中国27岁军校生获英航空最高奖 可挽救数十万飞行员性命

123军情观察室
文|123军情观察室
俄罗斯“卫星通讯社”网站报道,美军一架战机在华盛顿附近的安德鲁斯联合基地不远处坠毁。NBC新闻电视台的消息人士称,这架失事的战机很可能是隶属美国国民警卫队的F-16战机。战机在空军基地以南2-3英里处坠毁。据电视台报道,“至少有一名飞行员弹射出舱。据初步消息,飞机是在林区、而非居民区坠毁”。其他消息则称,两名飞行员都已弹射出舱,并且都还活着。救援人员已赶往事发现场。

其实,F-16战斗机已经研发了先进的防撞系统,这次又出事故,着实令美军项目组的人挽惜。美军通过大量分析研究认为,空中相撞和CFIT事故的原因主要是由于飞行员的生理限制。一般而言,CFIT事故都是飞行员的飞行空间定向障碍导致,发生灾难时飞行员由于注意力局限造成态势感知(SA)丧失。注意力局限又是所有机组人员共同面对的问题,也是空中相撞的主要原因。相应地,美军发展了能够提醒飞行员面临危险的机载系统,使机组人员提高注意力,重建态势感知,及时操控飞机避免事故。

近几十年来,美军研发了多种型号的空中防撞系统,比如利用视觉原理的报警灯或平视显示器(HUD),在HUD上显示“拉起”(pull-up)、“注意地形”(terrain)的提示,或者是一个向上的箭头。视觉提示之外,通常还伴有语音提示,提醒飞行员快速拉起飞机。但是,有观点认为很多空难中黑匣子的录音显示,每次听到pull up的提示就基本宣告这架飞机死亡了,甚至是pull up 刚刚响起就结束飞行记录了,等于告诉地面空管和周围飞机,该飞机遇险失事,因此认为空中防撞提示是“鸡肋”。

不过,尽管有不同的观点,这些提示系统还是大量整合到现代作战飞机的航电系统,其中又包括低空告警(LAW)、接近地面告警(GPWS)、地形规避告警(TAWS)和地面防撞系统(GCAS)。低空告警系统相对简单,其核心部件是雷达测高计,飞行员根据自身的特点选择启动告警的临界海拔高度,以便及时操控飞机规避地形。地形规避告警和地面防撞系统更为复杂,核心部件是机载惯性制导系统,外加GPS导航系统和全局地形雷达系统(或是数字化地形海拔数据测算系统),提供一系列不同的告警提示,包括低空告警和平显提示,为飞行员恢复态势感知提供全方位的精确指示。但是,这些系统仍然需要飞行员输入海拔临界值,也就是还需要人为参与才能解决问题,因此,半自动化的系统并不能完全解决人类注意力局限的问题。

在“可控飞行撞地”事故预防上,美国同样研发系统提醒机组,防止与附近的飞机相撞。空中交通防撞告警系统(TCAS)实时提供附近飞机的精确的航程、方位角、海拔信息,装备该系统的飞机有一部海拔高度发射机应答器,向机组人员提供多种语音和视觉提示。尽管TCAS主要用来满足民航的安全需求,美国海军和海军陆战队战术飞机并没有这样的需求。但是毫无疑问,这些技术积累为美军降低事故概率提供了可能。
早在2003年,美国国防部就制订了减少飞行事故50%的目标,2006年国防部安全调查委员会发布的《战斗/攻击机自动防撞系统案例》也对当时的四种主力机型F-22、F-35、F-16和F/A-18的防撞系统建设进行了分析和规划。通过分析此前14年的历史数据,美军发现F-16的避免事故节约经费比例与防撞系统成本比值为1.7:1,美国空军研究实验室近期研究发现AGCAS系统的回报率已经高达3:1,研发与列装成本6000万美元,2014年“拯救”了4架战斗机,一架F-16的价值约4500万美元。

中国空中防撞系统的研发水平鲜为人知,不过在2015年,中国国防科学技术大学博士研究生汤俊获得了英国机械工程师学会(IMechE)航天航空领域最高奖项 ——威廉史密斯科学奖。作为获奖的首位中国学者,汤俊以改进空中防撞系统(TCAS)的重要研究而获得2015年度威廉史密斯科学奖的,27岁的他也是这一奖项自1984年设立以来最年轻的获奖者。目前全球有数十万飞行员,汤俊的这项成果对于飞行员们来说是个极大的福音。(利刃/季承)
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