五代机为何如此“伤不起”

http://www.chinamil.com.cn/jfjbm ... 6/content_84834.htm

目前，正在服役的唯一两款五代机，F-22“猛禽”和F-35“闪电Ⅱ”在冠以“史上最贵”“性能最优”等耀眼光环的同时，却屡遭伤病的困扰。机舱“缺氧”、发动机“心脏病”等问题频发,使得五代机几度面临停飞、甚至停产的命运。我们不仅要问：如此先进的五代机，为何如此“伤不起”？
作为五代机中的代表机型，F-22所具备“4S”性能有了大的跨越，由此造成的研发复杂性也随之增加。从系统工程的角度看，即使是成熟可靠的技术，将其大量集成在一个平台上也难免会出现问题，更何况五代机将众多的全新技术集成在一起。
相较于三代机的全舵面一体化数字操控，五代机在此基础上实现飞控系统与发动机矢量推力的一体化控制。这种“飞－发一体化控制”的难度在于，在同样的气动环境下，发动机推力是一个变量，而舵面效能是一个不变量，要将变量与不变量进行一体化融合控制，其软件设计的难度可想而知。一旦矢量推力控制方面出现问题，对飞机的稳定操控与结构强度将会带来灾难性后果。
如果说飞控系统故障虽然技术复杂但原因容易探明，那么在F-22不断暴露的氧气系统问题上，却让技术团队长时间处于迷失状态。起初是对故障原因无法确认，在发现是氧气系统故障后，又因故障处理牵扯到初始设计，导致整个系统需要推倒重来，使得故障排除周期远远超出预期。经过半年多的集中技术攻关后，复飞的F-22氧气系统故障依然没有彻底排除，军方不得不在训练中对飞行高度进行限制，而几名高水平战术试飞员的飞行事故，令人们对F-22谈虎色变，一些人甚至拒绝执飞F-22战机。
当然，五代机的故障频发也有其不可忽视的客观原因。战机同其他技术装备一样，不同阶段其寿命周期内的故障率呈“澡盆曲线”态势：在服役初期其故障率偏高，随着使用过程中可靠性的逐步提高，飞机将进入长时间技术稳定状态，而到服役末期其故障率将再次升高。
对服役不足10年的F-22来说，该机目前处于“澡盆曲线”前端的事故多发期，某些潜伏的问题和设计上的一些瑕疵逐步显现是可以理解的。以近期出现的F-22机载供氧系统问题为例，按照美空军提供的数据，整个F-22机群在2011年9月至2012年2月间出动总架次超过8700次，其中仅有9次飞行员出现类似供氧不足的症状，占总架次的0.1%。这样低的故障率在试飞阶段很难被发现，只有在服役后经大量使用才能暴露出来。
新技术的研发历来就是出现问题和解决问题的过程，有理由相信，五代机历经砥砺之后，定会进入“澡盆曲线”的平稳期，飞得更高更远。
  
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目前，正在服役的唯一两款五代机，F-22“猛禽”和F-35“闪电Ⅱ”在冠以“史上最贵”“性能最优”等耀眼光环的同时，却屡遭伤病的困扰。机舱“缺氧”、发动机“心脏病”等问题频发,使得五代机几度面临停飞、甚至停产的命运。我们不仅要问：如此先进的五代机，为何如此“伤不起”？
作为五代机中的代表机型，F-22所具备“4S”性能有了大的跨越，由此造成的研发复杂性也随之增加。从系统工程的角度看，即使是成熟可靠的技术，将其大量集成在一个平台上也难免会出现问题，更何况五代机将众多的全新技术集成在一起。
相较于三代机的全舵面一体化数字操控，五代机在此基础上实现飞控系统与发动机矢量推力的一体化控制。这种“飞－发一体化控制”的难度在于，在同样的气动环境下，发动机推力是一个变量，而舵面效能是一个不变量，要将变量与不变量进行一体化融合控制，其软件设计的难度可想而知。一旦矢量推力控制方面出现问题，对飞机的稳定操控与结构强度将会带来灾难性后果。
如果说飞控系统故障虽然技术复杂但原因容易探明，那么在F-22不断暴露的氧气系统问题上，却让技术团队长时间处于迷失状态。起初是对故障原因无法确认，在发现是氧气系统故障后，又因故障处理牵扯到初始设计，导致整个系统需要推倒重来，使得故障排除周期远远超出预期。经过半年多的集中技术攻关后，复飞的F-22氧气系统故障依然没有彻底排除，军方不得不在训练中对飞行高度进行限制，而几名高水平战术试飞员的飞行事故，令人们对F-22谈虎色变，一些人甚至拒绝执飞F-22战机。
当然，五代机的故障频发也有其不可忽视的客观原因。战机同其他技术装备一样，不同阶段其寿命周期内的故障率呈“澡盆曲线”态势：在服役初期其故障率偏高，随着使用过程中可靠性的逐步提高，飞机将进入长时间技术稳定状态，而到服役末期其故障率将再次升高。
对服役不足10年的F-22来说，该机目前处于“澡盆曲线”前端的事故多发期，某些潜伏的问题和设计上的一些瑕疵逐步显现是可以理解的。以近期出现的F-22机载供氧系统问题为例，按照美空军提供的数据，整个F-22机群在2011年9月至2012年2月间出动总架次超过8700次，其中仅有9次飞行员出现类似供氧不足的症状，占总架次的0.1%。这样低的故障率在试飞阶段很难被发现，只有在服役后经大量使用才能暴露出来。
新技术的研发历来就是出现问题和解决问题的过程，有理由相信，五代机历经砥砺之后，定会进入“澡盆曲线”的平稳期，飞得更高更远。