力挽狂澜

温杰

9月中旬，美国空军解密了一段视频，首次公开了自动地面防撞系统（AutoGCAS）在千钧一发之际挽救飞行员和战斗机的惊险瞬间。该视频是一架F-16战斗机的平视显示器在训练过程中记录的。作为此次成功避免机毁人亡的先进技术，Auto-GCAS在历经了30多年的研制和发展后，从2014年10月开始陆续配备美国空军的F-16机队。

截至目前，这种先进系统在投入使用的一年多时间里已经4次大显神威，奇迹般地让战斗机恢复安全飞行状态。2015年2月初，美国空军的一架F-16C战斗机从约旦境内起飞，参加打击叙利亚境内“伊斯兰国”武装力量的空袭行动，在持续的空对地打击过程中曾经一度陷入可控飞行撞地（CFIT）的危险境地，但是借助于最新加装的AutoGCAS，奇迹般地成为第一架绝地求生的“战隼”。

时隔一年多后，这一神奇再次发生，并被全程记录下来。此次事件发生在亚利桑那州的美国空中国民警卫队，一名飞行学员与来自美国空军的飞行教员分别驾驶一架F-16战斗机在美国西南部空域飞行，接受战斗机基本机动训练。学员驾驶飞机先执行了滚转，然后开始拉升，使F-16战斗机的过载达到了8.3，目的是体验过载引发的意识丧失（G-LOC）。

在巨大的过载下，这名学员瞬间失去了意识，无法控制F-16战斗机的方向。接着，这架“战隼”机头向下，在发动机全加力状态下，从5182米的高度进入了急剧俯冲状态。仅仅22秒时间，F-16战斗机以几乎低于水平状态50度的姿態飞行，并且达到超声速。

当这架飞机以1087千米/时的速度下降到3755米高度时，伴随飞行的教员焦急地呼叫“2号，改出！”。2秒之后，F-16战斗机已经处于机头低至55度的俯冲状态，高度下降到3292米，速度超过了1135千米/时，焦急的飞行教员再次呼喊“2号，改出！”。

随后不到2秒，当已经发狂般的飞行教员第三次呼叫学员拉起飞机时，Auto-GCAS在F-16战斗机的飞行高度2670米、飞行速度达到1207千米/时的状态下自动执行了改出机动。此时，逐渐恢复意识的学员立即拉动驾驶杆，将飞机的过载由Auto-GCAS标准改出值5.0增加到9.1。此时，F-16战斗机的最低高度大约是1332米，而雷达高度表上的显示的最小高度是896米。机载数据表明，这架F-16战斗机从失去控制到恢复安全状态还不到30秒，飞行员逃过一劫。

Auto-GCAS是一种基于软件的挽救飞机技术，通过采用机载数字地形测绘数据、强大的地形扫描模式和防撞周期算法来来监控飞行轨迹，预测即将发生的撞击地面状态，在最后时刻自动执行规避机动。它的算法由轨迹预测算法（TPA）、地形扫描算法、碰撞评估程序和飞行控制耦合等4个主要部分组成。

具体而言，Auto-GCAS借助于数字地形高程数据库和飞机的能量状态来规划飞行轨迹，通过比较已知的位置和基于前方路线的地形所预测的位置，确定是否存在即将发生的碰撞。如果确定存在碰撞的可能性，该系统将执行一个规避机动。规避轨迹的预测包括持续评估各种规避类型和机动能力，而碰撞评估程序自动地调整扫描/跟踪剖面，以适应最恰当的威胁想定。

然后，系统确定是否需要采取的规避机动、接近地面的最低飞行高度以及采取规避动作所需的时间。然后，系统立即发出规避指令，如果飞行员（无论何种原因）没有采取行动的话，将立即接管飞行控制系统来执行规避机动。一旦消除了潜在威胁，系统将把飞机的飞行控制权限交还给飞行员。

在2008～2010年间，研究团队利用一架F-16D试验机进行了全面的飞行测试，验证了Auto-GCAS在飞行员空间定向障碍或高过载诱发意识丧失、在山谷内高速穿行和低速/高速飞向山峰等多种想定情况下，如何摆脱危险、如何保障飞机在极低高度时安全地高速飞行。试飞表明，Auto-GCAS在防止战斗机撞地的测试中成功率达到98%，可以有效地防止虚假报警或意外拉升，即便是在最苛刻的战术任务情况下也不会产生干扰。

2010年底，Auto-GCAS凭借着令人满意的结果获得了美国空军的青睐，并被列入F-16机队的M6.2+作战飞行计划（OFP）软件升级的一部分。从2014年10月开始，美国空军在配备有数字式电传飞控系统的第40/50批次F-16战斗机上加装Auto-GCAS，目前已基本完成了升级工作。

从经济效益来讲，美国空军只需Auto-GCAS挽救一架飞机就能为这项研制计划埋单，目前已经多次出现了这种情况。毫无疑问，这项技术可谓物有所值。对美国空军而言，这不只是一个安全问题，更是关系到持续作战能力。