治愈“猛禽缺氧”

韩兵 滑永峰 宋珂珂

2016年3月，美国参议院要求美国空军重开F-22战斗机生产线，生产了186架即遭停产的“猛禽”又迎来了新的生机。其实，尽管F-22在2014年宣称形成了完全作战能力，美国空军也将F-22作为一种战略威慑力量，通过“快速猛禽”项目部署到前沿地区进行“F-22讹诈”，但是“猛禽”战斗机并非完美无缺，从2011年11月开始频繁爆发的缺氧事故就是其中一例。

“猛禽”飞机坠毁暴露供氧系统问题

2011年11月16日，阿拉斯加州埃尔门多夫-理查德森联合基地的F-22“猛禽”战斗机飞行员杰弗里·哈尼上尉在飞行训练中遇到供氧系统故障，美国空军空战司令部（ACC）的事故调查报告显示，供氧系统切断20秒钟后，哈尼上尉产生了严重缺氧，且无法启动应急供氧系统，造成空间认知感混乱、注意力局限和视觉衰竭，飞机翻滚240度无法恢复正常飞行姿态，3秒钟后以53度俯角坠毁在一座山腰，哈尼当场死亡。

F-22坠毁事故发生后，美国空军会同美国海军、美国宇航局（NASA）和全军相关工程技术和科研人员，组成了事故调查委员会，展开大规模的调查行动查找事故的原因。美国空军事故调查委员会最初发布的报告宣称，这次坠毁是“复杂的突发事件”，原因是飞行员操纵失误引起，哈尼上尉将主要精力用在手工触碰ACES II“先进概念弹射坐椅”上的按钮试图恢复供氧，而不是试图恢复飞机的飞行姿态，并且认为他当时并没有出现缺氧的生理学症状。美国空军甚至宣称“生理事故非常罕见，平均每9000架次飞行才会出现1次”。然而，美国国防部总监察长在审议调查报告后指出，空军没有给出支持上述结论的证据。美国国会对这一报告也不认可，有的议员嘲笑美国空军在把责任推给飞行员，目的是要掩盖他们最先进的战斗机存在缺陷。

空军事故调查委员会的报告在F-22飞行员群体中也产生了轩然大波，飞行员和资深维修工程师对所谓的原因并不赞同，甚至有飞行员因为供氧系统事故公开拒绝飞行F-22，在美军和美国民众层面造成了非常大的负面影响。2012年，2名弗吉尼亚空中国民警卫队的飞行员杰里米·戈登和约书亚·威尔逊公开拒绝飞行F-22，他们在接受哥伦比亚广播公司“新闻杂志60分”节目的电视采访时表示，在飞行中遇到过含氧量低的情况，感觉飞行“猛禽”非常不安全。杰里米·戈登宣称，“我只接受过机械故障和敌火威胁方面的训练，但是我无法控制捆在我脸上的管子里有没有氧气，这就意味着我在飞行中无法控制我自己。”

失事飞行员哈尼上尉的妻子安妮·哈尼起诉了洛马、波音、霍尼韦尔和普惠等多家F-22的制造商，诉讼宣称F-22的设计制造存在缺陷，“危险的备用供氧系统不能自动提供生命支持，在供氧系统失灵时不能给飞行员提供氧气”。尽管美国空军宣称这次诉讼“非法”，但是F-22飞行员在2011年上报了14起和供氧相关的事故，F-22机队因此全部停飞4个月，2012年，又出现了10起与供氧相关的事故。这些事故报告让美军认识到，尽管大部分老式战斗机都是由飞行员手工启动备用供氧系统，但是对于F-22这种经常超高空超机动作战的第5代战斗机而言，供氧系统的任何缺陷都是致命的，必须要求合同商对系统进行改进，而要进行改进，就必须弄清缺氧事故的真正原因。

空军科学顾问委员会调查事故真正原因

2011年F-22机队停飞期间，美国空军责成“科学顾问委员会”（SAB）对事故原因进行了调查，该委员会由多名退役空军将官组成，他们利用几个月的时间找到了避免类似事故的方法，于2012年2月发布了长达238页的调查报告。SAB调查结论认为，生命维持系统的一个输氧软管和过滤器出现了问题，导致飞行员缺氧。美国空军时任参谋长诺顿·施瓦茨上将也认为这起事故的原因是飞机进气道故障导致机载供氧系统关闭，致使飞行员缺氧失去知觉。

2012年8月，美国空军空战司令部作战主任查尔斯·利昂少将在谈到这份报告时又把矛头指向了飞行员飞行时所穿的抗荷服。F-22战斗机实现了供氧/抗荷一体化，飞行员所穿的“战斗力”抗荷服学名“组合式先进技术强化设计抗荷服”，在高过载（high-G）机动时自动充气，保证飞行员的血液流通。但是，F-22在正常飞行状态下，抗荷服保持高压充气状态，输氧软管会突然弯曲，限制飞行员的呼吸，容易导致头晕眼花、刺痛感、全身麻木，出现加速度肺不张症状。

F-22采用了先进的“机载氧气发生系统”（OBOGS），利用沸石分子筛制氧技术为飞机提供机载氧源。“机载氧气发生系统”尺寸约为41厘米X38厘米X13厘米，由2个固定式13层沸石罐组成，进气口和出气口都设计了过滤器，能够过滤0.6微米的细小颗粒。OBOGS的优点是通过飞机发动机或空调系统补充进来的空气产生含氧浓度较高的气体供飞行员呼吸，将原来有限的机载氧变成了无限的供氧气源。由于OBOGS设计理念先进，美国空军F-35联合攻击机也在使用，但是机载氧气发生系统一旦产生故障，飞行员就失去了可靠的氧气来源，因此单一的OBOGS缺点也非常明显。

F-22最原始的生命维持系统中本来设计了自启动式备用供氧系统，但是在研发阶段“生命维持系统综合生产团队”的工程师认为弹射坐椅后面已经设计了手动备用供氧系统，在1992年决定移除自动备用供氧系统以减轻15磅（约6.8千克）的飞机全重，另外，F-22的最初设计里还有在发生故障向生命维持系统提供95%贮量的氧气的改进方案，但是设计定型时也没有采用，这些决定在现在看来有些得不偿失。

SAB的报告指出，当时取消自动备用供氧系统是基于“机载氧气发生系统”不可能失灵的假设，但是实际飞行中缺氧事故却经常发生。由于F-22是美军所有战斗机中唯一一种在缺氧状态飞行的战斗机，虽然有人认为目前的备用供氧系统足够用，但是既然安装了供氧系统，就应该保证飞行员无法手工打开备用系统的情况下，能够自动为其提供足够的氧气。

F-22原来的备用生命维持系统要求飞行员在缺氧时或是手工按下备用供氧系统按钮，或是立即下降飞行高度使驾驶舱恢复正常压力。但是，F-22飞行员认为手动应急供氧系统并不好使，将之斥为“臭名昭著”“难以使用”。原因是备用系统的开关位于飞行员身后，飞行员在缺氧状态下空间认知感混乱，因此很难碰到这个按钮，在产生缺氧性症状之后很快就会失去意识而导致飞机坠毁。另外，缺氧后立即下降飞行高度也不现实，F-22作为第5代战斗机，高空长时间飞行能力是必须的要求，巡航高度高达18300米，超巡速度大于马赫数1.5，才能对各国现役战斗机取得绝对的空中优势。使用“下降救生”解决生理防护问题，无疑使F-22“屈尊”为第4代战斗机，重金打造的空中战术优势也就不复存在，所以必须“继续飞行”而不下降高度，利用机载供氧系统维持飞行员的正常生理状况。那么，机载制氧系统就必须安全可靠，否则就必须有自动化的备用供氧系统来维持飞行员的生理状况。

安装全新备用供氧系统迎接新时代

为解决供氧系统存在的诸多问题，美国空军装备司令部（AFMC）与洛克希德·马丁公司签订了多份合同，耗资3000万美元，从2012年8月开始，利用半年时间在一架“猛禽”战斗机上设计安装全新的“备用供氧系统”，改装的目的是在主供氧系统出现故障时自动启动备用系统，防止飞行员因缺氧失去意识造成飞机失控。2013年2月，美国空军在加州爱德华兹空军基地为一架F-22安装了第一套新型应急供氧系统，为保障北美防空联合司令部（NORAD）的日常战备任务，备用供氧系统改装工作首先在阿拉斯加州埃尔门多夫-理查德森联合空军基地的第3战斗机联队开始。

由于每架F-22加装备用供氧系统平均需要20天时间，美国空军空战司令部还专门在飞机的维修保养期安排改装项目，没有一架F-22因为加装备用供氧系统而停飞。为保证改装期间的飞行安全，美国空军规定没有加装新备用供氧系统的F-22战斗机在飞行时要限制高度和飞行距离，每次飞行时间也限定在30分钟之内。从这个角度讲，改装项目虽然没有造成大面积的停飞，但是这些限制影响了F-22的日常训练和完全作战能力的形成。

F-22的新备用供氧系统设计了座舱控制面板，安装在飞行员容易看到并够到的位置，在主系统突然失灵、环境控制系统关闭的情况下能够自动启动，飞行员也能轻松地手工启动，平时处于自动状态，启动后能够提供100%的供氧量，因此极大提高了飞行员的安全系数。美国空军和合同商团队将新系统列为维修技师例行维修检查周期的必备项目，同时列入飞行员起飞前检测项目，而且检测的动作非常简单，不会影响飞行员的操作流程，也不会增加维修保养成本。

截至2015年4月，美军所有“猛禽”飞行中队的F-22战斗机都加装了备用供氧系统，飞机的执行任务能力比率从2010年的60.9%上升到2015年的67.4%。怀特-帕特森空军基地的美国空军全寿命周期管理中心的F-22备用供氧系统研发团队认为，该升级项目成功保障了飞行员的人身安全，备用系统交付及时，符合预算安排，对提升飞行员的自信起到了积极作用。

安装全新设计的“备用供氧系统”之后，F-22进入了全球作战的新时代。2014年9月，F-22参加了军事打击叙利亚的“坚定决心”行动。弗吉尼亚州兰利-尤斯蒂斯联合基地作为F-22的主要基地之一，现驻基地的第1战斗机联队派出了第27和第94战斗机中队参加“坚定决心”行动，既检验了“猛禽”的各种攻击模式，又利用机载传感器担负了小型指挥控制飞机的功能，帮助其他飞机定位地面目标，消除地面火力威胁，使其他第4代战机专注于打击任务。兰利空军基地的F-22在叙利亚投下了第一颗炸弹，2015年又利用最新升级版作战软件在实战中投放了GBU-39“小直径炸弹”（SDB），8月完成了列装以来最大的出动架次。2015年8月，F-22完成了在欧洲的首次轮换部署，落实美国的“欧洲安全保障计划”。

同样是美军最先进的隐形战斗机F-35，美国空军表示“闪电II”在2016年8月形成初始作战能力之前不会出现类似F-22的问题。F-35的机载供氧系统已经采用了自动化座椅备用氧气源，飞行员弹射出飞机之后备用系统也能自动工作。至此，美军所有第5代战斗机机队已经全部安装了自动备用供氧系统，哈尼上尉的坠毁悲剧应该从根本上得到了避免。

如今，美军宣布要重开F-22生产线，虽然启封并恢复已被拆除的生产设备需要耗资数十亿美元，使五角大楼面临巨大的预算压力，但是这也是“猛禽”升级改造解决类似缺氧系统等设计缺陷的大好时机，比如整合最先进的AIM-9X导弹，增加通过Link-16数据链向其他部队交换数据的能力，训练和维修保障也能得到一定的改善。可以确定，重新生产的F-22将以当今世界最强大的空优作战能力，与F-35联合攻击机共同完成一系列的作战任务，逐步取代现役第4代战斗机迎接全新的空战时代。