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转载:你知道ETOPS是怎么来的吗?

 秋天枫叶正变黄 2020-04-26
3系飞行员

早期飞机的飞行路线只能沿着陆地延伸,不能钻到海上去。主要原因有两个:一是海上气候复杂多变,再加上当时也没有什么可靠的气象探测和预报手段,飞行风险非常高;二是那时候飞机制造技术很落后,发动机都是活塞发动机,故障率很高。有多高呢?当时有一种机型,叫洛克希德星座式客机,这个飞机有四个发动机,但是由于经常发生发动机失火,被称为“最可靠的三发发动机飞机”。

洛克希德星座式客机,照片上由于角度问题居然也只能看到三个发动机,不知道是被黑了还是自黑呢。

所以飞机在海上飞行时,一旦由于恶劣天气或者是严重故障导致出现了不能继续飞行的情况,一望无际的大海上连快陆地都找不到,更别说备降场了,唯一的办法就是往海里扎。了解一点飞机的人都知道,水上迫降的成功率可远远小于陆地迫降。

也正因为这样,那时候跨洋飞行是非常危险的,虽然有成功的先例,但大多数人坐飞机都只是为了旅旅游、装装逼,绝对不是为了找刺激,安全才是第一位的。所以从这次跨洋飞行直到现代大飞机生产出来之后的很长一段时间内,飞机还是只能乖乖地沿着陆地飞行。并且出于安全考虑,FAA还在1953年出台了法规:飞机在飞行时,从航路上任意一点出发能够在60分钟内找到一个合适机场用于飞机紧急备降用。法规刚出来的时候,是没有双发和双发以上的区别的,一律都是60分钟。

如果按着FAA的60分钟规定的要求,我们拿一张世界地图,基本可以画出当时飞机能够活动的范围。

在60分钟限制下的飞机活动范围图,其中绿色区域为飞机可以飞到的陆地范围,白色区域是飞机可以飞到的海洋范围。

从这个图上看,飞机活动的范围十分有限,受备降机场的限制,陆地上的飞行连一些偏远地区都涉足不了;海洋上的飞行只能沿着大陆海岸线往外稍微飞一点过过眼瘾;至于跨洋飞行,不存在的。

举个极端点的例子,现在从巴西圣保罗飞往南非约翰内斯堡只要跨过大西洋就到了,如果放在那个时候,就精彩了:飞机得先从南美洲飞过巴拿马运河到北美洲,横穿北美洲之后再飞到格陵兰岛,然后通过冰岛进入欧洲,再从欧洲飞到非洲,然后一直往南飞到非洲最南边。这是个什么样的心路历程,你品,你细细地品。

到了50年代后期,普惠公司研发出了JT8D涡喷发动机,让发动机的可靠性有了很大的提升,当时的波音737和三发的波音727都配备了这个发动机。由于JT8D发动机表现实在太优秀了,到了1964年,FAA宣布三发飞机不再受60分钟规定的限制,于是各种三发飞机开始登上历史舞台,例如L-1011、DC-10、MD-11等。

L1011

1

DC-10

2

MD-11

3

B727

4

依靠三发飞机,民航客机实现了横跨大西洋穿梭于美洲与欧洲的梦想。可三发飞机啥都好,就是成本高,因为飞机重(多一个发动机),导致耗油高,载量小。所以资本驱动着不少人还在打双发飞机的主意,想着如何让双发飞机跟三发飞机一样能够进行跨洋飞行。

到了20世纪70年代,欧洲的一家新成立的飞机制造公司“空中客车”推出了一种机型A300。这个机型安装了两台高旁通比涡扇发动机,发动机推力和可靠性在当时都是超一流的。由于制造商是欧洲的公司,飞机不需要遵守FAA对于双发飞机改航时间的60分钟规定,而是根据当时世界民航组织的规定,改航时间(division time)定成了90分钟。随后A300受到了各个航空公司的追捧和订购,成为了一代经典机型。

波音一看这么个情况,自然不甘落后,稳住阵脚,连续推出了757和767两个机型跟A300竞争,并且通过自己在航空业龙头老大的影响力,尝试改变FAA和世界民航组织的一些政策。最后终于在1985年,FAA推出并批准了ETOPS运行,规定在满足一定的条件后,双发飞机的改航时间由60分钟可以延长至120分钟。从此,双发飞机可以像三发飞机一样,可以横跨大西洋。

这个时候让我再拿出世界地图画圈圈,看看改航时间变为120分钟后飞机的活动范围。

在120分钟改航时间限制下的飞机活动范围图。)

从这个图上看,这些120分钟的圈基本上就把大西洋都覆盖了,当然还有一方面因素是大洋中的一些小岛上也慢慢开始建机场了,这一个个小岛上的机场作为备降机场对扩大飞机活动范围起到了关键的接力作用。

上面的地图是典型的西方国家用的地图,太平洋被分割成了两半,看起来不直观。如果仔细观察会发现,尽管飞机的活动范围已经覆盖了大部分太平洋区域,但是在东太平洋还是有一些“空洞”,最直接的影响就是阻断了夏威夷和东南亚到美国的航线。

只要思想不滑坡,办法总比困难多。1988年,FAA重新修订了ETOPS的规定,把改航时间延长到了180分钟,当然这对飞机和发动机的可靠性要求更加严苛。

我在刚上班的时候,天真地认为如果批准了ETOPS180分钟运行,就完全没必要再实施120分钟甚至90分钟的ETOPS运行了,现在再想起来都会被自己的智商感动。

可能飞行和航务人员对于不同级别的ETOPS对飞机和发动机的要求没什么概念,但对于机务人员来说不同的级别可能意味着完全不同的工作程序,实施高级别ETOPS运行的飞机在检查、维修、放行等工作上可能会有更多更繁琐的要求。

180分钟的ETOPS运行将飞机的活动范围几乎拓展到了全球,据统计能达到地球面积的95%,它使飞机活动范围在世界地图上变成了这样。

从此,双发飞机由于成本低、收益高的特点,逐渐成为跨洋航班的主用飞机,风头远胜三发和四发飞机。后者也在逐渐退出历史舞台:1997年波音并购麦道后不久便宣布停产MD-11,同时降低了波音747的生产比例。

当然,波音这么做的底气也在于现在的发动机可靠性确实太高了。目前世界民航飞机的发动机,每1000小时飞行时间的空中停车率在0.020以内(国内民航由于飞机都很新,这个数值还要更低),也就是说每飞行十万小时,单发失效不到两次。

举个例子,按飞行员每年飞行1000小时算,一个飞行员从20岁飞到60岁退休共40年,最多可以飞四万小时,从几率上说,一个飞行员可能一辈子都遇不到一次空中发动机失效。

也正是基于这一点,才有了后续240分钟、330分钟甚至是370分钟的ETOPS运行。

A350机型,目前只有A350具备ETOPS370分钟的能力。)

最后再讲一个小插曲,可能有的人还见过138分钟和207分钟的ETOPS运行,这是什么鬼呢?

虽然在有了120分钟ETOPS的时候,大西洋被征服了;在有了180分钟ETOPS的时候,太平洋被征服了。但是我在前面文章也说过,改航时间延长是一方面原因,还有一方面原因是海洋上的小岛机场起到了接力作用。

大西洋上的“接力”机场是指格陵兰岛和冰岛上的备降机场,在太平洋则是指阿留申群岛、中途岛上的备降机场,这些机场经常会由于恶劣天气、火山喷发等原因无法使用,也就无法实施ETOPS运行。

https://mp.weixin.qq.com/s/TJpoFw00FkFh0Z68L7JYxQ

为此,FAA特别批准了当这些备降机场不可用时,批准的ETOPS的改航时间可以延长15%,120分钟可以延长至138分钟,180分钟可以延长至207分钟。

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