黑鷹直升機事故與軍機適航法體系評估
2020.01.10
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壹、新聞重點
國軍UH-60M直升機於2019年1月2日執行專機勤務時不幸於烏來山區墜毀,造成參謀總長等八名國軍菁英殉職。事故原因雖仍待調查確認,但我國軍機安全之認證與管理機制仍有強化空間,以進一步提高安全性。具體做法包括儘速通過《軍用航空法》、建立軍機適航認證機制、以及強化軍機飛航安全配備等,不僅可提高作業與任務彈性,更可提高可靠性並確保飛安,保護執勤人員及搭乘要員的安全。
貳、安全意涵
一、黑鷹直升機存活性高
UH-60系列直升機通稱黑鷹(Blackhawk)目前在全球有28個國家,超過4千架服役。其基本設計是美軍基於越南戰場的直升機作戰的實際經驗以及戰損狀況,提出新的作戰需求並著重存活性。其抗損能力除採用兩具渦輪軸(turboshaft)發動機以提供較佳的動力系統、以及抗彈性外,在萬一墜毀時可透過一系列的緩衝結構系統,將乘員的傷害減到最低。存活性依照《軍規標準1290》(MIL-STD-1290)規範,當直升機以12.8公尺/秒的速度垂直撞擊地面時(約時速46公里),仍可維持機體結構的完整以確保機組員的存活空間。[1] 同時,乘員座椅也依照美國《軍規標準58095A》(MIL-STD-58095A)的設計,須吸收乘員體重最大設定值114公斤的重量以每秒12.8公尺墜地時的加速度能量。[2] 依照美國防部委託美國國家航太總署(National Aeronautics and Space Administration, NASA)的實際測試,黑鷹直升機的抗毀損與乘員存活性遠高於前述的軍規標準(impact conditions are much more severe than those specified in MIL-STD-1290A for occupant survivability)。[3] 依照測試圖片的塔架高度,推估墜落的測試高度約為30公尺以上仍可維持機體完整(見下圖),足見其存活性之優異。
圖、黑鷹直升機抗毀損測試
資料來源: 圖20(a)(b), “A Summary of DOD- Sponsored Research Performed at NASA Langley’s Impact Dynamics Research Facility,” Journal of the American Helicopter Society, Vol. 51, No.1 (January 2006).
二、軍用直升機須強化飛安配備
軍用直升機由於作業高度低、飛行速度快、低空航路地形複雜,且較易受區域/局部微氣候影響,因此面對的飛安環境較定翼機更為嚴苛,更須強化飛航輔助設備。以國軍為例,因山區與微氣候影響之飛安事故,包括同為黑鷹家族的S-70C曾於1995年11月5日於瑞芳山區撞山墜毀,3名機組員殉職。2007年4月3日陸軍UH-1H撞擊山區轉播鐵塔,8人殉職。另一架S-70C(6)型機則於2012年10月19日在蘭嶼外海執行搜救任務時失事,造成5人殉職。2014年4月25日一架陸軍AH-64攻擊直升機因氣候潮溼座艙起霧撞毀,導致兩人受傷。特別是在台灣,由於2/3屬於山地,使得地形更為複雜,加上副熱帶氣候與高山地形相互作用,使得區域天氣更為多樣且快速變化。同時,國軍的軍用直升機往往需擔負行政專機或協助空勤總隊進行救援任務,使其執行勤務的環境、天候、時間等因素更為複雜。因此亟需強化飛安輔助設備,使其具備全天候作業能力,以提高極端環境的適應性與安全性。
參、趨勢研判
一、軍機適航認證法制化
國內關於飛安管理已有一定基礎,但仍有進一步強化必要。特別是軍用航空器的適航認證(Airworthiness/ Certification of Military Aircraft),亟待進一步的發展,包括型式(type)、零附件、材料等的規範,都須與國際接軌。目前我國仍未具備軍機適航認證的法體系,既有的軍機適航體制屬於行政規定層級,由各軍種或使用單位依照需求或原廠規範進行。然而值得注意的是,作戰需求或原廠規範往往未將台灣的飛航環境特性納入,因此導致飛安事故或組件鏽蝕問題。例如國軍一架F-16於2018年6月4日於瑞芳山區撞山事故,及AH-64產生結構腐蝕、AH-64於2014年座艙起霧導致撞毀等危及飛安因素,都應透過強化適航認證制度的規範,要求加裝適合的飛航輔助設備以降低風險。
目前《軍用航空法》草案於2017年1月提出後仍未通過,且相較於《民用航空法》,軍機適航缺乏認證機制的規範,亟需積極立法,並結合《標準法》、《中華民國認證實施辦法》、《國防產業發展條例》等法規,除確保我空勤人員的安全,對國防預算投入的效益也可進一步確保。更積極而言,建立更嚴謹的認證制度,將可快速整合前述的市場產值需求,給國內的航太產業創造更大的發展空間。
二、地形迴避系統突顯重要性
由於台灣地形特殊,加以山區微氣候難以偵測防範,因此低空飛行的直升機對配置「自動地面避撞系統」(automatic ground collision-avoidance system, Auto GCAS)具急迫性。實際上,考量台灣多山的複雜地形,以及多雲霧的天候狀況,「自動地面避撞系統」應列為軍機適航認證的標準要求。以前述的 F-16撞山事件為例,國軍後續雖在F-16性能提昇計畫中追加前述的避碰系統,的確有亡羊補牢的效果,但僅屬於個案計畫,並非制度性的安全規範,這更凸顯出適航認證的重要。
我國陸海空軍、空勤總隊主力機種的黑鷹家族為例,可選配的地面避碰雷達為 APQ-174/186系列「多模式雷達」(multi-mode radar, MMR),可以提供「地形追隨」(terrain following, TF)、「地障避碰」(terrain avoidance, TA)與「氣象偵測」(weather detection, WXD)[4] 等多工模式,皆可在低空飛行、山區雲霧、甚至零能見度飛行時自動迴避地障,大幅提高飛行安全。依照公開資料,APQ-174/186系列以及後繼取代的APQ-187「沉默騎士」(Silent Knight),參考舊款雷達之造價約在95萬至110萬美元之間。[5] 如此一來,不僅承平時期可確保專機任務「要員運輸」(executive transport)的安全,戰時也可協助發揮直升機低空作戰的能力,有效提高作戰效率與存活率相當具有採用之價值。
三、著重風險預防與管理
由於模擬科技的發展,各國逐步強化飛行模擬系統的訓練比例,特別是低成本的虛擬實境(virtual reality, VR)的運用。考慮台灣地形特性,可增加模擬飛行器的運用,特別應著重山區穿越與惡劣天候的飛行訓練,以及緊急狀況之危機處理。由於現代模擬飛行器的成本降低、模擬性能越發接近實境,且可提供實際訓練難以提供的惡劣天候等飛行課目,可有效提昇操作人員的應處能力。
同時,參酌國際飛航慣例,非作戰任務的飛行計畫,應盡可能避開高風險航路,降低潛在的風險因子。易言之,應避免為了節約油料或時間成本,反造成面對不可測風險的更高成本付出。
[1]Department of Defense, Military Standard 1290A Light Fixed and Rotary-Wing Aircraft Crash Resistance (Washington, DC: Department of Defense, 1974/ 1988), pp.6- 8.
[2]Department of Defense, Military Standard 58094A Seat System: Crash- Resistant, Non-Rejection, Airman, General Specification (Washington, DC: Department of Defense, 1971/ 1986), p.16.
[3]Karen E. Jackson, et al., “A Summary of DOD- Sponsored Research Performed at NASA Langley’s Impact Dynamics Research Facility,” Journal of the American Helicopter Society, Vol. 51, No.1 (January 2006).
[4]WX為18世紀摩斯電碼(morse code)對weather之略語,至今成為慣用詞。
[5]“Archived Report: Radar Forecast,” Forecast International, December 2016, p.1, https://reurl.cc/W4KG7Z.