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zz 空难事件簿—737尾翼之谜

 伟德的图书馆 2014-08-05

空难事件簿—737尾翼之谜



美国弗吉尼亚州的里奇蒙德机场,一架波音737正准备着陆。

它先做出缓缓攀升的动作,然后突然失控并开始翻转,机上51个人的生死悬于一线。

这已经是波音737的第三次离奇意外,这些意外变成了航空史上最大规模的侦探故事——为什么一架使用最广泛的喷气客机波音737,会毫无缘故从空中坠落?

1996年6月9日晚上,布赖恩·毕索普机长准备执行一次很平常的飞行任务,毕索普在东风航空公司已经驾驶了四年飞机,今天晚上他驾驶的波音737飞机,是世界上使用最广泛的飞机。这是个适合飞行的完美夜晚,甚至都没有人会担心晚点。塔台发出调度指令:“东风航空517航班,你可以起飞了。”和毕索普一起坐在驾驶室里的是他的大副史宾塞·格利芬。

夜幕降临,飞机上天。就像每天起飞的几千架波音737一样。87分钟后,他们即将抵达里奇蒙德。风很平静,万里无云,能见度极好。当航班飞近里奇蒙德时,工作人员通知乘客准备降落。这时,飞机遇到了气流。毕索普机长踩下尾舵的踏板,在空中排队让飞机降落。他预料飞机会稍微向右转,但结果却并非如此。飞机向右急转90度,转幅比毕索普操控的要大得多,甚至几乎要翻覆过来了。

机长尝试纠正,但控制器并没有反应:“踏板会动一点点,但它卡得太厉害,只往下移动了两三厘米。我可以感受到踏板发出砰砰声,但我没办法把它推得更下了。”飞机失控,开始向地面冲去,眼看灾难即将酿成。“我用力到指关节都变白了,紧紧地握住操控器,只能坚持住,尽你所能。”毕索普机长与飞机搏斗着,但不管他做什么,都无法停止飞机向右翻转。毕索普知道,不出一会儿他们就会撞上地面。但他不知道的是,曾经也有737飞机出现过这个问题。

同样的问题发生在六年前。1991年3月3日,美联航空公司的585次航班从丹佛飞往科罗拉多斯普林斯,这是一次短途飞行,也是一架波音737。

 

代喷气飞机是由一组飞行员来操控的。这组飞行员中有一个驾驶飞行员,以及一个辅助飞行员。两个人会轮流互换这两种职责,通常是一程换一次。在这一程,飞机由大副崔西娅·艾德逊驾驶,她也是美联有史以来第一批女性飞行员之一。

在这次短途飞行的机舱录音中,可以听出机长心情非常好,他很期待回家,很期待即将到来的两周度假。机长测试了他的飞行控制设备,尤其是两个尾舵踏板是否都能自如活动,在机舱录音中都听到了这样的指令。这条航线即将从落基山脉上飞过,高山总是会产生气流。飞机上的乘客都有心理准备,这一趟会飞得很颠簸。

“女士先生们,如果你们经常搭乘这一条航线,你们应该知道就算天气像今天这么好,也会出现颠簸。”机长评论了天气,之后表示他们正处于3350米的巡航高度,“你们将会从飞机右边的窗口看到壮丽的落基山脉,为了你的舒适和安全,请坐下扣上安全带。”

在临近山地降落的时候,总会出现剧烈的颠簸,机组人员知道乘客可能感到不适。大副提出建议,加速18公里以应对气流,机长同意了。驶近跑道的时候他们看到那里风很大,空速时高时低,他们的高度也时高时低。飞行员调整操控仪器,开始降落。机长一心想着他能不能安全降落,因为他们离跑道尽头只有三公里左右。如果飞机太颠簸,可能会出现无法准确飞上跑道的危险。惯常的做法是掉头并再排一次队降落。于是,在距离地面300米的高度,机长发出了掉头重新降落的指令。

就在这个时候,飞机开始毫无征兆地翻转。它猛向右倾,飞行员尝试纠正它,但和517航班一样,控制杆没有反应。机组人员加大油门,减少副翼幅度,以加强攀升力量,但不管他们怎么做,飞机都没有任何反应。于是飞机继续失控翻转,径直朝地面冲去。最后,这架737在科罗拉多斯普林斯以南几公里的地方径直冲向地面,撞上一个小公园。

调查人员被马上召集到坠机现场。克雷格·菲利普斯是这次调查的负责人:“在事故调查里你要承担巨大的责任,一定要调查对。因为这涉及生死或者潜在的生死问题。”而在当下他只知道,585航班是一架波音737,世界上使用最广泛的飞机。如果一架如此常用的飞机存在故障,那么他们就更加有必要一开始就调查对。

“作 为事故调查员,我最担心的问题,就是你会找到一些错误的地方,制造商会去修好它,联邦航空管理局也规定你要修好它,但你找到的不是真正的原因。如果你修好的东西本来没有坏,那你修好它也改善不了安全。所以,在你找到引起这次事故的真正原因之前,你都不算完成了目标”,调查员克雷格说。

调查队伍仔细翻看资料,发现了一个非常突出的问题——风紊流。在疾风的情况下气流一定会很强烈。科罗拉多斯普林斯附近的这个地区以一种特别的气流而臭名昭著。

 
 

种气流叫回转气流,快速移动的气流经过高山,形成一系列的垂直漩涡。它们的强度足以吹翻一架小飞机。这架737也遇上这样的气流了吗?虽然人类并非完美,但飞机员都受过训练,知道如何应对这种气流。在经历了将近两年的调查之后,菲利普斯的调查队伍得出结论,排除了风紊流和飞行员犯错的可能。585号航班的坠机事故仍然是一个谜。

坠机事故让美国国家运输安全局感到很尴尬。他们发布了一个报告,在报告封面上的一个角上,写着“飞机由于未明原因坠毁”。在接下来的几年,波音737继续当世界上最常用的飞机,585航班之谜被束之高阁,只有亲人仍然无法忘怀。

三年后,同样的悲剧继续发生。1994年9月8日,全美航空427航班从芝加哥飞往匹兹堡。操控飞机的是彼得·杰玛诺和查克·艾密特。全美航空427航班又是一架波音737,机上有127个乘客。飞进匹兹堡时,飞机一切正常,以自动驾驶模式飞行。

接近降落的时候,427航班减速至每小时389公里,维持3050米的飞行高度,当飞机驶近匹兹堡时,空中交通管制叫它排队等候着陆。之后,飞行员把飞机减速至每小时350公里,这是737允许的最低速度,再低的话就会熄火。

飞行员调整飞机的辅助翼和副翼,让它们能够在每小时350公里的情况下安全飞行。当427航班飞进等候降落的队列里时,它遇上了前面一架飞机的尾流紊流,有两个相隔很短时间的大颠簸,于是飞机立刻开始翻转。大副艾密特想要阻止它翻转,但操控仪器没有反应。飞机继续向左翻转。失速警告装置开始报警,427航班从天空坠落,以480公里的时速撞向地面,没有生还者。

事故调查员马尔科姆·布兰纳接到电话,他很快发现了与之前事故的相似点:“人们告诉我们这与科罗拉多斯普林斯的坠机有多相似。这也是一架波音737,它也是翻转了,而且没办法恢复正常。”

有另外两个调查员加入了布兰纳的调查——克雷格·菲利普斯是科罗拉多斯普林斯调查的负责人,另外一位调查队伍里的关键成员是约翰·考克斯:“我走进坠机现场时天很黑。我四处看了看,开始意识到这架飞机只剩下多么少的东西,树林里有一些遇难者的遗体。这个事故结合了很多不幸的巧合,没有人能生还得了,飞机坠得太狠。”他们的首要任务是找到“黑匣子”——飞行数据记录器。

他们需要弄清的问题,是这次空难究竟与科罗拉多斯普林斯空难有多相似。两架飞机间的飞行轨迹非常相似,两者之间似乎有着某种联系。于是,他们制作了两架飞机最后几分钟的动画,并排播放。结果惊人。这两架飞机的最后一刻不仅相似,简直一模一样。究竟是什么东西影响了这两架波音737飞机?

这让调查突然变得紧急起来。全世界有1000多架波音737在频繁使用,这个故障会影响全部的飞机吗?

 

 
查团队更详尽地检查了这个动画,以找出两架飞机出现故障的准确时刻。首先,飞机与气流相撞,然后失控翻转。同时,427航班上有一个很重要的新证据可以让他们检查,由于技术的进步,飞机上的数据记录器更加先进了,可以显示坠机前飞机上每个操纵仪器在干什么。其中的一个引起了他们的特别关注——427航班的尾舵卡住了,卡在了最右边。这一定会使飞机转向,并疯狂翻转。为了纠正这个错误,飞行员会用力把尾舵往反方向推,但尾舵似乎并没有反应。

这究竟是为什么?427航班驾驶舱里的录音器提供了一条重要线索:当时大副负责开飞机,他并没有说什么话,但是他发出了两声人在用力时会发出的哼哼声。通常,录音机里都不会录到这种哼哼声,因为那些操控仪器的设计就是为了让你不用费力的。布兰纳拿来数据,看看大副发出这两声哼哼声时,飞机在做什么,结果刚好是尾舵发生转向的时间。这给了布兰纳一个想法,会不会是大副当时在用尽全力来操控尾舵,但尾舵的操控仪器并没有反应?

大副更用力地推尾舵的踏板,也许他甚至站在了踏板上,但它就是推不下去,用尽全力也不行。虽然还没有实质性的证据,但至少有了一条线索。调查队伍专注于调查控制尾舵左右转向的机制,它基于一个液压马达,也叫伺服阀。

液压液体流进去,滑杆就会根据尾舵踏板发出的指令前后移动。如果伺服阀出现故障,尾舵肯定就会卡住。调查员找来一个一模一样的伺服阀,并在他们能想到的所有的条件下对它进行测试,但它从来没卡住也没故障,没有一个确凿的结果出来,尾舵系统似乎运行正常。

事故调查小组眼下找到了一个理论,但却缺乏确凿的证据。由于尾舵可能被卡住这个原因,波音公司被要求升级所有737上的尾舵伺服阀。而联邦航空管理局认为,没有必要禁飞所有的飞机,但它们都要进行整修。如果问题就出在伺服阀上,那么这些出乎意料的翻转,应该不会再发生。但事实很快证明并非如此。1996年6月9日,东风航空517航班出现了同样的问题,无论毕索普机长怎么用力,也无法把它拉起来,而这个时候伺服阀已经升级过了。

回到1996年的那个时刻,东风航空517航班在弗吉尼亚州里奇蒙德上空发生失控翻转,它的侧倾角和585航班一样。517航班急剧向右倾侧,机长毕索普和他的同机飞行员史宾塞·格利芬设法稳定了飞机,但他们还是无法让它转向:“我可以令它停止翻转,但我并不能完全控制它,那一刻你意识到你遇到麻烦了。你唯一的想法就是迅速找到解决的方法。”

机长立刻通知首席乘务员,告诉她我们遇到紧急情况,所有人都要坐好系好安全带。可就在这个时候,尾舵踏板自己松开了,跟它被卡住时一样出人意料。可是之后,就在毕索普尝试控制情况时,踏板再次卡住,飞机再一次出现了这个问题,而且一样突然。驾驶舱里的两个人当时都不确定,他们还能不能飞回机场。

毕索普担心他以及机上48个乘客的性命安危:“到了这个时候,你一心只想求生。你太想操控好飞机了,根本顾不上害怕。”结果,很快踏板突然又松开了,飞机恢复了水平位置。这是尾舵踏板第二次卡住又松开,几乎就在数秒内。大副问机长是否已经控制住了飞机,机长也并不确定。几分钟后,517号航班在弗吉尼亚州里奇蒙德安全着陆,一次极其危险的死里逃生。

人们马上开始调查517号航班尾舵踏板的问题。在接到了美国国家运输安全局的电话之后,调查小组震惊之余,才意识到这个故障很有可能与美联和全美的那两次事故联系起来。对调查员来说,这是找出问题根源的好机会。517航班降落之后,调查小组派出一队人马,立刻对它的主尾舵电源控制部件进行测试,同时飞行数据记录器上的数字也可以用来测试。这样的机会,研究人员已经等了数年。

517次航班的紧急降落马上引起一个问题:为什么之前的飞机都坠机了,而它却平安无事?关键的区别在于速度。科罗拉多斯普林斯和匹兹堡的航班都在着陆时被命令减低速度,之后飞机就开始失控翻转。尾舵是控制左右航向的,也是因为它转向了一边,所以才产生了翻转的二次效应。

在全美航空427航班上,因为尾舵严重转向一边并使飞机发生翻转,这时飞行员会以为掉转控制副翼和扰流板能够把机翼抬起来,并让飞机恢复水平位置。当时所有737的飞行员都是这样认为的。但在每小时350公里的低速下,襟翼完全不起作用。而在每小时350公里的时速下,尾舵又完全转向一边,这会让飞机失控。

调查人员后来发现,当毕索普的飞机,也就是唯一一架没有坠毁的飞机,飞近里奇蒙德时,

这个速度要快得多——每小时463公里。在这样的速度下,有足够的风阻力让副翼和扰流板咬紧,可以抵消尾舵卡住引起的问题,所以毕索普能够重新控制飞机。而正是速度拯救了517航班。毕索普是世界上最优秀的飞行员之一,他拯救了一架飞机和上面的全部乘客。但事实上他全靠运气。大部分飞行员也会像他那样做,但这不能解释为什么从一开始尾舵就会卡住。

几年来调查人员都一无所获。不管他们怎么做,都无法让机械故障重新出现。波音737的伺服阀谜团成为美国历史上最漫长的一次空难调查。

做了几千次的测试之后,调查人员尝试了一些不同的办法。他们模拟了伺服阀在受到极端的冷和热的刺激之下,又会怎么样呢?测试人员于是首先过度冷却主尾舵的控制部件,之后让非常热的液体流进去。因为飞机在高空飞行过程中,会冷却掉这个部件。如果液压系统变得过热,就会让热液体流进去。之后,测试人员再模拟操纵尾舵,让它从一边转向另一边,这个时候,出现了有节奏的咔嗒和嘶嘶声。终于,故障出现了。伺服阀先是冻住了,之后被卡住。这就是他们找了三年都没有找到的原因。

测试显示,在非常罕见的条件下,当热的液压液体遇到冷的伺服阀金属时,控制尾舵的伺服阀就会卡住,而当条件改变时,它又会松开。这是一个神不知鬼不觉的故障。如果尾舵卡住,在它被卡住的金属空间里不会留下任何痕迹,给人任何线索它曾经被卡住了。同样,在液压的液体里也不会出现严重污染的迹象。人们发现的将是一个不会留下任何痕迹的机械故障。这正是调查人员寻找了数年的原因。这个突破就是,人们知道卡住的条件会出现,而且不会留下任何痕迹。

这是一个几年来都解不开的谜,也是航空史上最大的谜题之一。自从1996年的调查结束后,波音公司持续地修改和升级尾舵控制机制里的伺服阀。

自从布赖恩·毕索普在弗吉尼亚的天空上逃过一劫之后,又有3500架波音737飞上了天空。没有一架因为尾舵故障而坠机。由于这个修改,我们再也没有收到尾舵出现异常或故障的报告,这个问题是否彻底解决,也许只有未来才能知晓。

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