空难里程碑:从莱特兄弟到波音B777

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機械故障曾是空難主因

  在人类航空史的早期,机械故障或许是空难最常见的原因。1903年,美国人莱特兄弟发明了飞机。仅仅5年之后,莱特兄弟中的弟弟奥威尔·莱特就“发明”了空难。1908年,奥威尔驾驶一架自行研制的飞机为美军表演,遭遇机械故障坠机,并导致乘机体验的一名美军中尉伤重不治。这起事故,被认为是人类历史上第一次出现乘客死亡的飞机空难。

  第一次世界大战后,早期的民航运输也曾面临机械故障的威胁。“一战”之后参战各国军队剩余的飞机催生了民航客运。人们从中选出运载量较大的机型,改造成早期客机以发挥余热。在当时的历史条件下,军用飞机往往是为满足某些战术要求而牺牲部分可靠性的产物,因此基于军用飞机改造的早期民航机也并不“专业”。

  由于战争中积累的科研成果得到转化,20世纪20~30年代成了民航运输的“黄金时期”。随着专业的客机被设计出来,航空旅行也成为一种商业服务,飞机的可靠性问题才得到重视。时至今日,现代民航机纯粹由于机械故障导致的空难已经非常少见。

  利益之爭導致設計缺陷

  20世纪70年代,航空技术的进步,使人们相信民航客运会向着大客流和超音速这两个方向“两极分化”。然而,经济利益和政治博弈对技术的干预,也为当年的一些先进机型埋下了设计隐患。

  在20世纪70年代初,美国波音公司的B747和道格拉斯公司的DC-10成为人类最早的大型远程客机,并都瞄准了洲际大客流运输市场。DC-10只有3台发动机,在油耗方面有不小的优势,但道格拉斯公司还希望它投放市场的时间也别被B747落下太远。“抢工期”让早期的DC-10留下了机尾货舱门的设计缺陷,舱门可能在飞机爬升时失控打开,导致飞机机舱爆炸性失压。1972年和1974年,两架DC-10遭遇了同样的事故,让DC-10一蹶不振,订单远远落后于同时代的B747。

  苏联超音速客机图-144的失败,则可以归因于其背后的“政治挂帅”。在英法决定合作研制“协和”超音速客机后,苏联领导人赫鲁晓夫责令图波列夫设计局必须抢在英法研制成功之前制成超音速客机。但对于相关技术储备和精密加工水平相对较低的苏联来说,“争第一”意味着牺牲可靠性。图-144完成了苏联领导层赋予它的政治献礼任务,但耗油量奇高和输油管道、控制系统均不可靠的事实,让它总共只飞了55个客运航班就不得不退役。而在此之前,这一机型已经发生了数起坠机事故。

  超期服役存在安全隱患

  北京奥运会前后,老旧的法国“快帆”喷气式客机,仍然在非洲一些国家使用。飞过将近半个世纪的“快帆”,是“老古董飞机”超期服役的一个极端例子。而在世界上很多经济落后或遭遇政治封锁的国家,民航使用二手飞机、过时飞机或让飞机超期服役的案例并不少见。它们的航空客运主力,可能包括了在很多航空客运发达国家早已淘汰的波音B707、B727,道格拉斯DC-8、DC-9和伊尔-62等机型。

  使用老旧飞机有诸多安全隐患。如果飞机远远超过了设计寿命的起落次数和飞行里程,其可靠性无疑会降低很多。另外,在飞机停产若干年后,其全新备件也会越来越难获得,这使航空公司不得不使用其他飞机上拆下来的旧零件,或者使用第三方厂商提供的代用品,这些行为同样使飞机存在安全隐患。

  再者,随着航空技术的进步,人类对可能导致飞机坠毁因素的认识会越发深刻,并体现在新飞机的设计方面。反过来说,老式飞机在设计之时,很可能没有考虑到一些在当时还不为人所知的空难原因,而且自身的设备落后也会让它们缺乏对一些突发情况的应对能力。

  自然因素挑戰航空安全

  飞行中最危险的阶段,是飞机刚刚起飞和准备降落之时。在这两个阶段,飞行的速度不高,稳定性也不佳,很容易受到风切变和侧风等气象因素的影响。

  极强的侧风也有可能对飞机的飞行安全构成威胁。在强侧风天气里,几十吨乃至更重的飞机,在降落前一刻也会像纸飞机一样被吹得偏离跑道中心,必须执行特殊的进场程序方能落地。如果飞行员操作失误,后果将不堪设想。

  除了风和气流,飞机也会面临浓雾、雷电、太阳风暴和火山爆发等自然因素的威胁。它们会从不同方面干扰飞行,比如雷暴和太阳风暴可能会干扰飞机电子设备,而火山爆发产生的火山灰则会损毁飞机发动机。

  暴力行為引發航空意外

  自20世纪30年代至今,为了政治、钱财或其他听起来冠冕堂皇的理由,针对民航客机的暴力行为层出不穷,许许多多伤亡惨重的空难也随之发生。

  2001年9月11日,4架遭遇恐怖分子劫持的民航客机,撞击了美国纽约世贸中心双子塔和美国国防部五角大楼等建筑。“9·11事件”的恐怖袭击案件总共造成3201人死亡。

  而在中国,1990年10月2日在广州白云机场发生了“10·2”劫机案。当时属于厦门航空公司的波音B737型B-2510号客机,在执飞厦门至广州航班的途中被劫持,并被要求飞往台湾省。但在机组与劫机者周旋的过程中,飞机燃料逐渐耗尽,只得在广州迫降。当飞机落地时,劫机者情绪失控并开始殴打飞行员,导致飞机失控,连续撞击了地面停放的一架波音B707和一架B757。这起劫持事件使128人罹难,3架飞机全部报废。

  在第二次世界大战(包括中国的抗日战争),以及战后的美苏争霸和非洲国家独立浪潮中,都曾发生过民航客机被误击甚至是有意击落的事件。

  空難補充完善了航空理論

  在超过一个世纪的时间里,人们围绕空难展开的详尽调查,揭示了史上绝大部分空难发生的原因;而这些调查结果,又成为飞机制造商改进飞机设计和生产流程,以及航空公司改进管理和飞机维护标准的依据。

  亲历世界上第一起空难,却最终幸存的奥威尔·莱特,在灾难之后不久便开始思考导致坠机的原因,最终发现了螺旋桨设计方面的缺陷—当时的技术条件决定了螺旋桨经过几次飞行之后就可能出现裂纹。莱特兄弟据此改进了设计方案,为美国军队生产了一种真正实用的飞机。

  1953~1954年间“彗星”式民航客机的系列空难,则让人类第一次关注航空飞行中的“金属疲劳”问题。“彗星”是世界上第一种喷气式民航客机,相比于第二次世界大战时期使用活塞式发动机的各类运输机,它有着更快的速度和更高的飞行高度。为了弥补飞行高度带来的客舱缺氧问题,“彗星”引入了增压客舱,以模拟低海拔的大气压力。但在当时,人们对这种技术可能带给飞机机体的影响还并不太了解,因此沿用了此前民航客机普遍使用的方形舷窗设计。于是,在一次次伴随起飞和降落的增压减压过程中,“彗星”的机体出现了“金属疲劳”现象,方形的舷窗窗框成为薄弱环节,导致飞机发生空中解体事故。对这一系列空难原因的调查,使得如今绝大多数大型客机都使用椭圆舷窗,并针对金属疲劳采取测试技术,从而减少了金属疲劳导致空难的概率。

  2009年轰动世界的法航AF447空难,其主要原因也是空中客车A330客机在空速管(皮托管)和电传操作系统方面存在设计缺陷,这可能导致自动驾驶系统紊乱,以及飞行员误操作不易被发现。作为A330的第一起空难,AF447的悲剧让人们猛然意识到,空中客车乃至欧洲航空界曾经引以为荣的电传操作系统并非万无一失。

  空难往往意味着“粉身碎骨”,是人类的黑色记忆,但空难又是人类科技史上的一种另类的里程碑。因为,每一次空难之后的科学分析,都可能会填补航空理论上此前被忽视的缺失环节;而每一次对航空理论的补充完善,都意味着千千万万的生命将得到拯救。

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