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头号事故原因
CFIT是指飞行员驾驶一架性能完好的飞机，在没有意识到危险来临的情况下撞向地面、山峰、水面或障碍物，结果造成机毁人亡的严重事故。这个术语是波音公司的工程师在20世纪70年代末首先提出的。从民航运输来看，客机坠毁到地面可能涉及恶劣天气和导航设备等多种问题，但飞行员操作失误是CFIT事故中最常见的因素。
当时，F-22战斗机正在实施武器挂架试验，库莱连续实施了3次同样的高过载机动，以便收集各项数据。在第3次机动时，库莱出现了“近乎过载诱发的意识丧失”（A-LOG），在至关重要的4秒内，未能及时地脱离高过载俯冲，错失了挽救F-22战斗机的最佳时机。
早在2003年，美国国防部安全监督委员会（DSOC）曾经提出了将作战飞机的飞行事故减少50%的明确要求。为此，美国空军针对现役战斗机在训练和演习期间出现的机毁人亡事故，一直在寻求各种技术措施来解决CFIT导致飞行事故频发的问题，大幅度降低战斗机在战术训练中的事故率，及时挽救飞行员的生命。
寻求解决之道
自动防撞技术（ACAT），堪称电传操纵系统问世以来最重要的安全技术，始终得到美国空军的高度重视。20世纪80年代初，美国空军启动了“自动机动攻击系统”（AMAS）项目，作为采用数字式电传操纵系统的“先进战斗机技术集成”（AFTI/F-16）飞行试验的一种安全措施。这种手段是利用雷达高度表来确定战斗机正下方距离地面的位置，但是无法探测战斗机前方的障碍物。
在初步研究的基础上，美国与瑞典在1997年启动了一项联合计划，旨在将Auto GCAS发展成为一种适用于F-16机队和“鹰狮”机队的机载系统。这项计划的主要目标包括验证Auto GCAS可以显著减少飞行员空间定向障碍、态势感知丧失、过载诱发的意识丧失和未放起落架着陆等导致的飞行事故，同时还集中于确定Auto GCAS可能阻碍飞行员执行标准战术任务的任何情况。
1998年，研究团队按照计划要求，以F-16战斗机为平台，通过49次试飞测试了556次防撞机动，其中一些涉及到俯冲向地面和飞向山脉的一侧。从技术角度来看，这项计划达到了预期目标，完全可以改装到现役战斗机上。遗憾的是，Auto GCAS要求战斗机升级航空电子设备和飞控系统部件，导致改装成本过于昂贵，因此并未得到美国空军的认可。
幸运的是，2000～2005年间，美国空军对F-16机队实施了大幅度升级，特别是改装了数字式电传操纵系统。这样，F-16战斗机无需改变任何硬件就有可以加装Auto GCAS。
基本工作机理
ACAT计划的三个基本原则是“不危害”、“不干扰”和“防止碰撞”。其中，“不危害”确保Auto GCAS将与现有的F-16子系统一同工作，不会引起任何不可预见的问题，可以确保系统不会妨碍使用限制，避免潜在地导致一次事故；“不干扰”关系到Auto GCAS不会妨碍飞行员执行战术任务；“防止碰撞”主要评估Auto GCAS避免发生CFIT的能力。 Auto GCAS是一种基于软件的挽救飞机技术，通过采用机载数字地形测绘数据、强大的地形扫描模式和防撞周期算法来来监控飞行轨迹，预测即将发生的撞击地面状态，在最后时刻自动执行规避机动。它的算法由轨迹预测算法（TPA）、地形扫描算法、碰撞评估程序和飞行控制耦合等4个主要部分组成。
具体而言，Auto GCAS借助于数字地形高程数据库和飞机的能量状态来规划飞行轨迹，通过比较已知的位置和基于前方路线的地形所预测的位置，确定是否存在即将发生的碰撞。如果确定存在碰撞的可能性，该系统将执行一个规避机动。规避轨迹的预测包括持续评估各种规避类型和机动能力，而碰撞评估程序自动地调整扫描/跟踪剖面，以适应最恰当的威胁想定。
然后，系统确定是否需要采取的规避机动、接近地面的最低飞行高度以及采取规避动作所需的时间。最后，系统立即发出规避指令，如果飞行员（无论何种原因）没有采取行动的话，将立即接管飞行控制系统来执行规避机动。一旦消除了潜在威胁，系统将把飞机的飞行控制权限交还给飞行员。
在2008～2010年间，研究团队利用一架F-16D试验机进行了全面的飞行测试，验证了Auto GCAS在飞行员空间定向障碍或高过载诱发意识丧失、在山谷内高速穿行和低速/高速飞向山峰等多种想定情况下，如何摆脱危险、如何保障飞机在极低高度时安全地高速飞行。试飞表明，Auto GCAS在防止战斗机撞地的测试中成功率达到98%，可以有效地防止虚假报警或意外拉升，即便是在最苛刻的战术任务情况下也不会产生干扰。
改进现役机队
目前，ACAT团队正在针对早期生产的采用模拟式飞行控制计算机的F-16战斗机（第40批次之前的飞机，简称早期F-16）研制应用Auto GCAS的相关技术。研制人员提出一种可负担得起的创新解决方案，通过将一些余度数字式处理器模块增加到模拟式飞控系统中，不会影响现有的模拟式计算机，这样就产生了一种混合式数字/模拟飞行控制架构。
目前，世界上大约有1 400多架早期F-16战斗机仍在服役，包括美国空军的400多架和其他国家的1 000多架。从市场来看，Auto GCAS集成到早期F-16战斗机取决于机队规模、年度飞行小时CFIT事故率和飞机预计服役时间等因素。AFRL通过相关数据分析认为，为这些F-16战斗机改装模拟式飞控系统在商业方面是可行的。
更为重要的是，美国空军按照“增量3.2C”（Increment 3.2C）升级项目的重要内容之一，从今年开始正在Auto GCAS陆续配备到F-22战斗机上。就战术训练而言，这种系统可以有效地避免“猛禽”此前因飞行员“缺氧”等问题导致的机毁人亡。接下来，这种系统将在2016年加装到F-35战斗机上。
随着改装工作的逐步推进，Auto GCAS将在飞行员安全和作战装备完好率方面带来前所未有的回报。基于以往的事故率，美国空军估算Auto GCAS可能在F-16机队剩余的服役期内拯救10名飞行员，挽救多达14架飞机，可以节省5.3亿美元。在假设目前的事故率依然持续的前提下，美国空军估计Auto GCAS的引入将挽救多达170架F-35战斗机，价值超过84亿美元。
可见，从经济效益来讲，美国空军只需Auto GCAS挽救一架飞机就能为这项研制计划埋单，目前已经出现了这种情况。毫无疑问，这项技术可谓物有所值。对美国空军而言，这不只是一个安全问题，更是关系到持续作战能力。
值得注意的是，NASA已经与一些商用供应商合作，共同探索将Auto GCAS技术应用于民用航空的可能性。从理论上讲，这一技术或许能够避免德国之翼A320客机因飞行员自杀行为所导致的机毁人亡事故。
