"Giữ mạng cho bạn là sứ mạng của chúng tôi" - lịch sử của chiếc ghế phóng Martin-Baker

Nếu anh em vào tài khoản X của Martin-Baker sẽ thấy hãng này đếm từng mạng cứu được - một cách marketing có lẽ là độc nhất vô nhị nhưng “mạng sống” - thứ quý giá nhất của mỗi con người cũng chính là lời khẳng định đanh thép nhất cho sản phẩm. Thứ sản phẩm độc đáo mà Martin-Baker làm ra chính là chiếc ghế phóng trên máy bay.

Martin-Baker ban đầu thiết kế máy bay

Martin-Baker là công ty chuyên sản xuất ghế phóng cho máy bay và các thiết bị an toàn. Công ty được thành lập vào năm 1934 tại Anh bởi Sir James Martin (đứng giữa) và đại úy Valentine Baker (ngoài cùng bên trái). Baker từng phục vụ cho cả 3 lực lượng của quân đội Anh gồm Hải quân Hoàng gia, Lục quân và từng là phi công lái máy bay chiến đấu thuộc Không lực Hoàng gia trong chiến tranh thế giới thứ I.

Ban đầu Martin-Baker tập trung thiết kế máy bay và đã chế tạo một số nguyên mẫu hoạt động được nhưng vì nhiều lý do, sản phẩm của Martin-Baker không được chọn sản xuất đại trà. Song song với thiết kế máy bay, Martin-Baker cũng sản xuất phụ tùng máy bay và cải tiến các trang bị có sẵn trên chiến đấu cơ, điển hình như ghế bọc thép dành cho dòng tiêm kích Supermarine Spitfire được Hải quân Hoàng gia Anh và các nước đồng minh sử dụng trong chiến tranh thế giới II. Ngoài ra, công ty còn thiết kế và sản xuất thiết bị cắt cáp bằng khối nổ được trang bị trên cánh máy bay chiến đấu nhằm vô hiệu hóa khí cầu chống máy bay (barrage balloon - một loại bẫy máy bay trên trời dùng khí cầu thả lơ lửng).

Bước ngoặt sau cái chết của Valentine Baker

Đối với ghế phóng thì Martin-Baker bắt đầu nghiên cứu về thiết bị này từ năm 1934, nhiều năm trước khi Đức và Thụy Điển đệ trình các hệ thống tương tự. Thế nhưng bước ngoặc đối với Martin-Baker chỉ đến vào năm 1942. Lúc đó công ty đang thiết kế một chiếc tiêm kích trang bị 6 pháo có tên MB 3. Đại úy Valentine Baker đã trực tiếp bay thử nguyên mẫu này nhưng không may, máy bay rơi khiến ông thiệt mạng. Cái chết của Baker đã khiến James Martin chuyển hướng công ty, bắt đầu tập trung vào sứ mạng "đảm bảo an toàn cho phi công" cho đến ngày nay.


Năm 1944, Bộ tham mưu không quân thuộc Không lực Hoàng gia Anh (RAF) đã tiếp cận Martin-Baker nhằm tìm kiếm giải pháp cứu mạng phi công vận hành những chiếc chiến đấu cơ tốc độ cao sau vụ tai nạn của Gloster F.9/40 - nguyên mẫu của chiến đấu cơ phản lực Gloster Meteor khiến phi công thiệt mạng. James Martin đã đưa ra đề xuất sử dụng ghế kích nổ đẩy và ông cho rằng đây là phương pháp khả thi và an toàn nhất để đưa phi công ra khỏi máy bay đang bay trong khi vẫn ngồi trên ghế. Một khi cả ghế và người đã rời khỏi máy bay, phi công sẽ tách khỏi ghế và kéo dây bung dù để hạ cánh.

Vào thời điểm đó, có rất ít thông tin về lực đẩy hướng lên mà con người có thể chịu được. Đa phần các thử nghiệm đều là lực G tác động lên cơ thể phi công khi máy bay được phóng từ máy phóng nhưng đây là lực theo phương ngang, không thể áp dụng cho vấn đề mới của ghế phóng là lực theo phương dọc. Vậy nên Martin-Baker đã phải thực hiện các thử nghiệm mới để xác định xem con người có thể chịu được lực đẩy hướng lên bao nhiêu. Những thử nghiệm ban đầu được thực hiện bằng cách phóng ghế lên theo phương thẳng đứng và trên ghế chứa khối tải mô phỏng trọng lượng con người sau đó đo gia tốc.


Martin-Baker đã thiết kế một hệ thống thử nghiệm cao 4,9 m giống như tripod với 3 chân, chân ở giữa có chức năng là đường ray dẫn hướng và một chiếc ghế phóng được lắp vào đường ray này. Trên ray có các điểm dừng, mỗi điểm cách nhau 76 mm với chức năng là giữ ghế lại khi nó bay hết hành trình. Ghế được phóng hướng lên, chạy dọc theo đường ray bằng 2 ống phóng dùng khối nổ.

Bernard Lynch dũng cảm

Lần phóng thử đầu tiên được thực hiện với một khối tải trọng 91 kg vào ngày 20 tháng 1 năm 1945 và chỉ 4 ngày sau, Bernard Lynch - một nhân viên lắp ráp của Martin-Baker đã tự nguyện ngồi lên ghế phóng và thực hiện thử nghiệm đầu tiên có con người. Ở lần đầu tiên, Lynch được phóng lên độ cao 1,42 m, tăng dần ở các lần tiếp theo cho đến độ cao 3 m và đây cũng là độ cao được Lynch báo cáo là ông cảm thấy đau rất rõ rệt.


Martin-Baker tiếp tục nâng độ cao của hệ thống ghế phóng thử nghiệm, từ 3 m lên 7,9 m và Bernard Lynch một lần nữa tình nguyện ngồi phóng lên độ cao này vào ngày 17 tháng 8 năm 1945. Gần 200 lần phóng thử nghiệm đã được tiến hành trước khi giàn phóng được nâng lên độ cao 20 m. Ngoài ra, Martin-Baker còn được nhà sản xuất máy bay Boulton Paul Aircraft cho mượn một chiếc tiêm kích đánh chặn Defiant để thử nghiệm tĩnh trên mặt đất lẫn trên không ở vận tốc bay 480 km/h.

Vào ngày 12 tháng 9 năm 1945, Martin-Baker đã được trao hợp đồng thiết kế và sản xuất 2 chiếc ghế phóng để thử nghiệm trên chiến đấu cơ phản lực. Một chiếc Gloster Meteor được tùy biến lại dùng làm nền tảng thử nghiệm. Trong lần phóng đầu tiên với hình nộm tại sân bay Chalgrove vào tháng 6 năm 1946, ghế được phóng ra thành công nhưng dù bung quá sớm, vận tốc khi bung dù lên đến gần 670 km/h. Sau nhiều tinh chỉnh cùng những cải tiến như bổ sung cơ chế nổ đẩy lần 2 để giảm áp lực của lực G đặt lên người ngồi, Martin-Baker đã hoàn thiện chiếc ghế và sau cùng chiếc ghế được đánh giá là đủ an toàn cho lần thử nghiệm tiếp theo có con người.


Vào ngày 24 tháng 7 năm 1946, Bernard Lynch dũng cảm bước lên buồng lái chiếc Gloster Meteor và khi máy bay đang bay ở vận tốc 510 km/h, độ cao 2400 m trên sân bay Chalgrove, Lynch kích hoạt ghế phóng ở vị trí ngồi sau, hệ thống hoạt động hoàn hảo (video trên). Năm 1948, Martin-Baker đã hoàn thiện chiếc ghế với phiên bản Mk.1 để đưa vào sản xuất hàng loạt và trang bị cho máy bay của RAF và FAA thuộc Hải quân Hoàng gia. Kể từ đây, những chiếc ghế phóng của Martin-Baker đã cứu mạng hàng ngàn phi công. Lần đâu tiên chiếc ghế này thực hiện vai trò của mình là trên nguyên mẫu máy bay phản lực Armstrong Whitworth A.W.52. Chiếc máy bay này rơi vào ngày 30 tháng 5 năm 1949, phi công bay John O. Lancaster đã kích hoạt ghế phóng Pre-Mk.1 - một phiên bản tiền sản xuất của Mk.1 thoát ra an toàn.

Ghế phóng Mk.1 ra đời

Mk.1 là chiếc ghế phóng đầu tiên được Martin-Baker thương mại hóa và được trang bị trên nhiều mẫu máy bay chiến đấu của RAF như tiêm kích đánh chặn 2 chỗ ngồi Avro Canada CF-100 Canuck, máy bay ném bom tầm trung English Electric Canberra, tiêm kích Gloster Meteor, Hawker Hunter, Hawker Sea Hawk, Supermarine Attacker, Supermarine Swift và Westland Wyvern.

Chiếc ghế này khá đơn giản, vận hành thủ công: Phi công sẽ dùng 2 tay kéo một cần màu đỏ phía trên đầu, khi kéo xuống thì một lớp bảo vệ sẽ che kín khuôn mặt, đồng thời kích hoạt hệ thống kích nổ sau ghế. Hệ thống này kết nối với một ống phóng chứa 2 khối nổ đẩy và chúng sẽ nổ theo dây chuyền. Khi ghế được phóng ra khỏi máy bay, phi công sẽ phải tự mình thoát khỏi ghế và kéo dù.

Đầu thập niên 50, Martin-Baker ra mắt Mk.2 cải tiến với hệ thống tự động tách rời, tức là phi công sẽ không cần phải tự mình thoát khỏi ghế và bung dù nữa. Đây là cải tiến rất quan trọng bởi nếu phi công bất tỉnh trong quá trình phóng ghế, họ sẽ không thể tự thoát khỏi ghế và bung dù. Ở thế hệ Mk.3, Martin-Baker tinh chỉnh lại quy trình tự động và bổ sung một thiết bị đo khi áp để bung dù. Thiết bị này nhằm ngăn dù chính mở ra ở trên độ cao an toàn (khoảng 10.000 ft) nơi không khí quá mỏng, không phù hợp để làm căng dù. Nếu ghế được phóng trên độ cao an toàn giới hạn, một dù nhỏ sẽ bung trước để ổn định và cho phép ghế giảm độ cao từ từ. Khi ở độ cao an toàn, dù chính sẽ bung, ghế tách ra khỏi phi công. Cần kéo và dây ripcord cũng được tích hợp để đề phòng tình huống hệ thống tự động không hoạt động.

Zero-zero và điện tử

Thế hệ Mk.4 được Martin-Baker thử nghiệm thành công vào tháng 3 năm 1957 và cải tiến lớn nhất nằm ở hệ thống rocket cỡ nhỏ có chức năng tăng tốc cho hệ thống nổ đẩy ban đầu. Đây là một thay đổi mang tính cách mạng bởi nó cung cấp lực đẩy duy trì ngay sau khi ghế rời khỏi buồng lái và là bước đầu tiên hướng đến năng lực zero-zero của ghế phóng.


Zero-zero tức zero altitude (độ cao bằng 0) - zero airspeed (tốc độ bay bằng 0) cho phép phi công thoát ra khỏi máy bay an toàn trong những tình huống khẩn cấp không thể phục hồi trạng thái của máy bay ở độ cao thấp hoặc tốc độ bay thấp, cũng như những rủi ro trên mặt đất. Dù đòi hỏi độ cao tối thiểu để bung và cần thời gian để giảm tốc để phi công có thể hạ cánh an toàn. Do đó trước khi có năng lực zero-zero, việc phóng ghế chỉ có thể được thực hiện ở độ cao và tốc độ bay tối thiểu. Công nghệ zero-zero sử dụng tên lửa đẩy nhỏ để đưa ghế lên độ cao thích hợp và một khối nổ nhỏ sẽ được kích hoạt để bung dù nhanh, cho phép phi công hạ cánh an toàn. Một vụ việc thể hiện vai trò quan trọng của năng lực zero-zero là vụ chiếc F-35 gặp trục trặc khi bay thử nghiệm tại căn cứ hải quân Fort Worth. Máy bay đã đáp đất, gần như dừng lại và phi công đã có thể phóng ghế thoát ra ngoài.


Một phiên bản Mk.5 trang bị trên Vought F-8 Crusader, bên dưới ghế là hệ thống rocket.

Mk.5, Mk.6 được phát triển song song với Mk.4, Mk.5 được thiết kế theo yêu cầu của Hải quân Hoa Kỳ với cấu trúc và các dây đai được gia cường để chịu va chạm khi hạ cánh tốt hơn. Ghế có thêm bộ phận giống sừng để phá nắp buồng lái (canopy) trong tình huống nắp không bung. Mk.5 được trang bị trên nhiều dòng máy bay chiến đấu của Hải quân và Thủy quân lục chiến Mỹ như Douglas F4D Skyray, Grumman A-6 Intruder, F-11 Tiger, OV-1 Mohawk McDonnell F-3H Demon, F-4 Phantom, North American FJ-4 Fury, F-86D Sabre, F-100 Super Sabre, Republic F-84F Thunderstreak/RF-84F Thunderflash và Vought F-8 Crusader. Ngoài ra chiến đấu cơ Mirage III của Dassault cũng được trang bị ghế phóng Mk.5. Mk.6 phát triển từ Mk.4 có thêm biến thể tích hợp bình dưỡng khí cho phép phi công hạ cánh xuống nước. Biến thể này được dùng cho máy bay chiến đấu Blackburn Buccaneer hoạt động trên tàu sân bay thuộc Hải quân Hoàng gia Anh.

Các thế hệ Mk.7, Mk.8 tiếp tục được cải tiến về độ tin cậy và an toàn. Phải đến cuối thập niên 60, Martin-Baker ra mắt Mk.9 với nhiều thay đổi lớn, tay cầm kích hoạt quy trình phóng ghế kiêm kéo tấm che mặt đã bị loại bỏ và thay bằng một tay cầm duy nhất, hệ thống nổ đẩy mới bằng khí cho phép thổi bung nắp buồng lái một cách hiệu quả và loại bỏ một số chi tiết cơ khí, cáp neo ở các thế hệ ghế trước.

Mk.9 làm tiền đề cho Mk.10 - một trong những thế hệ ghế phóng được sử dụng phổ biến nhất của Martin-Baker. Mk.10 hỗ trợ năng lực zero-zero hoàn chỉnh với hệ thống đẩy bằng rocket kết hợp với hệ thống kích hoạt quy trình phóng bằng điện tử. Tính đến năm 1989, Mk.10 được trang bị cho 28 dòng máy bay khác nhau trên toàn thế giới, ngoài các chiến đấu cơ của châu Âu như Mirage 2000, Rafale, Sea Harrier, Panavia Tornado, JAS 39 Gripen, F/A-18 Hornet của Hoa Kỳ thì máy bay của Trung Quốc như Chengdu J-7 (biến thể xuất khẩu của Chengdu F-7), Shenyang J-6 (phiên bản Trung Quốc của MiG-19 Farmer) cũng sử dụng Mk.10.


Martin-Baker tiếp tục tinh chỉnh hệ thống kích hoạt quy trình phóng điện tử và cải tiến các tính năng an toàn trên thế hệ Mk.11 đến Mk.15 như bổ sung đệm chân thụ động, các bộ phận bảo vệ đầu và cổ. Ghế cũng được thiết kế để có thể thích ứng với nhiều thể trạng khác nhau của phi công. Video trên là cảnh tượng phi công lái CF-18 - một biến thể dành cho Canada của F/A-18 Hornet phóng ghế Mk.14 NACES trước khi máy bay lao xuống đất phát nổ. Chiếc CF-18 mất lực đẩy một bên động cơ khi đang thực hiện thao tác bay trình diễn chuẩn bị cho mộ triển lãm hàng không tại Alberta, Canada. Điều trùng hợp là đoạn đầu clip quay một chiếc loa đang phát bài hát “Staying Alive” của Bee Gees.

Ghế phóng thông minh

Nếu như Mk.15 trở về trước sử dụng các thiết bị điện cơ-khí và điện cơ đơn giản để xác định trình tự phóng chẳng hạn như bộ đo khí áp để phóng ghế, bộ đếm thời gian để hẹn giờ bung dù và tách ghế thì ở thế hệ Mk.16 trở đi, Martin-Baker đã thiết kế ghế phóng trở thành một hệ thống thoát hiểm tích hợp thông minh, hoạt động bằng hàng loạt cảm biến kỹ thuật số theo dõi liên tục các thông số như độ cao, vận tốc máy bay, trạng thái bay để điều chỉnh trình tự kích hoạt.

Ngoài ra, Mk.16 còn được thiết kế đáp ứng cho chiến đấu cơ hiện đại, mũ bảo hiểm của phi công giờ đây to hơn và nặng hơn do tích hợp màn hình HMD. Vì vậy, Mk.16 được bổ sung các túi khí bơm phồng theo giai đoạn để cố định và bảo vệ đầu, cổ cho phi công do lực G và luồng gió mạnh khi phóng. Dassault Rafale, Eurofighter Typhoon, F-35 Lightning II, HAL Tejas của Ấn Độ và JF-17 Thunder (FC-1 Xiaolong) của Trung Quốc là những mẫu máy bay hiện đại đang trang bị ghế Mk.16.


Mk.18 hiện là thế hệ ghế phóng mới nhất của Martin-Baker, hãng cho biết đây là tinh hoa của 70 năm phát triển ghế phóng và chiến đấu cơ KF-21 Boramae của Hàn Quốc là dòng máy bay đầu tiên trang bị thế hệ ghế phóng này.

Wikipedia [1]; [2]; Martin-Baker