伊春空难现场痕迹与残骸分析

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伊春空难现场痕迹与残骸分析
(感谢D.H对本文的贡献)
理论上讲,伊春空难尽管造成了多人伤亡,但却是最容易解读的空难,原因是:
1.事故发生在按照程序近进的着陆阶段,飞行轨迹、参数的变数不大。
2.幸存者、目击者多,由于机长在此次空难中幸存,为破解空难提供了最关键人证,加之大量幸存者事后伤势不重,且在空难发生时基本处于轻松状态,很容易较为准确地记忆事发过程,为事故的取证提供了宝贵的依据。
3.飞机黑匣子完好,残骸分布较为集中,为空难的调查提供了丰富的物证。
4.其他干扰因素少,例如飞机机械问题,认为破坏问题等干扰因素很容易排出,便于调查人员集中精力分析事故本身的技术原因。
由于技术的原因,直到现在航空当局还不便于公开空难的第一手数据和调查资料。但作为外界,很容易通过飞机坠落的飞行轨迹、撞击痕迹以及残骸分析事故的大致历程。
可以告诉大家的是,到目前为止我们从已经获得的各种信息可以首先得出一个重要的结论:飞机最终其实是降落在机场跑道端头后的草地里的,而不是我们一般想象的“坠落”或者是“坠毁”在草地里。
为什么得出如此结论呢,请看我从飞机残骸和轨迹分析得出的结论。
一、关于飞机的第一次触地着陆
对于此次空难中,飞机为什么没有落在跑道上,可以有各种分析和解释,由于官方尚未给出最后结论笔者不敢妄断。仅就飞机着陆在草地里这一事实本身,我认为很有深入分析的必要。
(一)着陆的方向和高度的精确性
需要给大家介绍的是,飞机在着陆阶段是需要按照标准的轨迹实施近进的。所谓“近进”就是下滑至着陆前的一段飞行过程。从外界侧面看这个轨迹是一个具有一定下滑角度直线(基本是直线)下滑过程,从跑道端头迎面看,飞机是沿着对正跑道的下降线飞行的。即,在着陆下滑过程中飞行员既要控制飞机的下滑轨迹,还要控制飞机的方向。从驾驶舱内,飞行员在驾驶现代客机时一般是照着着陆指示系统(微波、仪表等传感器提供信号)提供的高度、方位信息,来操纵飞机沿着预定的轨迹下降直至飞机着陆。
从此次飞机着陆的位置看,大致在跑道端头前1100米左右,按照标准着陆位置在跑道端头前300-500米,我们可以知道此次着陆的位置大致后移了约1500米,按照民航3度下滑角的近进轨迹,我们大致可以分析出此次进场,飞行员在即将着陆阶段的高度控制比预定值低了大约80米左右,考虑到飞机着陆位置比机场高约10-15米,我们可以知道飞行员的下滑高度比预定值低了约60-70米,这在着陆阶段应该是较大的偏差。考虑到伊春机场没有微波着陆系统,着陆完全靠飞行员的目视操作,且飞行当日能见度条件较差,我们可以分析出造成这一偏差的综合原因。
此次飞机着陆的方向也少有偏差,触地点没有在跑道延长线上,大约在跑道延长线左侧150-200米,触地后经过一段滑行和跳跃,最终坠落在跑道延长线上。基于上述同样原因,我们可以大致分析导致此次着陆方向偏的原因。
结论:由于伊春机场没有微波着陆系统,加之飞行当天夜里能见度较低,飞行员目视进场时虽隐约看见跑道(根据飞行员报告推测),但无法根据模糊信息准确建立近进路线。由于飞行员已经做好最终着陆的决心,他只能依据跑道的大致信息进行强行着陆(需要说明的是,在危急时刻飞行员有着陆的最终决定权);由于飞行员获取的跑道信息不清晰,给操作带来了很大困难,飞行员只能依据获得的模糊信息进行概略操纵,这是导致着陆高度、方向误差的直接原因。
(二)飞机着陆的撞击是否强烈
此次着陆过程中飞机的第一触地点在跑道端头后约1100米处,方向偏左150-200米,此处标高约比机场高12米左右,是一个小土坡。触地痕迹深度约1米左右,且划痕清晰没有强烈撞击的痕迹。从机轮留下的痕迹看,飞机在此处触地后很快跳起。
从飞机的第一触地点我们可以分析得出一下一些信息。
1.飞机触地时的速度不大
一般而言,飞机触地速度小于300km/h时,如果着陆姿势较好,就不会造成强烈的冲击,但如果速度超过300km/h造成强烈冲击的概率就加大了,从此次着陆平滑的着陆痕迹看,此时飞行员依然很好地控制着飞机,只是不知道飞机是否接近跑道了,也就是说此时的着陆飞行员完全是盲目的无法预料的。
2.飞机触地时状态平稳
飞机着陆时是否造成破坏的最重要因素是飞机的姿态和下降率。飞机的姿态不好很可能导致飞机触地即解体,今年4月10斯摩棱斯克空难中,飞机带30-50度坡度撞击在相对高80米的大树上,立即造成了飞机解体。而此次着陆中,在第一着陆点基本没有什么飞机残骸,最终飞机停止时机翼还是基本完好的,可以看出此次着陆中飞机的姿态是比较平稳的。我们知道飞机在机场外触地,如果触地时的下降率大于5m/s很容易直接导致飞机解体,也会在地面留下明显的撞击痕迹,而此次着陆第一触地点深度较小,也没有明显的土表、树木严重破坏变形的痕迹,可见此次着陆的下降率不会大于2m/s,也就是说飞行员已经发现了飞机高度较低,并将飞机的下降率减小了,因为正常着陆下滑中飞机的下降率一般为3-4m/s,飞行员如果没有减小下降率,第一触地点的撞击痕迹会严重得多。飞机触地后飞行员显然意识到飞机在跑道外的土地里着陆了,下意识的操纵动作使飞机再次离地。
这一分析结论可以从逃生旅客的叙述中找到根据,旅客说飞机着陆后发现异常没有反推,也就是说旅客并没有感觉撞击非常强烈,只是比平时稍重而已。旅客反映的货架上行李坠落并非第一次着陆是发生的,而是发生在第二次触地之后。
由以上分析我们可以对着陆第一次触地的情形给出初步结论:在飞行员未可预知的情况下,飞机在距离跑道端头1100米左右的小土坡上触地了。由于飞行员较好地控制着飞机,并且在发现飞机高度较低时减小了下降率(是高度低时的最佳处置),使得飞机的第一次触地撞击较为轻微,旅客感觉比正常着陆稍微重一点,因此幸运地没有使飞机在第一触地点解体。这一结果可以说是迫降时的最佳结果,如果不是飞行员很好地控制着飞机,飞机很可能在第一触地点就解体了,如果是那样的话旅客很难有逃生的可能。
二、飞机触地弹起的过程分析
从地面滑行痕迹看,飞机第一次触地滑行了约20米左右弹起跳跃,跳跃的距离约300-350米。从跳跃的距离和跳跃后再次触地的痕迹我们可以大致得出如下结论。
1.着陆速度是基本正常的
如果速度较大的话,再次接地的速度大约减小30km/h左右,再次接地的撞击就会较严重,而从第二次触地的痕迹看,起落架碾压的痕迹很正常,没有很深和很严重的撞击痕迹。如果速度较小,跳跃的距离不可能达到这么远。
2.飞行员参与了操纵
飞行员发现飞机第一次触地后,显然试图控制飞机,这是导致飞机跳起的直接原因,而如果第一次触地后飞行员完全放弃操纵,跳跃的距离不可能这么远,再次接地也不会如此平稳。特别是在飞机再次着陆时,飞行员为减小着陆冲击做出了最大的努力。
三、飞机第二次着陆过程分析
从地面滑行痕迹和飞机碎片残留来看,飞机第二次着陆后由于地面不平坦,滑行中飞机出现了较为剧烈的颠簸,加之灌木丛较高,飞机滑行中与树木刮蹭,导致飞机局部破损碎片脱落。
1.地面不平坦导致飞机颠簸
由于野外地面的平坦程度无法与跑道相比,飞机在滑行中颠簸是不可避免的,从现场来看,由于地面不平和树木较多,飞机碾压造成大量树木倒下折断,有些树木碾压变形。然而,从整个滑行阶段的地面痕迹看,滑行是比较连续的,没有再次跳跃弹起的现象,而且,从滑行路线上也没有发现飞机的大块残片脱落。这说明尽管地面的不平坦和树木造成了飞机的颠簸,但此时飞机并未解体,这一信息是非常重要的。
飞机机体切削树木
2.由于地形原因导致飞机再次离地
飞机二次接地滑行了约80米左右,飞机再次离地,注意我没有用跳起这个词,是因为经过80余米的滑行减速,飞机已经没有能量再次弹起了。造成飞机再次离陆的原因是地形造成的,因为出现了低洼地飞机自然离陆了。这也是导致飞机第三次触地撞击解体的最重要的原因。
四、飞机的第三次撞击与机体折断
在颠簸滑行中,由于地形变化飞机再次离地,并最终撞击在3米深的水坑沿上,这次撞击由于是与水坑沿迎面相撞,其撞击强度远远大于前两次触地。强烈的撞击造成飞机第三次弹起,并重重地摔在距离跑道端头680米左右的延长线上。这两次冲击是造成飞机最终折断的直接原因。
水坑全貌
(一)飞机撞击时的速度
飞机经过第一次触地弹起,在空中飘行缓慢减速,到第二次触地滑行减速,到第三次撞击水坑沿,速度已经大大减小,如果说飞机第一次接地速度在250-280km/h,那么,此时飞机的撞击速度不会大于150km/h。这一撞击速度对于旅客而言应该说还是比较大的,撞击所造成的载荷与冲击很容易造成旅客损伤,但对飞机而言并不算太大,因为飞机是一个相对柔性的筒状结构,其弹性与柔性较好,撞击不会引起像车辆事故那样的机体严重破坏,这就是为什么飞机只是折断而没有解体的原因。
(二)是什么引起飞机的折断
第三次较为撞击的撞击最终造成飞机折断和局部破损,这一方面使得事故的伤害加大。部分旅客在撞击的冲击力作用下,从飞机折断的断口处甩出,直接造成了死亡;撞击水坑以及跳起后的最后坠地,都对旅客的身体造成了较大的伤害;飞机的严重变形导致正常和应急出口难以打开,大量旅客无法顺利从出口逃脱,最终葬身火海;飞机折断与破损导致油管破裂飞机燃烧爆炸,进一步大了伤亡数量。这些是导致最终悲剧的直接原因。另一方面,由于飞机的局部破损,形成了旅客出逃口,部分旅客正是从破损处逃脱得以生还。那么造成飞机折断与破损的原因是什么呢?
1.前面两次触地已经造成了机体的较为严重的损伤
尽管我们说飞机的第一次着陆触地比较平稳,第二次触地也没有形成很大的撞击,但毕竟经过两次撞击和滑行颠簸后,飞机的机体因撞击和颠簸出现了松动了局部破裂,这些都使得飞机的强度和刚性大大下降,飞机已经难以承受后面的撞击和摔落。
2.第三次撞击和最终坠落的强烈冲击导致飞机折断
飞机第二次触地滑行80余米后,前进方向上出现了一个3约米深的水坑,飞机自然离地后与水坑对面的突起的沿相撞,这个撞击的力量相当大,加之撞击后飞机弹起坠落,重重地摔在面,连续的冲击最终导致飞机折断。需要说明的是由于飞机是筒状结构,机体由隔板与桁条连接,这种筒状结构承受轴向扭矩的强度较大,而承受侧向和纵向的弯折力的能力较弱,飞机在触地时很容易因为机头撞击、机翼刮蹭等原因造成飞机机体折断,这种折断的现象既与撞击的弯折力有关,也与飞机的撞击速度有关。此次空难中飞机第三次撞击弹起后再次坠地所形成的弯折力是飞机折断的最终原因。
飞机最终位置在跑道延长线上680米处
五、飞行员的努力使飞机的破坏降到了最低
民航客机在机场跑道后端的土地上迫降,没有导致飞机解体,最终使得大量旅客得以逃生,这一结果是各种原因综合作用形成的,其中有一定的巧合成分。
(一)飞机的触地滑行未造成飞机的严重破损
在能见度较低的情况下,在机场外着陆未造成飞机的解体,既有一定的偶然性,也和飞行员的驾驶技术有关。
1.机场外区域地面相对较为平缓降低了事故的损失
可以想象,如果机场外区域地面起伏条件恶劣的话,飞机触地后很快就会解体;从另一个角度说,如果民航飞机降落在非常平坦的土地上,飞机的破损程度可能会很小。以往有过很多次飞机野外迫降旅客安全的案例,其原因一是民用飞机的速度一般较小,着陆冲击较弱,二是由于民用飞机的筒状结构具有很好的缓冲和保护性能,加上座椅上的安全带能够很好的保护旅客。
2.飞行员着陆过程中状态与数据控制较好,客观上起到了降低损失的作用
无论是在第一次着陆过程中,还是在跃起后第二次接地滑行过程中,以及在飞机第三次撞击水坑边缘后跳起坠地过程中,飞行员都很好地控制了飞机的状态和数据,如果飞行员操纵出现更大的错误,那么飞机很可能在第一次触地或者在后面的滑行、跳跃中就已经解体了。也就是说,飞行员虽然未能发现跑道并在跑道上着陆,但能够很好地控制飞机状态,应该说已经尽了很大的努力。
(二)飞机与水坑边沿的撞击导致飞机解体
在飞机滑行方向上出现深度3米切坡沿较陡的水坑,具有一定的偶然性,但这个水坑客观上加大了事故的等级,从事后的地面轨迹与飞机残骸分析,如果没有这个水坑,飞机很可能不会折断,起火爆炸的可能性也会大大降低。也就是说,如果没有这个水坑这起着陆事故很可能会是一起没有人员伤亡的事故。
飞机撞击水坑边缘导致最终断裂
(三)飞机残骸的相对完整性说明最终的撞击速度已经很小
从残骸看,除飞机的突出物如起落架、发动机在最终的撞击坠落中脱落外,飞机的机体、机翼等大型构建还是基本完整的,飞机仅仅是发生了这段而并未解体。可以推测,经过第一次跳跃以及第二次接地滑行减速后,飞机最终撞击的能量已经大大降低,飞机残骸基本是完整的。根据以往的经验,类似等级的破损旅客的生还率是相当高的,但此次空难最终造成42人遇难,飞机起火爆炸是最主要原因。
(四)造成此次空难重大伤亡的最主要原因
从以上分析可以看出,在能见度较低的情况下,飞行员的处置从技术的角度分析出现了较大失误,但从飞机迫降后的飞行员处置看还是比较成功的,这一结论是纯技术性的。最终导致旅客大量伤亡的原因除了飞行员处置原因以外,主要有两个:
1.飞机与水坑的撞击加重了飞机的损伤;
2.飞机停止滑行后,因各种原因引起的起火爆炸加剧旅客的伤亡。
飞机后舱门未打开(非应急舱门)