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清洗飞机引发的空难 德国XL航空888T号航班事故:空难改变航空史55

(2016-02-24 17:54:35)

 

    空中客车A320型客机被称为“永不失速”的客机,也就是当飞行电脑发现飞机空速下降时,电脑会自动下压机头姿态并增加发动机推力让飞机改出失速状态。一群专业的飞行员正在对一架商用客机进行测试,正在进行的是客机失速(注:stall,失速是指翼型气动迎角(Angle of attack)增加到一定程度(达到临界值)时,翼型所产生的升力(lift force)突然减小的一种状态)项目。但是这一次德国XL航空888T号航空就没有那么幸运,飞机并没有正常改出失速状态,而是一头扎进了海里。A320的“失速防止”为什么没有起到应有的效果?如何避免类似事故的再次发生?给调查人员画了一个大大的问号

 

图1、空难发生时已经将XL航空涂回新西兰航空标示图1、空难发生时已经将XL航空涂回新西兰航空标示

       德国XL航空888T号航班是新西兰航空出租给德国XL航空公司的一架A320型客机,在完成飞行测试后将交还给新西兰航空公司。此次测试将从法国佩皮尼昂-里韦萨尔泰机场(Perpignan–Rivesaltes Airport)起飞,在地中海空域进行一系列测试。机长为62岁的艾德姆(Ahmet Erdem),他是伯根航空公司最资深的飞行员,拥有24750小时的飞行经验。副驾驶为34的格瑞那(Aykut Gergin),拥有3400小时的飞行经验。后备飞行员为穆丽思(Muhlis Evrenesoğlu)。

2008年11月27日,艾德姆机长将会对这架A320进行自动驾驶功能的测试,这也是整个测试程序的最后一项,之后这架客机将被归还于新西兰航空公司。副驾驶格瑞那则负责监控飞机仪表设备。新西兰航空派出的验收组长要在在飞行中进行35项测试,完成最后的“验收飞行”。客舱中只有三名新西兰航空的工程师和工作人员,他们将在测试完成后随飞机返回新西兰。

 

图2、XL航空888T航班原计划的飞行测试路线图图2、XL航空888T航班原计划的飞行测试路线图

此次测试预计耗时两个半小时,他们飞至法国西海岸后再返回佩皮尼昂-里韦萨尔泰机场,飞行员足以利用这段时间进行所有项目的测试。测试的第一项为起落架的收纳系统,工程师必须确认起落架系统在一定的时间内归位并上锁。第二项为大角度转弯项目,艾德姆机长必须先获得授权才能进行这个项目的操作,航管员则认为在此空域中做这样的机动动作并不安全并拒绝了这一行为。

 

图3、XL航空888T航班实际的飞行路线图3、XL航空888T航班实际的飞行路线

    完成不了测试项目的888T号航班决定打道回府,20分钟后他们便回到了机场附近。但是飞机在下降途中却逐渐失去控制,这架A320的机头一直呈现上扬状态。艾德姆机长为了改变这一现象,他加大了油门控制并将操作杆向前推,试图压下机头改出这一姿态,但是飞机仍没有任何反应。艾德姆机长即便收回了飞机襟翼也显得徒劳无功,飞机翻转着一头冲向海里,几秒钟后便永远的从雷达屏幕上消失了。

    航管员立刻通知搜救队前往事发海域,搜救员来到事故地点时仅仅发现了飞机的残骸,附近海域没有任何生命迹象。随后XL航空的发言人向外界通报了这一惨闻,法国民航安全调查分析局(BEA)派出了塞巴斯蒂安·大卫(Sebastien David)领衔的调查组接手了事故调查工作。

 

图4、漂浮在海中的888T航班残骸图4、漂浮在海中的888T航班残骸

    空中客车A320是全球最受欢迎的中短程窄体客机之一,它拥有相当高的自动化程度,机载的自动驾驶仪能够完成大部分飞行控制,这大大降低人为操作失误的可能性。A320一经推出就广受航空公司欢迎,每天都有大量的旅客搭乘A320穿梭世界各地,如果是飞机自身的问题造成的空难,就会造成不可估量的负面影响,调查员必须尽快查明真相以绝造成更多不良后果

    调查员首要的任务便是从茫茫大海中打捞出飞机的“黑匣子”,不断恶化的天气也增加了搜救难度。极低的能见度迫使搜救人员动用声呐设备用来扫描海床,但是发现残骸只是完成了一半工作,他们还需要将其打捞上来。

 

图5、A320的防护和交付程序图5、A320的防护和交付程序

    与此同时,调查员也根据目击者的叙述大致描绘出888T号航班坠落的轨迹。调查员从空管员那里得知此航班要进行飞行测试的信息,所以怀疑悲剧是在飞行员进行具有危险性的飞行测试时发生的。事故发生后的第三天搜救人员打捞出了“黑匣子”,但是由于湿气侵入到了元器件中,BEA的实验室并没有从中读取出数据。调查组不得不寻求制造商的帮助,将“黑匣子”寄往美国进行处理。

    调查组转而开始研究打捞出的飞机残骸,发动机的碎片成为重点关注对象。调查员认为如果是发动机出现了故障,这就很好解释了888T号航班最后的“诡异”航迹,但是他们发现涡扇发动机内部受损严重,证明发动机在发生碰撞时仍在正常工作,发动机失效的选项被排除了。调查组开始对这架A320的维修记录进行更为细致的调查,记录显示XL航空公司为了归还客机,工程师耗费了三周时间对飞机进行了彻底的检查,检查记录上并未显示飞机有任何问题。“黑匣子”里的信息成为事故调查的关键。

 

图6、德国XL航空标准涂装图6、德国XL航空标准涂装

    事故发生一个半月后,“黑匣子”的制造商终于解析出里面的数据。座舱语音记录仪显示,尽管空管员禁止了888T号航班进行飞行测试的请求,但是机组成员仍在继续进行他们的测试项目。飞行员只能在飞行途中寻找机会完成测试项目,空管员给出了888T号航班右转返航的指令,而正是这个信息让艾德姆机长得以尝试预防“飞机转弯角度过大”系统。紧接着飞机又进行了“超速”测试,飞行员在短短的半小时内就完成了12个测试项目。

    A320被空中客车的工程师设计成为“永不失速”的客机,也就是当电脑发现空速下降时,机载电脑会自动下压机头并增加发动机推力让客机脱离失速状态。根据规定在低空域是严禁做低速测试的,这种测试应该在一万英尺高度进行。当888T号航班穿越到云层之下时,艾德姆机长认为他们可以进行“失速保护系统”的测试,所以他并没有依规定行事而是降低了飞机速度,等待自动保护系统的启动。但是这一次飞机的“失速保护系统”没有做出任何反应,而是径直向海中坠去。

 

图7、模拟飞机坠落图像图7、模拟飞机坠落图像

    A320客机的“失速防护系统”已经在事故中充分展现出重要性,2009年,全美航空1549号班机的空客A320在纽约拉瓜迪亚机场起飞爬升过程中遭遇雁群,导致两具发动机失效飞机完全失去动力。沙林博格机长决定迫降在哈迪逊河道中,机载电脑则开始自动修正飞机的迎风角度,为最终的迫降成功奠定了基础。

    调查员怀疑是不是失事客机的“失速防护系统”出现了瑕疵导致了空难的发生?888T号航班事故调查过程中,民航界又传来噩耗。一架法国航空公司447号航班从巴西里约热内卢起飞后突然消失在大西洋上空,造成机上228人全数遇难(见:空难改变航空史1:突然消失的法航447)。BEA从888T号航班事故调查组抽掉了部分力量参与法航447号航班事故的调查,这也给大卫的团队带来了更多挑战。

 

图8、法航447,事故机图8、法航447,事故机

    调查员在研究飞行记录仪的数据是发现一个蹊跷的问题,他们发现客机在飞行过程中有两组关键的传感器同时发生故障。其中一个就是攻角传感器,它就像安装在机身外部的风向标一样,在飞行过程中会改变角度,协助飞行电脑侦测飞机的姿态,有了这个数据“失速防护系统”才能正常工作。但是如果传感器因为故障问题卡在某一个角度上,飞机即使出现危险状况,“失速防护系统”也不会起任何作用。搜救员又要重返海底寻找这个传感器的残骸,对于事故的调查至关重要。

 

图9、A320攻角传感器的位置图9、A320攻角传感器的位置

    搜救员经过两天的艰苦寻找,终于将两组传感器捞出水面。调查员立刻对其展开试验,结果显示攻角传感器没有任何问题,这又和传感器故障的问题相矛盾。大卫决定重新审视飞行数据记录仪里的数值,这次他将飞行过程中的高度和对应气温标示出来。在高空中机舱外的温度会很低,传感器会不会因此受冷而结冰?调查员认为如果飞机穿梭在雨中,水进入传感器也会导致结冰,当天的气象记录也让这一猜测站不住脚。事实上,工程师在设计攻角传感器的时候就已经将防水因素考虑在内了,空中进水的选项也被划掉了。

 

图10、油漆工将攻角传感器遮住以防止被油漆堵塞图10、油漆工将攻角传感器遮住以防止被油漆堵塞

    调查员从传感器边缘的油漆痕迹上发现了问题,他们决定再度返回曾维护过这架飞机的维修基地。工程师要在这里将XL航空涂成新西兰航空的颜色,“攻角传感器”特殊的性质成为油漆工的重点保护对象。调查员又提出一个假设:888T号航班的传感器会不会被油漆堵塞?飞行数据记录仪里显示888T号航班的传感器直到起飞22分钟后才失效,油漆方面的原因也被排除了。

    不过调查员在维修记录中发现一个小问题:飞机涂装完成后需要再次清洗。通常情况下维修人员会用布擦拭掉灰尘,但是这次却因为赶时间使用水管进行冲洗,高压水枪直接冲洗到了没有任何保护措施的传感器。调查人员为了印证这一猜测,他们决定用相同的方法再进行冲洗一遍。然后调查员将传感器放进冷库中,模拟高空的低温环境。实验结果很好的解释了这一猜想,冰将传感器中的可活动的部件完全冻住

 

图11、调查员用高压水泵清洗攻角传感器图11、调查员用高压水泵清洗攻角传感器

    调查员又将一架A320客机的传感器灌入水进行实机测试,他们发现低空时一切正常,当飞机升至3万英尺高空时传感器内部便降到了冰点以下,随着时间的加长整个攻角传感器彻底失灵,“失速防护系统”也失去了应有的作用。当艾德姆机长开始测试A320自动改出失速的项目时,飞行电脑将飞机的速度降的过低,导致低于维持正常飞行的最下限速度。

    急剧下滑的空速让飞行仪表盘上显示出“使用手动俯仰修正(Use Man Pitch Trim)”的警示灯,这条信息警告飞行员飞行电脑不在控制飞机,现在处于全手动驾驶模式,这通常是飞行电脑遇到相矛盾的指令时的表现。遗憾的是飞行员好像没有看到这一警告信息,亦或是不了解这一警告信息的含义。艾德姆机长试图通过压杆让飞机恢复正常姿态,但是在手动模式当中这并不能大幅修正飞机俯仰角度,还需要飞行员调整配平调整轮。最后关头,机组成员极力想要挽回局面,一切都太晚了……

 

图12、空客A320驾驶舱图12、空客A320驾驶舱

    调查员开始审视两名机组成员的资质问题,也许是训练不足导致缺乏应变能力。资料显示无论是正副驾驶还是观察员机长,都拥有非常丰富的飞行经验。没有发现问题才是最大的问题,调查员必须搞清楚为什么经验老道的飞行员不能解决这一危险行为。飞行员在进行测试飞机的各个项目时,即使听到警报声也不用过多担心,因为自动驾驶仪每次都能有很好的反应。这也让飞行员对飞机功能太过信任,谁成想攻角传感器在高空被冻结失效,最终酿成机毁人亡的惨案。飞机测试失速时做在的高度过低也是悲剧的一大成因,导致飞行员没有足够的时间改出失速状态。

 

图13、一架降落的XL航空客机图13、一架降落的XL航空客机

    最终的报告指出了发生事故的几个关键因素,包括飞机的清洗程序和在定进行飞行测试时需要注意的事项。报告中也强调了针对验收飞行需要更为明确的程序,以及加强从失速状态中改出的训练。航空专家称现代客机在通往自动化驾驶的路上不会止步,早期的飞机让我们学会如何驾驶飞机,然后再学会如何操作自动驾驶的飞机。事故不会凭空发生,调查空难是为了保障更为安全的蓝天。

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