从F-22的四次坠毁分析其致命弱点

从F-22的四次坠毁分析其致命弱点

1、1992年的YF-22是进行放宽静不稳定定度的实验，通过不断前移重心位置，试图获得更大敏捷性。不是飞控的程序故障导致耦合振荡，而是由于过分放宽静不稳定度，导致在起降阶段，平飞后缘下偏的极限位置，导致配平能力出现问题。所以该坠毁不影响目前现役F-22的性能，只不过是表明F-22放宽静不稳定已经到极限位置，在将来推出改进型F-22B的时候，在俯仰敏捷性上没有更多的潜力可供挖掘了。
2、后来2004年12月22日在内利斯坠毁了一架F-22，实际也是类似的情况。有人说了，为何还会出现同样的事故。其实很简单，前面一架YF-22毕竟和真正服役的F-22有区别，前者是洛马公司主导的YF-22实验，无法再获得更多的静不稳定性突破。作为空军的F-22A，空军主导的研究机构试图在F-22A的基础上，看看还能不能有突破。

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2011-10-23 12:13 上传

很明显，两次坠毁的结论都证明，在没有其他控制方式参与控制的情况下，光靠水平尾翼无法在放宽静不稳定性上有任何突破。也就是说，即使将来推出F-22的改进型的话，如果不放大平尾面积，后者将平尾继续后移(但是如果平尾再继续后移的话，会带来降落时，平尾擦地的问题)，F-22的改进型也就是这样了，俯仰敏捷性对F-22A没有大的区别。

3、2009年3月25日，一架F-22在飞行测试过程中，发生空中解体，飞行员当场死亡。注意，这个可不是普通的飞行员，而是洛马的试飞员。很明显这又是在测试F-22的极限性能，和上面的放宽静不稳定度试验类似，在试验F-22的飞行包线，为今后提高F-22改进型提供技术信息(因为如果以后使用新型的F119发动机的话，肯定推力会增大，飞行包线的上端和右端是否能继续延伸，现在就得测试清楚)。而对于这次飞行测试的坠毁，洛马公司和美国空军给出的结论是，在高G作用下飞行员暂时失去意识，导致飞机俯冲撞地坠毁。而飞机的残骸散布在长度达10公里范围内的广大地域。很明显，一个高速俯冲撞地的飞机残骸，是不可能反弹起来飞到5公里外的，明眼人都能看得出，洛马公司和美国空军在隐瞒一些东西。那洛马公司和美国空军在隐瞒什么呢？
4、时间很快，到了2010年11月16日，又一架F-22在阿拉斯加的飞行训练中坠毁，这次也是在高速接近实战的飞行训练中空中解体，飞行员当场死亡。并且导致F-22全部停飞。
  为什么会导致这么严重的F-22全部停飞，甚至是限制飞行高度7000米的说法都出来了。我们参考前面F-22的两次放宽静不稳定度试验就可以知道。这叫“不能同样的踏进一条河流两次”，中国人叫“事不过三”，对于美国人来说，叫做“不要犯同样的错误超过两次”。也就是说F-22的高速飞行时，的确存在问题，所以两次F-22在高速飞行时解体(一次洛马公司主导的，一次空军研究机构主导的，和放宽静不稳定度试验一样都是洛马公司和空军部队各一次)事实已经证明了，不能再犯第三次同样的错误了。所以要下定决心，彻底检查，找到原因，解决问题。
  需要指出的是，这不是一般的高空高速飞行测试，而是在进行武器分离试验发生的事故。
  所以问题来了，根据美国一些杂志和飞行员的采访，F-22不开加力超巡都能飞M1.78，开加力能飞M2.2以上，好像高空高速没啥问题了。事实上，问题就出在F-22是隐身飞机，发射武器要开弹仓这个问题上。也就是说，2009(原帖是2010，改正)年洛马试飞员在空中毙命，他做的试验不是一般的高空高速飞行试验，而是在高空高速下进行武器分离试验，在打开弹仓的情况下高空高速飞行导致飞机空中解体。同样，我们可以估计出2010(原帖是2011，改正)年阿拉斯加的飞行员丧生，很可能飞行员在高度真实的飞行训练中，模拟发射武器，打开了武器舱门。
  问题又来了，为何打开武器舱门会导致飞机在高速飞行时空中解体？我做出两点分析，可能是两种因素中的一种，甚至是两种因素的综合作用：
1、在弹仓门打开时，特别是两个腹弹仓同时打开的过程中，如果是在高速飞行（例如M2.0以上）
，两个弹仓门会形成向后掠的超音速激波，两个激波在弹仓中部相交，气流减速，压力增大，导致飞行阻力巨大，并破坏了两个弹仓门，导致飞机结构损害，由于是高速飞行，飞机结构损害就会导致飞机瞬间解体。

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2、弹仓打开时，特别是腹弹仓，长度很长，相当于在机腹增加了个垂直控制面，但是这个垂直控制面是在重心之前。也即是说，腹弹仓的舱盖消弱了垂尾的方向安定性，特别是在高速飞行时，垂尾的安定性特别重要。当失去了横向安定性后，飞机的轻微的偏航力矩都会导致飞机整个身子侧过来，不再是机头尖划破空气墙，而是整个飞机横撞在空气墙上，瞬间解体。
  下面这个我们可以看到F-16AFTI在进气道下安装垂直控制面的例子，不过F-16AFTI是用飞控能够动态调整，所以能增强机动性而不会损失安定性。而F-22的弹舱门是板板，不能动态调节。

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  我们再来看F-22的武器分离试验的图表。F-22的武器分离试验都是在大约4万英尺和M2.0以下区间，特别是在腹弹舱的开启集中在海平面M1.2附近。这个地方属于低空高动压。而洛马的工程师肯定认为，只要这个地方高动压区都测试通过了的话，在飞行包线的其他地方肯定就没问题了。但是洛马工程师忽略了，在包线的右上角，这个位置激波情况是复杂的，不是简单估计就能预料到的。也就是说洛马的工程师偷工减料(有资料表明，武器分离试验断断续续做了5年)，洛马的工程师只是实际飞行验证了包线右下角的区域，而包线右上角用计算机流体力学和空洞试验代替了，逃避了飞行试验，这样省了钱，但是导致了隐患。

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  这让我们明白了一个道理，在隐身战斗机中，正常飞行的飞行包线和开武器弹仓情况下的飞行包线可能不是一回事，后者只是前者的一个子集。如果不进行实际飞行验证，简单推论两者等同，就会犯错的，导致机毁人亡。
  通过上面的分析，在回到2010年，最近的一次F-22的坠毁，洛马公司和美国空军给出的最后解释和2009年试飞员的牺牲是多么的相似：飞行员高G失去意识，导致飞机俯冲，撞地坠毁。可能美国空军都觉得，这编故事和上次一次也太像了，自己都不相信，更不要去骗人了，所以加上了一个“制氧系统故障”的前缀，制氧系统故障导致飞行员意识丧失，然后飞机坠毁。哈哈，是不是很可笑，有点化蛇添足，欲盖迷障的意思！
  结论：
  1、F-22的放宽静不稳定度已经到了极限，如果没有新的方法的话，就不会有太大的突破。
  2、F-22在M2.0，高度4万英尺以上，存在着武器发射风险(特别是发射中距弹的时)。并且该风险危害极大，一旦发生会导致机毁人亡。
  3、洛马公司在武器分离试验中偷工减料，导致生产服役后的180多架F-22存在隐患。  
   附：
  有人可能会问，那既然是洛马公司有问题，那美国空军干嘛不如实说出事故真正原因，并找洛马公司索赔，并解决问题。答案其实很简单，因为一旦暴露该问题，就意味着，各国空军都知道了F-22在高空高速下发射导弹存在致命缺陷的情况，这对美国空军是致命打击。而洛马公司也解决不了这个问题，因为弹仓的大小和舱门已经固定定型了的，对于现役的187架F-22，想改也改不了。不像隐身涂层的问题，可以找洛马公司重新刷刷新涂层就行。这个弹仓的结构已经是这样，没法动了。除非等到F-22的改型的时候。
  启示：
  科研工作来不得半点虚假，我国也正在研制隐身战斗机，也要吸取洛马公司的经验和教训。由于隐身战斗机的内置武器弹仓是三代机没有的东西，对这个新事物也要认真仔细研究，并且做好做足实际飞行试验。以免到装备部队后再发现问题。

参考资料：
  猛禽“试抓”-美F-22A武器分离系统飞行试验
        http://lt.cjdby.net/thread-1079992-3-1.html

从F-22的四次坠毁分析其致命弱点

1、1992年的YF-22是进行放宽静不稳定定度的实验，通过不断前移重心位置，试图获得更大敏捷性。不是飞控的程序故障导致耦合振荡，而是由于过分放宽静不稳定度，导致在起降阶段，平飞后缘下偏的极限位置，导致配平能力出现问题。所以该坠毁不影响目前现役F-22的性能，只不过是表明F-22放宽静不稳定已经到极限位置，在将来推出改进型F-22B的时候，在俯仰敏捷性上没有更多的潜力可供挖掘了。
2、后来2004年12月22日在内利斯坠毁了一架F-22，实际也是类似的情况。有人说了，为何还会出现同样的事故。其实很简单，前面一架YF-22毕竟和真正服役的F-22有区别，前者是洛马公司主导的YF-22实验，无法再获得更多的静不稳定性突破。作为空军的F-22A，空军主导的研究机构试图在F-22A的基础上，看看还能不能有突破。

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很明显，两次坠毁的结论都证明，在没有其他控制方式参与控制的情况下，光靠水平尾翼无法在放宽静不稳定性上有任何突破。也就是说，即使将来推出F-22的改进型的话，如果不放大平尾面积，后者将平尾继续后移(但是如果平尾再继续后移的话，会带来降落时，平尾擦地的问题)，F-22的改进型也就是这样了，俯仰敏捷性对F-22A没有大的区别。

3、2009年3月25日，一架F-22在飞行测试过程中，发生空中解体，飞行员当场死亡。注意，这个可不是普通的飞行员，而是洛马的试飞员。很明显这又是在测试F-22的极限性能，和上面的放宽静不稳定度试验类似，在试验F-22的飞行包线，为今后提高F-22改进型提供技术信息(因为如果以后使用新型的F119发动机的话，肯定推力会增大，飞行包线的上端和右端是否能继续延伸，现在就得测试清楚)。而对于这次飞行测试的坠毁，洛马公司和美国空军给出的结论是，在高G作用下飞行员暂时失去意识，导致飞机俯冲撞地坠毁。而飞机的残骸散布在长度达10公里范围内的广大地域。很明显，一个高速俯冲撞地的飞机残骸，是不可能反弹起来飞到5公里外的，明眼人都能看得出，洛马公司和美国空军在隐瞒一些东西。那洛马公司和美国空军在隐瞒什么呢？
4、时间很快，到了2010年11月16日，又一架F-22在阿拉斯加的飞行训练中坠毁，这次也是在高速接近实战的飞行训练中空中解体，飞行员当场死亡。并且导致F-22全部停飞。
  为什么会导致这么严重的F-22全部停飞，甚至是限制飞行高度7000米的说法都出来了。我们参考前面F-22的两次放宽静不稳定度试验就可以知道。这叫“不能同样的踏进一条河流两次”，中国人叫“事不过三”，对于美国人来说，叫做“不要犯同样的错误超过两次”。也就是说F-22的高速飞行时，的确存在问题，所以两次F-22在高速飞行时解体(一次洛马公司主导的，一次空军研究机构主导的，和放宽静不稳定度试验一样都是洛马公司和空军部队各一次)事实已经证明了，不能再犯第三次同样的错误了。所以要下定决心，彻底检查，找到原因，解决问题。
  需要指出的是，这不是一般的高空高速飞行测试，而是在进行武器分离试验发生的事故。
  所以问题来了，根据美国一些杂志和飞行员的采访，F-22不开加力超巡都能飞M1.78，开加力能飞M2.2以上，好像高空高速没啥问题了。事实上，问题就出在F-22是隐身飞机，发射武器要开弹仓这个问题上。也就是说，2009(原帖是2010，改正)年洛马试飞员在空中毙命，他做的试验不是一般的高空高速飞行试验，而是在高空高速下进行武器分离试验，在打开弹仓的情况下高空高速飞行导致飞机空中解体。同样，我们可以估计出2010(原帖是2011，改正)年阿拉斯加的飞行员丧生，很可能飞行员在高度真实的飞行训练中，模拟发射武器，打开了武器舱门。
  问题又来了，为何打开武器舱门会导致飞机在高速飞行时空中解体？我做出两点分析，可能是两种因素中的一种，甚至是两种因素的综合作用：
1、在弹仓门打开时，特别是两个腹弹仓同时打开的过程中，如果是在高速飞行（例如M2.0以上）
，两个弹仓门会形成向后掠的超音速激波，两个激波在弹仓中部相交，气流减速，压力增大，导致飞行阻力巨大，并破坏了两个弹仓门，导致飞机结构损害，由于是高速飞行，飞机结构损害就会导致飞机瞬间解体。

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2、弹仓打开时，特别是腹弹仓，长度很长，相当于在机腹增加了个垂直控制面，但是这个垂直控制面是在重心之前。也即是说，腹弹仓的舱盖消弱了垂尾的方向安定性，特别是在高速飞行时，垂尾的安定性特别重要。当失去了横向安定性后，飞机的轻微的偏航力矩都会导致飞机整个身子侧过来，不再是机头尖划破空气墙，而是整个飞机横撞在空气墙上，瞬间解体。
  下面这个我们可以看到F-16AFTI在进气道下安装垂直控制面的例子，不过F-16AFTI是用飞控能够动态调整，所以能增强机动性而不会损失安定性。而F-22的弹舱门是板板，不能动态调节。

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  我们再来看F-22的武器分离试验的图表。F-22的武器分离试验都是在大约4万英尺和M2.0以下区间，特别是在腹弹舱的开启集中在海平面M1.2附近。这个地方属于低空高动压。而洛马的工程师肯定认为，只要这个地方高动压区都测试通过了的话，在飞行包线的其他地方肯定就没问题了。但是洛马工程师忽略了，在包线的右上角，这个位置激波情况是复杂的，不是简单估计就能预料到的。也就是说洛马的工程师偷工减料(有资料表明，武器分离试验断断续续做了5年)，洛马的工程师只是实际飞行验证了包线右下角的区域，而包线右上角用计算机流体力学和空洞试验代替了，逃避了飞行试验，这样省了钱，但是导致了隐患。

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  这让我们明白了一个道理，在隐身战斗机中，正常飞行的飞行包线和开武器弹仓情况下的飞行包线可能不是一回事，后者只是前者的一个子集。如果不进行实际飞行验证，简单推论两者等同，就会犯错的，导致机毁人亡。
  通过上面的分析，在回到2010年，最近的一次F-22的坠毁，洛马公司和美国空军给出的最后解释和2009年试飞员的牺牲是多么的相似：飞行员高G失去意识，导致飞机俯冲，撞地坠毁。可能美国空军都觉得，这编故事和上次一次也太像了，自己都不相信，更不要去骗人了，所以加上了一个“制氧系统故障”的前缀，制氧系统故障导致飞行员意识丧失，然后飞机坠毁。哈哈，是不是很可笑，有点化蛇添足，欲盖迷障的意思！
  结论：
  1、F-22的放宽静不稳定度已经到了极限，如果没有新的方法的话，就不会有太大的突破。
  2、F-22在M2.0，高度4万英尺以上，存在着武器发射风险(特别是发射中距弹的时)。并且该风险危害极大，一旦发生会导致机毁人亡。
  3、洛马公司在武器分离试验中偷工减料，导致生产服役后的180多架F-22存在隐患。  
   附：
  有人可能会问，那既然是洛马公司有问题，那美国空军干嘛不如实说出事故真正原因，并找洛马公司索赔，并解决问题。答案其实很简单，因为一旦暴露该问题，就意味着，各国空军都知道了F-22在高空高速下发射导弹存在致命缺陷的情况，这对美国空军是致命打击。而洛马公司也解决不了这个问题，因为弹仓的大小和舱门已经固定定型了的，对于现役的187架F-22，想改也改不了。不像隐身涂层的问题，可以找洛马公司重新刷刷新涂层就行。这个弹仓的结构已经是这样，没法动了。除非等到F-22的改型的时候。
  启示：
  科研工作来不得半点虚假，我国也正在研制隐身战斗机，也要吸取洛马公司的经验和教训。由于隐身战斗机的内置武器弹仓是三代机没有的东西，对这个新事物也要认真仔细研究，并且做好做足实际飞行试验。以免到装备部队后再发现问题。

参考资料：
  猛禽“试抓”-美F-22A武器分离系统飞行试验
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