發展太快留隱患：F-22與F-35的供氧系統出了什麼問題？

科技 06-15

小火箭出品

美國亞利桑那州盧克空軍基地第56戰鬥機中隊將停飛基地內的F-35A戰鬥機，以協調飛行員、地勤人員、醫療專業人員和相關工程師進行分析。這些F-35戰鬥機自2017年5月2日以來到現在，已經陸續出現了5次問題。飛行員報告在飛行中出現了缺氧的癥狀。在2017年6月9日，所有相關的F-35戰鬥機均已被停飛。具體的放飛時間未定。

在此之前，美國空軍的F-22戰鬥機也曾因機上制氧系統的問題而遭到停飛。

如此「先進」的戰鬥機，怎麼會屢次出現狀況呢？

先說結論：以美國F-22戰鬥機為代表的戰鬥機供氧系統的確有可靠性不足的問題。但問題並不出在供氧系統本身，而在於戰鬥機座艙系統的總體設計上。

既然提到了傳統供氧方式與現代供氧方式，小火箭不妨把多種供氧方式的歷史演變過程說一下。

戰鬥機或者轟炸機要飛在比較高的高空，那裡空氣稀薄，因此強大的供氧系統是很有必要存在的。

最早的機上供氧系統在第二次世界大戰爆發之前就有工程師開始研製了。當時用的是高壓氧氣瓶在供氧（跟現在醫院裡用的氣瓶很類似）。打入12MPa的高壓後，氧氣瓶能夠提供3100多升的氧氣。

氧氣瓶好用，怎奈鋼製的氣瓶又重又佔地方。於是就有了液氧供氣的方式。液氧當然比氣態的氧要省地方多了（節省80%的體積和69%的重量）。二戰後，這個技術就開始流行了。當時盛行的技術是用42.5升的液氧罐子裝液氧，可以持續提供36552升以上的氧氣。給力吧！

早期的F/A-18上面就用了液氧供氧系統。但是，地勤人員不是很樂意啊。每次都得補加液氧，搞得像發射火箭似的。尤其是在航母上，存放液氧本身就很困難。而且80%以上的液氧會浪費在製備運輸和補加的過程中，費時費力。

再後來就有了固體氧源。這個小火箭準備專門為此寫一篇文章吧。

然後，美國出現了一款叫做B-1B的戰略轟炸機。這傢伙航程接近1.2萬公里。機上指揮官、副駕駛、攻擊系統操作員和防禦系統操作員共4個人。B-1B升限1.8萬米，說什麼也沒法子敞開駕駛艙透透氣。但是要給4個人供氧那麼長時間，再大的氧氣瓶和液氧罐子都壓力山大。

於是，就有了分子篩供氧系統。這個系統就是用分子篩把空氣中的氮氣濾掉，然後把氧氣富集起來供給飛行員來呼吸。這下子解決了大問題了。B-1B連續飛4個小時，機組4個人的供氧一直可以沒有任何問題。畢竟分子篩是從大氣中來吸取氧氣的。高空大氣雖然稀薄，但是依然可以保證源源不斷地供給。

F-22、F-35當然也是用分子篩技術了。作為美國航空航天學會的會員，小火箭認為F-22的設計違反了美軍標的規定。正常情況下，戰鬥機和轟炸機中除了分子篩之外，一定要有備用氧氣來源的，要麼是個小號的氣瓶，要麼就是固態氧源。但是，F-22為了減重，滿足它的機動性需求，取消了氧氣瓶備用氧源。這就要了命了。就算分子篩的可靠性再高，也有出現故障的概率。而在高空，一旦供氧系統出現問題，留給飛行員的選擇就不多了。而如果伴隨失壓的話，留給飛行員反應的時間只有10秒左右。

所以，分子篩是個好東西，但是小火箭對F-22當年為了減重而把傳統的氧氣瓶扔掉的做法實在不敢認同。對於F-22和F-35而言，還是老老實實把備用供氧系統放回去吧，而且要努力提高備用供氧系統的可靠性才行。畢竟分子篩再可靠也難以做到100%的可靠性。而且，氧化鋯分壓感測器的可靠性也值得探討。此後，F-22雖然把備用氧氣系統裝到了飛機上，但是又因為出現狀況後只能手動切換為備用氧氣系統，從而帶來新的隱患。最後，F-22終於在加裝備用氧氣系統、更換供氧閥門和改變應急供氧時序等多種舉措下，暫時解決了氧氣供應的問題。

但是，從目前F-35開始接過F-22的接力棒，又開始頻繁出現供氧系統故障的情況來看，這個問題依然沒有得到徹底地解決。

目前其他國家的主流戰鬥機，依然使用高壓氧氣瓶作為應急備用氧氣來源。主氧源失效後，能夠在1秒鐘之內切換到備用氧源，飛行員除了看到報警燈亮之外，不會有任何不適感。這個做法還是比較靠譜的。

以上。

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