尖端科技軍事雜誌社

作者：李思平

  F-35無疑是當今最先進與革命性的戰機，而其人機介面與飛控的創新更是徹底跳脫了第四代戰機的框架，甚至比當今其他第五代戰機還先進。然而，複雜的環境、進步過快的科技以及諸多尚未久經驗證理念所造就的問題，卻在F-35服役之後逐漸浮出檯面，不僅為整體計畫增加成本、降低妥善率，最終甚至將最先端科技的光輝，打磨至與真實世界妥協的程度，而這也是F-35和每一架先進戰機所需要面對的現實。

  接下來，我們將統整目前F-35遭遇到的事故，並分析軟、硬體與人因在各起事件中的肇因成分。

埃格令的墜毀事故：人員疲勞、訓練失準和軟硬體的事故

  2020年5月19日，一架美國空軍第33戰機聯隊第33作戰群之第58戰機中隊的F-35A，墜毀於佛羅里達州的埃格令空軍基地(Eglin AFB)，儘管尾號12-005053號的F-35A在這起事故中全毀，但飛行員即時彈射、幸運生還。在初步判斷中，這架F-35A的降落於跑道時的空速高達202節、攻角僅5.2度，比理想降落空速多了約50節、攻角低了約8度，而飛行員在起落架觸地後雖盡力操縱長達5秒，但最後無法有效控制戰機，選擇彈射逃生。

  這起事件雖然是標準的降落角度過淺、空速過快的墜毀事件，但它的成因和過程從未在其他實際服役的戰機上發生過。早在觸地的5秒鐘前，飛行員就得到了來自頭盔顯示器的不正確資訊顯示，而在觸地期間，飛行員因為疲勞，一時未能想起F-35之飛控邏輯，導致繁複的推拉操縱桿，再加上機體姿態資訊過快輸入飽和了飛行控制系統，最終造成飛行員和電腦的對抗而失控衝出跑道墜毀。

頭盔顯示器偏移導致誤判

左為正常的HMD影像，右為偏差的HMD影像

  在5月19日時，12-005053號機在當日的訓練任務中擔任教官長機，並於晚間8點15分時起飛開始訓練，過程中一切正常，最後在訓練完成後，於9點25分抵達最後進場定位，並進入正常降落程序的下滑道之中。這架F-35A在此時的三具起落架已經正常放下並鎖定，啟動了固定空速之自動節流閥也讓戰機的校準空速保持在202節，且方向也已對準跑道，但就在此時，飛行員發現他的頭盔顯示器(HMD)出現了異狀。

  在HMD之中，除了出現虛擬抬頭顯示器符號偏移的狀況，原本是用來預估戰機在爬升或下降落點的爬升俯衝落點標記(Climb Dive Marker，CDM)，理應從跑道尾端，隨著速度減低而逐漸下降至低於下滑道，或者見到儀器降落下滑道指示器提升，這代表他以穩定的下降率處在正確的下滑道中。然而，他卻看見完全相反的現象，HMD中的標記顯示戰機開始高於正確的下滑道，而在交叉檢查HMD中的虛擬抬頭顯示器和儀器降落系統(ILS)資料後，也確認戰機沒有在正確的下滑道中。儘管飛行員嘗試視覺修正瞄準點以及下滑道，但在103秒後，ILS指示器仍然顯示F-35高於正確下滑道，因此飛行員增加將操縱桿往前推的幅度，增加機鼻俯角。

  然而，此時飛行員透過HMD看出去的景象卻十分不舒服，不僅讓本來就偏移的符號偏移的更遠，也因為此時外界並無照明光源，飛行員感覺就像要衝入一片漆黑的跑道前空地中。由於已屆降落的最終階段，加上有太多的突發狀況，因此飛行員並未交叉檢查空速與攻角。此外，困擾F-35飛行員已久的HMD綠輝光(Green Glow)也在此時讓飛行員更進一步分心，儘管他已經將亮度手動調整到適用於最後降落階段的程度。

  在此之前，這名飛行員不僅在模擬器中沒有遇過HMD偏移的問題，更未在夜間遭遇此問題過，且當天的演練時，飛行員也沒有發現這個問題(在天空中飛行，無參考物時也較難發現)，因此，他瞬間被錯誤的指示所混淆，而無法正確的判斷眼前狀況而做出處置。同時，因受到錯誤HMD資訊的誤導，飛行員理應降落在6000呎跑道的前端，但實際上是降落在超過2000呎的位置，因此後續容錯空間更小。

飛行控制系統輸入飽和產生的人機對抗

  飛行員應用了標準的修訂控制與表現法，也就是完全靠自動節流閥控制空速，讓飛行員在降落時可以全神貫注在注意周遭環境、瞄準點和下滑道，而在訓練時，也指示注意高度、空速和攻角為次要任務，因為F-35會自動修正。然而，由於HMD的干擾，飛行員並未解除固定空速，導致戰機在著地時的空速超過了合理降落空速約50節以及約8度的攻角，而在此速度下降落，讓飛行員稍微將操縱桿往前推，導致三具起落架同時著地造成強大衝擊，並讓鼻輪多次猛烈反彈。

  在偵測到觸地後，自動節流閥立即解除固定空速，並收至地面怠速狀態，且飛行員也嘗試推、帶桿將F-35保持在10度仰角，但依然無法避免機鼻快速彈跳的狀況，而飛控系統就是在此時重複接收到來自操縱桿以及姿態感測的資訊，陷入飽和的狀態，導致飛控開始忽略飛行員方的輸入，並且認定F-35現在就是在執行降落滑行的狀況。

  另一方面，飛行員警覺到跑道距離已經不足，因此將節流閥推至最大後燃器，並且全帶桿長達3秒，嘗試重新起飛，然而戰機的水平翼不僅完全朝下打死，且節流閥仍保持在怠速狀態，完全不受控制。在跑道距離約4600呎時，飛行員選擇跳傘逃生，而架F-35A也在數秒內衝出6000呎跑道盡頭，並化成一團火球後於6500呎處停下。

飛行員的疲勞與分神導致處置錯誤

  在事後調查中，飛行員有睡眠不足的問題，而機上的供氧系統更加劇了疲勞。這名飛行員原本是駕駛F-15E，但他發現在使用了F-35的供氧系統後會感到格外疲勞，而回饋這點的並不是只有他一人，事實上已有非常多飛行員有同樣的問題。根據調查發現，會產生這種不適感的原因在於F-35的供氧系統採壓力回饋設計，也就是會依據飛行員的吸吐氣壓來調整，但因為感測器不夠即時，導致飛行員常需要用力吸氣，甚至吐氣時還要跟供氧系統內的壓力對抗，十分費力。

  此外，由於飛行員被教導在啟動自動節流閥後，檢查空速、攻角就變成次要任務，再加上受HMD干擾以及疲勞的情況下，飛行員更不會去交叉檢查這些數字，這導致飛行員沒注意到未解除固定空速，令空速保持在過高的202節。而在標準程序中，即便啟動了自動節流閥，在降落時依然不可開啟固定空速，且飛控也不會警告飛行員未解除此功能。

  整體而言，最大的肇因在於HMD偏移而誤導飛行員，在時間不充裕的當下，飛行員必須費神修正HMD的偏差，且當時的夜色已深，機外無參考標的，例如為了修正實際飛行方向和指向的錯誤，他甚至必須將指向標記指向一片漆黑的空地中，使其心理不安。在多種要素整合之下，飛行員未能修正該架戰機至適合觸地的空速和攻角。

飛行員的記憶導致認知錯誤

  這名飛行員是合格的F-35A教官，F-35A總飛行時數為137.8小時，其中53.4為教官飛行小時，夜航則佔8小時。在轉飛F-35A前，他則是總飛行時數達1272小時的F-15E資深飛行員，其中包含有374.9夜間飛行小時以及410.3戰鬥飛行小時，整體飛行時數達1459小時、689架次。

  因此，儘管他已經接受了完整的F-35A訓練甚至成為教官，長時間駕駛F-15E所留下的記憶仍然存在。首先，他並不習慣使用HMD上用以指示攻角的攻角指示條(E Bracket/ AOA staple)，而是F-15E上顯示在數位螢幕上的攻角指示，因此未能驚覺攻角有誤，第二，基於他在F-15E上的經驗，他感覺依機外參照的地面接近率合乎正常(儘管漆黑，但仍能察覺到逼近地面)，因此並未察覺速度過快，第三，他在F-35A模擬器上也曾用接近的速度成功降落過，且在著地後沒有發生劇烈震盪的狀況，最後，他從未在模擬器上模擬過HMD偏移的狀況，也沒有模擬過飛控忽略飛行員輸入的過程。

  綜合上述，本起事件是融合了HMD偏移導致分心和不安、飛行員違反標準程序啟用固定空速、飛行員睡眠不足與供氧問題導致疲勞而缺乏判斷力、飛控未能及時反應突發狀況時的衝突輸入、飛行員受其他機型飛行經驗影響，以及不真實和未能針對所有突發狀況模擬的模擬器，最終產生了這起飛行員和軟硬體因素融合的意外。

資料來源：UNITED STATES AIR FORCE AIRCRAFT ACCIDENT INVESTIGATION BOARD REPORT