大西洋上空突然消失的空客A330 導致228人遇難的法國航空447號航班
2014年3月8日,馬來西亞航空公司370號航班於凌晨2點40分左右失去聯繫,至今仍無音訊。飛機失事有很多種原因,例如飛機解體、發動機熄火、晴空亂流導致飛機失控、飛機遭劫持、抑或導彈襲擊等。
航空史中也有一架客機在空中神秘消失,那就是法航447號航班。
圖1、空客A330客機,法國航空塗裝
飛機事故概率遠遠低於陸上及海上交通工具,但由於航空的特殊屬性,通常在空難中,尤其是空中發生災難很少會有倖存者。全體罹難的概率遠遠高於部分生還或是全員生還。
我們把日曆翻到2009年6月1日。法國航空447號航班是從巴西里約熱內盧加利昂國際機場飛往法國巴黎戴高樂機場的國際航班。航班共搭載216名乘客以及12名機組人員。客機在大西洋上空巡航中墜毀,機上人員全數罹難,亦是法國航空成立以來傷亡最慘重的空難,這也是空中客車A330型客機投入營運後的首次空難。
法國航空公司(Air France)是法荷航旗下的子公司,創始於1933年,總部位於巴黎夏爾·戴高樂國際機場。法航屬於天合聯盟成員,同時也是法國國家航空公司,其擁有217架客機,通航城市201座。
圖2、2004年法國航空和荷蘭航空合併為法-荷航集團(Air France–KLM)
447號航航班長為58歲的馬克·杜波伊斯(Marc Dubois),他累計10,988小時飛行經驗,其中空客A330的時間為1700小時,他是法航中最富有經驗的機長之一。副駕駛分別是37歲的大衛·羅伯特(David Robert),他累計6,547飛行小時。第二副駕駛是32歲的皮埃里-凱德里克·伯寧(Pierre-Cedric Bonin)。
執飛機型為空中客車A330-203,註冊編號F-GZCP,2005年4月投入使用,累計18870飛行小時和2644起降周期。客機發動機為CF6-80-E1A3。
5月31日 22時03分(當地時區時間),447號航班從加利昂國際機場起飛。預計6月1日上午9時10分到達巴黎。
圖3、鳥瞰加利昂國際機場航站樓
凌晨1時33分,447號航班報告稱,他們將在50分鐘內進入塞內加爾空中管制區域,當時客機正位處巴西東北海岸565公里,在10670米高空以840公里/時速度巡航。
現代客機每隔10分鐘,會把飛機位置和各項維修數據發送回地面,以確保地面人員獲取相關信息,並在下一班飛行前,進行必要的維修準備工作。
凌晨1點49分,該架客機離開巴西雷達監控範圍,進入大西洋中部的雷達盲區。
2個小時後,塞內加爾空管員嘗試聯繫法航447,但是卻沒有聯繫上。他們隨即聯繫法國航空公司,得到的是否認回答。法國航空公司唯一獲取的消息,是客機幾小時前發過來的24條維修信息。
圖4、法航447號航班航跡示意圖
一名法國航空公司維修員嘗試聯繫447號航班,也沒有得到回復。他們判斷可能是飛機的通信系統故障了。高頻無線電通信在晚上通常不可靠,所以在失蹤期間,人們都感覺是通信系統出了問題。
但是到了客機預定到達法國本土的時間,空管員依然沒有聯繫到447號航班。他們按照時間推測,正常情況下飛機的燃油已被耗盡。
航空公司開始通知乘客家屬,飛機失聯意味著,基本上確定447號航班在大海里墜毀。6月1日下午,447號航班失聯的消息傳遍全球,飛機失事的消息也震蕩了整個航空業。
圖5、大西洋中的客機殘骸和搜救船艇
世界一流的航空公司,執飛的一架具備先進功能的空客A330,怎麼會失蹤的如此悄無聲息?
事故調查的重任交由法國航空安全部門民用航空安全調查局(BEA)負責,事故的調查隨即展開。
對於一架突然在大西洋上失蹤的飛機來說,找到飛機的部件至關重要。調查員只能根據飛機發出的信息推斷出大概的位置。調查員終於在第五天,發現了飛機殘骸,也從另外一個側面印證了,447號航班上無人生還,事故的原因成為調查組的關鍵。
圖6、搜救人員打撈起客機殘骸
一般情況下,大約八成的航空事故都發生在客機起飛或降落過程中。現代客機在巡航狀態下墜機非常罕見。恐怖襲擊成為調查人員首先想到的一個原因。1988年12月21日,泛美航空103號航班因利比亞恐怖分子放置塑膠炸彈,執飛的波音747型客機在蘇格蘭洛克比小鎮上空爆炸,事故共造成270人遇難。
大西洋的洋流將海面漂浮的客機殘骸帶衝散到500平方公里,這相當於天津的市區面積,使得救援隊員每收集一塊的殘骸都非常困難。對調查人員來說最重要的一塊部件,是沉于海底的「黑匣子」,裡面兩個記錄儀包含了兩方面的關鍵數據,駕駛艙語音信息和飛行數據信息。
圖7、搜救人員在打撈客機殘骸
「黑匣子」一般都配備有定位信標,即使在水下也能幫助調查人員找到他們,不過調查員仍需和時間賽跑,它攜帶的電池只能在三十天內發出信號。更加麻煩的是,大西洋的某些洋底深達4.5公里,這個距離甚至超過「泰坦尼克號」沉沒的深度。
調查員搜尋「黑匣子」的同時,團隊的其他成員搜集現有的唯一證據,來自法航447的飛機通信定址與報告系統(ACARS)。發送的24條維修記錄。
447號航班是現代航空業開始使用ACARS數據以來,發生的第一起嚴重事故。ACARS系統非常先進,它雖然不能監控飛機的運行狀態,但是能提供與維修相關的數據。
圖8、A330的皮託管和分布的位置
記錄上顯示出一條細微的線索——皮託管出了故障。皮託管用於測量壓強,位於飛機外部,它是一個小圓筒狀的感測器,它通過測量管中流過的氣流計算空速,但有時皮託管會暫時性失靈。
皮託管失靈最明顯的一個例子就是結冰,但其結冰並不會直接導致墜機。可能還有其他原因導致此次事故。調查人員懷疑,極端天氣也許是造成事故的原因,飛行中猛烈的亂流可能損壞飛機,甚至會撕裂飛機機翼或破壞其他設備造成事故。
圖9、447號航班廚房殘骸
法航447號航班失事的地方,處在赤道低氣壓帶上,南北半球的季風在這裡匯合,天氣變化無常,很容易引發猛烈的風暴。夜間,飛機通常會改變航道以避免這片易發的風暴區。當然除了風暴之外,閃電也能造成無可挽回的後果,特別是在飛機上的絕緣材料上有瑕疵存在時,客機的設備可能遭到損壞,從而引發其他的問題。
搜救人員只找到一些飛機殘骸和未使用過的救生衣,這意味著事故發生的非常突然和迅速。調查員發現,所有的撕裂痕迹都表明447號航班失事是外力導致,並沒有金屬疲勞造成破壞跡象。
撞擊的痕迹顯示這架飛機在落水前並沒有解體,從而排除了恐怖襲擊和惡劣天氣因素。調查人員在找到「黑匣子」之前,他們只能通過其他殘骸分析事故原因。調查人員通過客機的一段廚房殘骸,發現在飛機落水那一刻曾經歷的強大的垂直加速,從而判斷飛機是以水平狀態高速墜海。
圖10、飛機殘骸散布的位置示意圖
「黑匣子」成為解開所有秘密的鑰匙,隨著時間的流逝,調查員不得不啟用聲吶系統來探測散落在海床上的金屬。複雜的海底也給搜尋工作帶來了重重難題,搜尋工作一無所獲。
2011年3月25日,BEA啟動最後一次搜尋計劃。他們利用水下載具在飛機最後位置方圓37公里進行搜索。皇天不負有心人,搜索人員在位於飛機最後位置東北方向12公里,深度4000米的地方找到了飛機殘骸。
隨即進行的第二輪搜索中,通過潛艇搜尋到了飛機的「黑匣子」。幸運的是,即使在海底待了2年,「黑匣子」里的數據然保存完好。調查人員得以通過獲取數據分析出了當時的情況。
圖11、搜救人員打撈起法航447「黑匣子」
飛行記錄儀顯示皮託管的確被凍住了,結冰的皮託管顯示出錯誤的讀數,導致自動駕駛儀自動關閉,飛行員手動操作飛行。
飛行員在受訓時知道,皮託管結冰後在一分鐘後會自動解凍,機上的皮託管只會被堵大概56秒左右,之後的空速數據就會恢復正常。這時飛行員只需穩定的操作飛機,平穩渡過這一時期。
但447號航班的飛行員卻向後拉起控制桿抬起機頭,改變了飛機的俯仰姿態。飛機大概爬升了2500英尺,速度會降低,飛機的速度在一分鐘內降低了90節,然後發出了失速警報。在高空中進行這樣的操作,飛機很容易就進入失速狀態。機翼失去動力,飛機就會從天上掉下來。這時正確的操作是推低飛機機頭,以獲取升力。
圖12、447號航班的飛行數據記錄儀
錄音顯示,事發40分鐘前,機長杜波伊斯還在駕駛席上,副駕駛伯寧坐在右邊。447號航班正飛向風暴區域,正常情況下飛行員會嘗試在風暴上飛過,但在跨大西洋航線的這個階段,這樣做是危險的。
三萬五千英尺高空,空氣稀薄,飛機在滿載情況下很難爬升。飛行員只有兩個選擇,一是直接飛進風暴或者嘗試繞過去。這時另外一個副駕駛大衛·羅伯特接替了機長的工作,以便機長得到充分的休息,但他們並不知道一場災難即將來臨。
調查人員現在得知飛機由兩名副駕駛在操控,但他們的分工並不明確。當客機遇到一大團冰晶時,分工上的混亂最終引爆了大問題。冰晶凍住了皮託管,空速讀數出現錯誤,突然間飛行員們不能得到準確的空速讀數,自動駕駛系統被切斷,進入人工操作模式。
圖13、法航447客機發動機殘骸
副駕駛伯寧拉杆,抬起機頭,飛機發出失速警報,最終調查人員查明了是哪個飛行員使飛機陷入了失速狀態。令人驚詫的是,兩名飛行員並不清楚為什麼失速警報會一直在響。
羅伯特搞不清楚客機的狀態,飛機一直在爬升,空速一直在下降。此時飛行員只需推桿壓下機頭便可使飛機提速,脫離失速的困境。但不知為何伯寧還在拉杆,飛機仍處在抬頭狀態。
飛行員努力控制飛機,但他們卻被現實的困惑迷住了手腳。在危機的狀況下,做出了完全相反的操作。這時羅伯特叫來了機長,羅伯特把油門推到最大,但沒起作用,飛機仍在下降,距離墜落還有兩分鐘時,飛機失控了。
羅伯特決定控制飛機,他嘗試著降下機頭,這是飛機從失速中改出來的關鍵一步。但意想不到的是,伯寧仍在拉杆,相當於兩個人的操作相互抵消掉了,飛機的飛行姿態並沒有改變。
這時機長回來了,杜波伊斯掃視著整個儀錶盤,試圖解決問題,但飛機墜落的速度太快,完全沒有給他們足夠處理危機的時間。錄音顯示,副駕駛伯寧說了一句話成為了事件的關鍵:「我已經一直在拉機頭,不過一點反應都沒有!」
圖14、沉入海底的客機起落架
杜波伊斯終於搞清楚是伯寧一直拉杆造成了失速。但這一切都為時已晚,在高度兩千英尺的位置,高度感測器檢測到了海面並觸發了新的警報。飛機以幾乎200公里的失速撞向海面。
2012年7月5日,BEA發布最終調查報告,447號航班事故並不是由於空速管結冰引起的,而是由於機組成員未能查明情況,人為操作錯誤引發了事故。由於這次事故的發生,各大航空公司都改進了新的訓練程序,用以訓練機組在空速數據錯誤時人工駕駛飛機,以及如何在高空風暴中平穩飛行。
事實證明,越是先進的飛機,越是要加強基礎手動飛行的訓練和機組成員之間的協調合作。
圖15、BEA發布的法航447號航班事故報告
後記:
中國外交部公布,已確認航班上9名中國乘客全部身份,分別為禚佳春,上海人,男,27歲,是華為技術有限公司員工;
陳慶偉,浙江人,男,35歲,巴西投資移民申請者;
肖翔,男,中國科學院工程熱研究所副研究員;
另有6名遼寧省本溪鋼鐵集團公司前往巴西作考察的經貿代表團,分別為:李明文,男,44歲,總經理;張慶波,男,經理助理、製造部部長;孫連有,煉鐵廠廠長;申作冰,男,原燃料處處長;高星,女,該公司國貿公司經理以及陳持平,女,國貿公司遼本公司副經理。
※斯貝、CFM56、WP13、PД 33和 АЛ 31Ф發動機轉子支承方案| 陳光談航發200
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