蔣聰

[摘 要]2010年11月16日，美國空軍飛行員杰夫？漢尼上尉駕駛美國最先進(jìn)的F-22隱身戰(zhàn)斗機(jī)突然急劇俯沖，以超音速撞擊地面，導(dǎo)致機(jī)毀人亡。時隔七年之后，美國空軍事故調(diào)查委員會公布了事故調(diào)查結(jié)論，原因是飛行員因為供氧不足，失去意識，導(dǎo)致飛機(jī)以超音速撞擊地面。

[關(guān)鍵詞]F22，墜毀，缺氧，啟示

中圖分類號：TU203 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）12-0392-01

一、問題背景

2004年12月20日15時45分（美國西部時間），一架F-22起飛時失控，墜毀于內(nèi)華達(dá)州內(nèi)利斯空軍基地，飛行員彈射逃生。墜毀的F-22隸屬于美國空軍第422試驗評估大隊。2009年3月25日一架F-22在執(zhí)行一項“測試飛行任務(wù)”時在加利福尼亞南部沙漠地帶墜毀。試飛員死亡。2010年11月17日，一架駐守于阿拉斯加艾門朵夫空軍機(jī)地（Elmendorf AFB）、隸屬美國空軍第525飛行中隊的F-22在進(jìn)行例行的飛行訓(xùn)練之后，于當(dāng)?shù)貢r間晚上19時40分與地面控制中心失去聯(lián)系，搜救結(jié)果顯示飛行員杰佛瑞·漢尼上尉（Capt. Jeffrey Haney）在墜毀前并沒有順利彈射逃生。事后的事故調(diào)查顯示意外可能起因于戰(zhàn)機(jī)上配置的機(jī)上氧氣產(chǎn)生系統(tǒng)（On-Board Oxygen Generating System，OBOGS）有設(shè)計瑕疵，在高空飛行時會造成供氧不足而導(dǎo)致飛行員昏迷。2012年11月15日下午3時30分，一架駐地佛羅里達(dá)州巴拿馬市（Panama City， Fla.）郊外廷德爾空軍基地（Tyndall AFB）的F-22，在完成訓(xùn)練飛行任務(wù)回程時墜毀于98號公路附近，飛行員成功彈射逃生。近日美國空軍事故調(diào)查委員會公布了關(guān)于2010年一起F-22戰(zhàn)斗機(jī)墜毀事故的調(diào)查結(jié)論。調(diào)查報告稱，事故原因是飛行員因為供氧不足，短暫失去意識，導(dǎo)致飛機(jī)進(jìn)入急劇俯沖，最后以超音速撞擊地面。關(guān)于飛行員缺氧的原因，報告認(rèn)為是由于飛機(jī)當(dāng)時處于特定飛行狀態(tài)下導(dǎo)致沒有足夠氣流進(jìn)入供氧系統(tǒng)進(jìn)氣口，同時飛行員抗荷服因閥門故障意外膨脹，壓迫飛行員導(dǎo)致其呼吸困難。這一調(diào)查報告被認(rèn)為可能有助于美軍破解其近期F-22戰(zhàn)斗機(jī)飛行員頻繁遭遇缺氧問題的真正原因。

二、問題分析

美國空軍事故調(diào)查委員會發(fā)布的報告，這是一起復(fù)雜的事故，類似事故至今軍方也無法完全解決。目前甚至還不清楚近期美國空軍和海軍多型飛機(jī)飛行員所遇到的空中缺氧問題究竟是不是缺氧——這個缺氧的定義是指氧氣供應(yīng)不足——還是其他原因?qū)е铝孙w行員出現(xiàn)類似缺氧的癥狀。調(diào)查者們還在試圖尋找事故根源，包括這是否由于機(jī)載制氧系統(tǒng)（Obogs）的原因。

從2008年開始，就有報告稱F-22戰(zhàn)斗機(jī)飛行員們經(jīng)常出現(xiàn)類似缺氧的癥狀——和目前在T-45教練機(jī)、F-35A戰(zhàn)斗機(jī)與F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)上出現(xiàn)的情況類似。不過，直到今年春天前，這一調(diào)查一直沒有新的進(jìn)展。

調(diào)查人員們一直想要找到的是機(jī)載制氧系統(tǒng)為何無法獲得足夠的空氣流量。他們將這個設(shè)備的各個部件拆下來進(jìn)行檢驗，卻未能發(fā)現(xiàn)問題，也沒有發(fā)現(xiàn)供應(yīng)給飛行員的氣流中有超標(biāo)的有毒氣體。

但在他們復(fù)原了墜毀F-22后，這架飛機(jī)上的數(shù)據(jù)顯示，機(jī)載制氧設(shè)備可能并非飛機(jī)墜毀的肇因。據(jù)事故調(diào)查委員會報告，在墜毀前一分鐘，戰(zhàn)斗機(jī)的防火系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，兩臺發(fā)動機(jī)的中央引流管系統(tǒng)出現(xiàn)空氣泄漏。為了隔離中央引流系統(tǒng)，戰(zhàn)斗機(jī)控制系統(tǒng)按照設(shè)計自動工作，氣流被屏蔽在了部分設(shè)備之外，這其中就包括機(jī)載制氧系統(tǒng)。

這導(dǎo)致飛行員呼吸嚴(yán)重困難。最初，飛行員還能夠保持飛機(jī)處于相對穩(wěn)定的側(cè)滑角度和高度，報告稱。但在10秒后，飛行員向右滾轉(zhuǎn)了240度，滾轉(zhuǎn)角速度超過了45度/秒，同時飛機(jī)的機(jī)鼻向下，“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)在接下來的15秒內(nèi)繼續(xù)俯沖。飛行員在最后時刻發(fā)現(xiàn)問題并試圖拉桿改出俯沖，飛機(jī)做了一個7.4G過載的拉起動作。但這還是太晚了——戰(zhàn)斗機(jī)在3秒后撞擊地面。

事故調(diào)查委員會的結(jié)論是，飛行員的操作是墜機(jī)的原因，事故是因為飛行員未能及時采取措施。但問題是，為什么飛行員未能在幾秒鐘內(nèi)做出反應(yīng)改出大角度俯沖——五角大樓的在2013年的報告中對此表示困惑。

事故調(diào)查委員會認(rèn)為，原因可能是他正在努力試圖啟動緊急氧氣系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是F-22飛行員在高空缺氧時唯一恢復(fù)供氧的手段，不過它的開關(guān)是一個拉環(huán)，并被安裝在座艙一個不易摸到的角落里。即使是在正常飛行狀態(tài)下，想要摸到這個拉環(huán)也不容易。更何況當(dāng)時漢尼上尉的飛機(jī)處于向下俯沖狀態(tài)，他無法呼吸，而且他還穿著寒帶地區(qū)的厚重飛行裝具。除了上述問題，空軍調(diào)查員還發(fā)現(xiàn)，由于抗荷服一個閥門出現(xiàn)問題，導(dǎo)致飛行員的抗荷服會在不必要的時候膨脹，壓迫胸腔，讓飛行員的呼吸更加困難。

在事故原因查明后，美軍將更換抗荷服的閥門，并將緊急供氧裝置啟動改為自動列為F-22戰(zhàn)斗機(jī)緊急改裝項目。但美國航空作戰(zhàn)指揮部作戰(zhàn)部長查爾斯？林恩少將在2012年9月聽證會上表示，或許戰(zhàn)斗機(jī)飛行員永遠(yuǎn)無法完全擺脫缺氧的困擾。他說：“未來肯定還會發(fā)生新的身體問題。因為在高空高速、高過載的環(huán)境下，人對氧氣的需求會急劇增加，我們的飛行員都明白這一點。我們在高性能飛機(jī)上遇到的缺氧問題更加嚴(yán)重——這是活生生的事實——我們的飛行員們都有這個需求，”林恩說?！翱哲妼^續(xù)從事故調(diào)查中學(xué)習(xí)經(jīng)驗，并將投入資金研究和了解高性能飛機(jī)環(huán)境控制和飛行員表現(xiàn)優(yōu)化的問題，不僅僅是F-22，也包括未來其他的武器系統(tǒng)?！?/p>

三、問題啟示

飛機(jī)總體設(shè)計所需的知識并不是各項局部專業(yè)簡單的總和。飛機(jī)型號設(shè)計是一項包含成千上萬人勞動的集體創(chuàng)造活動。但是，飛機(jī)型號設(shè)計又是一個“從頂層設(shè)計分解到各局部”（Top down）的過程，而不是各個局部各行其是，從底層堆砌（Bottom up）的過程。飛機(jī)的總體設(shè)計，是需要與可能、經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的結(jié)合點，是眾多專業(yè)要求矛盾的焦點，是地面工作向飛行目標(biāo)沖剌的總藍(lán)圖，是研制生產(chǎn)與市場的界面、是技術(shù)與人（包括具體操作的人員和社會）界面的設(shè)定。一架飛機(jī)的全壽命成本，90%以上在飛機(jī)的總體方案確定時就已經(jīng)被確定。因此，并不是只要了解航空技術(shù)中一種局部性的知識，就必然可以做好總體設(shè)計。飛機(jī)總體設(shè)計所需要的知識和能力，并不是各個局部專業(yè)的疊加的總和。

在飛機(jī)型號研制的浩大技術(shù)隊伍中，只有少數(shù)人從事全機(jī)總體性的工作（包括飛機(jī)型號總設(shè)計師及其副手，以及具體進(jìn)行飛機(jī)總體設(shè)計的人員）。哪些人能夠擔(dān)任這類任務(wù)，主要通過實際工作中的鍛煉與考驗，也取決于許多條件，如歷史或環(huán)境條件。但是受過總體設(shè)計訓(xùn)練的人，即使以后不是從事飛機(jī)型號總體設(shè)計任務(wù)，但在承擔(dān)一個系統(tǒng)，一個結(jié)構(gòu)部件，或一項設(shè)備的總體設(shè)計中，仍然是有用的。因為總體設(shè)計的訓(xùn)練在性質(zhì)上是培養(yǎng)創(chuàng)面立一個新系統(tǒng)的開拓性能力。但是，從事飛機(jī)總體設(shè)計這樣高技術(shù)復(fù)雜系統(tǒng)的通才，最好自己原來有一種扎得較深的“專業(yè)”基礎(chǔ)，然后通過培訓(xùn)或自學(xué)來掌握總體性的知識和技能。這是因為各門專業(yè)的具體規(guī)律可以是互不相同的，但是人類的科學(xué)思想和方法有許多相通之處。通過一門鉆得較深的領(lǐng)域的體會，在處理不同學(xué)科之間的關(guān)系時，除了能看到問題表面所存在的矛盾以外，還可能通過類比性思維而對“冰山水面以下的部分”有所感覺。創(chuàng)立所謂橫斷學(xué)科“控制論”的三個科學(xué)家就各有專業(yè)，一個是生物學(xué)家，一個是電子學(xué)家，一個是數(shù)學(xué)家。如果沒有一門理解較透的專業(yè)基礎(chǔ)，僅僅學(xué)習(xí)總體性知識，可能認(rèn)識流于表淺，在處理矛盾時缺乏抓住問題要害的洞察力，提不出有啟發(fā)性的解決辦法，對問題的實質(zhì)和發(fā)展后果的預(yù)測缺乏真知灼見。這樣也就不能在實際上統(tǒng)領(lǐng)各專業(yè)。