的氧氣面罩，它們?cè)?3 000米以上就無(wú)法提供足夠的氧氣了。為此，大衛(wèi)·克拉克公司（David Clark Company）為A-12、YF-12、M-21和SR-71的飛行員設(shè)計(jì)了專用的增壓飛行服，增壓服不僅可以提供適合的壓力和氧氣，還可以保護(hù)飛行員在超聲速跳傘時(shí)，免受因氣動(dòng)加熱導(dǎo)致的230攝氏度的高溫傷害。大衛(wèi)·克拉克公司用他們的第一款全增壓宇航服——M4在1951年贏得了軍方的訂單后，又在1956年研制了XMC-2-DC增壓服，改進(jìn)并增加了飛行員保護(hù)裝置的增壓服被命名為S901，由SR-71的首批試飛員穿著，后在試飛中不斷改進(jìn)，才有了這款正式裝備SR-71飛行員的S1030增壓服，并在此后廣泛被U-2飛行員裝備，以及在現(xiàn)代航天服上得到衍生。S1030，黑鳥飛行員的金鐘罩，是如何保障飛行員的安全呢？

再造微型生態(tài)圈

氧含量和氣壓在3 000米高度內(nèi)的變化，低海拔時(shí)幾乎感受不到，即使在3 000米高度，也需要較長(zhǎng)時(shí)間才能表現(xiàn)出對(duì)生命體征的影響，但這個(gè)高度如果變成24 000米，一切都會(huì)瞬間致命。SR-71飛行員和航天飛機(jī)上的宇航員面臨的生理風(fēng)險(xiǎn)幾乎一樣。

對(duì)飛行來(lái)說(shuō)，缺氧是最大的生理風(fēng)險(xiǎn)。飛機(jī)在1萬(wàn)英尺（約3 000米）以下做大過(guò)載機(jī)動(dòng)時(shí)，血液受慣性涌向腿部，導(dǎo)致流向大腦的血液減少，大腦沒(méi)有足夠氧氣時(shí)就會(huì)黑視甚至昏迷。而在6萬(wàn)英尺高度，如果沒(méi)有保護(hù)，即便沒(méi)有過(guò)載機(jī)動(dòng)，不到5秒人類就會(huì)失去知覺(jué)，10秒之內(nèi)便會(huì)死亡。因此SR-71的飛行員必須穿著增壓服，使身體處于3 000米以下的環(huán)境才能執(zhí)行任務(wù)。

S1030增壓服是一套全封閉的專用服裝，共4個(gè)組件。增壓服主體采用雙拉鏈后入式設(shè)計(jì)，腳套與衣服主體為一體式氣密設(shè)計(jì)，袖口有金屬環(huán)和鎖定裝置與增壓手套連接，頸部開口的金屬環(huán)與頭盔連接，頭盔和手套獨(dú)立穿戴，最后是軀干挽具，用于限制增壓服在釋壓環(huán)境下的膨脹。靴子不屬于S1030的標(biāo)準(zhǔn)套件，飛行員只需穿著標(biāo)準(zhǔn)飛行靴，只不過(guò)靴子尺寸稍大，以容納一體式增壓腳套。

對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)，一套增壓服就是一套微型生態(tài)系統(tǒng)，除了提供壓力和氧氣環(huán)境外，內(nèi)部必須有舒適友善的肌膚環(huán)境，適合身體活動(dòng)的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，以及外層的耐火和抗撕裂功能。S1030增壓服是如何一一做到的呢？

S1030共4層，從內(nèi)到外，第一層是輕型尼龍襯墊，面料光滑。飛行員穿著的棉質(zhì)內(nèi)衣與尼龍襯墊之間的摩擦十分平順，尼龍襯墊同時(shí)具有很好的吸水性，因?yàn)槊恳淮物w行時(shí)，內(nèi)衣都會(huì)因?yàn)槌龊苟鴿裢?。襯墊的另一個(gè)目的是為飛行員和增壓服之間提供一個(gè)很好的平滑層，用來(lái)保持內(nèi)部氣流和壓力均勻。光滑的內(nèi)襯還能使飛行員輕松“移動(dòng)”，因?yàn)樵鰤悍w積大，幾乎是卡在艙內(nèi)，光滑的內(nèi)襯可以使飛行員輕松的在增壓服內(nèi)“活動(dòng)”身體。

第二層是氣密保溫層，這層“衣服”與頸部和手腕的金屬環(huán)、腳部接縫處、通風(fēng)口以及所有拉鏈開口處連接。氣密保溫層由兩層不同的非多孔材料組成，面料上的小圓圈看起來(lái)很像被充氣的海綿。當(dāng)飛行員跳傘逃生后，隔熱面料可以保溫，落水后還會(huì)膨脹增加浮力。為了適應(yīng)不同高度的氣壓變化，飛行員可以通過(guò)一個(gè)放在右側(cè)腿上的口袋里的黑色小型軟管閥門調(diào)節(jié)增壓服內(nèi)的壓力。

第三層是外網(wǎng)層，外網(wǎng)的材料和編織設(shè)計(jì)與漁網(wǎng)類似，目的是保證增壓服在充氣狀態(tài)下的軀干、手臂、腿部原有的外形形狀不變，并使氣密保溫層各部位壓力均勻。如果沒(méi)有外網(wǎng)，充氣的氣密層會(huì)變成一個(gè)圓鼓鼓的人形氣球。每件外網(wǎng)層的臂長(zhǎng)、腿長(zhǎng)和腰圍等區(qū)域可以通過(guò)繩子調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同飛行員的身材，這一層也可以根據(jù)飛行員身材進(jìn)行定制生產(chǎn)。擁有11小時(shí)20分鐘SR-71飛行經(jīng)歷的飛行員詹姆斯·謝爾頓就擁有一套為他特殊設(shè)計(jì)的增壓服，因?yàn)樗母觳查L(zhǎng)一些。

最外面一層是保護(hù)層，它由耐火、抗撕扯的黃色Nomex（諾梅克斯）材料制成，Nomex是一種芳族聚酰胺纖維，具有質(zhì)量輕熔點(diǎn)高的特點(diǎn)。保護(hù)層覆蓋了整個(gè)衣服主體，腕部有襯墊保護(hù)金屬環(huán)免受磕碰，保護(hù)層表面的口袋位置與標(biāo)準(zhǔn)飛行服的設(shè)計(jì)相同，左右手腕部分別縫有一塊白色布料，寫著離機(jī)檢查清單和降落傘檢查清單。

S1030增壓服另一個(gè)十分重要的部件是頭盔。和衣服一樣，頭盔也由許多不同的部件組成。外殼由玻璃纖維制成，外形更像橢圓而非圓形，頭盔和衣服上的頸部金屬環(huán)氣密連接后，依然可以左右旋轉(zhuǎn)。理論上說(shuō)，頭盔可以360度自由旋轉(zhuǎn)。氧氣通過(guò)頭盔鏡片一周的100多個(gè)小孔供給，每個(gè)小孔只有針頭大小，這樣設(shè)計(jì)是為了避免氣體直接吹到飛行員面部導(dǎo)致不適，細(xì)小均勻的氣流吹過(guò)前方的鏡片，也可以減少起霧影響視線。當(dāng)然，防止鏡片起霧主要通過(guò)鏡片內(nèi)部的加熱金屬絲實(shí)現(xiàn)，舉起頭盔，迎著光找準(zhǔn)角度，可以發(fā)現(xiàn)每隔1.588毫米一條的金屬絲。頭盔的遮陽(yáng)板是一個(gè)簡(jiǎn)單的護(hù)目鏡，手動(dòng)調(diào)節(jié)位置，可以在任何角度鎖定。

頭盔內(nèi)部的話筒和耳機(jī)線纜從左側(cè)引出，正前方左側(cè)一個(gè)約2厘米的小孔用于喝水“吃”飯，喝水很好實(shí)現(xiàn)，把管子伸進(jìn)去就可以，但吃的東西就不美味了，因?yàn)槌詵|西也是通過(guò)同一個(gè)孔將牙膏狀的食物嘬進(jìn)嘴里。這個(gè)小孔為單向設(shè)計(jì)，可防止內(nèi)部空氣向外泄漏。但把水管塞進(jìn)去也需要一番力氣和技巧，這么設(shè)計(jì)是為了防止落水后海水通過(guò)這個(gè)小孔滲入頭盔。頭盔前方右側(cè)為氣壓閥門，飛行員可通過(guò)此閥門迅速調(diào)節(jié)頭盔內(nèi)壓力。當(dāng)然，在釋壓情況下，該閥門會(huì)自動(dòng)鎖閉。

整件增壓服內(nèi)的溫度通過(guò)腹部左側(cè)的空調(diào)進(jìn)氣口引入冷空氣調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)飛行員在被加熱的駕駛艙中的舒適感，進(jìn)氣量可以通過(guò)閥門調(diào)節(jié)。如果要調(diào)節(jié)氣壓，還可以通過(guò)腹部右側(cè)的氣壓閥門調(diào)節(jié)，但如果駕駛艙釋壓，增壓服的調(diào)節(jié)閥門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，防止增壓服漏氣，這時(shí)候增壓服就會(huì)因充氣膨脹一些，此時(shí)可通過(guò)拉動(dòng)胸前系著圓球的繩索，扭動(dòng)身體調(diào)整姿態(tài)，保證頭在頭盔內(nèi)的正確位置。關(guān)于增壓手套，詹姆斯·謝爾頓說(shuō)，起初戴著并不舒服，但時(shí)間久了就像一幅普通的舊手套。關(guān)于S1030增壓服，SR-71的飛行員圈子內(nèi)還有一個(gè)故事，一名洛克希德的試飛員在飛行中，因?yàn)樵鰤悍源?，他將增壓服充氣膨脹后，將胳膊從袖中縮回來(lái)，在胸口撓了撓癢，又把胳膊伸了回去。但詹姆斯·謝爾頓不太相信這是真的。

型號(hào)眾多的增壓航天服

S1030是一套具有劃時(shí)代意義的增壓服，因?yàn)樵诖酥蠛荛L(zhǎng)一段時(shí)間，我們都能在人類的航天活動(dòng)中看到在它基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的型號(hào)。S1030A，成為上世紀(jì)80年代初期，美國(guó)前4次發(fā)射航天飛機(jī)時(shí)宇航員穿著的彈射逃生服（第五次開始取消彈射座椅和逃生服），S1031是上世紀(jì)80年代往后U-2偵察機(jī)飛行員的標(biāo)準(zhǔn)裝具，經(jīng)改進(jìn)的S1032在1988年繼續(xù)服務(wù)美國(guó)航天員，此后又發(fā)展出S1034/1035等眾多型號(hào)。最近一次社會(huì)傳播較廣的高空跳傘新聞，奧地利跳傘運(yùn)動(dòng)員費(fèi)利克斯·鮑姆加特納在2012年10月14日乘坐氦氣球從海拔高度約39千米的平流層一躍而下的壯舉，成為了世界上第一個(gè)沒(méi)有依靠任何外部動(dòng)力實(shí)現(xiàn)超聲速飛行（1 357.64千米/小時(shí)）的人，那個(gè)高度可比SR-71的升限還高了13千米，他當(dāng)時(shí)穿著的就是一件由大衛(wèi)·克拉克公司為此次任務(wù)專門生產(chǎn)的增壓服，這套增壓服的防護(hù)效果堪比宇航員太空行走時(shí)穿的艙外航天服，同樣也是在S1030的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。

說(shuō)了這么多，增壓服和宇航服的區(qū)別在哪？其實(shí)兩者的功能都一樣，在真空或接近真空的環(huán)境中為人類提供一個(gè)適合生存的微型生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)代宇航服都有舒適內(nèi)襯層、氣密保溫層和防護(hù)層等幾個(gè)基本層面，根據(jù)艙內(nèi)防護(hù)、艙外太空行走等不同任務(wù)需求，防護(hù)服的叫法不同，功能也有所區(qū)別。不同國(guó)家的設(shè)計(jì)思路使航天服的內(nèi)構(gòu)略有區(qū)別，如中國(guó)航天員穿著的乳白色的艙內(nèi)航天服，在氣密層內(nèi)還有一個(gè)散熱層，利用管道循環(huán)衣服內(nèi)空氣，帶走熱量。另外，中國(guó)和俄羅斯的艙內(nèi)航天服頭盔均為連體式，視野面積更大。但無(wú)論外觀有何區(qū)別，其本質(zhì)都完全一樣，它們?yōu)轱w行員和宇航員在太空提供最后一道安全屏障。

責(zé)任編輯：陳肖