MQ-9A 起飛

老手操控MQ-9A莫名其妙墜機 原因竟與華航名古屋空難神似

2020年6月一架美國國民兵空軍MQ-9A無人機,在起飛後65秒「莫名其妙」墜毀,引發美軍關注,組成專案小組一定要查明究竟失事原因為何…我國採購4架美國MQ-9系列大型無人機與配套設備,預算6億美金(約171億新台幣),對此事件的前因後果應關注!

MQ-9A失事經過

失事的MQ-9A隸屬紐約州空軍國民兵第174攻擊聯隊(174th Attack Wing)第108攻擊中隊(108th Attack Squadron),雖然中隊以「攻擊」為名,但實際上該中隊是一個訓練單位,負責為美國空軍與國民警衛隊提供合格的空勤人員。

紐約州空軍國民兵第174攻擊聯隊
▲紐約州空軍國民兵第174攻擊聯隊所屬的MQ-9A大型無人機。

事件發生在紐約州漢考克機場空軍國民兵基地(Hancock Field Air National Guard Base),2020年6月25日,一個天氣晴朗的星期四下午,該中隊的MQ-9A地勤人員將一架準備完畢的無人機拖上跑道,準備起飛。

由於是飛行訓練,所以計畫是先由一組操控人員執行MQ-9A的起飛與爬升任務,待MQ-9A爬升到至1.8萬英呎(約5486公尺)的軍用空域後,在交給另一組人員訓練偵查或攻擊任務。

沒想到MQ-9A啟動後44秒,僅爬升到150英呎(45.72公尺)時,突然發動機熄火,失去全部動力,飛行員重新啟動引擎也無效,MQ-9A並開始朝下俯衝,21秒後猛力撞擊地面,轉了180度才停下,機身內精密電子配備受損。

MQ-9A crash
▲由美軍發布的墜毀圖看,MQ-9A滑翔性能不錯,從45公尺墜地,外觀無太大損傷。
MQ-9A crash
▲網路上流傳的MQ-9A墜毀圖,這是在敘利亞戰場遭到防空飛彈擊中,爆炸墜毀才變成這個慘狀。

大部分台灣媒體對這則新聞的報導,都引述自網路新聞,並誇大為美軍損失600萬美金(1.7億台幣),但實際上戰略風格網查證了美軍的調查報告,飛機沒有爆炸起火,外觀也保持完整,內部電子零件受損也可以替換,損失應絕對不到600萬美金,也顯示MQ-9A的機身強度與滑翔性能不錯,當然與撞擊點是機場附近的草地較鬆軟也有關係。

MQ-9A失事原因調查

事發當天的天候良好,也沒有風切之類的低空亂流,因此天候因素首先被排除。

由於MQ-9A在摔機前一切正常,卻莫名其妙的失去動力,調查矛頭指向引擎的機械故障,從殘骸檢查後,卻發現引擎與其他機件,在出事前一切正常…但在事發前,對引擎的燃油供應,卻莫名其妙地中斷了…

引擎斷油當然就熄火了,而且沒有重新供油,按多少次重啟引擎都沒用。但經過檢查,油路一切正常,竟是人為操控切斷燃油!

原來是操控員的在起飛時「主動」將引擎斷油,但究竟是什麼原因讓飛行員做出這樣的操作?

Honeywell TPE331
▲MQ-9A使用Honeywell TPE331渦輪引擎。

首先懷疑操作員經驗或訓練不足,但「飛行操控員」與旁邊的「儀器操作員」兩人,都具有合格的認證,並已具有數百小時的操控飛行時間,以操控員為例,他有145.5小時模擬器經驗,操控MQ-9A飛行的時間為705.1小時,飛MQ-9B的經驗為1971.9小時,合計2677小時。

兩人在值勤前也獲得合乎規定的休息(12小時,其中要有8小時不間斷的睡眠)。當然兩人的忠誠度也沒問題,不是刻意讓飛機墜毀。

經過深入追查,發現原來飛行操控員在起飛過程中,想要將「襟翼桿」(Flap Lever)從設定成15度即起飛狀態的襟翼姿態,縮回至0度(要放到中間空檔位置,見下圖),以免爬升姿態過高,產生失速。

操控員卻拉成狀態桿(Condition Lever)!先說明狀態桿為控制燃油節流閥、發動機與螺旋槳葉片,將狀態桿放在最前的位置,發動機正常運行,拉到中間時,發動機關閉,拉到最後時,螺旋槳葉片「順槳」(feathering,指使用螺旋槳推進之飛機於發動機關閉或故障時,將螺旋槳槳葉調成與空氣流動方向平行的位置,以減少阻力之狀態。)。

所以當操作員誤把狀態桿當襟翼桿拉到中間卡住時,發動機當然就熄火,飛行動力全失。

飛行操控員其實有發現是他的操作導致引擎熄火,於是…他把襟翼桿當成狀態桿,推到最底,準備讓螺旋槳順槳來降低阻力,以利引擎重啟。

結果當然無法重啟引擎,還因為襟翼放出(達45度)導致飛行姿態不良,加速飛機墜毀!

MA-9A crash
▲調查報告公布起飛(上圖)與墜機(下圖)前狀態桿(右)與襟翼桿(左)位置。

飛行操作員怎麼會發生把狀態桿當成襟翼桿操作,卻渾然不覺,旁人也無法糾正呢?

報告指出,原來這兩個控制桿距離非常近(2.5公分),且都是黑色的手柄,雖然形狀不同,並沒有其他標記或是顏色區分,且操控員只會按壓前端,不易感知形狀,也沒有其他回饋機制指示操作錯誤,加上兩位飛行組員在起飛階段,要監看一大堆顯示器,根本沒有人有時間去「看」是否拉錯了。

調查報告最後指出:「操控桿人機介面設計不良,更容易被經驗不足、疲勞或是已經陷入困惑中的機組人員誤認。」

MQ-9A控制室
▲MQ-9A控制室早期版本,最新版本因為感測器變多,操控裝置更複雜了。
MQ-9A 控制台
▲MQ-9A 控制台示意圖,文中所述的控制桿示意圖,文中所述的控制桿,都在左側區塊密集布置。

人機介面設計不良導致的空難

人為因素是造成航空器意外事件發生的主要原因之一,高居飛安事件75%,而許多的人為失誤,其實是人機介面設計不良導致,但往往發生空難才會發現。例如某型戰鬥機常在飛行員在落地後,因要收襟翼卻誤將起落架收上,導致以機腹落地的意外事件,由於發生次數太多,引發調查。

原來是這架戰機兩個分別操控襟翼與起落架的肘型電門,併列在座艙面板上,而且大小、外型與顏色均相似,非常容易誤按。就是典型的「設計誘發的人為失誤」,原以為是「飛行員操作錯誤」,深究原因是「設計不當」。

因為操控裝置人機介面不良,如果沒有人命傷亡就發現,已屬萬幸。有時卻在人命損失慘重後的空難才發現,非常遺憾地被稱為「由墓碑推動的科技進步」。

客機駕駛艙 人機介面
▲客機駕駛艙非常需要優良的人機介面。

例如1994年的中華航空140號班機空難,搭載271名乘客及機組員的A300型空中巴士,在日本名古屋機場墜毀,造成264人死亡,7人幸運生還。

事發原因是當時飛機正要降落,正駕駛命令副駕駛「人工操縱」飛機降落時,副駕駛因為重飛開關設置在油門桿上,而連同重飛握把一起拉動,誤觸發了「重飛模式」。(舊設計,後來的空中巴士已改變此種設計)

在副機師誤觸重飛模式後,機長以為指示副駕駛用推桿解除重飛模式即可減低仰角繼續下降,但失事客機使用的還是未更新的舊系統,因此駕駛員不管如何推桿,飛機電腦系統仍持續執行「重飛」爬升的指令。

飛機在飛行員與電腦爭奪控制權的情況下,始終以機頭上升的姿態飛行,機長決定復飛並加大引擎推力,卻因飛機在電腦的重飛模式而導致向上衝的攻角過大,因而失去升力失速墜毀。


▲日本製作的名古屋空難調查報告,訪問生還者,中文字幕。

台灣的MQ-9B採購案

由美軍MQ-9A無人機墜毀案看出無人機最大優勢,雖然墜機了,但是絕對不會有人員傷亡,操作人員仍可累積經驗繼續服役,設計者也可以修改人機介面,雖然學費有點昂貴,但仍能促進整體的進步。

MQ-9是世上第一種專為長時間進行高空偵察任務設計的無人機,並且在2007年開始掛載飛彈執行對地攻擊任務。

我國也採購了4架改良型的MQ-9B無人機,也能從因為這起空難所獲得之相關改良中受益。

關於MQ-9B的性能與戰略、戰術用途,請參閱:台灣採購MQ-9長程無人機的戰略意義 爭奪看不見但重要的這個戰場!

MQ-9B
▲MQ-9B將漆上中華民國國徽,巡弋台海周邊,捍衛台灣安全!
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