美国V-22“鱼鹰”实战首摔的背后

  • 来源:兵器知识
  • 关键字:美国,V-22,鱼鹰
  • 发布时间:2017-04-12 10:41

  美国国防部2017年1月29日宣布,一架美国海军陆战队的V-22“鱼鹰”军用运输机在也门执行突袭任务中坠毁,事故造成1人死亡,3人受伤,这是V-22“鱼鹰”首次在实战中出事。作为世界上首款也是唯一一款列装的倾转旋翼机,性能先进的“鱼鹰”为何会在低强度对抗中发生事故?是一次意外还是早已注定?我们共同来看。

  新时代的“寡妇机”

  V-22“鱼鹰”采用了双倾转旋翼设计,拥有直升机的良好起降和悬停性能,以及固定翼飞机的机动能力。正因为高度创新的设计理念,它的研制难度极大,从上世纪80年代正式开始研制到2005年正式量产,共耗费了20多年,仅试飞就用了17年,整机单价更是高达7000万美元(2007年价格)。要知道,那时一架F-16也才不到4000万美元。此次在也门坠毁,美军为了防止先进技术外泄,迅速出动战斗机将坠毁的“鱼鹰”残骸彻底摧毁,足见美军的重视程度和谨慎态度。

  当然,如果说时间和金钱的堆积能够酝酿出一款出色可靠的武器装备的话,那么相信任何一个国家都不会吝啬。然而,V-22从试飞开始就一直事故不断。1989年首飞后,V-22开始进入密集的飞行测试阶段,在此期间,共发生了4起重大事故,造成30多人死亡,为此,美军曾两度停飞该型战机。据美国海军陆战队安全部与空军安全中心透露,“鱼鹰”的海军陆战队版MV-22与空军版CV-22决定量产后,在2006年10月至2011年9月共5年时间中,共发生58起不同程度的事故,重则造成死伤,轻则机身损坏严重。而就在也门坠毁前不久,2016年12月,驻日美军1架“鱼鹰”因故障迫降在冲绳的一个浅滩,机身和机翼飞离。再往前一年,2015年5月,美国海军陆战队1架“鱼鹰”在夏威夷着陆时发生事故,导致1人死亡,21人受伤。据不完全统计,自“鱼鹰”量产以来的10多年间,公开的飞行事故至少70余起。

  这样看来,“鱼鹰”实战第一摔是早有预兆,到底是什么原因导致这一跨时代的装备沦落为“寡妇制造者”了呢?

  被放大的天生缺陷

  从根本上来讲,“鱼鹰”之所以事故频发,原因在于“过于精良”:机体设计复杂程度高,存在一定的气动力缺陷,环境适应性不够强。同时,由于当前装备数量还不够多,飞行数据和缺陷反馈的积累有待提高。内外因素相加,“鱼鹰”就成了娇贵之身。目前看,“鱼鹰”面临的主要缺陷是在降落和低速俯冲过程中遭遇的复杂气流问题,其中尤以气流涡环最为致命,目前已知的事故中,大约30%都是因为气流涡环导致的。

  气流涡环现象指当旋翼飞机在发动机工作状态下低速下降,特别是垂直下降时,由于旋翼的诱导速度和相对气流方向相反,因此沿旋翼周围易形成顺时针转动的环状漩涡流。简单来说,就是旋翼向下排出的空气,一部分被自下而上的相对气流推向旋翼上方,从而再次被旋翼向下排出,这样就形成了一个围绕桨叶旋转的气流环。如果直升机下降速度较快,那么这种涡流就会增强,当涡环区距离桨盘的距离小于临界距离时,直升机就进入了涡环状态。涡环状态真正的危险性在于其微妙的临界效应,进入涡环状态的直升机在安全和危险之间仅一线之隔,风向、人为操纵等外界条件若有丝毫变化都会导致直升机滑向“鬼门关”。而当飞机进入涡环状态后,发动机部分功率被消耗于空气产生的涡环流动,因此旋翼升力明显减小,使直升机下降过程变得不再匀速,造成飞机难以操控,因此,非常容易机毁人亡。

  实际上,所有的旋翼飞机都会遇到气流涡环状态,但由于“鱼鹰”特殊的设计,例如倾斜度高达47°的螺旋桨叶片、比一般直升机更硬的螺旋桨材质、过大的自重以及翼顶装配的纵向中心感应装置和容易翻转的双支架,“鱼鹰”进入气流涡环状态的几率和强度都要比其它常规机型大得多。虽然在2002年,波音公司针对这个问题准备研发一种新的螺旋桨结构来改进“鱼鹰”的缺陷,但由于美军预算削减等种种原因最终未能实现。

  “我觉得V-22并不适合作战”

  由于无法在短期内通过技术手段解决气流涡环问题,美军只有在操作层面进行限制以避免这种情况的发生,但却闹了个更大的笑话。

  在敌人防守严密的地区,高速飞行中的闪避机动性和快速垂直降落的必要性都是非常重要的。然而V-22的飞行手册却规定:在垂直降落时,飞机的下降速度不能超过40米/秒。如此迟缓的降落速度,让V-22在着陆时几乎成了一个活靶子。试想,在敌人猛烈的炮火攻击下,当一个V-22的飞行员急切地希望快速降落的时候,他可能会不自觉地加快下降速度,这样他遇上气流涡环状态的可能将快速变大,飞机将可能会失去控制,左右摇摆,然后倒转着俯冲向地面,最后机毁人亡。但如果飞行员努力保持住40米/秒的标准降落速度,他肯定还没等接触到地面就已经被击落了。快降还是慢降?这是个进退两难的选择。

  此外,下洗气流也是V-22在实战条件下面临的重大问题。航空术语中的“下洗”指机翼产生升力时引发流经机翼的气流向下运动。旋翼旋转速度越快,下洗力度越强,下洗气流越大,人在下面根本站不稳,甚至在机舱边缘也容易被甩出去。V-22众多事故中有一次就是因为巨大的下洗气流,将两名海军陆战队队员甩下了飞机。当然,下洗气流对实战造成最大的危害是极大地影响了飞行员和乘员的视野。

  美国政府问责局在2001年就特别强调过要注意V-22的螺旋桨下洗气流:“(下洗气流)会使飞机周围的能见度急剧下降,如果在雪地环境下甚至会让飞行员完全看不见东西,这会给用绳子或升降机进行的救援任务带来危险。而且强大的气流还有可能将沙土、雪块或者其它杂物吹进飞机的零部件里。”事实上,V-22有一次事故就是因为下洗气流导致飞行员没有看清下方的河水,结果驾驶着飞机栽进了水中。

  一位参加过V-22水上测试的上士说:“对海军陆战队队员来说,下洗气流绝对已经到了破坏性的程度,机身尾部的下洗气流是非常可怕的,在飞机下方的区域里人很难看见东西甚至会难以呼吸。如果V-22去营救一个落水的士兵,它的下洗气流一定会给救援行动带来很大的麻烦。”而根据飞行手册的说明,在营救落到水里的士兵的时候,V-22上的机组成员也是冒着很大的危险的,因为在水面上他们必须保持“双10状态”,也就是离水面大约10英尺(3米)、飞行速度保持在10海里/小时(18.5公里/小时)左右,在这样的条件下,飞行员常常看不清水面的情况,很容易让机腹沾到水,引发危险。

  在地面行动方面,一名参与测试的士兵说:“(V-22的)旋翼洗流吹倒了两名在旁边的升降机上工作的士兵。”另一个人说:“当我们在V-22下方的时候,它的螺旋桨产生的气流让我们几乎拿不稳自己的武器。”

  对于V-22的种种问题,一名曾参与测试的海军陆战队队员用一句简单的话进行了总结:“我觉得V-22并不适合作战。”

  看来他的认识很深刻。

  一份奇葩的报告

  作为一款全军甚至全球瞩目的装备,V-22上述天生的缺陷和诸多问题美军自己不可能不知道。但为什么能够“带病列装”?原因在于一份奇葩的报告。

  2005年9月,美国国防部发布了《关于V-22的操作性能和炮火测试评估报告》,报告的签发人是操作测试评估小组的执行主管大卫·W·杜马。他在报告中写到:“这是一架能在战场上真正起到作用的飞机。”该小组的测试评估工作从2003年10月28日一直持续到2005年6月18日,最后得出了令人欣喜的结论:“调查结果显示,V-22已经可以满足作战的要求”。正是这份报告,将当时饱受质疑的V-22推入了下一个“里程碑”(“里程碑”是美军对武器装备发展关键节点的统称)。不过,后来陆续有媒体曝出上述报告存在诸多不切实际的描述。

  例如对于气流涡环问题,报告中称,当V-22一遇到气流涡环状态的时候,就立刻将飞机前倾16°左右,这样飞行员可以不受乱流的影响,继续完成他们的任务。这听起来不错,但是飞机如果必须在2秒钟的时间内向前倾斜16°,其结果会带来一段不可避免的下降过程。从报告的上下文中得出这种情况下的高度应该是几百甚至上千米,这样的高度对于高速穿过敌方火力阵地的飞机来说,要完成前倾的目标实在是太难了。

  而对于下洗气流问题,报告是这样解释的:“在通常情况下,V-22可以在表面有松散尘土的草地上安全着陆。”但V-22的主要作战区域之一是伊拉克的沙漠和阿富汗的山区,那里没有草地只有沙地和碎石地。当V-22运送着特种部队去执行秘密任务的时候,肯定不会有什么“草地”供它安全降落。

  相似问题还有对V-22的折叠式螺旋桨支架和全自动数字发动机控制系统的描述,其中关于三重液压飞行控制系统的段落是这样的:“没有发现任何液压管路摩擦。”测试人员在经过超过5000小时的飞行测试之后,也充满信心地宣布:“根据测试表现,目前的V-22液压管路配置在飞行中是安全的。”但这里需要强调的是“在飞行中”而不是“在战斗中”。在V-22的机翼和驾驶舱等部分,三条易碎的钛制液压管路经常是平行排列的,而且互相之间离得很近,如果有炮弹击中液压管路中间的连杆会出现什么状况呢?最有可能的情况就是飞机失去液压动力,随后立刻失控。

  另外,报告中还有与V-22飞行手册自相矛盾的地方。例如报告里写明了“V-22在旋翼不借机动力自转的情况下不能安全着陆”,但是V-22的飞行手册里却说“如果两个发动机都损坏的话,飞行员应该把飞机从正常飞行模式调整为旋翼不借机动力自转模式,然后降落”。这样自相矛盾的结论实在让人费解。

  也许怕引起不安,报告中还省略了两个重要细节:V-22没有安装机头武器和人员升降机。众所周知,在飞机降落时机头武器可以对敌人的攻击起到很好的压制作用,而在执行像营救行动之类的任务的时候,人员升降机对于快速、准确地投送和接回少量士兵也是必不可少的。可以想像,在V-22面对敌人的攻击,需要快速投送特种部队的时候,没有机头武器的掩护,没有升降机可以用,而且在由于下洗气流和气流涡环状态的影响,使得飞机的闪避机动性大打折扣的情况下,谁还保证能完成任务。

  最可笑的是,该报告后面还单设了一章警告,里面写着:“目前V-22的飞行手册上有很多限制性操作,这将会影响到V-22在躲避敌人攻击时的性能。”“这些限制性操作可能会让V-22面临险境时不知所措。”也就是说,V-22很好,但你没法好好用。

  没有完成却通过验收的测试

  五角大楼上述模糊不清甚至自相矛盾的表达和态度或许正反映了V-22的不成熟。那么,这个操作测试评估小组真的没有测试出什么重大问题吗?答案当然是必须有。不对,是很多测试项目根本就没有实施。这听起来似乎不可思议,但事实确实如此。

  例如,对于公认的在遇到气流涡环状态时V-22可能会失控这个潜在的大问题,但因为难以模拟相关测试条件就轻易取消了该项测试。不仅如此,在美海军陆战队的飞行训练中,涡环状态飞行并不是MV-22的必修课,这个只有在飞行员培训时会在课堂上讲授。但在军事领域,理论显然是代替不了实践的。与此类似,在昏暗的条件下,对于V-22飞行时引起的下洗气流有可能让飞行员看不清外界的问题,也因为同样原因从来没有进行过测试。

  V-22的相关测试项目经常被随意削减,例如高速急转弯飞行测试,被找了一个“在实战中V-22不需要高速急转弯”的借口而取消了。另外,按原先的设计,V-22在其中一个发动机损坏的情况下仍然是可以垂直起飞和降落的,然而在长达17年的研发测试过程中,这样的演习一次也没有尝试过。

  美国国防科学部的特遣部队测评组在2005年12月的报告中指出:“为了节约经费以及加快研发进度,对飞行安全非常重要的飞行控制系统发展测试(FCSDFQ)在V-22身上被严重的缩减了。”报告中提到,根据海军陆战队自己对事故的调查,证实了测试项目被缩减的说法。海军陆战队在调查报告的第七章写到“原本所需要进行的飞行测试是103项,为了节省经费和缩短研发周期,最终只进行了49项测试,而且在这49个测试项目中,只有33项是在正常飞行状态下进行的,另外16项都是在低速飞行时进行的,而且所装载的乘员数量也没有达到要求”。然而事实证明被取消的项目有很多都是非常关键的,例如在飞机满载的情况以每小时20和40海里的航速飞行——这正好就是试飞期间发生第三次坠机事故时的情况。而关于V-22的29项夜间任务测试,只有12项是完成了的。

  另外,在很多测试项目中,飞机的载荷除了飞行员之外,通过装载2吨左右的压舱物来代替24名全副武装的海军陆战队队员,平均到每名士兵不到90千克,这显然比一名肌肉发达、全副武装的士兵轻得多,所以这样的测试并不严谨。在一次测试中,5架V-22各自执行测试任务,结果“其中2架飞机因为机械故障没有完成白天的测试”。因为这一次测试,工作小组还特意缩减了其中3架飞机前一天的夜间测试计划,然而其中还是有一架在白天出了故障。试想,在载荷不够的情况下,测试失败率都这么高,如果搭载了这么多真人呢?后果不堪设想。

  “我们从V-22长达25年的研发测试时间里得到了什么教训没有呢?难道就仅仅得到了180亿美元的花费和30名遇难士兵?应该还有更多,虽然已经发生过事故了,但是我们还有亡羊补牢的机会。在将V-22投入战场的问题上,已经有人警告过我们——海军陆战队、美国政府问责局、国防部作战试验评估部,但是他们的声音没有人听。”美国国防部一份报告中这样评价V-22,字里行间充满了愤怒和无奈之情。

  利益在作怪

  实际上,V-22从研发到量产并非一帆风顺。美国前国防部长切尼在1989年曾一度叫停了V-22项目,此后因为试飞事故不断并且耗资巨大,遭受了来自政府和军方的多重质疑和批评,但是无论怎么骂,国会都会立即恢复研发进程,渐渐地就没人敢提取消V-22项目的事了。那么,V-22项目背后是否隐藏着某些不可告人的政治因素呢?

  以宾夕法尼亚州的一名议员科特·威尔登为例,波音公司生产V-22机身的雷德里工厂正好就在他的行政区内,《费城调查者》杂志记者汤姆·茵菲尔德在评价他时提到:“在国防部想要取消V-22的研发项目的时候,他竭尽全力帮助承包商保住这个项目,在这件事上,他的贡献甚至比国会还大。他现在是众议院军事委员会的副主席,到11月进行改选的时候,他一定会去竞选主席的职位。在5月份的民意调查中,他的支持率上升得很快。威尔登的竞选经费里有至少40%来自国防预算。”

  在上世纪90年代早期的时候,美国汽车、飞机、农业机械工人联合会(UAW)曾经给国会发去了一份书面请求,他们说必须让制定政策的人知道,如果取消V-22的研发项目,该协会将会有8000人失业。同时,波音公司也把和V-22相关的配件制造任务分配到各个分厂进行,到1992年的时候,V-22的配件生产已经遍布美国63%的州的276处配件工厂。

  如今,在美国50个州里,有45个州都有V-22的配件生产工厂,这为当地居民创造了不少就业机会。例如在德克萨斯州的沃斯堡和阿马理洛,就有2000人在贝尔公司的V-22配件工厂工作;在宾夕法尼亚州的雷德里,也有超过1500人在为波音公司的V-22配件厂工作。为居民创造这些工作机会,对众议院的议员和参议员们来说当然是有好处的,给他们工作,就意味着能得到他们的选票。

  波音公司和贝尔公司不仅通过分散配置工厂来绑定政治力量,而且还为政客提供直接资助。据媒体报道,每次选举时,波音公司和贝尔公司都会为参选者提供大量的竞选经费。凯·格兰尼是德克萨斯州的一名议员,贝尔公司的沃斯堡配件厂正好在他的管辖范围内,在选举时他得到了贝尔公司1万美元的赞助。在2000年的大选中,波音公司为参议院的共和党和民主党候选人们共提供了140万美元的赞助,贝尔公司也为政治行动委员会的候选人提供了47万美元的捐赠。如此看,就不难理解为何国会老爷们会执意让V-22项目不断起死回生了。

  “鱼鹰”真能变凤凰?

  虽说V-22在也门坠毁早已是命中注定,但无论如何,它的确是一款优秀的武器装备,而且在实际使用中也表现出了远超一般直升机的运输和机动能力,在极高的战术价值面前,美军肯定不会放弃它。美国防务信息研究中心高级顾问,主管人事、预备役事务、装备和后勤的前部长助理劳伦斯·J·科伯曾说:“但是不管怎么样,海军陆战队现在必须接受V-22。因为经过过去长期的宣传,V-22已经成了海军陆战队的象征,他们可以说是把所有的资金和希望都投入到这里面了。”那么,V-22未来会怎么发展呢?

  目前来看,美国海军陆战队计划配备340架左右的V-22,通过不断积累使用经验和反馈数据,来改善V-22一些诸如飞控软件等的设计缺陷。而且还有计划给V-22装配航炮等武器,成为类似武装直升机的对地突击平台。同时,美国也在向盟友极力推销,原因很简单,让盟友多养点“鱼鹰”,不仅能有效降低成本,而且还能分担试验风险,自己能少摔几架总是好的。

  日本对此就非常感兴趣,已经与波音公司签订了5架V-22购买协议,并且计划在未来5年内最终采购17架。毫无疑问,日本购买V-22的目的是提高所谓“西南离岛防卫能力”。根据V-22的性能,它在载有24名全副武装士兵或者4536千克货物的情况下,垂直起飞作战半径可以达到600千米。而冲绳距离我国钓鱼岛只有450千米左右,日本装备5架V-22,如果完好率保持在60%,3架V-22就可以在2个小时内向钓鱼岛投送72名士兵。如果从距离更近的石恒岛或者宫古岛出发,这个时间将缩短一半。

  不过,理想很丰满,现实很骨感。按照V-22目前的技术状态,日本能保证先期购买的5架V-22完好存活下来就不错了。可以预见的是,随着V-22的装备规模不断扩大,类似也门坠毁的实战事故绝不会只有一次。如果说“鱼鹰”最终能够变凤凰,相信也不是一时半会的事儿。

  文/杨王诗剑

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