F-35“閃電禁令”被解除,意味著可自由穿越雷電區域?

看航空 2024-04-17 09:05:30

根據“防務快訊”(BREAKING DEFENSE)等媒體報道,美國國防部在3月19日正式取消了針對F-35A在閃電環境中飛行的禁令。這是F-35A自2020年6月以來,首次獲得在雷暴天氣條件下的飛行許可。

截至2022年1月25日,美軍報告過15次F-35雷擊事件。每一次的維修費用大致在2.5~57萬美元不等,目前還沒有F-35由于被雷擊而導致永久損失的報道。

在“北方閃電”大型聯合演習中,F-35停放在避雷針下

按照相關禁令的要求,F-35A不得在距離閃電25英裏以內的空域中飛行。由于F-35的綽號正巧是“閃電”II,因此該禁令使F-35A遭遇了一個戲劇性的尴尬場面:以“閃電”爲名的先進戰機卻由于自身缺陷,被禁止在雷電天氣中飛行。

獲得“閃電禁令”的原因是,2020年美軍和洛馬發現多架F-35A的“機載惰性氣體發生器”(OBIGGS,On-Board Inert Gas Generation System)出現管道受損情況。

OBIGGS系統負責從空氣中分離出惰性的氮氣,並將其填充到F-35A油箱中的無油空間內,以降低油箱內燃油(包括蒸發的油氣)在意外情況下起火燃燒、甚至爆炸的概率。

這裏涉及一個略“反常識”的機械原理:由于形成了大量被空氣占據的無油空間,飛機上未經惰性化處理(大量填充惰性氣體)的少油或無油油箱,其實遠比滿油的油箱更爲危險。

因爲在這些無油空間中,來自空氣的氧氣會和燃油蒸汽以高危比例混合共存;一旦被點燃,很有可能會直接爆炸並導致飛機結構在瞬間解體,而非燃燒後墜毀。

飛機遭遇雷擊正好是導致此類意外事故的重要原因之一,特別是對于民機。

在軍用飛機上,OBIGGS更重要的價值是抑制敵方武器命中後的殺傷效果。

按照西方軍用飛機通常的要求,戰鬥機油箱在被華約制式23~30毫米口徑機炮發射的高能燃燒彈擊中以後,油箱內無油空間的氣體惰性,依然能實現對油汽燃燒爆炸的有效抑制。爲了滿足這一要求,油箱內的無油空間中,氧氣的含量必須被降低到9%甚至更低。

惰性氣體的核心作用,就是大量擠占油箱內的無油空間,並沖淡氧氣所占的比例。在分子篩等機載空氣成分分離設備實現技術突破以前,軍用飛機需要像供飛行員維生的氧氣一樣,自行攜帶惰性氣體。這使得飛機的惰性保護功能只能使用很短的時間——比如在進入敵方空域之前啓用。

F-16早期使用的就是名爲“海倫”的一種氟碳化合物,以液態儲存,汽化後被輸送到油箱內。

隨著技術的進步,以沸石、滲透膜纖維技術爲核心的機載空氣分離技術開始成熟,它們可以源源不斷地從空氣中分離出氧氣和氮氣——前者可以供給座艙,保證飛行員的生命安全和高過載機動下的意識清醒;後者可以供給油箱,確保油箱的無油空間保持足夠的惰性。

F-35的OBIGGS系統,其核心就是基于滲透膜纖維技術的空氣分離模塊。

特別需要指出的是,這並不是F-35第一次由于OBIGGS系統的問題而遭遇“閃電禁令”。

2010年代初期,獨立武器測試人員就曾發現,F-35的油箱中氮氣的比例沒有達到預期標准,不能保證F-35燃油系統在極端條件下的安全性。

美國國防部因此第一次對F-35發布了“閃電禁令”。在F-35的OBIGGS進行重新設計以後,該禁令在2014年被解除。

美軍關于F-35OBIGGS系統的公開資料

但困擾F-35的OBIGGS系統的問題並沒有就此消失。2015年,F-35B又遭遇了類似故障。

時任F-35運行測試與評估辦公室就曾警告,F-35B的OBIGGS系統未能充分保持油箱中無油空間的惰性,並指出“如果無油空間的惰性無法得到改善,飛機維護人員將被要求淨化油箱”——這通常意味著必須更頻繁地使用外部氮氣、或采用替代的防雷策略,比如地面停放狀態下,爲防止雷擊,需要將飛機移入能夠防雷的機庫內。

機庫內的F-35

6年後,美國猶他州希爾空軍基地奧格登後勤維修中心的維護人員又在常規維修中發現了OBIGGS管道的新問題:在當時針對24架F-35A的初步檢查中,發現有超過12架飛機存在相關管道損壞的問題。不過,同一問題並沒有在F-35B/C兩個型號中出現。

爲了排查管道損壞的原因,美國國防部在長達數周的時間內暫停了所有F-35的交付工作,以確認相關損壞是否由生産缺陷所導致。

在洛馬公司證明自己涉及OBIGGS系統的相關組裝工作正確無誤以後,F-35的交付得以恢複,但在後續使用中又再次出現了同樣的問題。

在F-35項目辦公室此前的表態中,他們曾希望經過初步的軟硬件改進,能在2022年解除F-35A的“閃電禁令”。但後續的測試證實,早期計劃中的改進措施並不足以解除安全隱患。這也導致F-35項目辦公室在相關改進工作上,一直不能確定時間表。

F-35項目辦公室拒絕更詳細地說明F-35A上關于OBIGGS的改進措施,目前公開的已知內容包括:在硬件上,更換了更耐用、更能承受飛行振動的管道和配件;在軟件上,添加了提醒功能,一旦系統性能惡化下降,飛機將向飛行員提出警告。

不過,“閃電禁令”的解除並不代表F-35A可以無所顧忌地穿越雷暴環境。美國空軍作戰司令部在一份聲明中補充說,飛行員被指示永遠不要直接飛入雷電條件,除非必須穿越雷暴來完成任務。在這一點上,各國空軍的相關規章條例並無本質的不同。

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