中國試飛員分析美F22停飛事件：戰機存3大缺陷

資料圖：美軍F22隱形戰機遭無限期停飛

　　徐勇淩，空軍試飛專家，功勳試飛員，國內僅有的幾位國際試飛員之一。為中國空軍殲-10等成功裝備的研製做出過傑出貢獻。榮立數次戰功，曾經參加過三代戰機導彈靶試，機載雷達測試等工作。

　　關於F-22，近年來話題不斷。它的首飛、它于2005年底開始裝備、它持續不斷的戰術技術試飛、它在航展上的精彩亮相、當然還有它在亞太的頻頻露臉。F-22已經成為一張戰略紙牌，被美國人反復使用。

　　然而，作為一款曾吸引無數眼球、超重量級的四代戰機，美國的F-22還沒有參加任何一場戰爭，這是令人感到蹊蹺的一件事。正當人們為其沒有參加新一輪的利比亞空襲感到困惑的時候，又傳來一個更加令人匪夷所思的消息，集當今世界最高軍事技術于一身的F-22，居然因為氧氣系統問題停飛了，而且還是無限期的。

　　其實，早在2008年我就對F-22這款戰機發表了自己的看法。我認為，高成本的F-22“忽悠”了美國空軍。究其原因，F-22的出籠是當時國際戰略格局決定的，而當1991年蘇聯解體後，F-22其實已經失去了存在價值。當時歷史條件下對該機一味求高求精的功能定位，已經不能適應時局變化。但在當時，美國人已經為此型號投入了鉅額資金，下馬已經不可能，加之F-15/16等三代戰機日益老舊，軍機換代的迫切壓力，使得F-22項目得以延續。此時飛機戰技指標已經確立，重新更改頂層設計等於推翻初始方案，其成本更加難以承受，可以説F-22項目的繼續是美國的無奈之舉。美國人唯一能做的就是減少飛機採購數量，不足的份額由簡化版四代機F-35替代。

　　技術含量過高導致系統整合優化難度加大

　　F-22隱形戰機研發中所遇到的問題，並非美國的個案，其實在世界軍用航空裝備領域，一種新型號的頂層設計始終是最大的難題。作戰需求導向是沒有錯的，問題是對於戰爭的解讀總是落後於戰爭發展的走向。

　　即使是技術預測沒有錯誤，為了實現這種技術需求，在設計上也是頗費週折。技戰術指標的預期是一回事，技術實現的結果是另一回事。再加上各種技術、經費和使用要求的限制，對於團隊而言，要設計出滿足各種需求的新型戰機，其困難不僅僅是技術上的。

　　從一開始，美國軍方對F-22就提出了很高的要求：該機要採用全隱身與氣動綜合佈局、持續的超音速巡航能力、過失速機動、短距起降、先進的機載設備和火控系統與綜合航空電子系統。

　　然而。1991年，隨著蘇聯的解體，如此成本高昂的F-22飛機失去競爭對手，它的存在價值也遭到質疑。飛機的設計方案一改再該，隨之而來的是飛機的訂單被一再縮減，從800多架減少到600多架，後來到了276架，最終只有區區的179架。導致F-22訂單一減再減的原因是多方面的。

　　首先，F-22的高性能遠非製造商吹噓的那樣誘人。儘管美國人在飛機的設計和研製中幾乎做到了精益求精，為了實現隱身效果與高機動性能的完美統一，在氣動外形和局部構造設計上絞盡腦汁，在表面涂層的用料上幾乎達到了不計成本的地步。為了達到高機動性能的目的，在發動機性能、矢量噴口設計、複合材料運用、翼身融合設計等方面下足了功夫，使飛機既能滿足超音速巡航的要求，同時具備優良的大迎角機動性能。

　　然而要真正做到同時滿足隱身和高機動兩方面的要求談何容易。比如為了達到隱身性能，F-22同時設計了全埋式隱身挂架和外置武器接口，這必然會增加飛機的結構重量，從而犧牲飛機的超音速和高機動性能。

　　其二，為了滿足高機動性和飛行品質的要求，F-22的飛控系統設計過於複雜。飛發一體化(飛控和發動機交聯)控制技術要求很高，這給飛控系統設計帶來了極大的困難，尤其是飛控軟體設計極其複雜，如此複雜的系統發生故障的概率也大大增加。1992年4月25日，YF-22試驗機在低空通場復飛時，發生了人機耦合振蕩，飛機墜毀在跑道上，原因就是飛控軟體的設計缺陷。

　　在生産型F-22的試飛中又出現兩起由於飛控系統故障導致的飛行事故，尤其是2004年12月20日的事故更是令人匪夷所思，在起飛過程中，飛機出現了飛行員預料之外的俯仰振蕩現象，並迅速觸地墜毀，事後技術人員依然把事故的原因歸結為軟體設計缺陷。

　　其三，F-22飛機的性價比不高。一架為戰術打擊而設計的飛機，每架飛機的研製和使用成本超過了2個億，如此高昂的價格是否值得令人懷疑。可以説F-22如果大面積裝備部隊，最大的贏家不是美國空軍，而是洛馬公司。

　　至此，美國空軍陷入了兩難境地，一方面F-22設計方案一改再改，因性能不盡如人意而飽受爭議；另一方面，採購計劃一再縮減，為了説服五角大樓和國會，美國空軍費盡口舌。最終，美國空軍和製造商都沒有看到他們想要的結果。

　　2005年，F-22終於得以裝備空軍，但由於現代戰機隨著技術複雜程度的增加，其技術缺陷在試飛階段並不能完全暴露，因此，在裝備後進行技術更改與優化已成常態。直到2010年，F-22的系統試飛依然沒有結束，去年11月份的事故就是在武器試驗中發生的。

　　不低級的“低級錯誤”

　　在工程領域有一個有趣的概念，叫“低級錯誤”，所謂低級錯誤是指在較為成熟、技術含量不高的系統出現功能性、適應性方面的問題，但低級錯誤不低級，它往往發生在高技術含量的飛機上。這種低級錯誤發生的原因在於，由於對飛機作戰性能提出了新的要求，會對傳統的低端系統如機械、儀電、電氣等系統提出更高的要求。

　　F-22為了實現超音速巡航，對飛機的高空性能有特殊要求，對氧氣系統的相應更改與完善是必須的，這種看似不會引起重大失誤的局部更改，由於不可能投入過多精力，非常有可能出現低級技術錯誤。

　　工程上的技術問題大致分為兩類，一類是硬性故障或缺陷，這種問題一般在試飛階段就會充分暴露，而技術上的措施總要經過反復試驗確認無誤後，才會最後裝機。這類故障在研發階段發生較多，對技術團隊是一種嚴峻的考驗，但處置起來一般比較乾脆，行就是行，不行就是不行。

　　另一類是軟性故障或缺陷，這類故障的特點是發生的概率較低，有些甚至達到千次級(一千次發生一次)甚至更低，這種缺陷大都是由於系統邏輯複雜，由於某些系統的隱形偶發故障，導致整個系統的失效和降級，也有可能是由於子系統間配合發生偶然的不協調。

　　由於此類故障的發生需要各種條件的契合，發生概率非常低，而且故障後的重現非常困難，這就給工程技術人員找清故障原因，並加以處理帶來了很大的麻煩。這類故障是技術團隊最討厭的一類故障。而有意思的是這類故障總是發生在技術要求較高，系統邏輯較為複雜的系統上。因此，看似像是悖論的“高技術系統發生低級錯誤”的事情經常發生。

　　F-22氧氣系統故障分析

　　首先我們要知道F-22發生了什麼問題。一個氧氣系統方面的缺陷導致F-22的全面無限期停飛，顯然不是小問題。那麼，一架技術如此先進的軍機怎麼會被一個小小的“缺氧”問題擊倒的呢？還是讓我們先來了解一下軍用飛行中的用氧問題。

　　作為在高空高速條件下飛行的現代軍機，飛行員生命保障系統就像太空飛船的生命系統一樣，是較為複雜的系統，飛機要為飛行員提供溫度、壓力、輻射程度、氧環境都較為舒適的環境，氧氣系統是飛行員生命保障系統的一個分系統。氧氣系統由傳感器、控制器及蓄氧供氧等系統組成，看似簡單，其實極為複雜。由於對系統工作指標和穩定度有很高的要求，氧氣系統的可靠性必須很高。在中空，氧氣系統提供飛行員適當含量和壓力的氧氣，而高空，則要給飛行員供應純氧，目的是保證飛行員有足夠的氧氣吸入量，還要保證飛行員在高空不發生減壓症。

　　飛機的氧氣系統是如此的重要，如果一旦發生故障後果不堪設想。缺氧所導致的生理現象比人們想象的嚴重得多，它可能直接導致飛行員能力降低，甚至失去行為能力。

　　曾經有過缺氧體驗的飛行員這樣形容當時的感覺：難過得連死的念頭都有，恨不得立刻彈射離開座艙。由於缺氧導致的意識模糊甚至暈厥，會直接導致墜機事故的發生，而高空減壓症則是“非一過性生理問題”，會對飛行員的生理産生長期的影響，有些甚至造成終身生理缺陷。

　　那麼F-22的氧氣系統到底發生了什麼呢？儘管沒有確切的問題報告，但從專業的角度，我可以做一個判斷和分析。

　　首先，F-22的氧問題缺陷一定是一種軟性故障，否則，此類故障一定會在研製試飛階段得到解決。這一故障曾經發生過，很可能作為偶發故障處理了，所謂偶發故障是非機理性故障，可能是系統的偶然破損或失效，此類故障在工程上一般不作設計缺陷處理，只需更換系統即可。

　　但顯然飛機技術團隊對這一問題的判斷發生了偏離，由於故障發生概率極低，甚至沒有再次發生，迷惑了他們。而最近，類似的故障一定再次發生了，而且從再次發生的故障中，技術團隊發現了隱性的設計缺陷，而這種缺陷甚至難以定位，但後果非常嚴重。

　　由於這種隱性故障一時很難定位，作為工程上的偏離處理，短時間內可以採用避免進入某種飛行狀態來處理，如限制F-22的飛行高度。但這畢竟不是長久之計，由於工程上的故障發生規律，氧氣系統故障發生的幾率越來越頻繁，已經到了不可回避的地步，此時唯一可以採取的措施就是無限期停飛。

　　從已經發生的情況看，氧氣系統發生的問題不是局部子系統的問題，而是系統間協調工作的問題。如果是子系統問題，儘管難度較大，但定位容易，處置起來週期不會超過一個月。美國軍方此次痛下決心長期停飛，一定是遇到了難以確認、排除的故障。那麼是氧氣系統的哪些功能出現了問題呢，我認為很可能是氧氣系統的高空部分出現了問題，有可能是氧氣壓力不足，也有可能是間歇性供氧，也有可能是供氧不穩定。之所以要採取停飛的措施，是因為高空飛行一旦發生氧氣系統工作的不協調，飛行員可能短時間難以察覺，而一旦察覺已經無可挽回了。

　　F-22的缺氧症何時治愈？

　　對於氧氣系統這樣的純專業技術系統發生的問題，用概念思維進行判斷猜測是不行的。有些專家認為，F-22的問題只是氧氣問題，不是什麼大不了的，很快就會恢復飛行，我認為問題沒有如此簡單，當然這要看飛機到底發生了什麼問題。

　　美國人此次遇到了不小的麻煩。如果氧氣系統問題只是由某個子系統的設計缺陷導致的，這樣的問題不會遺留到今天。如果真是這樣，即使是重新設計子系統，解決的週期也不會超過一個月。但F-22此次發生的顯然不是簡單的子系統問題，而很可能是系統協調配合上出現了問題。這樣的問題處理起來就要對整個系統進行重新設計整合，這個技術處理過程不是短時間能夠完成的，如果是設計上的頂層邏輯問題就更加複雜的。

　　首先，問題的定位確認頗費週折。一個直到現在才暴露的問題肯定不是一個簡單邏輯問題，從工程上講問題的定位是最困難的事情，因為發生概率很低，可供分析的故障信息較少，故障的判斷需要靠經驗和猜測。

　　其二、如果是設計缺陷或系統協調工作的問題，即使找到了問題所在，處理起來也很複雜，如需更改設計或者進行軟體優化完善，技術處理的過程週期就不斷，而技術處理完後技術驗證的過程更加複雜，航空産品的技術考核、環境適應性考核、可靠性考核是極為嚴格的，其週期是不可控的，必須按照工程的要求全過程走完，系統驗證考核後還要再次裝機考核無誤，才能恢復飛行。

　　從以上分析來看，F-22何時才能恢復飛行現在還難以預料。

　　F-22是美國人在三代機領域保持優勢的基礎上，繼續保持空中大國地位的重要籌碼，其狀態對國際戰略格局的影響不可小覷。從F-22所發生的技術問題，也給廣大軍迷上了一課：在技術高度發展的今天，軍事準備儘管已經進入了太空、無人、隱身時代，但工程技術問題的規律依然存在，再先進的武器，遇到小溝小檻依然要摔跤，航空武器作為反復使用的高技術裝備，其對技術、環境適應能力、戰場適應能力以及可靠性都提出了很高的要求，從某種意義上講，航空科技的技術難度絲毫不亞於太空技術，這就是俄羅斯人儘管可以再造一個太空站，卻在蘇－27系列飛機的技術升級上舉步維艱的原因。

　　F-22停飛的啟示

　　F-22戰機從研發到裝備坎坷不斷，這從某種角度預示了四代戰機未來發展的不確定性。技術的發展帶來的不僅是裝備作戰效能的提升，由於裝備價格的不斷攀升，未來戰爭的成本將成倍增長，對未來戰爭的格局將會産生不可估量的影響。如果將高技術作為一種戰略威懾，這種高成本的消耗隱而不發或許可以起到意想不到的效果，而真的要在戰場上應用，帶來的一系列問題很可能難以解決。

　　事物總是有其兩重性，由上個世紀初肇始的空戰時代，在可以預見的未來將會向太空發展。但高技術本身就是一種悖論，無論是其巨大的殺傷力所産生的人道主義後果，還是高成本對於戰爭投入方的壓力，未來戰爭即使有在高尚的道德理由，給人類帶來的終究是災難。

　　西方軍事強國在空軍裝備領域已經領先了幾十年，但技術的壓倒優勢，並不意味著戰場上的決定制勝權。而由高技術的導向作用，所引發的軍事科技領域的競爭，對未來世界的安全不是良性推動，而是潛在的巨大威脅。

　　隨著T-50和殲-20的首飛，四代機競爭的大幕已經徹底掀開，技術較量的結果，是在新的技術平臺上形成一種不穩定的平衡，還是引發新一輪的敵對，還無可預期。無論如何，F-22所遇到的問題絕不是孤立的，它對想在航空裝備領域有所追求的所有國家都是一種啟示。

　　由F-22所發生的問題，聯想到中國的空軍裝備、中國的航空工業和空中國防力量在未來的裝備發展中，必然會遇到同樣的問題，空中國防和空中力量的發展，同樣需要國人的支持，尤其是在我們遇到困難和坎坷的時候。殲-20的首飛和近期的進一步調整試飛，得到國人的廣泛關注，體現了國民對於航空和空軍的支持，對於中國空軍未來的發展和騰飛，這種支持是最大的力量源泉。