V-22“魚鷹”飛機典型事故淺析

徐 輝，張大尉

（1.海裝駐南昌地區軍事代表室 ，江西 南昌，330024；2.航空工業洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

自20世紀50年代起，世界上多家飛機公司開始探索制造一種可以垂直起落或者短距起落的運輸機，包括美國的 XV-3、XV-15及前蘇聯/俄羅斯的Brathukin等。其中，在XV-15的設計理念和技術基礎上發展的V-22“魚鷹”傾轉旋翼機是目前世界上唯一一款具有實用價值的傾轉旋翼機。該機具備速度快、垂直起降等綜合特點，可迅速將部隊和補給送到敵人的防線后方及陸軍難以到達的地帶，在攻擊的時候更是像自然界的猛禽一樣加速俯沖，給敵人致命一擊。盡管V-22帶來的威懾力巨大，但由于種種原因，至今為止已有多人死于V-22的意外事故[1]。

1 V-22“魚鷹”典型事故分析

V-22“魚鷹”不管在20世紀末還是現今，都是一型出色的武器裝備，但其可靠性、安全性等卻成為制約其發展和效能發揮的“軟肋”——從試飛開始就一直事故不斷。1989年首飛后，V-22開始進入密集的飛行測試階段，在此期間，共發生了4起重大事故，造成30多人死亡，為此，美軍曾兩度停飛該型戰機。據美國海軍陸戰隊安全部與空軍安全中心透露，在2006年10月至2011年9月的5年時間中，共發生58起不同程度的事故，重則造成死傷，輕則機身損壞嚴重。據不完全統計，自V-22量產以來的10多年間，公開的飛行事故至少有70余起。

1.1 試驗階段的4起墜機事故

1.1.1 第一起墜機事故

1991年6月11日，編號為5號的V-22飛機在垂直起飛后很快就發生墜毀，兩名機組人員幸存，沒有受重傷。經事故調查分析，確定導致飛機發生墜毀事故的直接原因是：由于飛機組裝上的粗心大意，飛機上3個傾斜陀螺儀有2個被接上了錯誤的配線，導致飛行員無法對飛機態勢進行判斷，引發事故。該事故屬于人為質量和檢驗不到位引發的質量事故。

1.1.2 第二起墜機事故

1992年6月20日，編號為4號的V-22飛機正在空中由水平飛行狀態轉換為垂直盤旋狀態，當飛機準備著陸的時候，飛機發生墜毀，機上有7名海軍陸戰隊員遇難。經事故調查分析，飛機在準備垂直著陸的時候，油箱里滲漏出來的油流入到了右邊的二號發動機艙底部，導致發動機立即起火。從設計上來說，在其中一個發動機損壞的情況下，V-22還能夠依靠剩下的另一個發動機產生的動力，通過復雜的橫向互聯桿驅動系統（ICDS）為兩個螺旋槳翼提供動力，保證飛機安全著陸[2]。但是在該次事故中，發動機起火產生的熱量同時損壞了連接兩個螺旋槳的橫軸，使飛機完全失去動力，導致墜毀。

該事故原因主要有兩個：一是質量問題，飛機油箱滲油是導致該事故發生的根本原因；二是設計考慮欠周，橫軸設計可能存在未考慮發動機起火的耐熱性設計問題。

1.1.3 第三起墜機事故

2000年4月8日，在一次難度較大的夜間模擬操作測試中，19名海軍陸戰隊隊員駕乘著14號V-22準備從敵人的基地里營救出被綁架的使館工作人員。測試要求飛機接近敵人的房屋，并且在營救成功后采用高轉速模式降落到圖森機場。結果V-22在降落的過程中墜毀，機上19名乘員全部遇難。經事故調查分析，飛行員在采用直升機模式準備著陸時，突然發現其即將撞上前面的飛機，為了避免撞機，迅速降低飛行速度、加快降落速度，提高螺旋槳轉速，在離地面大約300英尺的時候，遇到了葉片失速和氣流渦環狀態的雙重影響，一側的旋翼突然失去動力，而另一側的旋翼仍然在繼續轉動，飛機立即發生快速翻滾，直至最后墜毀在地。

該事故原因主要有：一是設計缺陷，V-22在設計過程中未能解決飛機可能遇到的渦環狀態問題；二是飛行測試項目被強制性減少，進一步使得“渦環”事故風險無法得到釋放。

1.1.4 第四次墜機事故

2000年12月11日，編號為18號的V-22在完成了一次夜間訓練任務、返回北卡羅來納州的新河基地時，飛機發生墜毀，機上4名海軍陸戰隊隊員喪生。經事故調查分析，飛機在返航過程中，突然出現了一套液壓系統失靈而另一套液壓系統還能繼續正常工作的狀況。面對飛機出現的警報和警示燈，為了確認故障源，飛行員采取了系統復位操作，而由于軟件系統也存在缺陷，飛行控制系統無法控制螺旋槳螺距角，反復操作后，飛機仍不斷減速、偏離航線，槳距始終無法恢復到正常狀態，最終導致飛機失速墜毀。

該事故原因主要是液壓系統和飛行控制系統出現重大質量問題。

1.2 服役期間的重大事故

2005年秋，V-22獲得了全面生產的批準，2007年，首架MV-22B被海軍陸戰隊迅速部署到伊拉克。2009年，CV-22開始交付空軍特種作戰司令部，截止到2014年，服役數量已經超過200架。V-22在服役期間又發生了多起重大事故，分別如下：

2010年4月，一架CV-22在阿富汗執行補給與滲透任務時，遭敵方炮火擊落，造成4人喪生、16人受傷。2012年4月，一架MV-22在聯合訓練演習中故障墜毀，造成2人喪生、2人受重傷。2012年6月，一架CV-22在訓練中故障墜毀，造成5人受傷、無人喪生。2015年5月，一架CV-22在夏威夷基地降落時墜毀，造成1人喪生、21人受傷。2016年12月，一架MV-22在沖繩縣名護市東方外海迫降時墜毀，造成2人受傷。2017年1月29日，一架V-22“魚鷹”軍用運輸機在也門執行突襲任務中墜毀，造成1人死亡、3人受傷。

由于保密原因，V-22服役期間發生事故的詳細原因均未公開披露，僅能通過披露的相關信息以及試驗階段的事故源進行推敲。

1.3 原因分析

從V-22的事故史中可以看出，其在試驗階段及服役期間出現大量的事故并非偶然，這和其設計理念及特定時期裝備需求的緊迫性息息相關，是內因與外因共同產生的共振。在內因上，飛機本身存在的氣動“渦環”狀態、飛控系統的不穩定、單臺發動機失效等缺陷是根本原因；而頂層規劃不科學、進度安排不嚴謹等外部因素，導致飛機測試不充分、飛機能力完善不足，進一步加大了事故發生的概率[3]。

一是大量采用尚未成熟的新技術，設計缺陷帶來的事故層出不斷。V-22雖然已經經歷了漫長的預先研究、演示驗證以及型號研制過程，但在氣動干擾、旋翼傾轉過程中的飛行力學與控制、可靠性設計等方面的關鍵技術尚未完全得到突破，飛機在實際使用過程中存在諸多不確定因素，而官方為了推進其研制進程，針對出現的這些不確定因素多是“治標不治本”，導致事故一再發生。目前來看，“魚鷹”面臨的主要設計缺陷是在降落和低速俯沖過程中遭遇的復雜氣流問題，其中尤以氣流渦環最為致命。據統計，目前已知的事故中，大約30%都是因為氣流渦環導致的。一方面存在設計帶來的先天缺陷，戰場適應性不夠強；另一方面，由于裝備數量有限，飛行數據和缺陷反饋的積累尚不足以支撐型號研制的深度改進，先天因素和后天因素疊加融合，使得V-22成為“嬌貴之身”，隨時有可能面臨“殞身”的下場。

二是質量控制意識薄弱，重復質量問題帶來的事故隱患較多。V-22的聯合承包商之一——貝爾公司和專門為V-22制造復材機身的波音公司賓夕法尼亞州雷德里旋翼飛機制造廠已經通過了國際標準化組織的ISO9001認證。援引波音公司1999年的一份文件的話，“其旋翼飛機制造完全是符合世界級的生產和質檢標準的”。然而，試驗階段的4次墜機事故中，有3起是安裝了未達到標準的零件、未知的軟件或者未知的質量控制裝配線所引起的。在2000年12月的V-22墜機事件之后的操作評估中，時任美國國防部操作測試和評估組主管的菲利普·科伊爾強調：“V-22的液壓動力系統有170處質量缺陷”，造成當時所有的V-22都被召回，等候檢查和改進。即便如此，改進后的V-22在飛行測試中仍然頻繁重復出現質量事故。

三是關鍵性能測試不夠充分，飛行員屢屢被迫以身犯險。美國國防科學部的特遣部隊測評組在針對2000年8月和12月發生的墜機事故的報告中指出：“為了節約經費以及加快研發進度，對飛行安全非常重要的飛行控制系統發展測試（FCSDFQ）在V-22身上被嚴重的縮減了。”報告中還提到，根據海軍陸戰隊對事故的調查，證實了測試項目被縮減的說法。海軍陸戰隊在調查報告的第七章寫到，“原本所需要進行的飛行測試是103項，為了節省經費和縮短研發周期，最終只進行了49項測試，而且在這49個測試項目中，只有33項是在正常飛行狀態下進行的，另外16項都是在低速飛行時進行的，而且所裝載的乘員數量也沒有達到要求。”同時，由于一些測試項目要求過高，如長久以來就一直困擾著各種旋翼飛機的氣流渦旋狀態，由于測試環境要求較苛刻，測試項目被強制性的從103項減少到了33項，幾乎減少了68%的測試數目。

四是飛機實際能力不足，飛行員在面對危急情景時進退兩難。美國國防部的調查報告有這樣的陳述：“當V-22高速降落的時候，其螺旋槳葉片會被自身產生的下洗氣流包圍，這將很有可能使飛機失去向上的動力，而直接墜落到地面。如果一側的螺旋槳葉片陷入了氣流渦環狀態，導致飛機該側的升力低于另一側，飛機立刻就會開始翻滾，并且很快就會機頭朝下墜毀在地——一個倒栽蔥式的機毀人亡。”如果V-22要在敵人嚴密防守的地區進行低空高速降落，對飛機上的人來說，結果將是悲劇性的。而如果減慢飛機的降落速度，確實能有效減小這種亂流，但是在戰場上，在面對地面有敵人防守的時候，如果采用慢速降落的方式，將使V-22在降落過程中成為一個大靶子，地面敵對分子輕易便可將其擊落。因此，V-22飛機在敵人的防區降落是一件兩難的事情。正是出現類似的種種限制條件，使得原本被吹噓的各種能力被無形削弱，飛行員在實際使用中極易陷入進退兩難的局面。

2 發展啟示及建議

V-22由于其自身的戰技術能力和使用特點，給美軍帶來的巨大軍事效益顯而易見，這也是為什么在事故率如此高、價格如此昂貴的情況下美軍仍繼續采購使用的根本原因。根據上述對V-22在試驗階段及服役期間發生的事故進行分析和研究，對我國后續發展傾轉旋翼機裝備有以下啟示。

（1）頂層發展路線規劃是實現新型武器裝備發展的墊腳石和指明燈

頂層發展線路規劃主要描述新研武器裝備在不同階段的技術方向、發展途徑、關鍵技術指標以及周期安排，為新型武器裝備及其配套技術的體系化發展規劃提供支撐。美國V-22雖然經歷了半個多世紀的技術積累，但由于美軍對其寄予的希望過高，而工業部門及相關人士又對其能力及進度過度吹捧，使得V-22的研制、測試以及后續的交付使用脫離其既定規劃，導致向前的步子跨得太大，多項危及飛機和人員安全的關鍵技術尚未完全被攻克，飛機各種特性尚未完全掌握，飛機能力尚未得到全面完善，飛機各種質量問題的深層次原因無法徹底查明，最終引起飛機事故不斷，使一代名機掛上“寡婦制造機”的臭名。

目前，雖然美國V-22的作戰優勢已日益凸顯，日本自安倍政權上臺后，亦大量引進V-22，對我東海領域形成軍事威脅，因此，我國發展一型類似V-22的傾轉旋翼機裝備已勢在必行。然而，我國在傾轉旋翼機方面相關關鍵技術尚未吃透，頂層目標圖像尚不清晰，需盡快深化體系作戰需求，充分借鑒和吸取美、俄等國的成功經驗和失敗教訓，制定頂層發展路線規劃，穩步推進傾轉旋翼裝備的發展。

（2）關鍵技術驗證與突破是發展新型武器裝備的重大前提

美國V-22的發展史確切的說是一個技術提出及技術驗證的過程，根據前期提出的需求及方案研究成果研制驗證機進行技術演示驗證，從而提升關鍵技術成熟度。1955年，第一架XV-3傾轉旋翼驗證機以直升機模式進行了首次起降飛行試驗，發現旋翼系統氣動不穩定，因此將XV-3的3葉槳葉鉸鏈式旋翼系統改為2片槳葉半剛性旋翼系統以改進氣動指標；1977年，XV-15第一架原型機開展了懸停技術驗證；1979年，XV-15第二架原型機開展了傾轉技術驗證；XV-22開展的氣動試驗驗證、飛行力學與控制技術驗證等就更多了。盡管美國在發展V-22過程中開展了多項關鍵技術驗證，相關關鍵技術成熟度已非常高，但在型號實際使用過程中，仍產生了大量新技術不成熟帶來的事故。

雖然我國在直升機和固定翼飛機的相關技術已經積累了成熟的應用經驗，但在直升機與固定翼飛機兩者轉化及融合方面的研究尚處于理論研究階段，在旋翼-機翼的氣動干擾、旋翼傾轉過程中的氣動特性、旋翼傾轉過程中的飛行力學與控制、機構與系統的可靠性等關鍵技術成熟度不高，難以支撐型號研制。隨著我國對傾轉旋翼機的需求日益突出,在開展相關理論研究外,迫切需要開展相關技術驗證工作。建議在現有直升機裝備及傾轉旋翼機理論研究前提下，在完成相關技術初步驗證后，進一步開展傾轉旋翼機的原型機演示驗證。

（3）全壽命周期質量管控是保障作戰任務完成與作戰人員安全的長期工程

從V-22發生的事故上看，測試階段四大墜機事故中，有3起是質量問題引起的，小事故則更頻繁，僅2004年8月到2005年1月之間，就發生了6起因為潤滑劑泄漏和鉻鎳鉬耐熱鋼制成的變速箱軸承鉻片脫落而造成的緊急迫降事故，其他類似安裝面板脫落問題、油冷風扇分離問題，以及由于飛行控制系統的原因而引起的飛行中不受控制的左右振動搖擺等問題則更多。V-22身上背負的眾多質量問題，不僅使其在盛名之下蒙受污點，更使得即將踏上戰場的飛行員及士兵們感到無助甚至絕望，從心理上大大遏制了作戰能力的發揮，甚至影響作戰任務的完成。

因此，在新研武器裝備時，必須從全壽命周期進行質量管控。質量管控不僅在生產階段以及交付使用階段，在裝備研發階段更是重中之重。質量管控從研發開始抓起，不僅可以節省后期生產使用過程中的大量質量審查工作以及縮短裝備改進周期，還能從根本上避免質量問題的復發。

（4）充分開展測試是掌握新型武器裝備性能、獲取數據支持、促進裝備改進的必要手段

一型新裝備的發展和應用，特別是應用了諸多新技術的武器裝備，最需要的就是大量開展測試試驗，盡可能通過測試手段掌握其各種特性、獲取各個狀態下的參數數據庫，然后根據數據反饋結果對飛機進行反復迭代優化改進，實現新裝備的自我完善，提升人對裝備的綜合認識。V-22由于測試條件、研制周期等因素，前期大量壓縮難度較大的測試科目，導致后期事故率高且持續時間長，后期即使經歷十余年的應用探索仍未使事故率得到有效降低。因此，我國在規劃發展和應用新型武器裝備的同時，必須根據其技術特點及難度，通過謀劃其測試條件及測試周期，力求在裝備投入使用前充分掌握其武器性能，并完成裝備的優化改進，降低后期事故發生概率。