[新聞] F-16為何需要自動防撞地系統，運作原理是什麼？【觀點】

看板Aviation (航空板)作者prussian (prussian)時間2年前 (2022/01/15 03:19)推噓2(2推 0噓 1→)

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(公視新聞網) https://news.pts.org.tw/article/563228 F-16為何需要自動防撞地系統，運作原理是什麼？【觀點】文／戰略風格發布時間：2022-01-13 18:03 更新時間：2022-01-14 10:24 空軍嘉義基地一架F-16V戰機，11日下午由上尉飛官陳奕（28歲）架機執行對地炸射科目，在進行大角度導入時快速墜海。F-16執行攻擊任務常須貼地或俯衝飛行，飛行員易因空間迷向或高G力昏迷致使發生墜機危險，美國空軍實際上也有此困擾，故開發「自動防撞地」系統（Auto GCAS）。我國F-16V有此設備嗎？（※ 文：戰略風格，40萬粉絲追蹤的台灣最大軍武粉專主編觀點）台灣擁有大量F-16戰機，堪稱是中華民國空軍的全能打手，防空任務、對海打擊，甚至對地打擊都包辦。但F-16執行攻擊任務常須貼地或俯衝飛行，飛行員易因空間迷向或高G力昏迷等原因，致使發生墜機危險，美國空軍實際上也有此困擾，故開發「自動防撞地」系統（Auto GCAS），拯救相當多飛行員生命。我國 F-16V有此設備嗎？培育合格F-16V飛行員，比採購戰機更難 2022年1月11日，台灣一架由飛官陳奕上尉駕駛，機號6650的F-16AM單座戰機（即F-16V的空軍正式型號），由嘉義基地起飛執行訓練，於當日14時55分，開始在水溪靶場周邊空域執行「對地攻擊」科目訓練，稍後被僚機目擊機體呈現大角度墜海，15時26分雷達光點消失。柳惠千表示，靶場飛行輔導室曾試圖用無線電提醒，但因飛行員不正常長按無線電麥克風不放，導致無法收到其他人的呼叫（編按：不排除已因俯衝G力昏迷），戰機墜海時，也沒有目視到人員跳傘的情況。但國軍不排除任何可能，只要有一線希望就會全力持續搜救。中華民國空軍目前已經有64架F-16V，持續升級與外購，預計將擁有207架F-16V 戰機，成為全球擁有此款先進戰機數量最多的空軍部隊，但培育更多合格的 F-16V飛行員，是比改裝與採購戰機更艱難與長久的任務，要儘量減少可能發生事故的各種潛在因子。許多專家提出，若我國F-16V戰機已經安裝了自動防撞地系統，是否能避免此次悲劇？ F-16為什麼需要自動防撞地系統？戰鬥機就算正常飛行，都有相當風險，演訓強度高，戰機墜毀的機率更增加。根據美國統計，全球 F-16型戰機自2006年11月30日至2017年12月1日止，累計飛行時數為13,867,227小時，總計發生528起重大失事，平均失事率為每10萬飛行小時2.61件，累計造成375架全毀，飛機毀損率為每10萬飛行小時3.68架。 F-16戰機常常兼具戰鬥轟炸機的功能，需俯衝向地面發動攻擊，駕駛員可能需要承受高達5G以上的重力（一般而言，正常狀態下的人體所能承受的最大極限為正 9G到負3G之間），影響操控。飛行員穿著抗G衣作為防護，當高正G力產生時，抗 G衣即會在四肢充氣增加壓力，藉以逼使血液回流腦部。若抗G衣失效或來不及反應，當正G力越大時，飛行員的血液因壓力而從頭部流向腿部，而使腦部血液量銳減，因缺血缺氧而影響視覺器官，造成視野急速縮小的「黑視症」（Blackout）。相對的若負G力過大時，血液會反向的由下肢往腦部集中，造成腦部過度充血，可能讓微血管受損，最明顯特徵為眼球也因過度充血，視野一片紅色（光線穿過過度充血的血管）的「紅視症」（Redout）。若因超負荷的高G力過久，人體腦部可能因為保護作用失去意識，稱為G力昏迷（ G-Loc），造成飛機失控，幾秒內就直接俯衝撞地的危險情況。因此美軍研發出「自動防撞地系統」（Auto Ground Collision Avoidance System，簡稱Auto GCAS）。例如2020年1月和7月的內華達測試與訓練靶場（Nevada Test and Training Range），就連續發生兩名F-16C戰機的駕駛，在演訓時因為高G力發生昏迷，幸好被Auto GCAS救回。自動防撞地系統的運作原理高G力引發的昏迷，實際上只是「可控飛行撞地」（Controlled flight into terrain，CFIT）的原因之一，CFIT為常見的航空事故原因，定義是飛機「可由機師正常控制」，但因失誤而撞上地面、阻礙物或水面而墜毀。根據美國空軍統計，CFIT事件佔美國空軍戰機失事原因的26％，但佔所有F-16飛行員殉職原因比例高達75％。 F-16型機四大致命失事因素為G力昏迷、人員操控墜地、空間迷向及空中相撞，超過7成的F-16型機意外是此4項因素所造成，而造成意外原因，幾乎均為人為因素，顯然F-16很需要防止此類事故的設備。於是由洛克希德馬丁公司（Lockheed Martin）「臭鼬工廠」（Skunk Works）、美國空軍研究實驗室（Air Force Research Laboratory, AFRL），以及美國國家航空暨太空總署（NASA）聯合開發Auto GCAS，並於2014年正式服役。由這麼多頂尖研發單位合作研發，可見Auto GCAS的開發難度。 Auto GCAS會不斷監視F-16的飛行數據、感測系統，並以人工智慧功能比對「飛行軌跡」、「任務模組電腦」（MMC）和「數位地形資料」（DTED）。一旦Auto GCAS預判戰機將陷入險境（可能撞擊到障礙物），就會發出信號，警告飛行員採取迴避行動，要是飛行員沒任何反應，Auto GCAS的AI會判定飛官陷入失能，立刻即時介入戰機的飛行控制，戰機會迅速自行轉彎並向空中拉升。如果飛官在戰鬥中因為纏鬥飛行，或是發生空間迷向（spatial disorientation ），造成失去判定上下左右能力的險境，也可以手動啟動Auto GCAS，迅速讓戰機自動爬升，以恢復方向感。只要飛機拉升後，飛行員接手控制，AI就會判定飛行員已經能正常操控飛機，將控制權交回給飛行員，避免造成人與飛機搶奪控制權，或錯誤操作的情況。美國在最新的F-16版本，即Block 40與Block 50上加裝Auto GCAS，後來擴增到 Block 30，已經改裝超過930架。截至2020年7月，共有12名F-16駕駛因此獲救（ 10架單座，1架雙座）。升級版的Auto ICAS還能避免空中互撞美國正在將Auto GCAS系統升級為為自動整合防撞系統（Automatic Integrated Collision Avoidance System ，Auto ICAS），除了原本設計的防止撞擊地面外，還可以避免「空中相撞」。例如2014年10月20日，美國空中國民警衛隊（Air National Guard）第138戰鬥機聯隊（138 FW）的兩架F-16C戰鬥機在堪薩斯州莫林（Moline，Kansas）北部空域，以雙機編隊執行戰術訓練任務時，竟然發生空中相撞。事故導致一架 F-16C墜毀，所幸飛行員成功彈射並獲救，另外一架F-16C戰鬥機的右側機翼破損過半，但在飛行員的沉著駕駛下，安全返回到160公里外的塔爾薩空軍基地。 Auto ICAS藉由AI解算飛行軌跡，再利用機載雷達及空戰即時顯示莢艙（ACMI POD）感測具威脅的飛行器，利用飛機軌跡改正預測解算法（ARTP）持續計算，以確定兩者間保持一定的位置、距離及飛行軌跡，若判斷可能相互衝突，會從至少9種避免碰撞的運動方向，選擇最佳向量脫離碰撞航線，避免空中碰撞。 Auto ICAS除了在訓練中能避免意外，在空戰纏鬥中也能有一定幫助。根據美國空軍研究，F-16裝載Auto GCAS後，可減少將近48%飛安事件，包含高G 昏迷、空間迷向及可操縱撞地，若升級為Auto ICAS，可避免空中相撞後，更預計可減少將近75%因「人為因素」所造成之F-16飛安事件。 Auto GCAS – Long Version https://youtu.be/Wf27X73jxlE

空軍F-16V為何尚未安裝自動防撞地系統？遺憾的是，我國的F-16V戰機改裝案中，有採購此裝備，但因美方還在整合測試中，因此尚未加裝。中華民國空軍F-16V戰機（升級版）加裝Auto GCAS，是改裝案中追加的項目，根據美國國防部（DoD）2021年4月26日的公告，洛克希德馬丁公司獲得1.38億美元的「和平鳳凰崛起 2」（Peace Phoenix Rising 2，PPR2）計劃的追加合約，內容包含為台灣的F-16V戰機開發與安裝Auto GCAS、先進的敵我識別（IFF）系統、與發射AGM-88高速反輻射導彈（HARM）能力，合約預計於2022年9月完成。為何需要重新開發？主要難度在於，Auto GCAS過去從未安裝在改裝版F-16V的前身，即Block 20上，因為機上的線傳飛控系統仍然沿用F-16A的類比系統，而非 F-16C的數位控制，所以整合Auto GCAS的難度較高。（技術上來說，應該是將升級版F-16V的飛控系統全面數位化，才有可能裝Auto GCAS，工程量非常大）此外，就算洛克希德馬丁公司能夠按照合約時程，成功測試Auto GCAS完畢，後續還有生產與運輸環節，我國空軍預計在2023年11月起開始進行安裝作業。中華民國空軍F-16戰機曾經在2018年6月4日在新北市瑞芳區五分山撞山，飛行員少校吳彥霆殉職，事後判斷如果有Auto GCAS，應該能避免此悲劇；沒想到還來不及安裝，竟然很可能又重演不幸事件。（本文原發表於「戰略風格」，授權公視新聞網編修轉載。本文為作者觀點，不代表本站立場） - Auto-GCAS Saves Unconscious F-16 Pilot—Declassified USAF Footage https://youtu.be/WkZGL7RQBVw

F-16撞山事故調查戰管要求待命飛官錯過時機 #1RLWowB6 (Aviation) - 飛機栽了就算了，飛官養成不易啊給你錢，趕快裝.. 這批 F-16 一轉眼也二十幾年了 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.34.110.137 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Aviation/M.1642187982.A.A87.html