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晨楓:F-35飛行員,注意你的素質(zhì)
分享到:還在二戰(zhàn)時(shí)代,英國(guó)就發(fā)現(xiàn)夜間戰(zhàn)斗機(jī)飛行員與雷達(dá)控制員之間光用口頭指令很難協(xié)調(diào),開(kāi)始試驗(yàn)將雷達(dá)顯像管和轟炸機(jī)導(dǎo)航瞄準(zhǔn)具相結(jié)合的技術(shù),為飛行員指引目標(biāo)。但平視顯示器最終要到60年代英國(guó)的“海盜”式輕型轟炸機(jī)上才實(shí)現(xiàn),在透明板上投射飛行數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)。
平顯迅速成為戰(zhàn)斗機(jī)標(biāo)配,飛行員可以在平視中就獲取關(guān)鍵系統(tǒng)信息和得到目標(biāo)引導(dǎo),不再需要經(jīng)常在抬頭觀察外界和低頭讀取顯示信息之間來(lái)回切換,節(jié)省了視力調(diào)整的時(shí)間。
平顯那么給力,直接把平顯信息投射到頭盔顯示系統(tǒng)上,飛行員在轉(zhuǎn)動(dòng)頭部中也能隨時(shí)看到有用信息和獲知威脅方向,豈不更加給力?
在60年代,美國(guó)海軍確實(shí)啟動(dòng)了頭顯的研制,希望用于F-4“鬼怪”式戰(zhàn)斗機(jī)。但技術(shù)太超前,進(jìn)行不下去,只能回到平顯。
蘇聯(lián)沒(méi)有放棄,而是大大簡(jiǎn)化了技術(shù),不用頭盔上的屏顯,而是在頭盔的視野邊緣處設(shè)置一圈LED指示燈,在火控系統(tǒng)的控制下,提示飛行員威脅方向。這個(gè)簡(jiǎn)單的工程實(shí)現(xiàn)有奇效,與機(jī)動(dòng)性超強(qiáng)的R-72近程空空導(dǎo)彈相結(jié)合,真是指哪打哪。東西德合并后,前東德空軍的米格-29在北約空戰(zhàn)演習(xí)中,屢屢把美國(guó)空軍的F-16打得找不到北。
西方慣于指責(zé)別人抄襲,自己從來(lái)不羞于拿來(lái)主義,以指示燈為基礎(chǔ)的頭盔指示系統(tǒng)成為90年代西方戰(zhàn)斗機(jī)標(biāo)配。同時(shí),隨著計(jì)算機(jī)、顯示尤其是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,盔顯似乎終于可以成為現(xiàn)實(shí)了。F-35采用盔顯,并作為主要顯示系統(tǒng),座艙儀表板上的大屏顯示只是輔助。
但盔顯再次成為巨大的頭痛, 首先是重量。顯示技術(shù)再發(fā)達(dá),顯示屏再輕巧化,盔顯的重量還是對(duì)飛行員的脖子造成很大的壓力,高g飛行時(shí)是不可承受之重,在彈射的時(shí)候更是可能造成生命危險(xiǎn)。
顯示技術(shù)本身也有本質(zhì)滯后。固定位置的飛行數(shù)據(jù)沒(méi)問(wèn)題,隨著頭部轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)的目標(biāo)指示光標(biāo)就麻煩了。盔顯首先要精確測(cè)定頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和速度,然后計(jì)算光標(biāo)移動(dòng)的方向和速度,最后形成可見(jiàn)的光標(biāo)。測(cè)量和計(jì)算機(jī)速度再快,依然是有限的。人眼和大腦能感知到滯后,很容易產(chǎn)生暈眩感。測(cè)量-計(jì)算-顯示也是一個(gè)反饋系統(tǒng),光標(biāo)具有一定的本質(zhì)晃動(dòng),就像電梯到了樓層會(huì)有一點(diǎn)晃動(dòng)才停穩(wěn)一樣,這進(jìn)一步增加了暈眩感。
光標(biāo)、符號(hào)和數(shù)據(jù)的亮度還需要針對(duì)環(huán)境迅速調(diào)整,但亮度調(diào)整速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及人類(lèi)的肉眼和大腦,再次影響使用。
最初設(shè)計(jì)是要把雷達(dá)、紅外夜視、移動(dòng)地圖等統(tǒng)統(tǒng)整合到盔顯。在靜態(tài)下沒(méi)有問(wèn)題,但一動(dòng)起來(lái),問(wèn)題太大。后來(lái)?yè)Q了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),重量控制住了,顯示符號(hào)也極大簡(jiǎn)化,回到傳統(tǒng)平顯的格局,不玩實(shí)景圖像了,滯后也降低到可以接受的水平,但維修問(wèn)題來(lái)了。
每個(gè)人的腦袋大小、形狀、瞳距、視線都是不一樣的,所以帶盔顯的頭盔對(duì)每一個(gè)飛行員都是因人定制的,據(jù)說(shuō)每一個(gè)頭盔就是40多萬(wàn)美元,頂4輛保時(shí)捷911。問(wèn)題是還需要在日常維修中保持調(diào)校準(zhǔn)確。F-35沒(méi)有平顯,只有盔顯,所以這是事關(guān)飛行安全的主要顯示系統(tǒng)。在2020年5月19日的F-35A墜機(jī)中,盔顯問(wèn)題正是原因之一。
由于調(diào)教問(wèn)題,盔顯的地平線與跑道指向錯(cuò)位,地平線標(biāo)志明顯低于實(shí)際,跑道中線的指向也歪了。這個(gè)問(wèn)題在起飛前發(fā)現(xiàn)不了,但夜間著陸時(shí)就要命了。飛行員發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題,憑經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)償,但錯(cuò)誤的圖標(biāo)越來(lái)越分散注意力。按照設(shè)計(jì),圖標(biāo)越接近跑道時(shí)越明亮,原意是幫助飛行員,現(xiàn)在弄巧成拙,搞得飛行員心煩意亂,動(dòng)作變形,最后導(dǎo)向事故。
F-35是飛火推聯(lián)動(dòng)的,單大推的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,油門(mén)反應(yīng)相對(duì)不靈敏,過(guò)猛加油容易造成喘振。飛控會(huì)把飛行員的“過(guò)度”動(dòng)作過(guò)濾一下再傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)海軍傳統(tǒng)上在著艦時(shí)采用“反區(qū)操作”,在固定的下滑率基礎(chǔ)上,不斷微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)推力來(lái)微調(diào)下滑航線。海軍喜歡雙發(fā),也是因?yàn)樵谕瑯油屏ο?,雙中推的推力調(diào)節(jié)比單大推更加精細(xì),但這是題外話了。因?yàn)閱未笸仆屏ξ⒄{(diào)不靈敏的原因,F(xiàn)-35C在著艦時(shí)改為像空軍那樣,固定發(fā)動(dòng)機(jī)推力,不斷微調(diào)襟副翼來(lái)微調(diào)下滑航線。
但在這次需要復(fù)飛的時(shí)候,冒險(xiǎn)犧牲一點(diǎn)喘振裕度、榨出更多推力,或許能把飛機(jī)救回來(lái)。實(shí)在喘振了,反正都是一個(gè)墜毀,也談不上損失。問(wèn)題是飛控自作主張,不容許犧牲喘振裕度,飛行員就只有棄機(jī)跳傘了。
F-35的設(shè)計(jì)和制造問(wèn)題還有更多。早期的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片蹭刮機(jī)匣,是因?yàn)樾枰コ鲎畲笸屏?,但間隙控制沒(méi)做好。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫環(huán)境下工作時(shí),機(jī)匣受熱膨脹,直徑略微增大。葉片也有熱脹冷縮。只要機(jī)匣直徑增加快于葉片,就不會(huì)有蹭刮問(wèn)題。但在冷機(jī)狀態(tài),機(jī)匣直徑收縮可能也快于葉片。放寬間隙總是容易的,但壓氣機(jī)葉片的作用就是增壓,級(jí)后壓力高于級(jí)前壓力。間隙太大的話,葉片與機(jī)匣之間的“漏氣”太大,嚴(yán)重影響效率。
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的間隙控制是科學(xué)與藝術(shù)的結(jié)合。這里藝術(shù)不是吟詩(shī)作畫(huà),而是憑經(jīng)驗(yàn)和膽識(shí)做出正確的工程決定。但普拉特-惠特尼玩砸了。不僅F135發(fā)動(dòng)機(jī)有間隙問(wèn)題,民用的PW1000也有這個(gè)問(wèn)題,嚴(yán)重影響了早期A220和A320NEO的交貨和商業(yè)飛行。間隙問(wèn)題用了很長(zhǎng)時(shí)間才解決。
圖:PW1000的可靠性有過(guò)一些問(wèn)題
炮彈出膛就爆炸,這只能是質(zhì)量問(wèn)題了。幸好這事不經(jīng)常發(fā)生。
更大的問(wèn)題在于軟件化和電氣系統(tǒng)。F-35號(hào)稱(chēng)“軟件戰(zhàn)斗機(jī)”,因?yàn)檐浖茴^管腳,軟件故障可以導(dǎo)致整個(gè)飛機(jī)停擺。
軟件瞎指揮或者罷工最后是通過(guò)機(jī)上電氣系統(tǒng)體現(xiàn)出來(lái)的。在韓國(guó)空軍F-35A機(jī)腹迫降事故中,只有發(fā)動(dòng)機(jī)和飛控還完好,起落架都放不下來(lái)了。飛機(jī)上的軟件是按照關(guān)鍵等級(jí)既協(xié)同又分離的。高度軟件化的目的就是促成所有能合作的地方統(tǒng)統(tǒng)合作起來(lái)。網(wǎng)絡(luò)化是硬件層面,軟件才是網(wǎng)絡(luò)化的真正靈魂。
但高度一體化的軟件也不能容許出現(xiàn)牽一發(fā)而死全身的事情。所以不管其他部份如何宕機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)控制和飛行控制必須保持完好和穩(wěn)定工作。看來(lái)F-35做到了,但也僅此而已。韓國(guó)F-35A連起落架都放不下來(lái),只是在吊命而已。
這次在嘉手納F-35B前起突然收起的事故原因還沒(méi)有公布,但從視頻來(lái)看,主起機(jī)輪明顯轉(zhuǎn)動(dòng)不暢。這可以有幾個(gè)原因:
1、地勤疏忽,忘記松剎車(chē)了。聯(lián)想到英國(guó)地勤可以忘記取下發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋,這個(gè)可能性不能說(shuō)沒(méi)有。
2、電氣系統(tǒng)故障后,雖然起落架放下來(lái)了,但剎車(chē)還是抱死,松不開(kāi)。
3、飛機(jī)在著陸中,主起有所損壞,輪子“別住”了,松剎車(chē)也沒(méi)用。
但拖車(chē)司機(jī)素質(zhì)不足是肯定的。不管是哪一個(gè)情況,主起輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)不暢不能硬拖??赡芩麑?duì)拖動(dòng)F-35A沒(méi)有感覺(jué),根本沒(méi)有發(fā)現(xiàn)主起輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)不暢。但飛機(jī)在拖行中發(fā)生這樣的頓挫和晃動(dòng),即使拖車(chē)司機(jī)沒(méi)有感覺(jué),周?chē)钠渌厍谝矐?yīng)該及時(shí)呼叫停止。看來(lái)誰(shuí)都沒(méi)有。
F-35家族的前起是向前收起的。著陸后應(yīng)該插上安全銷(xiāo),防止意外收起。但視頻中,似乎沒(méi)有看到插上安全銷(xiāo)后的紅色警示布條。如果屬實(shí),這只能是地勤的疏忽了。
這架F-35B是從廣島以南不遠(yuǎn)的巖國(guó)基地起飛的,估計(jì)是執(zhí)行對(duì)中俄轟炸機(jī)聯(lián)合巡邏的攔截和伴飛任務(wù)。在1000公里外的嘉手納迫降,看來(lái)是情況比較緊急了??紤]到韓國(guó)空軍F-35A的前科,電氣系統(tǒng)故障導(dǎo)致剎車(chē)不聽(tīng)指揮的可能性是存在的,盡管這一次起落架還是放下來(lái)了。
F-35是一個(gè)時(shí)代的縮影。F-35計(jì)劃開(kāi)始的時(shí)候,美國(guó)正在冷戰(zhàn)勝利后獨(dú)孤求敗的頂點(diǎn),美國(guó)航空科技也處于世界的絕對(duì)巔峰。F-35的設(shè)計(jì)是以美國(guó)已經(jīng)建立可靠、持久的碾壓性優(yōu)勢(shì)為出發(fā)點(diǎn)的,所以高速、高機(jī)動(dòng)性成為不必要的奢侈,隱身、先進(jìn)態(tài)勢(shì)感知、先進(jìn)武器系統(tǒng)就足以粉碎一切對(duì)手的傻大黑粗。
F-35的研制在一系列托大中掙扎著前進(jìn),當(dāng)年的“13大罪狀”至今依然不能說(shuō)完全解決,其中隱身部份始終沒(méi)有解密,也沒(méi)有任何得到解決的消息。F-35的供應(yīng)鏈問(wèn)題如影隨形,不僅影響制造,也影響到已經(jīng)交付的飛機(jī)的保養(yǎng)、維修和升級(jí)。
用F-35的人的問(wèn)題也在越來(lái)越大。經(jīng)濟(jì)壓力和軍備競(jìng)賽壓力使得飛行員和地勤訓(xùn)練時(shí)間壓縮、標(biāo)準(zhǔn)縮水,維修水平和備件供應(yīng)也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。特朗普時(shí)代國(guó)防部長(zhǎng)馬蒂斯把恢復(fù)戰(zhàn)備水平作為第一要?jiǎng)?wù),正是因?yàn)檐娙顺錾淼乃吹竭@些問(wèn)題。
如果說(shuō)俄羅斯的蘇-57還不是太大的威脅的話,中國(guó)的殲-20就是壓力山大了。美國(guó)太平洋空軍司令威爾斯巴赫空軍上將暗示中國(guó)殲-20在東海上空悄悄地貼上以隱身和態(tài)勢(shì)感知著稱(chēng)的F-35,這不僅由于殲-20的技術(shù)性能,也由于中國(guó)飛行員的藝高膽大。
時(shí)代真是不同了。
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- 責(zé)任編輯: 張軒豪
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