美軍大黃蜂飛行員應急反應750毫秒是長是斷?三步挽救戰機生命
美軍通過大量分析研究認為,空中相撞和CFIT事故的原因主要是由於飛行員的生理限制。一般而言,CFIT事故都是飛行員的飛行空間定向障礙導致,發生災難時飛行員由於注意力局限造成態勢感知(SA)喪失。注意力局限又是所有機組人員共同面對的問題,也是空中相撞的主要原因。相應地,美軍發展了能夠提醒飛行員面臨危險的機載系統,使機組人員提高注意力,重建態勢感知,及時操控飛機避免事故。
美軍飛行員利用 NASA的F -18戰鬥機測試錐套自動加油
近幾十年來,美軍研發了多種型號的空中防撞系統,比如利用視覺原理的報警燈或平視顯示器(HUD),比如在HUD上顯示「拉起」(pull-up)、「注意地形」(terrain)的提示,或者是一個向上的箭頭。視覺提示之外,通常還伴有語音提示,提醒飛行員快速拉起飛機。但是,有觀點認為很多空難中黑匣子的錄音顯示,每次聽到pull up基本就宣告這架飛機死亡了,甚至是pull up 剛剛響起就結束飛行記錄了,等於告訴地面空管和周圍飛機,該飛機遇險失事,因此認為空中防撞提示是「雞肋」。
FA-18EF「超級大黃蜂」戰鬥機
不過,儘管有不同的觀點,這些提示系統還是整合到現代作戰飛機的航電系統,其中又包括低空告警(LAW)、接近地面告警(GPWS)、地形規避告警(TAWS)和地面防撞系統(GCAS)。
低空告警系統相對簡單,其核心部件是雷達測高計,飛行員根據自己的特點選擇啟動告警的臨界海拔高度,以便及時操控飛機規避地形。地形規避告警和地面防撞系統更為複雜,核心部件是機載慣性制導系統,外加GPS導航系統和全局地形雷達系統(或是數字化地形海拔數據測算系統),提供一系列不同的告警提示,包括低空告警和平顯提示,為飛行員恢復態勢感知提供全方位的精確指示。但是,這些系統仍然需要飛行員輸入海拔臨界值,也就是還需要人為參與,半自動化的系統並不能完全解決人類注意力局限的問題。
F-18戰鬥機
在「可控飛行撞地」預防上,美國同樣研發系統提醒機組,防止與附近的飛機相撞。空中交通防撞告警系統(TCAS)實時提供附近飛機的精確的航程、方位角、海拔信息,裝備該系統的飛機有一部海拔高度發射機應答器,向機組人員提供多種語音和視覺提示。但是,TCAS主要用來滿足民航的安全需求,美國海軍和海軍陸戰隊戰術飛機並沒有這樣的需求。毫無疑問,這些技術積累為美軍降低事故概率提供了可能。比如,F/A-18戰鬥機的地形規避告警系統,自從安裝以來就明顯降低了CFIT事故概率,但是事故仍在接連發生,這就刺激美軍開發更先進的系統,進一步降低事故概率。
飛行員做出有效反應一般分為三步,第一步是必須認識提示信息並做出正確反應,第二步是將正確的反應轉化為「運動反應」,最後還要將運動反應轉化成操控動作,比如操縱桿和油門,理論上需要230~250毫秒。在第一步中,可能會出現多個提示需要大腦反應,第二和第三步也需要飛行員精熟掌握飛機的所有操控動作,綜合因素影響之下,反應時間就會延長,受空間定向障礙影響,反應時間還會進一步增加。美軍的低空預警操作時間是750毫秒,「運動反應」時間要求為500毫秒,在這之內要能夠觸碰到所有盲區內的按鈕或操縱桿,因此對飛行員提出了極高的要求。
美國海軍尼米茲級航母「里根」號(CVN_76)搭載第14艦載機聯隊(CVW-14)參加本艦訓練工作(TSTA)
即使以最短的250毫米計算,飛機在飛行員反應時間裡以480節、30度俯角的速度飛行(典型的俯衝轟炸模式),飛行高度就下降了30米,到飛機拉起時已經下降了90米。如果是2架戰鬥機以450節的速度飛行(典型的視距內狗斗模式),四分之一秒的時間就接近了106米,還是非常容易發生碰撞事故。
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