土立方～earththree 原创军事·人文杂志

倒飞螺旋或致巴“枭龙”战机坠毁
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　　本周一（2011年11月14日），巴基斯坦空军发布消息称，“一架喷气式飞机在一次训练任务中由于技术故障坠毁，飞行员已经丧生。目前地面上还没有任何相关的人员伤亡和财产损失。”“（失事飞行员）中队长穆罕默德·侯赛因（Muhammad·Hussain）从飞机弹射后，因为降落伞没有正常打开而丧生。”
　　虽然巴官方声明中未提及失事战机的型号，但多家媒体以及从公布的坠毁残骸来看，失事的战机为当前巴基斯坦空军最为“器重”的FC-1型“枭龙”战机（巴方称为JF-17“雷电”）。

　　而根据相关情报核对，失事战机隶属于巴基斯坦空军最精锐的第26中队，中队名“黑蜘蛛”（Black Spiders）。第26中队也是巴空军最早换装“枭龙”（FC-1/JF-17）战机的部队。

■ 坠毁现场的“特别”之处

　　这架失事的战机当日从巴基斯坦卡姆拉-马哈斯（Kamra-Mnhas）空军基地起飞后不久就出现问题，坠毁地点是离机场离仅6～8公里左右的毛拉曼苏尔山（Mullah Mansoor），靠近巴北部城市阿塔克（Attock，又译为“阿托克”）的曼色尔镇（Mansar）附近。

图：“枭龙”坠机地点离卡姆拉-马哈斯（Kamra-Mnhas）空军基地大约只有6～8公里位置（图上）；（图下）卫星照片中卡姆拉基地内的“枭龙”战机与战斗机掩体。卡姆拉基地属大型空军基地，其主跑道达3000米长、50米宽，是巴空军最重要的基地（之一）。中巴联合研制的“枭龙”（FC-1/JF-17）战机巴方生产工厂——巴基斯坦航空联合公司（前巴空军歼-6战机修理厂），也就位于卡姆拉基地旁边。巴基斯坦方面甚至为来此工作的中国专家，还专门建了座“中国城”，以便让中国专家能安心舒适的工作。

　　从坠毁现场的图片来看，这架“枭龙”（JF-17）战机是呈“反扣”姿势，也就是俗称的“肚皮朝天”状态，撞毁在山坡上的。

图：14日事故中，“枭龙”的坠毁现场。飞机呈“肚皮朝天”状躺在山坡上，黄箭头处为“枭龙”（JF-17）战机的腹鳍，而不是垂尾。

　　除了“肚皮朝天”状外，坠毁时飞机的两翼前缘襟翼均呈打开状，机腹减速板也呈打开状，而平尾则保持中立位置，机头则几乎完好。

图：巴空军这架“枭龙”的坠机现场其实有许多“特别”之处，首先该机呈倒置（俗称的“肚皮朝天”）状态。战机的前缘襟翼和机腹减速板均呈打开状态，残骸机体也保持基本完整，而机头更是完好。这是战机出现“倒飞螺旋”事故的典型坠毁现场。

　　坠毁现场的残骸说明，战机是以带攻角的倒飞状态，几乎平平的“拍”向了山坡。出现这种“肚皮朝天”的坠毁状态，基本可以肯定该机在坠毁前已经进入了危险的“倒飞螺旋”。

■ 战机坠毁前已进入“倒飞螺旋”

　　所谓“倒飞螺旋”，也称为“反螺旋”或“负螺旋”。倒飞螺旋是飞行中一种非常危险的失控状态。
　　“螺旋”是指飞机在进入“失速”状态后，如未能及时改出，随后飞机便会因失去升力而迅速下坠，同时伴随绕机体纵轴的滚转。这种下坠就如同秋天旋转飘落的树叶一般，俗称“螺旋”。

注：“失速”是指飞机姿态超过临界状态后，机翼气流会出现严重分离，使得飞机失去升力。同时飞行阻力也急剧增加，飞机各操纵面的舵面效应失灵。“失速”是非常危险的飞行状态，一旦进入后很容易再进入更危险的“螺旋”下坠。

　　“螺旋”又分“正螺旋”和“反螺旋”（倒飞螺旋）。“正螺旋”状态下，滚转下坠的飞机保持机背向上、机腹向下的姿态；而“反螺旋”（倒飞螺旋）则是飞机呈机背向下、机腹向上的“肚皮朝天”姿态。

图：危险的“倒飞螺旋”状态下坠示意图。

　　飞机一旦进入“倒飞螺旋”状态，飞行员改出的难度往往会比“正螺旋”要大很多。
　　因为在这种倒飞螺旋状态下，飞行员也处于“头朝下”的状态。而且这种带翻滚旋转的倒飞螺旋是与正常飞行（即使是存在倒飞的特技与空中格斗）中意想不到的。
　　·飞行员此时将承受较长时间的负载荷，头部充血。而且（依飞行员习惯）通常状态的安全带也往往不够紧，飞行员此时便会悬空起来，基至双脚会因悬空而难以够到脚蹬，造成飞行操纵上的不便；
　　·飞行员的视野此时也只能看到地面，对于判断飞机的状态，会比正飞（螺旋）状态困难的多；
　　·因为螺旋是一圈圈的旋转的，倒飞的负载荷状态下飞行员的抗过载能力也比正飞（螺旋）要弱许多；
　　·而飞机此时的下坠掉高度，也会比正飞（螺旋）损失的快很多；
　　·飞机设计中，对倒飞时间是有所限制的（通常为15秒），这是飞机倒飞油箱的容量限制。倒飞螺旋中，发动机停车的概率也会增大。
　　在过去解放军歼击机部队中，因为倒飞螺旋改不出而造成的严重事故（机毁人亡）就非常多。
　　正因为失速螺旋问题的对飞行安全的严重危害，各新型战斗机在试飞中，往往都要将“失速螺旋”试飞当作重点试飞科目。
　　而在作战部队中，还要专门开展螺旋改出训练。即飞行员故意操纵飞机进入螺旋状态，然后再改出。以此训练飞行员对螺旋特情的处置能力，增强操纵飞机的信心。

■ “电传飞控”战机与螺旋事故

　　前面所述的危险“失速螺旋”状态，多为第一代、第二代喷气战斗机的常见问题。而对于“枭龙”这样的采用电传飞控技术的战斗机，失速螺旋问题一直是新机研制与装备使用中，航空界争论比较多的技术领域。
　　对于此次巴空军“枭龙”坠机，“倒飞螺旋”的实际情况也突显了此领域的现实问题——现代电传飞控技术与失速螺旋的相互矛盾。

注：FC-1“枭龙”/JF-17“雷电”早期设计方案为传统“机械-液压”式操纵系统。但实际则随着“枭龙”气动布局的修改，尤其是宽边条翼的应用，飞控系统早已升级为现代“电传”飞控系统。据称为“纵向全权限四余度电传飞控+二余度模拟备份；横向二余度机械备份+有限权限两余度数字式控制增稳”模式的电传飞控系统。

　　采用电传飞控技术，由飞控软件智能控制的现代战机，一般都装有（正）迎角限制器。从理论上讲，这类现代技术的战机，是不会进入（正）螺旋的，而且故意的人为操纵都不可能进入失速螺旋。
　　但另一方面，现代电传飞控战机（如“枭龙”）又多采用大边条翼等空气动力学成果，利用边条翼产生的涡流有利干扰增加大迎角机动能力。但这种涡干扰，又有可能在大迎角飞行时出现飞机两侧的涡结构不对称。这种不对称的意外出现，便会造成飞机突然的偏航、滚转、倒飞，进而造成失速螺旋。

图：FC-1“枭龙”/JF-17“雷电”采用大边条翼设计，大边条翼在大迎角下会产生强劲的涡流（有利）干扰，可以大大增强大迎角机动性能。但涡流结构一旦出现不对称，这种有利干扰便可能瞬时成为负面干扰，使飞机姿态失控。

　　同时，电传技术飞机通常安装的迎角限制器只是正迎角姿态的限制。对于突然间机动过量进入的倒飞负迎角是不管用的。
　　所以理论只是理论，因为飞控系统故障，或是特殊情况下的机动过量，电传飞控技术的战斗机仍然有意外进入螺旋的可能。而且这种意外通常都在倒飞状态下（负迎角），正迎角限制器不管用的情况下，进入比正螺旋更危险的倒飞螺旋。

图：FC-1“枭龙”/JF-17“雷电”的最终设计方案采用大边条翼，边条翼向后延伸并兼作尾撑；双腹鳍位置由早期方案的后机身下两侧布局，外移至后边条外缘；机翼为42度后掠角梯形翼，带前后缘襟翼；平尾和垂尾也与早期方案有所不同，平尾做切尖修型；此外还有DSI进气道的应用更是“亮点”。

　　但另一个更麻烦的“矛盾”是，正因为电传飞控战机“不容易”进入螺旋，过去（必须）的螺旋改出训练又往往在装备电传飞控技术战机的部队难以开展。也就是说，驾驶现代电传战机的飞行员，往往无法接受螺旋改出的必要飞行训练。
　　上述这些现代电传飞控技术与失速螺旋的“相互矛盾”，也便有了飞行员中一个开玩笑的说法，“如果意外进入螺旋，只能跳伞”。

■ 何因导致“枭龙”进入倒飞螺旋

　　从坠机残骸上可以肯定的是，“枭龙”在坠毁前进入危险的倒飞螺旋。但战机又是因何原因进入了这种在电传技术飞机上很难遇到的倒飞螺旋？
　　在11月14日事故发生后，外媒曾有传闻该机是在起飞后遭遇了“鸟撞”，而且还指出消息来源于出事的巴空军第26中队。不过此消息在不久便遭到了否定，相关消息也随即被删除了。
　　笔者判断，此次“枭龙”的坠机，主要是以下几种可能性，
　　一是战机的飞控传感器（如迎角传感器）或被堵塞或出现故障，导致飞机失控。飞控传感器故障是现代电传飞控飞机失控的常见原因，美国空军的B-2隐型轰炸机就发生过因飞控传感器故障出现坠机的事故。
　　二是飞行员操纵意外，导致飞机进入了“倒飞螺旋”。
　　三是研发多年的“枭龙”战机的飞控软件也或可能存在“隐患”，在某种特殊状态下程序出现紊乱，致飞机失控；
　　从坠机残骸上看，飞机的减速板是张开状态，这说明飞行员很可能在跳伞前曾试图进行过螺旋改出的尝试。但是这种尝试是很危险的，毕竟采用电传飞控技术的“枭龙”战机，其螺旋特性，尤其是倒飞螺旋特性会比采用传统飞控技术的战机更为复杂。而且倒飞螺旋状态下，飞机下坠的速度非常快。
　　此时飞行员选择弹射跳伞是明智和唯一的选择。

■ 飞行员缘何跳伞失败

　　此次“枭龙”战机事故中最大的不幸便是巴空军飞行员的丧生。（如相关报道准确）丧生的飞行员是巴空军26中队中队长穆罕默德·侯赛因（Muhammad·Hussain）。而26中队也是巴空军首个装备FC-1“枭龙”/JF-17“雷电”战机的中队，是巴基斯坦空军的王牌精锐部队。

图：（上）照片中左起第四位，便是穆罕默德·侯赛因（Muhammad·Hussain）；（下）巴基斯坦空军第26中队，“黑蜘蛛”中队的队标。

　　在此次事故后，不少国内外媒体都对“枭龙”战机的弹射救生系统发出了质疑，指责弹射救生系统的可靠性。
　　FC-1“枭龙”/JF-17“雷电”战机的弹射救生系统，实际至少有过三种配置：
　　·2003年“枭龙”首架原型机首飞时，原型机安装的是国产HTY-5B型火箭弹射座椅；
　　·而后续原型机，以及出口巴基斯坦的战机，一律为英国马丁·贝克公司生产的Mk.16系列的火箭弹射座椅，主要是：
　　～马丁·贝克公司Mk.16系列出口巴基斯坦型号，Mk.16 PK16LF型；
　　～马丁·贝克公司Mk.16系列（类似）出口美国型号，Mk.16 US16T型（配备美军T-38型高级教练机）；
　　——这三种配置中，国产型号及Mk.16 PK16LF型为传统“破盖式”弹射方式（也属穿盖弹射技术）。而Mk.16 US16T型则为座椅顶部装“（长）冲角”，或称“破盖器”的（新型）“穿盖式”弹射方式。

图：“枭龙”01号原型机使用的国产HTY-5B型火箭弹射座椅，传统“破盖式”弹射方式（座椅不带“冲角”）。

图：“枭龙”04号原型机使用的“穿盖式”弹射方式的Mk.16 US16T（类似）型火箭弹射座椅。注意座椅上方用来冲破座舱盖的“冲角”（或称“破盖器”）。

图：“枭龙”06号原型机使用的Mk.16 PK16LF型火箭弹射座椅，也是传统“破盖式”弹射方式（座椅不带“冲角”）。

　　而在巴空军服役的“枭龙”战机，只有传统“破盖式”的Mk.16 PK16LF型，和带“冲角”的“穿盖式”Mk.16 US16T（类似）型，两种火箭弹射座椅配置方案。

图：巴空军先前批次的“枭龙”（07-101/102/103/104/105，08-106/107/108）战机，安装Mk.16 PK16LF型弹射座椅（图上，07-102号机）；（图下）后批次的“枭龙”（从09-109号开始）则是Mk.16 US16T（类似）型弹射座椅，注意座椅上方用来冲破座舱盖“（长）冲角”配置（图为参加2010年珠海航展的10-116号机）。

　　无论是哪一种配置，马丁·贝克公司的Mk.16系列产品是世界上现应用最广泛、公认最为可靠、安全记录最高的先进弹射救生系统。其系列型号广泛装备于西方各国先进战机，包括欧洲战斗机EF-2000、法国“阵风”、美国下一代战机F-35，等。

注：英国马丁·贝克公司还是中国国产弹射救生系统的“老师”，同时又是中国弹射救生系统在国际市场上的“竞争对手”。

　　作为第三代弹射座椅（俄标准称“第四代”），Mk.16系列弹射座椅具有低空“不利姿态”下的安全救生能力。所谓“不利姿态”指的就是如滚转、侧滑、倒飞、俯冲等机动姿态。Mk.16系列弹射座椅在飞机处于这些“不利姿态”弹射时，会先将弹射座椅弹出机舱，再根据座椅所处的姿态，自动将座椅调整为有利状态。

注：从第二代弹射座椅开始，火箭弹射座椅通常采用“二级式动力”机制。即第一级动力完成将人座系统弹出机舱，再由第二级火箭继续推动人椅系统飞行到更高轨迹（二级动力之间完成人椅姿态调整），实现安全开伞高度。而在“倒飞”状态下，第二级动力则不会启动，人椅系统在脱舱后直接完成降落伞开伞。

　　那么先进可靠的Mk.16系统怎么会出现降落伞未能打开的问题呢？
　　这里主要原因还是在于飞机在事故时已处于“倒飞”状态。
　　虽然Mk.16系列弹射座椅理论上可在飞机处于倒飞的“不利姿态”下弹射，但倒飞状态成功弹射开伞，一直是弹射救生系统研制中最困难的领域。
　　弹射座椅在（完全）“倒飞”状态下，其第二级动力是不会启动的。人椅系统在脱舱后将直接完成降落伞开伞程序。包括Mk.16系列、俄罗斯K-36系列在内的先进弹射救生系统都对倒飞弹射有安全高度限制。

图：现代弹射救生系统的“二级式动力”机制。图为1999年6月12日巴黎航展表演中，俄罗斯Su-30MKI原型机事故。（图上）为第一级弹射药引爆，将人椅系统弹出机舱；（图下）调整姿态后第二级火箭点火，第二级火箭的动力负责将人椅系统送至安全高度。但此机制在完全“倒飞”状态下，第二级火箭不会启动，人椅系统脱舱后直接进入开伞程序。

　　也正因为此机制原理，即使是在倒飞安全高度限制以上的倒飞弹射，也会遇到开伞遭遇飞机冲撞，碎片划伤等不可知的意外因素。
　　根据外媒的报道，此次事故中飞行员穆罕默德·侯赛因（Muhammad·Hussain）的遗体是在坠机地点三公里处发现的。这说明飞行员弹射跳伞的高度还是足够的，否则坠机点与飞行员着落点不会间隔如此远。
　　那么可能出现的故障，除了弹射座椅本身的故障造成人-椅分离、开伞失败。下坠的战机与弹射座椅发生碰撞，或战机碎片划伤降落伞也都存在可能性。

结语

　　坠机事故中飞行员丧生总是令人遗憾的，不过军用飞机在训练中出现事故也是不可避免的。
　　尤其是对于刚装备不久的新型战机，平时的训练也是对战机的再测试，出现故障与事故的概率会更大。
　　比如，
　　·欧洲战斗机EF-2000“台风”，迄今为止已发生2起严重坠机事故，其中1名飞行员死亡，3名飞行员成功逃生；
　　·法国“阵风”战机迄今也有4次严重坠机事故，其中名2飞行员死亡，2名飞行员成功逃生；

　　为牺牲的巴空军尖子飞行员哀悼，也希望“枭龙”战机能在此事故后更加完善，经历起更严酷的实践验检。

（完）

■ 土立方～earththree
写于 2011年11月17日 晚

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