治愈“猛禽缺氧”

韓兵 滑永峰 宋珂珂

2016年3月，美國參議院要求美國空軍重開F-22戰(zhàn)斗機(jī)生產(chǎn)線，生產(chǎn)了186架即遭停產(chǎn)的“猛禽”又迎來了新的生機(jī)。其實(shí)，盡管F-22在2014年宣稱形成了完全作戰(zhàn)能力，美國空軍也將F-22作為一種戰(zhàn)略威懾力量，通過“快速猛禽”項(xiàng)目部署到前沿地區(qū)進(jìn)行“F-22訛詐”，但是“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)并非完美無缺，從2011年11月開始頻繁爆發(fā)的缺氧事故就是其中一例。

“猛禽”飛機(jī)墜毀暴露供氧系統(tǒng)問題

2011年11月16日，阿拉斯加州埃爾門多夫-理查德森聯(lián)合基地的F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)飛行員杰弗里·哈尼上尉在飛行訓(xùn)練中遇到供氧系統(tǒng)故障，美國空軍空戰(zhàn)司令部（ACC）的事故調(diào)查報告顯示，供氧系統(tǒng)切斷20秒鐘后，哈尼上尉產(chǎn)生了嚴(yán)重缺氧，且無法啟動應(yīng)急供氧系統(tǒng)，造成空間認(rèn)知感混亂、注意力局限和視覺衰竭，飛機(jī)翻滾240度無法恢復(fù)正常飛行姿態(tài)，3秒鐘后以53度俯角墜毀在一座山腰，哈尼當(dāng)場死亡。

F-22墜毀事故發(fā)生后，美國空軍會同美國海軍、美國宇航局（NASA）和全軍相關(guān)工程技術(shù)和科研人員，組成了事故調(diào)查委員會，展開大規(guī)模的調(diào)查行動查找事故的原因。美國空軍事故調(diào)查委員會最初發(fā)布的報告宣稱，這次墜毀是“復(fù)雜的突發(fā)事件”，原因是飛行員操縱失誤引起，哈尼上尉將主要精力用在手工觸碰ACES II“先進(jìn)概念彈射坐椅”上的按鈕試圖恢復(fù)供氧，而不是試圖恢復(fù)飛機(jī)的飛行姿態(tài)，并且認(rèn)為他當(dāng)時并沒有出現(xiàn)缺氧的生理學(xué)癥狀。美國空軍甚至宣稱“生理事故非常罕見，平均每9000架次飛行才會出現(xiàn)1次”。然而，美國國防部總監(jiān)察長在審議調(diào)查報告后指出，空軍沒有給出支持上述結(jié)論的證據(jù)。美國國會對這一報告也不認(rèn)可，有的議員嘲笑美國空軍在把責(zé)任推給飛行員，目的是要掩蓋他們最先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)存在缺陷。

空軍事故調(diào)查委員會的報告在F-22飛行員群體中也產(chǎn)生了軒然大波，飛行員和資深維修工程師對所謂的原因并不贊同，甚至有飛行員因?yàn)楣┭跸到y(tǒng)事故公開拒絕飛行F-22，在美軍和美國民眾層面造成了非常大的負(fù)面影響。2012年，2名弗吉尼亞空中國民警衛(wèi)隊(duì)的飛行員杰里米·戈登和約書亞·威爾遜公開拒絕飛行F-22，他們在接受哥倫比亞廣播公司“新聞雜志60分”節(jié)目的電視采訪時表示，在飛行中遇到過含氧量低的情況，感覺飛行“猛禽”非常不安全。杰里米·戈登宣稱，“我只接受過機(jī)械故障和敵火威脅方面的訓(xùn)練，但是我無法控制捆在我臉上的管子里有沒有氧氣，這就意味著我在飛行中無法控制我自己?！?/p>

失事飛行員哈尼上尉的妻子安妮·哈尼起訴了洛馬、波音、霍尼韋爾和普惠等多家F-22的制造商，訴訟宣稱F-22的設(shè)計(jì)制造存在缺陷，“危險的備用供氧系統(tǒng)不能自動提供生命支持，在供氧系統(tǒng)失靈時不能給飛行員提供氧氣”。盡管美國空軍宣稱這次訴訟“非法”，但是F-22飛行員在2011年上報了14起和供氧相關(guān)的事故，F(xiàn)-22機(jī)隊(duì)因此全部停飛4個月，2012年，又出現(xiàn)了10起與供氧相關(guān)的事故。這些事故報告讓美軍認(rèn)識到，盡管大部分老式戰(zhàn)斗機(jī)都是由飛行員手工啟動備用供氧系統(tǒng)，但是對于F-22這種經(jīng)常超高空超機(jī)動作戰(zhàn)的第5代戰(zhàn)斗機(jī)而言，供氧系統(tǒng)的任何缺陷都是致命的，必須要求合同商對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，而要進(jìn)行改進(jìn)，就必須弄清缺氧事故的真正原因。

空軍科學(xué)顧問委員會調(diào)查事故真正原因

2011年F-22機(jī)隊(duì)停飛期間，美國空軍責(zé)成“科學(xué)顧問委員會”（SAB）對事故原因進(jìn)行了調(diào)查，該委員會由多名退役空軍將官組成，他們利用幾個月的時間找到了避免類似事故的方法，于2012年2月發(fā)布了長達(dá)238頁的調(diào)查報告。SAB調(diào)查結(jié)論認(rèn)為，生命維持系統(tǒng)的一個輸氧軟管和過濾器出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致飛行員缺氧。美國空軍時任參謀長諾頓·施瓦茨上將也認(rèn)為這起事故的原因是飛機(jī)進(jìn)氣道故障導(dǎo)致機(jī)載供氧系統(tǒng)關(guān)閉，致使飛行員缺氧失去知覺。

2012年8月，美國空軍空戰(zhàn)司令部作戰(zhàn)主任查爾斯·利昂少將在談到這份報告時又把矛頭指向了飛行員飛行時所穿的抗荷服。F-22戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)現(xiàn)了供氧/抗荷一體化，飛行員所穿的“戰(zhàn)斗力”抗荷服學(xué)名“組合式先進(jìn)技術(shù)強(qiáng)化設(shè)計(jì)抗荷服”，在高過載（high-G）機(jī)動時自動充氣，保證飛行員的血液流通。但是，F(xiàn)-22在正常飛行狀態(tài)下，抗荷服保持高壓充氣狀態(tài)，輸氧軟管會突然彎曲，限制飛行員的呼吸，容易導(dǎo)致頭暈眼花、刺痛感、全身麻木，出現(xiàn)加速度肺不張癥狀。

F-22采用了先進(jìn)的“機(jī)載氧氣發(fā)生系統(tǒng)”（OBOGS），利用沸石分子篩制氧技術(shù)為飛機(jī)提供機(jī)載氧源?！皺C(jī)載氧氣發(fā)生系統(tǒng)”尺寸約為41厘米X38厘米X13厘米，由2個固定式13層沸石罐組成，進(jìn)氣口和出氣口都設(shè)計(jì)了過濾器，能夠過濾0.6微米的細(xì)小顆粒。OBOGS的優(yōu)點(diǎn)是通過飛機(jī)發(fā)動機(jī)或空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)充進(jìn)來的空氣產(chǎn)生含氧濃度較高的氣體供飛行員呼吸，將原來有限的機(jī)載氧變成了無限的供氧氣源。由于OBOGS設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，美國空軍F-35聯(lián)合攻擊機(jī)也在使用，但是機(jī)載氧氣發(fā)生系統(tǒng)一旦產(chǎn)生故障，飛行員就失去了可靠的氧氣來源，因此單一的OBOGS缺點(diǎn)也非常明顯。

F-22最原始的生命維持系統(tǒng)中本來設(shè)計(jì)了自啟動式備用供氧系統(tǒng)，但是在研發(fā)階段“生命維持系統(tǒng)綜合生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)”的工程師認(rèn)為彈射坐椅后面已經(jīng)設(shè)計(jì)了手動備用供氧系統(tǒng)，在1992年決定移除自動備用供氧系統(tǒng)以減輕15磅（約6.8千克）的飛機(jī)全重，另外，F(xiàn)-22的最初設(shè)計(jì)里還有在發(fā)生故障向生命維持系統(tǒng)提供95%貯量的氧氣的改進(jìn)方案，但是設(shè)計(jì)定型時也沒有采用，這些決定在現(xiàn)在看來有些得不償失。

SAB的報告指出，當(dāng)時取消自動備用供氧系統(tǒng)是基于“機(jī)載氧氣發(fā)生系統(tǒng)”不可能失靈的假設(shè)，但是實(shí)際飛行中缺氧事故卻經(jīng)常發(fā)生。由于F-22是美軍所有戰(zhàn)斗機(jī)中唯一一種在缺氧狀態(tài)飛行的戰(zhàn)斗機(jī)，雖然有人認(rèn)為目前的備用供氧系統(tǒng)足夠用，但是既然安裝了供氧系統(tǒng)，就應(yīng)該保證飛行員無法手工打開備用系統(tǒng)的情況下，能夠自動為其提供足夠的氧氣。

F-22原來的備用生命維持系統(tǒng)要求飛行員在缺氧時或是手工按下備用供氧系統(tǒng)按鈕，或是立即下降飛行高度使駕駛艙恢復(fù)正常壓力。但是，F(xiàn)-22飛行員認(rèn)為手動應(yīng)急供氧系統(tǒng)并不好使，將之斥為“臭名昭著”“難以使用”。原因是備用系統(tǒng)的開關(guān)位于飛行員身后，飛行員在缺氧狀態(tài)下空間認(rèn)知感混亂，因此很難碰到這個按鈕，在產(chǎn)生缺氧性癥狀之后很快就會失去意識而導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。另外，缺氧后立即下降飛行高度也不現(xiàn)實(shí)，F(xiàn)-22作為第5代戰(zhàn)斗機(jī)，高空長時間飛行能力是必須的要求，巡航高度高達(dá)18300米，超巡速度大于馬赫數(shù)1.5，才能對各國現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)取得絕對的空中優(yōu)勢。使用“下降救生”解決生理防護(hù)問題，無疑使F-22“屈尊”為第4代戰(zhàn)斗機(jī)，重金打造的空中戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢也就不復(fù)存在，所以必須“繼續(xù)飛行”而不下降高度，利用機(jī)載供氧系統(tǒng)維持飛行員的正常生理狀況。那么，機(jī)載制氧系統(tǒng)就必須安全可靠，否則就必須有自動化的備用供氧系統(tǒng)來維持飛行員的生理狀況。

安裝全新備用供氧系統(tǒng)迎接新時代

為解決供氧系統(tǒng)存在的諸多問題，美國空軍裝備司令部（AFMC）與洛克希德·馬丁公司簽訂了多份合同，耗資3000萬美元，從2012年8月開始，利用半年時間在一架“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)上設(shè)計(jì)安裝全新的“備用供氧系統(tǒng)”，改裝的目的是在主供氧系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動啟動備用系統(tǒng)，防止飛行員因缺氧失去意識造成飛機(jī)失控。2013年2月，美國空軍在加州愛德華茲空軍基地為一架F-22安裝了第一套新型應(yīng)急供氧系統(tǒng)，為保障北美防空聯(lián)合司令部（NORAD）的日常戰(zhàn)備任務(wù)，備用供氧系統(tǒng)改裝工作首先在阿拉斯加州埃爾門多夫-理查德森聯(lián)合空軍基地的第3戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊(duì)開始。

由于每架F-22加裝備用供氧系統(tǒng)平均需要20天時間，美國空軍空戰(zhàn)司令部還專門在飛機(jī)的維修保養(yǎng)期安排改裝項(xiàng)目，沒有一架F-22因?yàn)榧友b備用供氧系統(tǒng)而停飛。為保證改裝期間的飛行安全，美國空軍規(guī)定沒有加裝新備用供氧系統(tǒng)的F-22戰(zhàn)斗機(jī)在飛行時要限制高度和飛行距離，每次飛行時間也限定在30分鐘之內(nèi)。從這個角度講，改裝項(xiàng)目雖然沒有造成大面積的停飛，但是這些限制影響了F-22的日常訓(xùn)練和完全作戰(zhàn)能力的形成。

F-22的新備用供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)了座艙控制面板，安裝在飛行員容易看到并夠到的位置，在主系統(tǒng)突然失靈、環(huán)境控制系統(tǒng)關(guān)閉的情況下能夠自動啟動，飛行員也能輕松地手工啟動，平時處于自動狀態(tài)，啟動后能夠提供100%的供氧量，因此極大提高了飛行員的安全系數(shù)。美國空軍和合同商團(tuán)隊(duì)將新系統(tǒng)列為維修技師例行維修檢查周期的必備項(xiàng)目，同時列入飛行員起飛前檢測項(xiàng)目，而且檢測的動作非常簡單，不會影響飛行員的操作流程，也不會增加維修保養(yǎng)成本。

截至2015年4月，美軍所有“猛禽”飛行中隊(duì)的F-22戰(zhàn)斗機(jī)都加裝了備用供氧系統(tǒng)，飛機(jī)的執(zhí)行任務(wù)能力比率從2010年的60.9%上升到2015年的67.4%。懷特-帕特森空軍基地的美國空軍全壽命周期管理中心的F-22備用供氧系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該升級項(xiàng)目成功保障了飛行員的人身安全，備用系統(tǒng)交付及時，符合預(yù)算安排，對提升飛行員的自信起到了積極作用。

安裝全新設(shè)計(jì)的“備用供氧系統(tǒng)”之后，F(xiàn)-22進(jìn)入了全球作戰(zhàn)的新時代。2014年9月，F(xiàn)-22參加了軍事打擊敘利亞的“堅(jiān)定決心”行動。弗吉尼亞州蘭利-尤斯蒂斯聯(lián)合基地作為F-22的主要基地之一，現(xiàn)駐基地的第1戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊(duì)派出了第27和第94戰(zhàn)斗機(jī)中隊(duì)參加“堅(jiān)定決心”行動，既檢驗(yàn)了“猛禽”的各種攻擊模式，又利用機(jī)載傳感器擔(dān)負(fù)了小型指揮控制飛機(jī)的功能，幫助其他飛機(jī)定位地面目標(biāo)，消除地面火力威脅，使其他第4代戰(zhàn)機(jī)專注于打擊任務(wù)。蘭利空軍基地的F-22在敘利亞投下了第一顆炸彈，2015年又利用最新升級版作戰(zhàn)軟件在實(shí)戰(zhàn)中投放了GBU-39“小直徑炸彈”（SDB），8月完成了列裝以來最大的出動架次。2015年8月，F(xiàn)-22完成了在歐洲的首次輪換部署，落實(shí)美國的“歐洲安全保障計(jì)劃”。

同樣是美軍最先進(jìn)的隱形戰(zhàn)斗機(jī)F-35，美國空軍表示“閃電II”在2016年8月形成初始作戰(zhàn)能力之前不會出現(xiàn)類似F-22的問題。F-35的機(jī)載供氧系統(tǒng)已經(jīng)采用了自動化座椅備用氧氣源，飛行員彈射出飛機(jī)之后備用系統(tǒng)也能自動工作。至此，美軍所有第5代戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)隊(duì)已經(jīng)全部安裝了自動備用供氧系統(tǒng)，哈尼上尉的墜毀悲劇應(yīng)該從根本上得到了避免。

如今，美軍宣布要重開F-22生產(chǎn)線，雖然啟封并恢復(fù)已被拆除的生產(chǎn)設(shè)備需要耗資數(shù)十億美元，使五角大樓面臨巨大的預(yù)算壓力，但是這也是“猛禽”升級改造解決類似缺氧系統(tǒng)等設(shè)計(jì)缺陷的大好時機(jī)，比如整合最先進(jìn)的AIM-9X導(dǎo)彈，增加通過Link-16數(shù)據(jù)鏈向其他部隊(duì)交換數(shù)據(jù)的能力，訓(xùn)練和維修保障也能得到一定的改善。可以確定，重新生產(chǎn)的F-22將以當(dāng)今世界最強(qiáng)大的空優(yōu)作戰(zhàn)能力，與F-35聯(lián)合攻擊機(jī)共同完成一系列的作戰(zhàn)任務(wù)，逐步取代現(xiàn)役第4代戰(zhàn)斗機(jī)迎接全新的空戰(zhàn)時代。