“魚鷹”為什么墜毀？

涼　亭

由于直升機具有不需要機場而能垂直起降、懸停、前后側(cè)飛等優(yōu)良的飛行品質(zhì)，在軍事和民用中得到了廣泛的使用。但是，由于直升機在飛行中旋翼氣動力性能存在的問題，直升機的飛行速度很難超過360公里/小時，這也限制了直升機的發(fā)展。從40年代起，人們就在探索研究一種既具有直升機垂直起降、懸停、前后側(cè)飛能力，又具有固定翼飛機航程遠、高速飛行性能的飛行器。為此，曾探索研究過復合式直升機、前行槳葉概念、X翼方案、旋翼折疊方案、傾轉(zhuǎn)旋翼機等。經(jīng)過幾十年的試驗研究，目前比較成功并將投入實用的只有傾轉(zhuǎn)旋翼機一種。

傾轉(zhuǎn)旋翼機在類似于固定翼飛機機翼的兩翼尖處，各裝有一套可在水平位置與垂直位置之間轉(zhuǎn)動的旋翼－發(fā)動機組件。旋翼－發(fā)動機組件處于垂直位置時，傾轉(zhuǎn)旋翼機就相當于雙旋翼橫列式直升機，可垂直起降、懸停和前后側(cè)飛。旋翼－發(fā)動機處于水平位置時，傾轉(zhuǎn)旋翼機就相當于固定翼飛機，能作高速遠程飛行。因此，傾轉(zhuǎn)旋翼機在具有直升機能垂直起降、懸停等飛行的優(yōu)點基礎上，又增加了固定翼飛機高速飛行與遠航程的優(yōu)點。

“魚鷹”出世

美國貝爾直升機公司從40年代末期就開始了對傾轉(zhuǎn)旋翼機技術的研究。先后研究了XV－3傾轉(zhuǎn)旋翼實驗機，XV－15傾轉(zhuǎn)旋翼研究機，最后在XV－15的基礎上，研制成功了V－22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機。

V－22一推出，就受到美國陸軍、海軍、空軍和海軍陸戰(zhàn)隊的重視，為此，該機將研制出供各軍種分別使用的多種型號，這些型號包括：

MV－22，海軍陸戰(zhàn)隊突擊運輸型。該機除3名機組人員外，可載24名全副武裝的士兵（有快速滑降著陸繩和降落傘固定拉繩），或12副擔架傷病員和隨機救護人員，或內(nèi)載9000公斤貨物。用于吊運作業(yè)時，機艙地板下面的單點和雙點貨物吊鉤，可分別吊運4536公斤和6800公斤貨物。該機飛行時速463公里，活動半徑370公里。在大氣溫度攝氏33度時，可在915米高度進行無地效懸停。海軍陸戰(zhàn)隊打算用它取代現(xiàn)役的CH－46和CH－53直升機，用以執(zhí)行載運士兵、運送武器裝備和彈藥、為軍艦進行垂直補給等任務。美國陸軍對該機也有需求，擬用它來執(zhí)行特種作戰(zhàn)、戰(zhàn)斗突擊支援和搶運傷病員等任務。

HV－22，美國海軍戰(zhàn)斗搜索和救援型。該機機組人員5人，擬用來取代HH－3直升機執(zhí)行特種作戰(zhàn)和后勤支援等任務。在執(zhí)行戰(zhàn)斗搜索救援任務時，飛行時速為463公里，活動半徑852公里。在執(zhí)行任務過程中，能在915米高度無地效懸停15分鐘進行營救工作。

CV－22，美國空軍遠程作戰(zhàn)型。該機主要執(zhí)行遠距離緊急特種作戰(zhàn)任務，能載運12名特種作戰(zhàn)士兵，或內(nèi)載運輸1306公斤貨物?；顒影霃?64公里，飛行時速463公里。在大氣溫度攝氏35度時，能在1220米高度進行無地效懸停。

SV－22，美國海軍反潛型。該機計劃安裝AN/APS－173雷達、吊放式聲納、聲納浮標掛架、前視紅外裝置，并外掛油箱以及魚雷、反艦和自衛(wèi)導彈等武器。

V－22全尺寸飛機的研制工作從1986年5月開始，在整整7年的研制過程中，共制造了6架原型機來進行各種試驗，包括過渡飛行、擴大飛行包線、高溫高原性能、初步作戰(zhàn)能力、外部吊掛、艦載使用等。在此基礎上，又制造了4架原型機，用于工程與制造研究，如結(jié)構(gòu)載荷的振動試驗、系統(tǒng)試驗，以及用于官方和海軍陸戰(zhàn)隊進行技術和性能評定。

1996年6月，貝爾公司與美國海軍陸戰(zhàn)隊簽訂了生產(chǎn)5架低速型MV－22的合同，第一架于1999年4月首飛，5月交付海軍陸戰(zhàn)隊。1999年10月，該部隊用這第一架低速的初始生產(chǎn)型機開始進行了作戰(zhàn)評定。

整個作戰(zhàn)評定工作將使用頭4架初始生產(chǎn)型MV－22，目的是評定它的作戰(zhàn)、使用的適用性和有效性。這4架是公司制造的11、12、13 、14號機，它們已在1999年5月到2000年1月間，分別交付給海軍陸戰(zhàn)隊。評定工作將由一個由多軍種組成的作戰(zhàn)試驗中隊進行，它包括海軍陸戰(zhàn)隊和空軍的飛行員、空勤人員、地面維護人員、作戰(zhàn)分析人員和飛行工程師等。在評定過程中，這4架MV－22將在艦艇、機場，偏遠場站、狹小地區(qū)、主要靶場和試驗靶場進行起降和執(zhí)行各種典型的作戰(zhàn)任務飛行，計劃共飛行700小時，350個起落。具體地說，評定工作將在北卡羅來納州和亞利桑那州的海軍陸戰(zhàn)隊航空站、佛羅里達州赫爾伯特機場空軍特種作戰(zhàn)司令部基地、加利福尼亞州中國湖海軍空戰(zhàn)中心武器局基地，以及一些海岸海軍部隊的飛機載艦上進行。選擇這些地點是因為它們具有不同的氣候條件、飛行高度，以及相關的支持設備，而且也便于評估與其它飛機、直升機進行聯(lián)合作戰(zhàn)的效果。這些飛機和直升機包括CH－46、CH－53、F/A－18、AV－8，以及空軍和海軍陸戰(zhàn)隊使用的空中加油機等。

就在MV－22的各項試驗工作進展順利，海軍陸戰(zhàn)隊的作戰(zhàn)評定工作即將結(jié)束，V－22研制形勢一片大好之時，2000年4月8日，一架MV－22在作戰(zhàn)評定時突然墜毀，死亡19人，這頓時給V－22的研制工作蒙上了一層陰影。

突然墜毀

這架MV－22是在亞利桑那州馬蘭拉地區(qū)機場墜毀的，是14號機，機上4名機組人員和15名美國海軍陸戰(zhàn)隊隊員全部遇難。當時，共有四架在該機場上空進行作戰(zhàn)評定試驗。內(nèi)容是模擬從海外某建筑物內(nèi)，如大使館，撤離美國人員。機上的部分陸戰(zhàn)隊隊員就是作為后撤人員參加評定試驗的。在整個評定試驗過程中，海軍陸戰(zhàn)隊另有3架F/A－18戰(zhàn)斗機在空中作戰(zhàn)斗巡邏，以支援MV－22的營救行動。此外，還有20架直升機和3架KC－130空中加油機進行了突擊支援戰(zhàn)斗演習試驗。

事發(fā)后，據(jù)墜機部隊向海軍陸戰(zhàn)隊總部的報告透露，當時評定現(xiàn)場的能見度為32公里，云幕高度7620米，無風，也無塵埃。失事前，四架MV－22中的兩架在60米高度，以間距300米成縱隊隊形向著陸點進近，長機在前，飛行時速約56公里。就在兩機進近時，后面的那架MV－22開始向右偏航，緊接著機頭就突然朝下俯沖，幾乎是垂直朝下栽在地上，并爆炸著火。但在墜毀前，并沒有發(fā)現(xiàn)著火和爆炸。

飛在它前面的長機著陸在離墜毀地點不遠處，據(jù)該機駕駛賴特隊長說，他駕機進場的速度雖然正常，但明顯感到升力不足，只能做粗猛著陸。對此，海軍陸戰(zhàn)隊高級官員的解釋是，正是后面墜毀的MV－22爆炸產(chǎn)生的氣浪，吹走了正在減速著陸的前面那架MV－22下面的氣墊，所以才使駕駛員明顯感到升力減小，造成粗猛著陸，致使它滑出跑道，又沖過一條草溝，才返回到滑行道上。后經(jīng)檢查，這架MV－22滑行了46米，好在沒有明顯的損壞。

此次墜毀事故發(fā)生后，剩下的MV－22立即被停止飛行，等待事故調(diào)查結(jié)果。

這是自V－22首飛以來，發(fā)生的第三次墜毀事故。第一次事故發(fā)生在1991年6月11日，當時，那架V－22在美國特拉華州威爾明頓波音直升機飛行試驗中心進行首次飛行，是生產(chǎn)的5號機。墜毀是由于機上三個橫滾陀螺中的兩個接線有錯造成的，幸好沒有人員死亡。

第二次墜毀事故發(fā)生在1992年7月20日，是4號機，它墜入了弗吉尼亞匡蒂科附近的大海，機上7人全部遇難。事發(fā)時，它正從平飛過渡到懸停飛行，突然右側(cè)發(fā)動機起火，原因是聚集在發(fā)動機短艙內(nèi)的減速器潤滑油，被吸入了發(fā)動機。著火后，燃燒的高溫使傳動橫軸不能正常向兩旋翼傳輸功率，致使升力驟然下降墜落。

墜毀原因

14號機墜毀后，具有駕駛短距起飛垂直著陸飛機豐富經(jīng)驗的飛行員認為，這種飛機在前飛時，尤其在低速前飛時失去動力，飛機就會突然俯沖。如果飛機已無平移運動，完全處于懸停狀態(tài)，飛行員有可能調(diào)平機翼完成粗猛著陸，不會墜毀。據(jù)此分析，他們認為，失事的MV－22，不是駕駛員出現(xiàn)了嚴重的操縱錯誤，就是飛機出現(xiàn)了嚴重的機械故障。

這些飛行員還舉了這樣一個實例來說明：海軍陸戰(zhàn)隊的一架垂直短距起落飛機AV－8B“鷂”式戰(zhàn)斗機，在一次飛行表演中，作“向觀眾點頭致意”的動作時墜毀。這個動作要求飛機在懸停時向觀眾低頭，但是這種飛機在懸停時要保持機頭的姿態(tài)，卻要耗費很大的功率。如果機頭向下的動作過頭了，駕駛員拉桿要使飛機抬頭時，飛機就不會作出反應，而會繼續(xù)朝下俯沖。這架AV－8B飛機正是這個原因墜毀的。這些經(jīng)驗豐富的飛行員們認為，MV－22的墜毀極有可能與此相似。

對于可能出現(xiàn)的機械故障，陸戰(zhàn)隊特別注意調(diào)查了飛行操縱裝置、傳動裝置、發(fā)動機、旋翼系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和機體結(jié)構(gòu)，以及相關的一些軟件，但都沒有發(fā)現(xiàn)問題。

后來調(diào)查轉(zhuǎn)到了MV－22以直升機方式飛行的有關方面。據(jù)初步分析，這架MV－22在以直升機方式，以低的前飛速度作下降飛行時，駕駛員操縱速度下降過快，超出了它的飛行包線范圍。飛行包線要求，飛行高度在低于150米，前飛時速小于75公里時，飛機下降速度應限制在4米/秒之內(nèi)。而這架MV－22下降速度卻始終大于5米/秒。

實際上，4月8日那天，那四架MV－22先是在2896米高度飛行，然后下降到1534米準備降落到圖森郊外的馬蘭拉地區(qū)機場。14號機在墜毀前6秒鐘，時速為76公里，高度107米；兩秒鐘后，時速為69公里，高度85米，這時，飛機進入右坡度角5度至15度；墜毀前3秒鐘，時速61公里，高度75米；墜毀前1秒鐘，時速56公里，高度64米。

以上數(shù)據(jù)表明，在墜毀前，飛機速度不僅明顯超出了飛行包線范圍，而且飛機下降速度也明顯過快。對以直升機方式飛行中的該機，下降速度過快，就會與常規(guī)直升機一樣進入所謂的渦環(huán)狀態(tài)，致使其左機翼上抬，右機翼下沉，飛機的向右坡度繼續(xù)加大。此時要糾正恢復飛機的姿態(tài)是很困難的。

雖然關于事故最初的報告說，出事地點當時無風，但進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在墜毀前半小時，據(jù)其它飛機報告有陣風，風速為9～18公里/小時。由于風向與墜毀的那架MV－22飛行方向一致，所以就進一步降低了它的前飛速度，這就加劇了旋翼失速和失去升力的程度。

失事飛機的駕駛員是約翰·布勞少校，39歲?？梢哉f，他也是一位經(jīng)驗豐富的飛行員了，有直升機和固定翼飛機兩種駕駛執(zhí)照，到喪生時，總共已飛行了3777小時。不過其中駕駛C－130運輸機的飛行時間較長，除在MV－22的飛行訓練模擬器上飛行了100小時外，真正駕駛MV－22飛行只有85小時。

由于在MV－22的飛行訓練模擬器中，沒有裝模擬直升機渦環(huán)狀態(tài)的軟件，所以不能進行渦環(huán)狀態(tài)的模擬飛行訓練。在海軍陸戰(zhàn)隊的訓練計劃中，渦環(huán)狀態(tài)飛行也不是傾轉(zhuǎn)旋翼機飛行訓練的內(nèi)容，有關內(nèi)容只是在課堂上作理論講述。所以，沒有這方面的實際訓練，可能是布勞在MV－22進入渦環(huán)狀態(tài)后沒有進行正確處置的原因之一。

海軍陸戰(zhàn)隊的最后調(diào)查報告認為，MV－22的墜毀是兩機進場飛行時出現(xiàn)的一系列問題造成的。當時作雙機編隊飛行的長機，飛抵進場初始點的高度就比原計劃高出了600米。此時，長機上的副駕駛員本應該提醒機長進場時間不對，但他卻花了25秒鐘在艙中尋找掉落的東西，致使長機到達進場點的高度太高。在這種情況下，長機本應復飛，但卻沒有復飛，而采取了朝著陸區(qū)快速下降的措施來消化高度。這就迫使后面一架MV－22照此跟隨飛行。不巧的是，天空又突然出現(xiàn)了順風，為避免飛過著陸區(qū)，后面一架飛機只好降低空速。正是過快的下降速度、低的前飛速度，加上處置不當，導致了后面一架MV－22右側(cè)旋翼進入了渦環(huán)狀態(tài)，從而使飛機失去控制墜毀。

渦環(huán)狀態(tài)

什么是渦環(huán)狀態(tài)？飛行中出現(xiàn)這種情況后又該如何處置呢？

渦環(huán)狀態(tài)是直升機的一種危險飛行狀態(tài)。當直升機緩慢下降時，雖然流經(jīng)旋翼的相對氣流方向是從下往上的，但由于這種相對氣流的流速較小，所以在整個旋翼槳盤平面范圍，大量的空氣流方向仍然是被旋翼從上打向下的。在旋翼槳盤平面下方，由于空氣粘性作用的影響，向下排氣氣流的速度會逐漸減小，即離槳盤距離越遠，速度會越小。這樣，在旋翼旋轉(zhuǎn)的強力作用下，旋翼下方在旋轉(zhuǎn)平面外圍的部分氣流便會被吸向上方而形成渦流，這種渦流就稱為渦環(huán)。如果直升機的下降速度較大，這種渦流就會增強，渦環(huán)區(qū)域也會上移。這就是進入了所謂的渦環(huán)狀態(tài)。

渦流的產(chǎn)生會使旋翼損失掉部分空氣動力能量，也就是說，發(fā)動機提供給旋翼的功率不能全部用來產(chǎn)生升力。如果這種現(xiàn)象比較嚴重，流經(jīng)旋翼的氣流混亂，旋翼工作會極不穩(wěn)定，駕駛員也會明顯感到槳葉顫抖非常厲害，不易操縱，甚至使機身發(fā)生搖晃。所以直升機在飛行中，出現(xiàn)渦環(huán)狀態(tài)又不能及時解脫是非常危險的。

在通常情況下，為使直升機解脫渦環(huán)狀態(tài)，主要措施是增加發(fā)動機功率，減小直升機的下降速度，以減輕旋翼中逆向氣流的流動，使之不能形成渦環(huán)。如果此時發(fā)動機功率不足，駕駛員可前推駕駛桿，以使直升機轉(zhuǎn)入斜向下降飛行。因為斜向下降時，相對氣流就會有水平分速度，只要這個分速度足夠大，就能吹散渦環(huán)而形成滑流。

值得注意的是，在直升機從渦環(huán)狀態(tài)中解脫出來的這段時間內(nèi)，飛行高度損失較大，所以及早發(fā)現(xiàn)直升機進入渦環(huán)狀態(tài)的征兆，并立即采取解脫措施是非常重要的。

由于這架14號機的墜毀事故不是飛機機械或軟件設計方面的問題，而是飛行員諸多失誤所造成的，所以對整個V－22的研制計劃沒有太大的影響。

2000年5月9日，即在14號機墜毀后的一個月，美國海軍陸戰(zhàn)隊司令詹姆斯·約翰斯將軍宣布，恢復MV－22的飛行試驗。根據(jù)調(diào)整計劃，將首先恢復用于工程與制造試驗的原型機的飛行，然后再恢復試驗生產(chǎn)型飛機。為減少不必要的意外損失，試驗初，只由必需的機組人員上機駕駛和試驗，在此基礎上再載運其他人員進行飛行試驗。但在12月11日摔機后，該機又被全部停飛。

雖然MV－22在亞利桑那州墜毀后，美國海軍陸戰(zhàn)隊暫停了對該機的作戰(zhàn)評定工作，推遲了原定的4月27日舉行的VMMT－204中隊接收該機的儀式，但是海軍陸戰(zhàn)隊并沒有減少對該機研制計劃的支持。因為高級軍官們認為，V－22傾轉(zhuǎn)旋翼機是能與噴氣發(fā)動機或直升機發(fā)明相媲美的技術，它仍將購買360架MV－22，以取代它在越戰(zhàn)時就投入使用的CH－46和CH－53直升機。

責任編輯：邊 友■