今年8月中旬以来,海军舰载航空兵某团副大队长袁伟,驾驶歼-15战机训练时与鸟群相撞、将着火的战机安全降落的报道,被疯狂转载。其时,歼-15战机起飞不到一分钟,满载燃油,高度极低,左侧发动机起火,形势十分危急。面对一系列叠加的险情,袁伟在塔台指挥员指挥和僚机的伴随提醒下,经过100多次零失误操作,操纵受伤战机避过人群密集的城镇和村庄,最终平安着陆,创下了战机撞鸟起火、载重超极限着陆、低高度单发迫降成功的航空兵特情处置奇迹。袁伟凭借什么能将战机安全带回,其间有哪些主客观因素?本文为读者一一分析。
机鸟相撞,危害几多
撞鸟是飞机事故的主要外因之一。2016年5月,《光明日报》的一则报道说,1992至2008年,我国军用飞机因鸟撞造成20起严重的飞行事故、58起飞行事故征候和210起飞行问题,导致18架飞机坠毁、12名飞行员牺牲。
公开的报道显示,2010年4月16日晚,南空航空兵某团一架轰-6战机与鸟群相撞,机组人员成功驾机返航着陆。检查后发现,第一领航员和左座飞行员前方玻璃破碎,左发动机、左机翼、左侧水平尾翼多处损伤,10多处机身蒙皮破损。
2013年11月初,东海舰队一架歼-10S战机起飞,在离地瞬间发动机撞鸟喷出火舌,飞行员果断收油门改起飞为降落,成功保住了飞机。
2014年5月14日中午,空军石家庄飞行学院一架教练机撞鸟,座舱盖上部被撞破损变形。幸运的是,飞行员并未受伤,驾驶战机成功返航着陆。
2015年12月,东海舰队一架歼-10战机在夜间训练中发生撞鸟事故,飞机发动机立即停车,飞行员在23秒内将飞机对准无人区后跳伞成功……
撞鸟事故,主要发生在飞机起降与超低空飞行的时候。鸟类体积较小,何时出现没有明显征兆,而且时常成群结队飞行,这些增大了机鸟相撞的概率。值得一提的是,飞机发动机的吸力很大,在飞机附近飞翔的鸟类很容易被吸入,从而发生撞击事故。飞机和鸟的相对速度通常很大,从发现鸟在附近到撞击发生通常不到一秒钟,飞行员几乎难以做出规避反应。
歼15战机被撞击瞬间
飞机与鸟相撞后的损伤程度,主要取决于两方面:撞击时飞机和鸟的相对速度;撞击所发生的部位。小型鸟类的飞行高度通常在千米以下,因此,此类鸟机相撞事故常见于飞机起降期间。此时,飞机离地不高,速度也不快,撞击时的能量与产生的破坏相对较低。不过,飞机为了提升飞行性能,在设计和制造中多倾向使用轻薄的材料,这导致飞机的抗损能力较差,即便程度较小的破坏,也有可能导致严重的后果。
撞击部位也是关键:机鸟相撞通常是正面撞击,也就是说飞机的机头、机翼和发动机进气道等部位是常见的撞鸟部位。国外统计分析了大量飞机撞鸟事故的撞击部位,驾驶舱风挡的被撞概率为12%,发动机为31%,机鼻为13%,机翼为37%,垂尾为7%。撞击的鸟类主要是雀类约占35%,鸥类占24%,猛禽占12%,鸽类占11%,水鸟占8%,其余为其他鸟类。
对于飞机和飞行员而言,脆弱的驾驶舱和开放的发动机进气口,是最为危险和考验运气的部位。正如上文提到的2014年那次撞鸟,其时驾驶舱盖被撞穿,但幸运的是飞行员没有被残骸和碎片击中,否则飞机直接失控,很有可能出现机毁人亡的事故。而发动机进气道在吸入鸟类后,则会大概率出现停车事故。发动机是飞机的核心部件,提供充足的动力,但其存在对气流变化敏感、暴力操作容易出问题的缺点,必须由进气道对气流进行整流和调节,达到发动机吸气要求才能正常工作。在正常工作条件下,发动机前端的压气机处于高速旋转状态,这时候被异物撞击很容易导致叶片碎裂和飞溅,飞溅的碎裂叶片如同被高速甩出的飞刀一般,可对机体造成二次损伤,而发动机周围是各种电路和油路管线,这种情况下,漏油、漏液、电路故障等严重后果极有可能发生。无论泄漏的是滑油还是燃油,在遇到发动机的高温或碰撞产生的火花之后被引燃,都会导致更加严重的后果。
袁伟驾驶的歼-15舰载战斗机着陆后,受损的左发动机燃起了大火
发动机被撞击之后,对于本身的正常运转也会产生相当大的影响。现代航空发动机大体可以分为三部分,从前往后依次是压气机、燃烧室和涡轮。其工作原理是将空气压缩后点燃,再带动涡轮旋转产生维持前端风扇运转所需的动力,最后将燃气高速喷出产生推力。这期间,发动机内的气流必须保持稳定,否则燃烧室内的燃气不能被送到涡轮产生推力,发动机就会出故障。飞机被鸟撞击后,前端的压气机状态不稳,不能给燃烧室提供足够的气压,此时油料燃烧产生的燃气就不会乖乖听话流向涡轮产生动力,而是反噬压气机本身。这种情况下,发动机的持续运转就会停止,也就是常见的发动机停车故障。与一般的发动机空中停车事故不同,被撞坏的发动机几乎无法重新启动。
除了座舱和发动机之外,机头雷达罩也是脆弱的部位。雷达罩采用非金属材料制作,主要是玻璃纤维、高分子材料等。战机雷达撞鸟的事故并不常见,但民航机雷达罩撞鸟的事故却非常寻常。
除此之外,战机其他部位撞鸟产生的损伤相对较小。机翼本身就是主要承力结构,机翼前缘比较尖锐,蒙皮内有支撑结构保证气动外形,在和鸟类这种较软的物体碰撞后产生的破损较为有限,除非是在高速情况下撞到了大型鸟类,会产生严重的破坏。
歼-15何以安然着陆
让我们来看看此次歼-15战机撞鸟的全部经过。
袁伟驾驶满载燃油和弹药(四枚导弹)的歼-15战机起飞。战机升空后一分钟左右,正在爬升时遭遇数量过百的鸽群,飞机和鸽群相撞,并“咚咚咚”地震颤起来。左侧发动机转速骤然下降,一团火球从发动机尾喷射出来。
当时,歼-15战机的飞行速度为483公里/小时,飞行高度不足百米。此时,一台发动机失效,意味着飞机丧失了一半的可用推力。在飞机平飞的过程中,发动机提供的动力主要用于克服空气阻力以保持前进的速度,机翼以一定的速度和空气互相作用产生升力,来克服机体重量维持飞行状态,因此,损失一半的推力是很危险的,如果不采取补救措施,就意味着升力不足飞机要下坠。
此时,袁伟在确认状态后果断采取了措施,增加右发动机的推力进行弥补。然而,只有一台发动机工作会导致左右推力失衡,飞机出现一个偏航的力矩,歼-15的两台发动机间距较大,这个偏航力矩也比其他飞机要大些,因此,必须调整垂尾的方向舵进行反向补偿,才能保持方向稳定。
战机受损后的危险程度不确定性非常大,飞行员在保证飞行姿态稳定后就可以选择弹射逃生。然而,刚飞离机场的歼-15,下面是大片的居民区,此时选择弃机跳伞无疑将造成巨大的附带损失。此刻,飞行员需要确定是否能安全地将战机带到安全地带。
在僚机的观察和确认下,袁伟觉得有希望将战机开回机场。是哪些事实支撑了他这个大胆而英勇的决定呢?
首先,还是发动机本身的状态:左发动机已失去推力,右发动机看起来一切正常,所以还能维持飞机的正常飞行。其次,是飞机的操纵并未失灵:虽然机内语音不断提示“第一液压油面低”“移动液压故障”等,但袁伟在转为手动控制后尚未失去对战机各舵面的基本操纵能力,否则战机无法保持平稳飞行并对飞行员的操纵做出反应。最后,是故障部位的险情:据僚机观察,受损的左发动机正在冒白烟,火势也并不大,这是油料泄漏后和空气混合雾化的结果。因为此时战机速度还很快,一般的火苗在强风中通常会熄灭,因而受损漏油的部位并没有剧烈燃烧。
在稳定了战机状态后,袁伟准备将战机开回机场并着陆。毕竟一架歼-15战机造价高达数亿元人民币,而长期相伴产生的深厚感情,也使得飞行员舍不得轻易将战机报废,因此袁伟做出这种选择是完全可以理解的。
扑灭歼-15舰载战斗机左发动机燃起的大火
在僚机的伴飞和密切关注下,袁伟准备着陆。就在这时,战机起落架无法正常放下,这应该是之前液压故障导致的。战机有一个应急放起落架的措施,就是利用高压氮气充入动作筒,进而将起落架放下来。
在战机降落时,为了避免起落架寿命过量损耗,一般会尽量减少着陆时的冲击力。这个冲击力由着陆时战机垂直方向的下降速度,也就是下降率和战机的重量两个因素决定的,因此,战机通常会在降落之前将燃油和弹药等载荷抛弃。然而,此时左发起火,空中放油有一定的危险性,所以飞行员并没有选择空中放油。至于为何没抛弃弹药,可能是相关操纵机构受损,当然,两枚“霹雳”-8和两枚C-802的总重不足两吨(根据出事战机的图片作出的判断和计算),相对于最大载重30多吨的歼-15而言,并不算太重。不过,导弹内的战斗部和引信,在这种情况下是有一定安全隐患的,毕竟是爆炸物,虽然并未受损,但若被火灾波及则有可能被引爆。幸好失火范围依旧处于左发动机附近,火势不大且距离较远,灭火及时的话,应该没什么问题。
从上面的分析可以看出,战机在高载重情况下的降落并没有太多安全问题,只要控制好下降率,减少战机对起落架的冲击(也就是减少起落架使用寿命的损耗)即可。紧急时刻,飞机下降率较大,接近甚至超出起落架的设计极限,也是有可能的。当然,这种情况发生的概率很低。在长期的训练中,飞行员早已对飞机着陆时的进场速度和下降率范围了然于胸,而且会有飞控系统的限制和提示从旁辅助,所以,就超载着陆而言,只要是按规操作,危险性就不大。
战机着陆后,发动机火势逐渐变大。这个问题倒并不意味着故障更严重了,只是因为在空气高速流动的情况下,火焰的燃烧稳定性不佳,被强风压制住了,而此时飞机降落,速度下降,风速也没那么快,火势就变大了。
飞机停稳后,袁伟迅速解开安全带,从飞机左侧跳出驾驶舱。歼-15战机很高大,机头高度相当于二层楼,平时飞行员都是靠舷梯上下的,此时形势危急顾不了那么多了。在袁伟离开战机时,地面消防和机务大队提着灭火剂蜂拥而上,围着着火的战机进行灭火作业。
从现场报道看,这架歼-15战机因为撞鸟发生了左发动机叶片断裂,碎片打断液压管路引起漏油和燃烧,在后续返航和降落过程中,又经历了超载着陆和消防灭火,因而,进行发动机更换、机体破损检修、起落架寿命检测、全机清理等是必不可少的。
为同类事故累积经验
作为一个世界性难题,“飞鸟撞机”困扰了人们许久,由于技术条件和自然条件的限制,目前并没有完全有效的办法来避免这一问题。从飞机本身而言,国际民航组织对客机有明确的防撞鸟要求。无论是发动机还是机体本身,对于小型鸟类的撞击都需要有一定的防护和抗损能力,确保在发生撞鸟事故后仍能保证飞机和乘员安全返航。FAR25.853美国航空管理方面的条例就规定,整机设计在巡航速度下,被4磅(约1.8公斤)重的鸟撞击后还能安全完成飞行,风挡也不被穿透。然而,这样的要求必然会付出相当大的重量代价,对于追求安全优先的民航客机来说是必须的,对于战斗机而言则有矫枉过正的意味。
所以,防止鸟撞的主要方式,还是在于如何驱赶鸟类远离飞机。传统的草人和气球等利用异物惊吓鸟类的方式效果不佳,起效范围也小,对于飞机而言不适用。目前的驱鸟方式,主要是靠声波和光线来对鸟类造成惊吓,以达到驱鸟的效果,如礼花弹、煤气炮、大喇叭、激光束、彩带等。由于鸟类是动物,对于物理驱鸟措施会产生耐受性,这就需要多种方法轮番上阵。其他一些方法,如控制人工养鸽、训练猛禽、喷洒药物等等,投入较大,效果不稳定,也容易破坏生态环境。
袁伟准备驾机起飞
目前,新兴的防撞鸟方法是雷达预警。这种方法投入较高,雷达对于鸟类这种超低空、速度慢、信号不稳定的目标反应不够灵敏,只能在发现鸟类活动范围之后通知飞机避让或者引导礼花弹射击,效果也不是十分理想,必须配合其他传统的驱鸟方式才能有比较好的效果。
这次歼-15撞鸟事故的妥善处理,充分体现了飞行员袁伟高超的技术和胆量,也体现了僚机、塔台等支持单位的专业水平。飞行员袁伟在10分57秒的时间里,接收指令50多条,完成操作上百次,成功挽救了战机,为同类事故处理累积了经验。相信此次事故之后,无论是机场还是飞机,对于飞鸟这种不确定的安全隐患会有更好的应对。
本文经《世界军事》授权转载 编辑:马瑛