沒錯,美國軍方近日透露,一架早在2018年就受損的第五代F-22戰(zhàn)斗機(jī)有望今年重新服役。據(jù)了解,這架戰(zhàn)斗機(jī)在起飛時因數(shù)據(jù)計算錯誤導(dǎo)致起落架過早收起,在跑道上滑行時機(jī)腹刮地受損。隨后被送往大修廠,開始了漫長的維修之旅。
眾所周知,五代機(jī)具有超隱身、超音速巡航、超機(jī)動等特點,無論是研發(fā)、制造還是維護(hù),都考慮著一個國家航空工業(yè)的技術(shù)水平。好用不代表好修復(fù),隱身涂層脆弱、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜……自五代機(jī)問世以來,一個又一個的航空維護(hù)技術(shù)難題接踵而至。那么,五代機(jī)的維護(hù)到底有多難?國外軍工企業(yè)是如何攻克這些技術(shù)難關(guān)的?
修復(fù)一架先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)有多難?
■宋如、徐陽
定期“化妝”——
一小時美容,一天一夜化妝
在魔法世界中,有一種神奇的斗篷,穿上它可以讓你隱身。隨著航空技術(shù)的飛速發(fā)展,五代機(jī)最顯著的變化就是擁有了強(qiáng)大的隱身功能。
戰(zhàn)斗機(jī)之所以能隱身,除了擁有特殊的“骨骼和肌肉”外,還依靠為其定制的“妝容”——隱身涂層。
眾所周知,雷達(dá)是通過發(fā)射和接收雷達(dá)波來探測戰(zhàn)斗機(jī)的蹤跡的,隱身涂層的作用就是吸收雷達(dá)波,讓對方的雷達(dá)無法接收到戰(zhàn)斗機(jī)的飛行信息。就像游戲中的精美皮膚可以提高玩家的戰(zhàn)斗力一樣,隱身涂層讓五代機(jī)的隱身能力得到了顯著的提升。
為了讓“妝”得更精致,航空設(shè)計師在“妝”材料的選擇和使用上煞費(fèi)苦心恒溫恒濕機(jī)維修,采用鐵基、聚合物等為原料,機(jī)身一般涂三層涂層,在進(jìn)氣口等受氣流沖擊嚴(yán)重的部位酒窖恒溫恒濕機(jī),涂層數(shù)量甚至可能達(dá)到10層。
不過,五代機(jī)在層層包裹下隱身性能雖好,但“化妝”的代價卻超乎想象。隱身涂層耐久性差,遇雨甚至可能引發(fā)“過敏反應(yīng)”恒溫恒濕空調(diào)機(jī),在惡劣條件下超音速飛行后,經(jīng)常出現(xiàn)“脫妝”現(xiàn)象,隱身性能也會減弱。更要命的是,受氣流影響,飛行過程中涂層一旦脫落,極易被吸入發(fā)動機(jī),引發(fā)嚴(yán)重飛行事故。
“補(bǔ)漆”隨時隨地都可以進(jìn)行。以F-22戰(zhàn)斗機(jī)為例,每飛行一小時,就需要20多個小時的維護(hù),可謂“一小時榮耀,一天補(bǔ)漆”。維修人員每天一半的工作時間都在修補(bǔ)戰(zhàn)斗機(jī)的涂層,每隔一段時間,整架飛機(jī)就需要重新噴漆。
“補(bǔ)妝”環(huán)境極其惡劣,水分、溫度、濕度等環(huán)境因素要求非常高,戰(zhàn)斗機(jī)甚至不允許露天停放。有資料顯示,如果長時間受到陽光直射,涂層會逐漸龜裂,最終成片脫落。每架五代機(jī)都有獨(dú)立的房間——恒濕恒溫空調(diào)機(jī)庫,確保環(huán)境達(dá)標(biāo),防止涂層脫落。
“修復(fù)”成本暴漲,據(jù)統(tǒng)計,一架F-22戰(zhàn)斗機(jī)飛行一小時的費(fèi)用高達(dá)5萬美元恒濕恒濕機(jī),每次更換隱身涂層的費(fèi)用接近百萬美元,高昂的維護(hù)成本讓很多國家的軍隊都難以承擔(dān)。
修復(fù)缺陷
“先天性”缺陷,“后天性”改變
2011年,美軍第五代戰(zhàn)機(jī)F-35的誕生引起了全世界的關(guān)注。F-35繼承了F-22的大量先進(jìn)技術(shù),并實現(xiàn)了最大限度的通用性,據(jù)稱可以取代F-16、F/A-18等四代機(jī)型號。其強(qiáng)大的性能吸引了許多國家軍隊的爭相購買。
相對于四代機(jī),五代機(jī)在技術(shù)性能上實現(xiàn)了巨大的飛躍。據(jù)介紹,這一飛躍甚至比前四代戰(zhàn)機(jī)之間的差距還要大。這得益于五代機(jī)隱身外形、有源相控陣?yán)走_(dá)、先進(jìn)模塊化航電系統(tǒng)等大量“黑科技”的應(yīng)用。毫無疑問,五代機(jī)將給空軍的戰(zhàn)斗力帶來質(zhì)的飛躍。
然而在接收F-35戰(zhàn)斗機(jī)之后,諸多問題卻接踵而至,給裝備國家的軍隊帶來了極大的麻煩。
原來,F(xiàn)-35戰(zhàn)機(jī)在研制時,曾暴露出諸多致命缺陷和近千個安全問題。受全球不同環(huán)境氣候因素影響,F(xiàn)-35出現(xiàn)嚴(yán)重的“水土不服”——涂層頻繁脫落、電池受低溫?fù)p壞等問題令維護(hù)人員頭疼不已。
而且,復(fù)雜的系統(tǒng)帶來多重安全挑戰(zhàn)。眾所周知,五代機(jī)在同一平臺上集成了諸多先進(jìn)技術(shù),不可避免地存在兼容性問題。就像新系統(tǒng)需要磨合一樣,在飛行初期會出現(xiàn)很多意想不到的問題,影響飛機(jī)的飛行可靠性。
諸多問題給五代機(jī)維修帶來新的挑戰(zhàn),各國維修人員為此耗費(fèi)了大量精力。面對“先天”不足,“后天”改造成為必須。那么,國外維修人員對五代機(jī)做了哪些改造升級呢?
第一,強(qiáng)化“大腦”。F-35綜合處理器(ICP)被稱為“戰(zhàn)機(jī)大腦”,具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,其處理速度是F-22的10倍,戰(zhàn)機(jī)的通信、制導(dǎo)和控制等數(shù)據(jù)處理都依賴于ICP的正常運(yùn)行。F-35戰(zhàn)機(jī)擁有各類程序代碼800多萬行,是F-22的5倍,但存在900多個軟件缺陷。一系列問題迫使研發(fā)和維護(hù)人員頻繁對系統(tǒng)進(jìn)行升級和修復(fù)。
我們知道,智能手機(jī)升級新軟件后,系統(tǒng)運(yùn)行速度會下降,戰(zhàn)斗機(jī)也是如此,經(jīng)過多次軟件升級,ICP的運(yùn)行能力也會遭遇瓶頸。由于模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜,ICP的修復(fù)升級只能通過更換模塊來解決。據(jù)悉,升級后的處理器預(yù)計將于2023年投入生產(chǎn)。
二是提升“視野”。F-35戰(zhàn)機(jī)頭盔配備了夜視系統(tǒng)、前視紅外跟蹤系統(tǒng)、虛擬抬頭顯示器等一系列科技手段,投入使用前需經(jīng)過頭部掃描、建模等工序,滿足飛行員的“私人定制”。但使用不久后,部分頭盔就出現(xiàn)了“放綠光”的問題。
有外國飛行員稱,在惡劣天氣下夜間飛行時,頭盔上的夜視攝像頭會出現(xiàn)綠色條紋。就像眼球受到強(qiáng)光照射后會難以看清黑暗中的物體一樣,受到綠光照射會導(dǎo)致瞳孔收縮,飛行員無法看清飛機(jī)外部的光線,帶來安全隱患。目前,頭盔的改裝升級已通過軟件升級、更換有機(jī)發(fā)光二極管等方式,“綠光”問題已得到暫時改善。
三是根治“缺氧”。戰(zhàn)機(jī)供氧系統(tǒng)的重要性不言而喻。F-35戰(zhàn)機(jī)的供氧系統(tǒng)可直接從大氣中吸收轉(zhuǎn)化氧氣,改變了傳統(tǒng)從地面運(yùn)氧的供氧方式。但取消備用供氧后,一旦主供氧系統(tǒng)出現(xiàn)故障,極易導(dǎo)致飛行員出現(xiàn)缺氧癥狀。自服役以來,F(xiàn)-35戰(zhàn)機(jī)飛行員已報告數(shù)十次缺氧問題,一度導(dǎo)致戰(zhàn)機(jī)停飛,甚至引發(fā)飛行事故。
改裝后,備用供氧系統(tǒng)被重新安裝在F-35戰(zhàn)斗機(jī)上。當(dāng)主供氧系統(tǒng)發(fā)生故障時,備用系統(tǒng)可以自動啟動,防止飛行員因缺氧而失去意識,導(dǎo)致戰(zhàn)斗機(jī)失去控制。F-35的機(jī)載供氧系統(tǒng)還配備了自動化座椅備用氧源。緊急情況下,飛行員彈射出戰(zhàn)斗機(jī)后,備用系統(tǒng)自動工作,解決供氧問題。
得益于航空設(shè)計人員的不斷努力,F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計缺陷正在逐步得到解決,目前第一類缺陷已經(jīng)由15處減少到7處,整體性能也得到了很好的優(yōu)化。
學(xué)習(xí)“醫(yī)術(shù)”
開設(shè)專業(yè)班,培養(yǎng)“戰(zhàn)斗醫(yī)生”
作為“戰(zhàn)機(jī)醫(yī)生”,維修人員的“醫(yī)術(shù)”決定著戰(zhàn)機(jī)能否快速有效地修復(fù)。
以F-35戰(zhàn)機(jī)為例,修復(fù)它并非易事,涉及地面支持、航電設(shè)備等15個專業(yè),需要維修人員對多個專業(yè)有深入的了解。有人問,既然維修基地已經(jīng)培養(yǎng)了大批維修技師,那么老機(jī)型的維修經(jīng)驗?zāi)懿荒堋凹藿印钡叫聶C(jī)型上呢?
由于五代機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件精良,老機(jī)型維修人員承擔(dān)五代機(jī)維修任務(wù)后,除了少數(shù)通用件修理經(jīng)驗可以直接借用外,大部分維修技術(shù)都必須重新學(xué)習(xí),造成維修人才短缺。
維修人員已成為“必須有”的需求,相關(guān)國家開始致力于維修培訓(xùn)體系建設(shè),建立維修培訓(xùn)學(xué)校,提升維修人員的專業(yè)技能。
一是“硬件”準(zhǔn)備,升級必備教具和資源。與前幾代戰(zhàn)機(jī)相比,五代機(jī)維修專業(yè)化、智能化程度更高。針對五代機(jī)維修流程和特點,學(xué)校設(shè)置了維修實訓(xùn)設(shè)備,制作了多媒體課程,制定了訓(xùn)練計劃,滿足日常訓(xùn)練需求。
二是“軟件”升級,引入先進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)。與現(xiàn)場實戰(zhàn)化“大班制”訓(xùn)練不同,新訓(xùn)練系統(tǒng)采用任務(wù)演練教練機(jī)和桌面模擬器,提供360度視角和與飛機(jī)顯示屏同步的桌面界面。學(xué)員無需接觸飛機(jī),就能親身了解大部分維修流程和故障特征,完成95%以上的培訓(xùn)內(nèi)容。
三是“課程”開發(fā)與專業(yè)培訓(xùn)體系建設(shè)。專業(yè)維修培訓(xùn)課程必不可少,包括飛機(jī)維修基本理論知識、機(jī)體結(jié)構(gòu)、機(jī)載電子系統(tǒng)等專業(yè)知識,以及電子技術(shù)手冊使用、交互式軟件操作等課程。學(xué)生在完成所有課程后,需通過一系列考核和測試,方能順利獲得畢業(yè)證書。
在專業(yè)維修培訓(xùn)模式下,每年有2000多名相關(guān)國家維修技術(shù)人員可以完成培訓(xùn),為五代機(jī)維修提供保障。
縮短周期時間——
從簡單到復(fù)雜,再從復(fù)雜到簡單
現(xiàn)代空戰(zhàn)中,戰(zhàn)斗機(jī)能否準(zhǔn)確、快速地保持打擊,關(guān)系到空軍裝備的戰(zhàn)斗力。
早在上世紀(jì)二十年代初,維修體制就隨著航空技術(shù)的發(fā)展而誕生,形成了修理廠式的一級維修體制。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,維修體制經(jīng)歷了由簡到繁,再由繁到簡的過程。美軍探索出了三級、四級維修體制,并固化為三級維修體制——即基層維修、接力維修和基地維修,并在戰(zhàn)斗機(jī)維修領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
隨著作戰(zhàn)訓(xùn)練需求和維修理念的變化,五代機(jī)擺脫了傳統(tǒng)的三級維修體制,取消了接力級維修,采取了高效、經(jīng)濟(jì)的兩級維修體制,大大縮短了戰(zhàn)斗機(jī)的維修周期。
不過,兩級維修體制雖然減少了維修環(huán)節(jié),但維修效率與作戰(zhàn)訓(xùn)練需求之間仍然存在“差距”。為此,一些國外軍工企業(yè)進(jìn)行了一系列探索。
第一,提升基地維修能力。一些國家把基地維修能力建設(shè)作為戰(zhàn)斗機(jī)維修工作的重中之重,在對維修能力進(jìn)行系統(tǒng)評估后,增加維修基地備件儲備,建立設(shè)施更加完善的維修基地,緩解五代機(jī)保障壓力。
第二,建立全球備件供應(yīng)體系。美國計劃建設(shè)F-35戰(zhàn)機(jī)全球供應(yīng)網(wǎng)絡(luò),通過100多條航線在已列裝五代機(jī)的國家之間運(yùn)輸備件,縮短備件等待時間,提高維修效率。
第三,探索先進(jìn)的維修方法。經(jīng)過航空工程師幾十年的探索,基于狀態(tài)監(jiān)測的維修方法已經(jīng)出現(xiàn),維修方法正在從預(yù)測性轉(zhuǎn)向預(yù)防性。新的維修方法可以對戰(zhàn)斗機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)測,在進(jìn)行維修工作之前提前生成維修工作計劃,準(zhǔn)確縮小故障范圍恒溫恒濕機(jī)維修,減少維修成本和工作量。
盡管維修保養(yǎng)難度大,但五代機(jī)仍是未來戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展趨勢。致力于升級維修能力的研發(fā)工作從未停止。3D打印、大數(shù)據(jù)、云計算等先進(jìn)技術(shù)不斷投入到五代機(jī)維修保養(yǎng)中,不僅豐富了戰(zhàn)機(jī)維修的“工具箱”,還儲備了“數(shù)據(jù)”,為新一代戰(zhàn)機(jī)的設(shè)計制造勾勒出“藍(lán)圖”。
恒溫恒濕機(jī)生產(chǎn)廠家:m.hongbeikj.cn


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