Co naprawdę było przyczyną katastrofy F-22?

W listopadzie 2010 roku para myśliwców F-22A Raptor ze stacjonującego w Elmendorf na Alasce 3 Skrzydła 525 Eskadry Myśliwskiej wracała z wieczornych ćwiczeń. Gdy samoloty były już około 100 mil od bazy, myśliwiec, którym leciał kapitan Jeff "Bong" Haney, zniknął z ekranów radarów kontroli powietrznej. Jego partner nie mógł nawiązać z nim połączenia radiowego. Poprosił o możliwość zatankowania w powietrzu, po czym rozpoczął poszukiwania drugiej maszyny. Bezskutecznie. Przez całą noc zaginionego F-22 próbowały znaleźć C-130 Gwardii Narodowej Alaski oraz śmigłowce ratownicze. Następnego dnia natrafiono na szczątki myśliwca. Pilot nie przeżył katastrofy. Nie wiadomo było, dlaczego nie zdołał się katapultować.

Po wydobyciu szczątków myśliwca rozpoczęło się intensywne śledztwo. Pewną poszlaką był fakt, że podczas ostatniej korespondencji radiowej kapitan Haney zachowywał się tak, jakby był pod wpływem alkoholu. Mogło to świadczyć o znacznym niedotlenieniu, po którym następuje utrata przytomności. W tym czasie w 3 Skrzydle Myśliwskim na Alasce zanotowano u pilotów F-22 kilka przypadków występowania objawów niedotlenienia. Piloci zgłaszali również przejawy dezorientacji przestrzennej, utraty pamięci oraz choroby dekompresyjnej. Jeden z nich nie mógł przypomnieć sobie, jak zmienić częstotliwość radia, a inny przy lądowaniu niemalże zahaczył o czubki drzew, a później nie umiał sobie przypomnieć całego incydentu. Śledztwo wykazało, że piloci mogli być narażeni na wdychanie zabójczego tlenku węgla.

Jak jednak ten związek chemiczny mógł się dostać do instalacji tlenowej F-22? Okazało się, że w zimie podczas przygotowań do lotów technicy uruchamiali silniki myśliwców w zamkniętych hangarach, po czym wypychali maszyny na miejsca postojowe. W hangarze nie gromadziła się duża ilość spalin, ale w tym czasie uruchamiał się już pokładowy generator tlenu (On-Board Oxygen Generation System, OBOGS). Normalnie pobiera on sprężone powietrze z komory sprężania silnika. Jest ono czyste, gdyż zassane zostało z zewnątrz przez wloty powietrza do silników. Gdy myśliwce były jednak uruchamiane w zamkniętym hangarze, powietrze, które dostawało się przez wloty, miało już w sobie pewną zawartość spalin i skażone tlenkiem węgla trafiało do systemu OBOGS. Efekt ten można porównać do zasysania spalin przez system wentylacyjny samochodu uruchamianego w garażu albo podczas manewru cofania. Gdy wydawało się, że znaleziono ewentualne wyjaśnienie przyczyny katastrofy F-22, pod koniec kwietnia 2011 roku doszło jednak do kolejnych przypadków niedotlenienia pilotów

myśliwców i to w jednostkach, które nie uruchamiały swoich maszyn "w garażu".

Możliwość zagrożenia życia pilotów F-22 spowodowała, że 3 maja dowództwo US Air Force wydało zakaz lotów na tych samolotach. Śledztwo trwało dalej. Zarządzono jednocześnie intensywne testy całego systemu tlenowego myśliwców F-22. Przeprowadzała je stacjonująca w bazie Edwards 411 Eskadra Testowa. Gdyby chodziło o kwestię dostawania się spalin do sytemu OBOGS, sprawa byłaby względnie prosta. Podobne problemy miała marynarka wojenna USA. W latach 2002-2009 wśród pilotów US Navy zanotowano 64 przypadki niedotlenienia, z czego w dwóch sytuacjach były to wypadki śmiertelne. Okazało się, że myśliwce F/A-18 czekające z uruchomionymi silnikami w kolejce do startu na zatłoczonych pokładach lotniskowców zasysały spaliny do systemu OBOGS.

Aby zapobiec zatruciu pilotów, we wszystkich myśliwcach US Navy zamontowano specjalne minipłuczki wieżowe gazu, a także system, który uruchamiał OBOGS z pewnym opóźnieniem. Dla USAF najprostszym wyjściem byłby zakaz uruchamiania silników myśliwców w hangarach. Symptomy przypominające niedotlenienie u pilotów F-22 zgłosiło jednak sześć z w sumie siedmiu baz, w których stacjonują te myśliwce.

W dalszym sprawdzaniu maszyn wzięli udział specjaliści producenta F-22 - firmy Lockheed Martin. Fizjologowie USAF oraz lekarze badali pilotów oraz próbki pobranej od nich krwi. Wykryto w niej resztki oparów oleju, pozostałości spalonych poliolefinów (z płynu chłodniczego wymienników ciepła), a także cząstki propanu. Coraz więcej wskazywało na to, że przyczyną jest niesprawny OBOGS. Nie wróżyło to dobrze USAF, gdyż ten system zastosowany jest praktycznie we wszystkich amerykańskich samolotach: od szkolnych T-6 po bombowce niewidzialne dla radarów B-2. Przyczyną dostania się toksyn do systemu tlenowego mógł być niesprawny czujnik ciśnienia i jakości tlenu, który nie zamknął zaworu bezpieczeństwa. Trujące cząsteczki mogły trafić do filtrów zeolitowych, które absorbują tlen z powietrza i usuwają z niego azot.

Po dalszych badaniach stwierdzono jednak, że toksyny, które mogły dostać się do systemu OBOGS, na pewno nie są jedynym czynnikiem odpowiedzialnym za listopadową katastrofę. F-22 dalej obowiązywał więc zakaz lotów. Na początku września trwał on już od czterech miesięcy. Po długiej przerwie, pomimo intensywnych treningów na symulatorach (których i tak nie starczyło dla wszystkich), nie tylko zwykli piloci, lecz także instruktorzy stracili zdolność do wykonywania lotów operacyjnych na F-22. Po cofnięciu zakazu to najpierw oni muszą się przeszkolić, aby następnie szkolić pozostałych. Uziemienie 168 najnowocześniejszych na świecie, wartych około 150 milionów dolarów za sztukę, myśliwców F-22 stawało się dużym problemem. I nie chodziło tylko o prestiż USAF czy w ogóle Stanów Zjednoczonych. Maszyny nie miały możliwości wykonywania zadań związanych z obronnością kraju. Firma Lockheed Martin nie mogła również przekazaćlotnictwu czterech F-22, które opuściły linie produkcyjne. Samoloty te wprawdzie zostały dostarczone USAF, nie mogły jednak wykonać certyfikowanego oblotu i przemieścić się do bazy docelowej w Langley.

Jak na ironię, w tym czasie amerykańskie siły powietrzne musiały również zawiesić loty wszystkich dwudziestu posiadanych testowych myśliwców F-35, które miały problemy z systemem zasilania. Zaczęto zadawać sobie pytanie, co się stanie, jeśli po 2030 roku obydwa typy maszyn - jedynych myśliwców, którymi dysponuje USAF - będą musiały być jednocześnie uziemione.

Na początku września ujawniono, że w F-22 kapitana Haneya tuż przed katastrofą automatycznie wyłączył się system kontroli środowiskowej (Environmental Control Systems, ECS), co z kolei doprowadziło do samoistnego wyłączenia się systemu OBOGS. W tym momencie sprężone powietrze przestało dostawać się do maski tlenowej pilota. Haney był w trakcie wykonywania manewru połączenie (rejoin), co oznacza dość agresywny zwrot podczas nurkowania. Zniżanie się maszyny zwiększało stopniowo ciśnienie w kabinie i myśliwiec był już na wysokości, na której pilot teoretycznie nie powinien doznać niedotlenienia. Żeby nie stracić przytomności, powinien on jednak uruchomić awaryjny system tlenowy, pociągając za tak zwaną zieloną obręcz. W F-22 włączenie awaryjnego systemu tlenowego jest dość trudne - wymaga dwukrotnego pociągnięcia za obręcz i pewnego doświadczenia, jak należy zachować się w sytuacji stresowej. Jak stwierdzono,

Haneyowi nie udało się uruchomić systemu awaryjnego i nie wyprowadził Raptora z nurkowania.

Utratę przytomności mogły spowodować mała ilość tlenu oraz ograniczona odporność pilota na duże przeciążenie, które wystąpiło podczas wykonywanego manewru. Co jednak sprawiło, że automatycznie wyłączyły się ECS i OBOGS? Prawdopodobnie doszło do awarii systemu pobierania sprężonego powietrza z komory sprężarki silnika (Bleed Air). Specjalne syfony zasysają z niej powietrze, które jest gorące, dlatego przechodzi przez kilka wymienników ciepła, gdzie stopniowo się schładza. Sprężone powietrze zasila później różne urządzenia pokładowe, a także OBOGS.

System pobierania powietrza ze sprężarki rzadko ulega awarii. Jest jednak skomplikowany i nie można wykluczyć, że wystąpią problemy. Najprawdopodobniej jego wbudowany system bezpieczeństwa nie zadziałał prawidłowo. Awaria ta była bezpośrednią przyczyną automatycznego wyłączenia się ECS i OBOGS.

21 września dowództwo USAF wznowiło loty F-22. Po miesiącach badań wiadomo jedynie, że listopadową katastrofę mogło spowodować kilka czynników, które wystąpiły w jednym momencie. Brak zaś pewności, co powodowało problemy z niedotlenieniem, którego objawy zgłaszali piloci praktycznie ze wszystkich jednostek latających na Raptorach. Szef sztabu USAF generał Norton Schwartz ogłosił, że systemy pokładowe wszystkich F-22 muszą przejść rygorystyczne testy. Myśliwce te zostaną też wyposażone w "urządzenia podnoszące bezpieczeństwo i zbierające dane dotyczące różnych systemów", które "nigdy wcześniej nie zostały użyte w samolotach bojowych". Nie sprecyzował jednak, o jakie urządzenia chodzi. Lotnicy będą musieli przejść dodatkowe szkolenie, szczególnie przed wykonywaniem pełnej gamy manewrów z dużymi przeciążeniami. Dane z każdego lotu zostaną zgromadzone i przeanalizowane na bieżąco. Minie zatem jeszcze kilka miesięcy zanim F-22 i ich piloci uzyskają pełną zdolność do działań operacyjnych.

Pokładowy generator tlenu to system, który zaczął być wykorzystywany w lotnictwie wojskowym w latach dziewięćdziesiątych. OBOGS zastąpił stary system wykorzystujący butle z ciekłym tlenem (Liquid Oxygen, LOX), który zajmował w samolocie dużo miejsca. Jego podstawowym ograniczeniem była objętość takiej butli. Czas trwania misji pod koniec lat osiemdziesiątych wydłużał się sukcesywnie, szczególnie jeśli wykorzystywano latające cysterny. Pilot mógł jednak pozostawać w powietrzu tyle czasu, na ile pozwalał zapas tlenu. System OBOGS ma wiele zalet, na przykład względnie małe rozmiary. Nie trzeba go serwisować po każdym locie i nie wykorzystuje butli z tlenem. Jest bezpieczniejszy w eksploatacji. Produkuje tlen na bieżąco, pozwala więc na

pozostawanie samolotu w powietrzu praktycznie bez ograniczeń. System OBOGS pobiera powietrze z komory sprężarki silnika. Po schłodzeniu zasila ono koncentrator tlenu, który (dzięki filtrom zeolitowym) absorbuje tlen i usuwa z niego między innymi szkodliwy azot. Poprzez regulator ciśnienia dostaje się ono do zbiornika tlenu, który odpowiada również za schłodzenie gazu do poziomu temperatury wnętrza kokpitu i dalej do maski pilota. Ów regulator wyposażony jest w monitor zawartości tlenu oraz czujnik ciśnienia, który poprzez kontrolkę w kokpicie ostrzega pilota przed jego spadkiem.

Paweł Henski

Śródtytuły pochodzą od redakcji portalu INTERIA.PL