張亦馳

2015年7月3日下午1點30分左右，一架無人機在巴基斯坦靠近印度邊境的旁遮普省納羅瓦地區(qū)墜毀。巴基斯坦安全部隊接到飛機墜毀的消息后，立即趕赴墜毀地點，扣押了墜毀飛機殘骸。就在這件事情發(fā)生后不久，中國深圳一架“大疆”民用無人機從高空墜落。接連發(fā)生的無人機墜落事件引發(fā)各界關注。實際上，無人機墜落并不是一件新鮮事。近幾年，美國的無人機就沒少掉，但是無人機的事故率呈逐年下降的趨勢，并逐漸和戰(zhàn)斗機事故率持平。人們或許會問，無人機事故率到底有多高，它為何頻頻墜落？

無人機事故何其多

目前，使用無人機數(shù)量最多、累計操縱時間最長、經(jīng)驗最豐富的當屬美軍。當然其無人機的事故也是最多的，也最具典型性。那么，美國的無人機，究竟有多容易摔呢？2014年6月20日，美國《華盛頓郵報》刊發(fā)了一組詳細研究美國美軍無人機事故的文章。該文梳理的美國軍方報告顯示，自2001年9月至2013年底，美軍無人機共發(fā)生418起重大墜毀事故。（這還沒算上美國中央情報局（CIA）暗中操作的無人機。CIA在海外擁有自己獨立的無人機機群，包括約30架察打一體的“捕食者”、“收割者”無人機和更為先進的RQ-170“哨兵”隱身無人偵察機。2011年12月被伊朗繳獲的那架無人機就是CIA的“哨兵”。）《華盛頓郵報》稱，這一數(shù)字和同一時期美軍有人駕駛飛機的事故相當，而從事故率上看，則遠遠超過有人駕駛飛機。

墜落在伊拉克某處房頂上的美軍無人機

目前，美國軍方將A、B兩級事故歸為“重大事故”。A級事故定義為：造成飛機徹底摧毀，或根據(jù)現(xiàn)行標準，造成至少200萬美元的財產(chǎn)損失。B級事故定義為：造成損失介于50萬至200萬美元間的事故。在418起無人機重大事故中，194起屬于A類事故，另外224起屬于B類事故。這里要說明的是，2010財年前的A級事故門檻為100萬美元，B級事故損失在20萬美元到100萬美元之間，所以現(xiàn)行標準是“漲價”后的標準。當然，美國的A級事故標準中，還包括了對人員造成致命性傷害以及永久性的喪失勞動力，不過上述無人機事故并未導致這種后果。

沖上沙灘的無人機殘骸

美國《華盛頓郵報》稱，美國空軍的無人機中，“捕食者”墜機更為頻繁，在其入役的最初時期，墜毀率一直居高不下，每10萬小時就發(fā)生13.7起A類事故。這可能還是一個保守的數(shù)據(jù)。美國《空軍時報》2003年2月10日的一篇報道稱， 2002財年（2001年10月1日到2002年9月30日），美國空軍“捕食者”無人機共飛行4576小時，因事故損毀5架。按照美國國防部當時評定A級飛行事故的標準（經(jīng)濟損失超過100萬美元，當時每架捕食者的單價為380萬美元），該機在2002財年的10萬小時A級事故率為45.3，而這一財年美國空軍的有人駕駛飛機的10萬小時A級飛行事故率為1.52。也就是說，“捕食者”無人機的A級事故萬事率是有人駕駛飛機的近30倍！報道稱，自1997年“捕食者”無人機開始執(zhí)行作戰(zhàn)訓練任務以來，到2002財年，美國空軍的“捕食者”無人機共飛行31 503小時，因事故損毀13架，10萬小時A級飛行事故率為41.3。美國空軍空軍共采購了269架“捕食者”，其中，40%已在A類事故中墜毀，另有8%在B類事故中毀壞。也就是說，一半的“捕食者”都摔了。

如果說“捕食者”還不能充分說明問題，那么再來看看美國陸軍的無人機事故。2013年6月，美陸軍安全官員發(fā)布公告指出，9個月的時間里，陸軍無人機墜毀率是陸軍有人駕駛飛機的10倍，實際數(shù)字還要大得多。約55%的“獵人”無人機在訓練和作戰(zhàn)行動中，因各種原因失事，至少38%的“影子”無人機也曾發(fā)生重大事故。

當然，需要看到的是，隨著技術和操作經(jīng)驗的日趨成熟，無人機的事故率也呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢。2009年以來，“捕食者”的A級事故率下降到每飛行10萬小時發(fā)生4.79起。據(jù)AVNEWS網(wǎng)站報道，“捕食者”的事故率（均按10萬飛行小時計），由1997年113下降到2012年的3.7;RQ-4“全球鷹”的事故率由1998年383下降到2012年的2.5。與之相比，同期F-16的事故率為3.3，說明“全球鷹”、“捕食者”等無人機的事故率已經(jīng)下降到與F-16的大致相當?shù)乃??！度A盛頓郵報》的數(shù)據(jù)也顯示，在2008年到2013年間，“收割者”無人機A級事故率為每10萬小時3.17起，接近美軍方為F-16和F-15兩種戰(zhàn)斗機設定的事故標準。這兩型戰(zhàn)機的10萬小時A級事故率分別為1.96和1.47起。上述數(shù)據(jù)由于來源不同，略有出入，但是總的趨勢是一致的。從這些數(shù)據(jù)來看，無人機大規(guī)模服役的初期，事故率出奇的高，而隨著技術的完善和操作經(jīng)驗的豐富，目前的無人機事故率已經(jīng)接近有人駕駛戰(zhàn)斗機的水平。無人機總體上事故率較高，一個重要原因是使用早期的事故率太高，拉高了平均的事故率。不過總體來看，無人機的事故率和有人駕駛的飛機中除戰(zhàn)斗機以外的其他機型相比，仍然是偏高的。

無人機事故緣何多

無人機高事故率緣于其設計和操縱以及人機耦合之間存在很多先天缺陷，這種固有缺陷在短時間內(nèi)很難彌補。

技術原因是無人機墜毀的主要因素。美空軍2000-2012年無人機A級事故原因顯示，飛行器機械原因46起，占56.1%。受成本、空間等限制，成本、重量、功能等因素得到了比可靠性更高的重視，因此，原材料、元器件的選用，冗余系統(tǒng)的應用等都受到限制，并會簡化安全余度設計，使無人機，特別是早期的無人機可靠性較低。例如，“捕食者”的可變槳距螺旋槳故障率很高，且沒有備份。在“持久自由”和“伊拉克自由”行動的4年半時間里，美軍無人機共發(fā)生199起不同等級的事故，其中65%由部件故障造成。2009年，美軍共有18起“捕食者”和“收割者”無人機墜毀事故。其中14起由機械和電氣故障造成。美空軍2000-2012年無人機的A級事故中，發(fā)動機、電源和飛控系統(tǒng)故障造成的事故，分別為20起、11起和10起。這些事故主要是由于上述三個關鍵系統(tǒng)缺乏余度。尤其是電源故障的危害具有擴散性，會殃及其他系統(tǒng)。2009 年4月20日，一架“捕食者”無人機由于電源線短路，造成機上電子設備失效，無人機與地面控制站失去通信聯(lián)系，最終墜毀在作戰(zhàn)區(qū)域。

操作失誤是另一個主要原因。和駕駛有人駕駛飛機一樣，無人機操作員必須經(jīng)過嚴格訓練，取得資格后，才能實際操作。即便如此，因操作失誤造成的事故還是頻頻發(fā)生。美空軍2000-2012年無人機A級事故中，由人為因素導致的共19起，占總數(shù)的23.2%。和有人駕駛飛機相同，起降階段是無人機最容易發(fā)生事故的階段。《華盛頓郵報》的報道稱，美國無人機操作員經(jīng)常會犯的錯誤是，忘了打開穩(wěn)定增益系統(tǒng)。在至少5起墜機事故中，操作員忘了打開該系統(tǒng)或不小心關閉了該系統(tǒng)。2010年8月16日，一位操作員操作一架“捕食者”從伊拉克巴拉德空軍基地起飛時，不小心關閉了增穩(wěn)系統(tǒng)。操作員面前的顯示器上的紅色警示燈一直閃爍不停，但他卻“視而不見”。據(jù)稱，2009至2012年間發(fā)生的4起墜機事故均源于此。值得關注的一個有意思的現(xiàn)象是，有人駕駛飛機事故大約60%到80%是由飛行員誤操作引起的，而對于無人機而言，操縱失誤所占比重卻“屈居第二”。這其中一個重要原因在于，無人機自主性相對較高，對人的依賴較小，而且無人機很少做復雜動作。

第三個重要原因是通信中斷問題。無人機主要依靠無線傳輸進行導航和控制，但這些通信鏈接容易因各種形式的干擾而中斷。通常情況下，短時間中斷與無人機的通信不會造成任何損害。出現(xiàn)這種情況時，無人機通常會根據(jù)程序在某一空域飛行，直到通信恢復。在無法重新建立聯(lián)系的情況下，無人機會自動返回基地。但實際情況往往與設想的有較大差距。2008年7月21日，3架“捕食者”在阿富汗上空正飛行時，地面控制站突然斷電。幾分鐘后電力恢復，但其中一架無人機卻再也沒能回來。

人機分離操作難

飛機上的傳感器無法代替人的眼睛、耳朵和前庭感知系統(tǒng)。人機分離導致飛行員的感知缺失。操作員位于地面，無法感受無人機的運動，操縱起來自然沒有在飛機座艙里那樣精確。雖然這一問題可以通過使用帶有反饋的座椅得到部分解決，但這無法代替飛行員坐在飛機內(nèi)的感覺。人機分離還會導致在地面遙控的飛行員缺乏“情景意識”。例如，有人機飛行員能通過身體感受到所遇到的湍流并對其嚴重程度進行評估，而無人機操作人員就做不到。

無人機系通過地面人員由無線電系統(tǒng)遙控，導致人——機系統(tǒng)延遲成倍增大。當無人機操作人員輸入一個修正量后，較大的系統(tǒng)延遲會使其產(chǎn)生飛機“沒動靜”的感覺，從而再次對無人機進行修正。而這時候飛機才剛剛做出響應，無人機操作人員會發(fā)現(xiàn)剛剛的修正過量了，然后向相反的方向進行操作。這樣反反復復進行的修正動作會使無人機上下振蕩、左右搖擺，并很難改出。三代機在起降階段因為人機耦合振蕩損失的飛機不少。而對于無人機而言，這一問題會更加嚴重。在出現(xiàn)突發(fā)情況和無人機的起降階段，容易出現(xiàn)這種由系統(tǒng)延遲而帶來的問題。2000年10月4日，一架RQ-1無人機完成自動著陸訓練后，操作人員開始對無人機和地面站進行重新配置，以進行光電球跟蹤測試。這時候，無人機突然停止向地面站發(fā)送圖像信息，并對飛行員的操縱沒有任何響應。無人機開始圍繞著其左側機翼上的一點進行旋轉，隨后進入一連串的失速、改平，然后又失速再改平的動作過程，最終以機頭上仰的姿態(tài)墜地。事后調(diào)查認為，地面控制站沒有給無人機操縱人員的座椅提供足夠的反饋信息，導致其操縱過量是事故的重要原因之一。這實際上就是無人機操縱人員的運動感知缺失外加操縱延遲的雙重效應導致的事故。

此外，無人機人機分離的操縱方式使飛行器上缺少了監(jiān)控，在故障情況下操縱人員難以進行主動處置。這使得無人機從出現(xiàn)故障征兆到發(fā)生事故之間的時間比有人機短得多。美軍一位無人機操作員曾指出，“捕食者”的許多A級事故，從得到故障指示到飛機損毀，操作員只有10-14秒的反應時間。2002年5月17日，一架“捕食者”無人機在預定任務中包含一項利用“斷鏈恢復軌跡點”進行兩個地面站自動交接的任務。完成斷鏈恢復后幾分鐘，無人機偏離了正常飛行狀態(tài)。地面人員幾次試圖重獲對無人機的控制，但均不成功。在其無奈地選擇切斷無人機與地面站的鏈路，由機載飛行計算機控制無人機飛行后，無人機仍然沒能恢復正常的飛行狀態(tài)，最終墜毀。當然，這次事故的直接原因是通信鏈路的問題，但該事故與地面人員未能及時發(fā)現(xiàn)故障采取針對性的措施不無關系。這種故障如果發(fā)生在有人機上，就可能通過飛行員的操縱而進行彌補。

另外，美國空軍無人機頻出故障，還有體制和文化方面的原因。美國空軍對無人機操作員的要求最為苛刻，長久以來，只有軍官才有資格操作空軍裝備的無人機，而且必須是飛行經(jīng)驗豐富的有人駕駛飛機的飛行員。但是這些軍官將不再享受飛行津貼，職務升遷機會也受到了限制。大部分飛行員雖然能夠順利轉向無人機部隊，但是作為一名無人機操作員，各種待遇卻隨之下降。他們既失去了飛行機會又失去了飛行補貼。雖然不在空中飛行，無人機操作員仍要承受長時間的工作壓力，他們感覺受到了國家的慢待。這使得空軍戰(zhàn)斗機飛行員和運輸機飛行員都不愿意改行操縱無人機。近幾年，在美國國會的持續(xù)施壓之下，美國空軍被迫同意讓不是飛行員的軍官擔任無人機操作員，但這些軍官也面臨著這個問題。當然，美國空軍的政策也在進行不斷地修正。為解決這些矛盾，美國空軍決定為無人機操作員發(fā)放同樣的飛行津貼，而且規(guī)定擔任無人機操作員2至3年后的人員可以返回飛行聯(lián)隊繼續(xù)駕駛“真正”的飛機。去年，空軍正式將無人機確定為獨立“兵種”，擁有了正式的軍事崗位名稱。

責任編輯：邢強