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空难改变航空史61——无视飞机设计瑕疵引发的空难 联合航空811号航班
(2016-05-23 20:35:28)
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杂谈 |
现代喷气式客机的发明大为缩短了世界间的“距离”，但这些便利来的并不容易。一架客机通常拥有数百万个零件，是最为复杂的交通工具之一，这也为正常的维护保养带来了难度。一旦没有及时修复客机的瑕疵便有可能造成严重的后果，联合航空811号航班就发生了类似经过。
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图1、事故发生前的联合航空811号航班，注册号：N4713U
图2、事故客机在修复后继续在联合航空服役
爆炸性减压（Explosive decompression）让客舱内产生严重的缺氧环境。克罗宁机长操控飞机开始紧急降低高度以获取充足的氧气，同时转弯开始返航程序。飞行员不知道爆炸产生的碎片已经摧毁了飞机的供氧系统，碎片同时还造成了3、4号发动机的严重损害，这也给飞机的安全迫降带来了难度。
联合航空811号航班在事故发生2分钟后便下降至1.5万英尺的高度，飞行员在这个高度才有心思去查看飞机的受损程度，他们发现最靠近爆炸点的3号发动机已经解体了，紧接着一连串的麻烦接踵而至。飞行工程师发现它的N1没有读数（低压转子转速）、排气温度和发动机压缩比都过低，机组成员决定关闭它。弹出的碎片还破坏了右侧机翼的前缘装置，这让左侧的水平安定面产生了凹陷。
图3、阴影处为前货舱门位置
联合航空811号航班为了满足降落条件，开始在空中放油。当飞行员试图增大4号发动机的推力以使飞机下降更快时，他们发现4号发动机也几乎没有N1读数，排气温度过高而且在喷出火焰，机组只得马上将它关闭。客机此时距离檀香山还有上百公里的距离，飞机的控制出现了大问题，整个飞机的状态急转直下。
克罗宁机长在下降途中曾试图联系舱内乘务员，但没有获得回复。飞行工程师决定去客舱一探究竟，他走出驾驶舱便发现811号航班遇上了大麻烦，飞机的1号紧急出口被撕开一大片，只剩下桁梁和框架。托马斯马上返回驾驶舱把他看到的一幕告诉克罗宁机长，他们一致认为飞机遭受了炸弹袭击。由于机身受损，托马斯建议称飞机的速度不能超过250节（460千米/小时），而这架客机的失速速度为240节（440千米/小时），机长不得不在两个速度之间掌握好微妙的平衡。客舱内空服员也开始引导乘客坐紧急迫降的准备，这时就是展示专业素养和平时训练经验的时候了，大家也已做好最坏的打算。
图4、舱门结构损坏示意图
檀香山机场宣布进入紧急状态等待联合航空811号航班的迫降，附近空域也已清空。驾驶舱中也弥散着紧张的气氛，三名机组成员也通力合作，各司其职的做好分内工作。在客机距离机场6分钟航程时，克罗宁机长必须让超重的飞机减速以免冲出跑道。飞行员准备放出襟翼，但是这个部件受损无法完全伸展，这意味着飞机会以较高速度落地。克罗宁机长驾驶着晃晃悠悠的客机对准跑道时，他知道平安降落的机会只有一次，此时他仍在担心超重的飞机会不会在强大的冲击力下解体。
图5、客机被撕裂后的惨状
受损的客机很难受控制，仅剩两具发动机又无法保持正常高度，唯一值得欣慰的是飞机的液压和刹车系统仍然完备。客机在超重并超速的状况下进场依然有摧毁起落架的危险，副驾驶斯莱德目不转睛的盯着仪表提醒克罗宁机长飞机的重要参数，他们之间的配合直接决定着迫降的成功与否。最终联合航空811号航班对准了中线，准确降落在了机场跑道上，飞机的起落架系统也经受住了考验，并完全刹停在跑道上。专业的空服员在45秒内便将乘客疏散一空，机组成员通过滑梯到达地面后，看到飞机的惨状还是让他们心有余悸。搜救人员经过清点后发现，除了在空中罹难的9名乘客，其他人均安然无恙。
美国国家运输安全委员会（NTSB）接管了后续的调查工作，2个月后举办了首次听证会NTSB并未公开有效的信息。参与听证会的家属却从遗留的文件中寻找到了有价值的内容，其中一段文件描述了关于飞机前舱门原始设计的问题，货舱门原本是用螺栓固定在门框上，但是波音公司却将之改装成向外开启的门，这样能增加货仓的容量，但却没有螺栓固定时安全。波音公司采用了他们自认为安全的固定方式（多重固定模式），殊不知这为空中的事故埋下了安全隐患。
图6、C型闩扣锁闭示意图（上）
遇难者家属发现，联合航空811号航班事故的原因就出在固定装置的设计上面，波音747的货舱门在关闭时电动马达会把C型闩扣在门框内的柱子上，然后用门把手移动L形臂（固定器）固定在C型闩上，让门无法打开。但是早在1975年，这个安全问题就已经显现出来了。
图7、C型闩扣锁闭示意图（下）
痛丧爱子的遇难者家属依然锲而不舍的追寻事故背后的事情，不久后他们便发现一场事故就暴露出747客机货舱门的问题。1987年，联合航空811号航班事发前2年，一架泛美航空的747客机从希斯罗机场起飞不久后便在2万英尺高空失去了加压功能，飞行员返航后发现舱门底部已经打开了1吋半的空间，所有固定装置均已失效。客机回到维修中心检查时发现，货舱门的固定器不是断裂就是变形。
图8、货舱门的电路示意图
C型闩怎么会折弯固定器呢？波音方面的回答是由于地面操作人员的失误导致的，但是遇难者家属经过调查后却发现，泛美航空的维修人员曾指出是货舱门电动系统的问题——也就是S2主控锁开关中有一个瑕疵，这导致在门外把手关闭时无法关闭电源。这就意味着，门外把手在关闭时，S2主控锁阀应该切断电力，让C型闩马达不能工作，如果电力无法切断，马达就会将门打开。
为了彻查事故真相，波音要求航空公司进行一项测试：关闭门外把手，再摁下门的开关，工程师发现：舱门被打开了！波音还以为电力已经被切断了，其实门的固定装置仍处于通电状态。门外把手关闭后，固定装置开始移动将固定器推离原位。但是波音公司并没有及时解决这个问题，而是选择了拖延。也就是在波音747在运营了20年间，没有因为这个设计瑕疵爆开舱门全凭运气，一旦这些线路老化发生短路现象，马达便会自动运行，铝质固定器的强度也不够，无法阻止门闩转动，最终导致悲剧发生。
图9、波音747前货舱门结构图
1990年4月，经过一年的调查NTSB公布了事故报告，结果却让人大跌眼镜，NTSB并没有指出舱门电力系统的问题。遇难者家属依旧锲而不舍的调查事故真相，他们认为这本是一起完全可以避免的灾难。在1987年泛美航空事件之后，波音曾通知航空公司如何修正薄弱的铝质固定器，这份文件明确指出将铝质固定器更换为强度更好的钢质固定器，在更换前还需要一些过渡措施，直到完成更换程序。这个看似不起眼的装置花费却不低，每架波音747的改装费用需要2千美元和10小时的工时（所有收益达到数百万美元，飞机停场也是损失）。在航空公司的“精打细算”下，这个改装计划就被无限期搁置了。
更令人气愤的是，1988年FAA就已经给航空公司下达了十八个月的限期整改令，遗憾的是联合航空811号航班没有躲过一场本可以避免的劫难。当局为什么没有强制航空公司尽快解决这个安全隐患呢？经济效益是最大的拦路虎，因此航空公司和FAA私下达成协议，将飞机的改装时间大为延长，FAA当局的妥协也成为事故发生的一个注脚。联合航空811号航班事故发生后，FAA立刻要求航空公司执行货舱门改装计划，从原来的十八个月减至一个月。
图10、联合航空811号航班事故的关键证据：前货舱门
图11、货舱门锁紧凸轮和锁定部门解锁和锁定位置
图12、英雄般表现的大卫·克罗宁还接受了英国女王的嘉奖
资料援引：
1、National Geographic Channel Documentaries：Unlocking Disaster :United Airlines Flight811
2、http://zh.wikipedia.org/
3、相关官方报告
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