空难调查档案

2022-09-08 06:04
科学24小时 2022年9期
关键词:空难机长客机

一代又一代的新型飞机在不断缩短人们的旅程时间,而安全永远是核心问题。每一次空难的发生,都让人们无比的悲痛。悲剧发生之后,社会各界都极为关注调查报告阐明的事故原因。对飞机失事分析的有关资料表明,除了军事破坏和恐怖劫机等原因外,常见的空难原因有人为因素、环境因素和飞机质量因素。

人为因素排第一

从1950 年到2010 年,全球已查明确切事故原因的1085次空难中,人为因素在事故原因中占80.5%,其中机组原因、操作程序和维修因素分别占62%、15%和3.5%。人为因素涉及飞行员素质、培训是否到位、飞机维护人员和机场控制塔台航管人员等是否按照规章办事等多方面。有统计数据显示,在造成致命的空难事故的因素中,飞行员操作失误占比高达50%。造成飞行员操作失误的原因有很多,例如疲劳驾驶、疏忽大意和配合不佳等。还有一个生理因素值得关注,即在高空驾驶时产生的飞行错觉,如对飞机的空间状态、位置、运动及飞行环境所产生的不正确的感知。此时,飞行员若意识不到,就会产生灾难性的后果。如果出现紧急情况,那么飞行员是最后一道防线,他们能预防很多可能发生的事故。

1977 年3 月27 日傍晚,西班牙的特内里费岛上发生了一起震惊世界的空难事故。两架满载油料与人员的波音747 大型客机在跑道上相撞爆炸,共有583 人丧生,是迄今人类史上最惨烈的空难事故。事发前数小时,特内里费岛非常宁静。当日13 时15 分,附近的大加那利岛上的拉斯帕尔马斯国际机场发生了一起炸弹恐怖袭击事件。由于提前收到警告,机场及时进行了人员疏散,只有8 人受伤。不久后,机场工作人员接到电话说还有一枚炸弹,为安全起见开始封闭疏散,全面搜查。原本要在拉斯帕尔马斯国际机场降落的航班,全部被转降到特内里费岛上的洛斯罗迪欧机场上。该机场很小,只有一条跑道,停机坪容量有限。转降而来的航班大量涌入,密密麻麻,一片混乱。

洛斯罗迪欧空难

其中,荷兰皇家航空的4805 号航班于9 时31 分从荷兰起飞,搭载着235 名乘客,经过4 小时的飞行,原本要降落在拉斯帕尔马斯国际机场,但现在只能挤在洛斯罗迪欧机场。荷兰皇家航空公司规定,为了飞行安全,防止疲劳驾驶,严格限制一次飞行任务中机组人员的工作时间,超时大家都会受到严厉的处分。眼看着快要超过规定时间了,机长雅可布·范·赞顿非常不安。他决定在等待的时候给飞机加满油,这样在飞行余下的航程时就无须加油了。

不远处,美国泛美航空1736 号航班的机长维克多·格鲁布同样很焦急,他不想在洛斯罗迪欧机场停留,因为飞机起飞和降落最容易误事。考虑到拉斯帕尔马斯国际机场关闭时间短暂,维克多·格鲁布要求允许客机直接在上空盘旋等待。控制塔台航管人员拒绝了他的请求,命令他必须降落在洛斯罗迪欧机场。

当日16 时左右,拉斯帕尔马斯国际机场重新开放,停留在洛斯罗迪欧机场的飞机准备再次起飞。但此时大雾逐渐笼罩了机场,能见度变得很低。由于美国泛美航空的乘客们没有下机,一直在原地等待,所以享有优先起飞的特权。飞机停在跑道的末端,需要滑行到跑道的起点去。维克多·格鲁布发现前方巨大的荷兰皇家航空的客机挡住了去路,跑道只有一条,没办法绕开,所以不得不等荷航的乘客重新登机,才能起飞离开。

16 时56 分,控制塔台航管人员允许荷航客机滑行前往跑道,泛美客机也获准尾随其前往跑道。跑道上有C1、C2、C3 和C4 出口。航管人员让泛美客机从C3 出口(左边第三个出口)离开跑道,并经外侧绕到跑道起飞点去。航管人员发出命令时,泛美客机已滑行过了C1 出口。机长维克多·格鲁布将“左边第三个出口”理解成了“再往前第三个出口”,也就是C4 出口。他没有向控制塔台报告确认可疑之处,自行到C4出口离开。

另一边,荷航客机滑行到跑道起飞点,并掉转180°。副机长用无线电呼叫航管人员请求起飞,并接收到了一个“起飞后的航线航行许可”的命令反馈,但并非“起飞许可”,这两者是绝对不同的。然而,机长雅可布·范·赞顿急于起飞,误解了航管人员的意思,以为已经授权起飞。没等副机长复述,就答复道:“我们正在起飞。”机长带有浓重荷兰口音的英文,让当时的航管人员将“我们正在起飞”听成了“我们正在起飞点”,于是回复:“好的!原地待命吧,我们会通知你的!”

就在航管人员说后半截话的时候,无线电信号正巧被泛美客机汇报的“我们还在跑道上滑行”给干扰了。控制塔台和泛美客机同时发话,令荷航客机的无线电设备产生高频的噪音,机组人员只听到了一句“好的”。17 时03 分,泛美客机已经来到了C4 出口前,准备拐弯离开,副机长忽然注意到位于跑道远处的荷航客机的降落灯正在晃动,且离他们越来越近,这才发现荷航客机竟然正处于加速状态。然而,这时距离两架飞机碰撞只剩下9 秒了。泛美客机的机长维克多·格鲁布立即全速推进想转头冲进旁边的草坪里,但为时已晚。荷航客机此时正在加速,准备起飞,并未发现前面有一架飞机。直到撞击前3.16 秒,他们才终于看到前方浓雾中正在拼命躲闪的泛美客机,机长雅可布·范·赞顿不禁发出了惊呼:“天啊!”

荷航客机机长雅可布·范·赞顿反应及时,尽全力让飞机侧翻爬升,起飞角度之大,甚至在地面上剐出了一条深沟。然而,加满了油的机身沉重,很难提起,虽然在距离泛美客机约100 米以内之处飞离了地面,机头成功地越过了泛美客机,但是引擎和机身下半部与主轮仍以约260 千米/时的速度与泛美客机右上部机身相撞,并撕裂了泛美客机中段部分。荷航客机依然继续爬升,可是撞击使得左侧外引擎被扯落,大量的碎片被左侧内引擎吸入,并破坏了机翼。飞机随即失速,激烈翻滚,从空中150米处坠落在跑道上,因为惯性还滑动了300 米。顷刻之间,油箱满载的荷航客机爆炸变成了一团火球,几乎将整架飞机焚化。而被剧烈撞击的泛美客机,则在瞬间爆出大火,整架飞机断裂成好几块,只有左翼与机尾在事后保留大致的模样。

两架飞机碰撞模型图还原

飞行环境影响大

在常见的空难原因中,环境因素排第二位,其中最主要的是恶劣的天气,如大雾、冰雹、雷暴雨、低云等,还包括机场的净空条件(如机场周围的地形)、鸟类飞行等。

达美航空191 号航班原计划从佛罗里达州的劳德代尔堡经停达拉斯后再飞往洛杉矶。1985 年8 月2 日下午,执飞该航班的洛克希德L-1011 型三星式客机在降落达拉斯国际机场时失事,造成137 人死亡,仅有29 人生还。

当时,该客机在飞越路易斯安那州后进入了一个雷暴区。机长艾德华·康诺斯发现机场控制塔台指定的航路上有正在成形的风暴,便申请更换航路。航管人员同意了他的请求,很快指示其换向。与此同时,为了让各架飞机的降落间隔时间符合要求,保证前机尾流不影响后机降落,航管人员指示该客机减速,与前面的一架小型商务机保持间距。此时,达拉斯国际机场的天气一样不稳定,不仅地面温度高,而且有一个暴雨区在机场附近形成。

机长艾德华·康诺斯和副机长鲁迪·帕莱斯留意到前方的暴雨区,决定越过该区域。当飞机离地不到500米时,鲁迪·帕莱斯报告前方云层有闪电,好在原本位于前方的小型商务机已经安全降落了。在离地只有200多米时,艾德华·康诺斯发现空速突然增大,由原本的276 千米/时没来由地加速到320 千米/时,鲁迪·帕莱斯立刻调小了发动机油门。此时,艾德华·康诺斯似乎意识到了什么,提醒鲁迪·帕莱斯关注空速,可能会出现飞机失速。就在这时,飞机突然狠狠地向下坠落,速度从320 千米/时跌至246 千米/时。艾德华·康诺斯立即明白遇上风切变了,鲁迪·帕莱斯急忙将节流阀推前以增加升力,不过飞机速度进一步下降至220 千米/时。飞机首先在机场17L 跑道以北的一个田野触及地面,后立即弹回空中,冲向机场附近的114 号公路,撞到一辆汽车,司机当场死亡。飞机刹停不住,以407 千米/时的速度撞上两座水塔,并爆炸起火。造成了包括地面114 号公路那名不幸的司机在内的137 人死亡,27 人受伤。只有29 人生还,生还的乘客大都位于机尾部分,因为这一部分在飞机机身撞击水塔时,仍能大致保持完整。机身前部乘客和驾驶舱内的3 名机组人员全部丧生。

在事故调查的初期,专家们把怀疑的重点放在机械故障上,但经检查后显示一切正常。因为鲁迪·帕莱斯在临近降落时曾报告过有闪电,调查人员便开始检查飞机是否因被闪电击中而使部分零件失灵或起火,但机翼上的静电放电刷并没有明显损伤。这时,安全降落的小型商务机飞行员提供了一条线索:该机着陆时速度快,坡度陡,几乎用完了整条跑道才停了下来。那么,这与空速有关系吗?调查人员研究了该机的飞行资料,发现降落时飞机首先遭遇强逆风,紧接着是强下降气流,以及随之而来的强顺风。

美国国家运输安全委员会起初以早1 分钟降落的小型商务机能安全着陆为由,认为是该航班飞行员的失误操作造成了意外。但随着调查的深入,调查人员发现,当天达拉斯国际机场附近的风暴团形成得异常迅速。小型商务机降落时风暴团尚未成形,而当洛克希德L-1011 型三星式客机降落时,风暴团迅速笼罩在跑道,连地面雷达也未能侦测到,待机场控制塔台航管人员发现后已来不及通知航班复飞了。调查人员综合天气因素得出结论:微下击暴流引发的低空风切变是达美航空191 号航班空难的主因。此次空难促使美国宇航局和美国联邦航空管理局进行了长达7 年的研究,直接让机载雷达和风切变探测器成为飞机上的标准装置。

达美航空191 号航班空难

飞机质量出问题

在造成空难事故的诸多因素中,飞机结构和机械故障也是重要的一环。作为飞机上最常用的控制方向的装置,方向舵通常通过液压、机械或线传装置来控制。飞机转向时主要依靠两侧机翼上的副翼,而垂直尾翼上的方向舵主要起着反向偏航和调节非对称负载的作用。方向舵一旦失灵,就会给飞行安全带来极大的隐患。

1991 年3 月3 日,执飞联合航空585 号航班的一架波音737 型客机从丹佛国际机场前往科罗拉多泉机场。该航班起飞后不久,沿途遇到多次强乱流(又称湍流或紊流),天气预报显示科罗拉多泉机场有强劲阵风。飞机越靠近机场越颠簸,垂直尾翼的方向舵突然向右倾斜,毫无预兆地失控翻滚。当时,该航班进场高度很低且事发突然,飞行员试图选择把襟翼放到15°和增加推力来挽救危局。但失速的客机还是无可挽回地向地面坠去,最终以394 千米/时的速度坠地,10 秒内垂直坠毁于距离跑道约6 千米的一处空地上。随即,客机爆炸起火,粉碎性解体,残骸散布在足球场大小的区域内,机上20名乘客和5 名机组成员全部罹难。

调查人员从收集客机残骸入手,因为上面留下的信息是帮助破解空难的关键要素。驾驶舱话音记录器显示,飞行员之间配合默契。飞行数据记录器虽然外壳遭到破坏,但是内部的数据还是能被完整解读出来,包括航向、高度、空速、加速度和麦克风键控5 个参数,但未记录方向舵、副翼或扰流板的数据,并不能直接解释客机为什么会突然失控。在天气因素方面,飞机在航程中曾遭遇过不稳定的气流,而当天机场附近亦有强烈的回转气流,但不足以导致如此严重的空难。

调查人员转而研究机械故障因素,通过拆解方向舵功率控制单元(PCU)后发现,液压油中充斥着金属杂质。他们猜测这些杂质很可能会卡住伺服器,导致飞行员无法控制客机的方向舵。然而,从PCU 制造商的实验室中得知,PCU 中的过滤器就是为了防止杂质影响伺服器。调查人员也未从装置中发现遭到磨损的痕迹,装置内的润滑油同样没有遭到污染。他们汇总所有证据后,怀疑是PCU 出现的故障导致该航班突然向右倾斜并导致了坠机,但这一猜测缺乏证据支持。1992 年12 月8 日,关于585 号航班事故的第一份调查报告发布,但没有得出结论,成为航空史上的一桩悬案。

几年后,直至有关波音737 型客机的另外两起类似事故的发生,才又重启了585 号航班空难事故的调查工作。1994 年9 月8 日,执飞全美航空427 号航班的波音737-200型客机从芝加哥欧海尔国际机场飞往匹兹堡国际机场的途中,突然向左倾斜,并很快陷入失控俯冲姿态。飞行员拼尽全力试图挽救客机,但一切都无济于事,飞机几乎以垂直的姿态坠毁在比佛县的森林中,事故共导致127 人遇难,无人生还。

427 号航班的坠毁方式和585号航班空难事故存在诸多相似之处:在最后的进近阶段,前者突然向左倾斜,而后者则向右倾斜。失控的方式都像是方向舵被卡住,唯一的不同是427 号航班发生空难时天气晴好。由于427 号航班几乎以垂直方式坠落,客机的黑匣子和方向舵都基本保持完整,但并未从方向舵上看到被卡住的痕迹。

1996 年6 月9 日,执飞东风航空517 号航班的波音737-2H5 型客机从美国特伦顿-梅沙县机场飞往里士满国际机场。当时机长感到方向舵像是有轻微的向右方碰撞,突然飞机毫无预警地向右倾斜,而方向舵像是被卡死了一般完全失控。于是,机长调节引擎不均匀输出功率,以求让飞机恢复水平飞行。过了不久,飞机突然自行恢复水平飞行。但不久后,飞机再一次向右倾侧,并且偏离了航道并失速坠下。不过,飞机又再一次自行恢复了水平飞行。由于担心会发生第三次失控,机长立即宣告进入紧急状态,并要求副机长对里士满国际机场控制塔台航管人员反映遇到的问题,里士满国际机场亦作出紧急戒备。最终飞机安全着陆,除了一名空乘人员受轻伤外,乘客及其他机组人员都没有受伤,飞机亦没有损毁。

517 号航班遭遇的意外情况引起了美国国家运输安全委员会的高度重视,调查人员次日便来到里士满国际机场启动了调查取证程序,很快判定上述三起事故的肇因一致,517 号航班也因此成为最终揭开连环空难案真相的关键。调查人员拆解了517号航班方向舵的功率控制单元,但未发现这个组件有任何问题。随后,他们模拟517 号航班的事故环境,对方向舵内的液压系统做了一系列的实验后,发现液压系统在经受-50℃(9 千米高度时的环境温度)至地面温度30℃时就会卡住,而且不留下任何痕迹。这一突破性的发现揭示了三起事故的成因:方向舵的PCU 在特定环境下会被卡住。当飞行员试图修正客机姿态时,方向舵还会向反方向移动,从而造成致命的意外。

1999 年3 月24 日,美国国家运输安全委员会发布最终的事故报告,指出是方向舵故障直接导致客机偏转并坠地的事故。调查人员花费了8 年的时间才发现585 号航班与427号航班离奇失事的原因,是人类航空史上最漫长的调查之一。波音公司立刻对737 型客机的方向舵进行重新设计,还耗费百万美元为全球范围内服役的737 型客机更换相关零件。此外,国际航空业也加强了飞行员的相关培训,以帮助他们掌握方向舵发生异常后的操作方法,之后再未发生过类似的事故。

执飞联合航空585号航班的波音737型客机的残骸

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