“台风”为什么坠海
2018-04-16张尧
张尧
首先要向意大利空军的加布里埃尔· 奥兰迪上尉致以崇高的敬意以及最沉重的哀悼。不管发生在意大利泰拉奇纳海滨的“台风”战机坠海事故结论是怎样的,这名英勇的飞行员却是以生命的代价为航空爱好者们送上了最悲壮的表演,也让全世界都明白了航空飞行是充满未知的勇敢者的事业,值得我们去不停探索。
奥兰迪上尉遇到的飞行事故,是每一名飞行员都有可能遇到的问题。坠毁的这架“台风”战机是在做一次低空筋斗的过程中,由于改出后段底边高度不足而导致飞机坠海的。此文想就从飞行的三要素“人、机、环境”来分析这起事故,探讨我们是否能从中吸取到一点教训,为飞行安全提供一点帮助。
我们逐步聚焦,先看环境。从视频上可以看到,当时的海浪一波接一波,且比较激烈,可以确定风不小。若飞机在俯冲阶段遇到的是正逆风,那么飞机的增速就会迟缓,所以同样的飞机迎角下,速度小,升力就会小,飞机受重力等影响就大。这时,飞机就会比无风情况下损失的高度多,那么,有限的底边高度被损耗后,剩余高度不足以使飞机退出俯冲,飞机自然就会碰触到海面。其次,失事地附近山区众多,又毗邻泰拉齐纳市区,很有可能会有较强的气流导致飞机颠簸,造成飞机状态不稳定,飞机意外掉高度。再有可能当时气压发生了变化,一方面若气压变低,空气密度会降低,飞机的翼面效能就会变低,从而升力减小。另一方面,飞机内气压高度表的指示也会随着气压的变化产生误差,若飞行员在做动作前,选择的高度是已经产生误差的气压高度,自然不能在预定的高度完成动作。
再精密的机械
也不是完美的
再来看飞机的因素。“台风”战斗机空重为11吨左右,机内可加油4.5吨。也就是说,满油的情况下,油量就接近飞机总重量的1/3。那么同样的推力条件下,飞机满油时推重比最低,剩油越少推重比越大。因此可以得出结论,不同的油量下,飞机的机动性能是不一样的,并且差别还不小!那么,飞行员一是有可能对飞机油量估计不足,二是有可能动作编排过于随意,前几个动作油耗小,做筋斗时没有达到预定剩油量。
“台风”战机坠海视频截图,中间的图片可见战机的姿态已经在尝试改出,但受限与迎角控制,战机最终坠海
前边提到,做最后一个动作时进入的初始高度有可能不对,一方面是气压高度表的误差造成的,而另一方面呢,我认为是雷达高度表的测距不准造成的。雷达高度表计算高度的过程可以简单描述为:由发射机向飞机下方发射无线电波,电波经地面或海平面反射后再由接收机接收回波,从而根据回波时间精确计算高度。一般低空飞行时,飞行员都要参考无线电高度表的高度。但需要注意的是,海面上测高时,要求海面稳定,但事故发生当时波浪较大,很可能测得的高度不精确,而另一方面,我们在实际飞行中,出现过浅海飞行时电波向海面以下穿透,给出的高度是飞机至海床的高度,而不是至海平面的高度的情况。所以,不排除飞行员当时参照了雷达高度表的指示,而指示又是错误的。
每架飞机、每台发动机虽然都是从流水线上下来的,但性能却有所差异。尤其是随着使用时间的增长,飞机的推力水平会有不同程度的衰减,尤其是发动机打开加力以后,性能差别會更明显。而我们从失事飞机的尾部摄影相片上可以看到,在坠海前,飞机的双发尾喷口喷着火舌,正是处于加力打开的状态。那么,是不是由于飞机在筋斗爬升阶段推力不足,导致的上升高度不够呢?也不好排除这个因素。
“台风”战斗机属于典型的三代机,具有电传操作系统。有的网友说,分析飞机的轨迹,其一直到触海前都是很圆滑的,飞行员并没有明显增加拉杆量来使飞机退出俯冲的迹象。我想说的是,大家忽略了电传系统的特性——飞行员虽然操作的是驾驶杆,但却并不是直接控制飞机的舵面,而是驾驶杆给飞控计算机一个电信号,由飞控计算机综合计算,给出一个舵面的偏角,使飞机满足迎角限制条件和载荷限制条件,预防飞机失速或是载荷过大而解体。那么,很可能飞行员在过了垂直俯冲阶段,发现剩余高度不是很足时已经抱杆到底了,但飞机却因为限制条件的限制而没有做出积极响应,直至坠海。说到这,我想起了1999年巴黎航展上苏-30I-1(苏-30MKI的原型机)坠机的情形,同样在做向下俯冲动作时,试飞员维亚切斯拉夫·阿韦里亚诺夫及时发现了剩余高度不够,便加大了拉杆量使飞机尽快退出俯冲,虽然飞机的尾喷口触地了,但好在飞机已经有了上升的趋势,给了飞行员逃生的机会。我想,当时苏-30I-1肯定取消了迎角限制,不然后果绝对不是这样幸运的。所以,有时候科技是把双刃剑,很难说它是好还是坏。
最想安全飞行的
就是飞行员
人的因素,放在最后谈。我其实很不愿意去分析人的原因,因为一旦分析出是人的原因造成的事故,世俗的评论几乎都是一边倒的批评飞行员——是其操作不当造成的国家损失或者是附带的民事损失。这导致飞行员们背负了很大的心理压力,在遇到危险的时候甚至拒绝弃机。但大家还是理解一下这个团体,他们每天面对的情况瞬息万变又错综复杂,即便是超级计算机都有出错的时候,更别说人了。没有一个飞行员不希望安全的飞行,他们也不想出错,人艰不拆,大家多多体谅。但本着给广大飞行员敲一敲警钟的原则,我也来分析一下。
首先是飞行员进入筋斗前,做了一个低空的加力盘旋。做加力盘旋时,飞机推力很大,必须用很大的坡度(一般是大于70°的坡度)来拉杆才能避免飞机速度增大。在这样一个坡度下,飞机的俯仰是不太好保持的,所以有可能这个阶段,飞机掉高度了。当然还有一个可能是,他做这个加力盘旋是为了增速积累能量的,所以这个阶段并没有太大的失误。
接下来它由盘旋改为筋斗的上升动作。这个动作就很关键了,如果拉杆量少,那么飞机上升的高度就会高,速度损失得多,等到飞机形成倒扣趋势的时候,会有速度小、飞机失速的风险;如果拉杆量多,则飞机180°倒扣的时候,速度余度会很多,但高度上升得少。我们看视频,他在接近顶点的时候,飞机明显拉出了翼尖涡流,这是飞机载荷大的一个表现。所以说,至少在接近顶点的时候,他的拉杆量应该是过多的,造成飞机高度上升得少。至于前段,他的拉杆量的大小,很难考证,只能说存在拉杆量大的可能。拉杆量大除了刚才说的轨迹会不同外,另一个副作用是飞机起飞仰角过程中迎角会增加过快,飞机迅速消速,消耗能量。
到了筋斗的顶点位置,飞行员看高度只能参考气压高度表,我们假设高度表指示误差在10米的正常范围内,那么如果这时候飞行员看高度表了,发现高度低的多了,他会采取翻转的方式将飞机改出筋斗,或者是发现高度稍微低一点点,会增加拉杆量,使飞机的轨迹半径小一点。第二种情况是,他极小概率没有看顶点高度。从视频中筋斗上半段飞机拉出翼尖涡流来猜测,他很有可能遇到了第二种情况,想通过增加拉杆量来减小飞机的轨迹半径。
当然,我们也不能排除飞行员在倒扣状态,还没完全扣平时,就错误根据天地线的关系判断飞机过了水平0°,开始增加拉杆量进入筋斗后半段了。这也是他在顶点可能拉杆量过大的一个因素。
飞机在机头垂直指向地面之前,都有一定余地做改出动作,但一旦过了这个节点,就必须靠拉杆来使飞机退出俯冲了。所以,这个节点的高度,飞行员很可能没有参考,或者飞行手册上就没有俯角90°改平飞的最小高度变化值。并且,作为三代机,这时候飞控系统意识到高度不够,应该开始告警并自动参与拉杆改平飞了。事实上,飞行员在飞机过了这个节点后只有2个选择,一是等飞机自己改平,或不放心的话自己再抱杆到底加持,二是直接拉弹射手柄。我们再看视频,飞机从过这个节点到坠海,只有4秒钟时间。而飞行员能从视觉上判断已经没有拉起来的可能性时,至少在后2秒。
和这张广为流传十分经典的照片中F-16的状态类似,F-16的姿态虽然已经改平,但飞机仍处于下降状态。幸运的是這架“雷乌”F-16飞行员还有一定空间逃生。
飞行员需要在1秒内将手从驾驶杆和油门杆上放到弹射手柄上并拉动它,以激活弹射程序。根据“台风”战机的图片推断,其座舱盖没有爆破导索、座椅也没有配备破盖枪,很可能是采取抛盖弹射的方式,那么从拉动手柄到飞机抛盖到人弹出座舱,又得接近1秒的时间。当然,虽然分析的很过瘾,但我们不能忽视飞机是带着极大的下降率的,即便“台风”上的MK-16弹射座椅性能再先进,它也不可能在如此大的下降率下弹射成功。由此得出结论,飞行员从垂直向下俯冲开始,就在等待死亡,而等他判断出飞机的运动趋势时早已无力回天。
以上,就是我对整起事故的分析。因为没有具体的飞参数据,我只能尽可能把能考虑到的因素都放进去了,有不当之处,还请大家仔细斟酌和谅解。
还想再说说值得我们汲取教训的地方。加强对飞行理论的学习,明确不同阶段要参考的有意义的数据是哪些,明确每个动作的每个阶段有什么因素会对飞机产生影响;仔细研究飞行手册的内容,将试飞员用非常高的风险试飞出来的数据吸收转化成自己的知识,而最重要的是遵守好每个动作的安全规定,严格在包线内飞行,不能随意妄为,凭感觉来。最后一项,是心理因素,时刻保持充沛的精力,确保敏锐的思维是必不可少的,而情绪上,如何让自己更稳定,让自己遇到问题波澜不惊,也是及其重要的。那些想刻意表演飞行技术的飞行员,经常以炫技失败而告终,难道我们看到的还少吗?
责任编辑:武瑾媛