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“9·11”事件重创了美国航空业,大众对航空安全提升到新的关注度。但恐怖事件发生后仅两个月,美国航空公司一架编号为587的航班,从肯尼迪机场起飞不久便坠毁在纽约市皇后区附近的贝尔港,随后飞机起火爆炸,共造成265人遇难(5名地面人员)。如此惨烈的空难,在美国引起了轩然大波,这是普通的空难事故?还是恐怖袭击?
2011年11月12日,美国航空公司587号航班,从纽约肯尼迪机场起飞,目的地是多米尼加圣多明哥亚美利加国际机场,执飞航班机型为1988年交付的空客A300-605R型。
这天,587号航班上共搭载了251名乘客。机长为42岁的爱德华·斯坦德,他曾在美国空军服役,拥有8050飞行小时经验。副驾驶为34岁的斯坦·莫林,他拥有4403飞行小时经验。
587号航班准备完毕后,很快便来到跑道上。根据计划,这架客机排在日本航空的波音747后面起飞。日航747客机从31L跑道起飞后,塔台管制员发现有尾流湍流现象,及时提醒584号航班予以注意。副驾驶莫林联系塔台,得知和前方客机的距离,在日航747起飞1分40秒后,584号航班出发,按照塔台的要求A300-605R客机爬升至1万3千英尺高度。
图1、失事客机,拍摄于1989年
587号航班起飞不到1分钟,便遇上一阵乱流,这让客机陷入颠簸之中。副驾驶莫林试图通过控制方向舵,让客机保持稳定,然而事态却向着最糟糕的情况发展,垂直尾翼脱离了机身,客机开始直线下坠,8秒钟后驾驶舱传来失速警报声。最终,587号航班携带着数十吨燃油撞向住宅区,瞬间摧毁了三座房屋,火势还点燃了附近的房屋,事发地如同炼狱一般。
刚从“9·11”的事件中平复下来的百姓,在这场突如其来的空难面前再次陷入恐慌之中,他们以为恐怖分子又卷土重来。587号航班空难共造成265人遇难,这也是美国航空史上,仅次于191号航班伤亡的第二大空难。
时任纽约市长鲁迪·朱利安尼得知空难消息后,立刻站出来安抚民众,并向白宫寻求帮助。纽约在短时间内便关闭了机场,航班被取消。事故调查由国家安全运输委员会负责(NTSB),联邦调查局(FBI)也派出探员协助调查,这是普通的空难?还是涉嫌恐怖袭击?事故的原因成为美国民众关注的焦点。
图2、587号航班引发的大火
事发地地处人口稠密的住宅区。NTSB的调查员面对废墟开始了艰难的取证,事故现场飞机和建筑残骸混杂在一起,他们必须从中寻找到答案。调查员仔细研究飞机残骸后,并没有发现爆炸物遗留的痕迹,残骸的样品中也没有提取到爆炸物的证据。
令调查员感到不解的是,他们在几英里外的河道中发现了飞机的垂直尾翼,这证明垂直尾翼在飞机飞行途中脱离了机身。这是飞机的重要部件,失去尾翼的那一刻,已经注定了587号航班的悲剧。
调查员转而开始研究客机的“黑匣子”,排除了恐怖袭击的选项后,他们开始探索A300-605R客机设计方面的问题。民航业的快速发展,给改型客机的发展提供了广阔的空间,如果是客机设计上存在的缺陷,那带来的安全隐患更让人担忧。
图3、火光冲天
飞机在空中改变方向,依赖方向舵引导迎面的气流,方向舵偏转的角度越大,飞机转向的角度越大。解析出来的飞行数据记录仪显示,方向舵曾左右快速摆动数次,调查员很不理解这一异常举动。飞机似乎在事故发生前30秒钟陷入了失控的境地,几秒种后飞机突然加速向下俯冲,这表示此时飞机的尾翼脱离了机身。
调查员从驾驶舱语音记录仪中听到飞行员讨论乱流的信息。副驾驶莫林打算加速飞过乱流区域,一声巨响传来之后便是部件断裂的声音。看似牢固的垂直尾翼为什么会突然消失?
图4、搜救队吊起587号航班的尾翼
调查员仔细研究打捞上来的垂直尾翼。垂直尾翼依靠三对连接件固定在机身尾部上,它和机身的断口显示连接件完全失效。打造尾翼的材质是坚固的复合材料,由数百层碳纤维和玻璃纤维合成,重量轻、强度高,广泛运用于现代民用飞机设计中,空客最新款中远程客机A350XWB复合材料所占比高达53%。
如果是这种新型材料失效造成的空难,将对民机制造商是沉痛的打击。如果飞机的设计有缺陷,将会对整个A300系列运营机队造成影响。
调查员从A300客机的制造商资料中,发现了关于尾翼连接件的更多信息。早期的制造记录显示,垂直尾翼在检查时曾发现复合材料大面积脱层现象。脱层意味着数百层纤维合成的复合材料出现分离,这会导致整个尾翼的结构强度降低。
空客将该部件维修后,才将客机交付给美国航空公司。但是如果这些复合材料脱层失效过,那它也可能再度失效。调查员用显微镜对这种材料再次进行检查,但这次没有发现材料脱层的问题。
图5、客机残骸
飞机的材料没问题,会不会是连接件的设计问题?调查员开始检测飞机尾翼的连接件,空客也在尽力提供帮助,他们不希望这件事影响公司的声誉。结构件能否承受空客声称的45.4吨压力?最终的测试结果显示,结构件承受大约90.7吨的压力才失效,这几乎是设计标准的两倍。那么什么情况下才能达到如此极端的条件呢?调查员陷入了苦思苦想中。
调查员翻阅整个记录发现,587号航班尾随一架日航747客机起飞,这股尾流会是引发事故的罪魁祸首吗?尾流湍流是由流过机翼上下的空气造成,当两股气流在机翼尖交汇后,在飞机后方产生一股强大的气流涡旋。
不同机型产生的尾流湍流的大小也不同,小型飞机面临的风险系数较大,尤其是尾随在大飞机之后,更容易产生灾难性的后果。飞行员在训练时为躲避乱流,被刻意要求保持安全距离。调查员怀疑587号航班的飞行员在等待747起飞后,算错了起飞时间。
图6、587号航班遇难者的耐克球鞋 Getty图片
记录显示,日航747在9点11分起飞,塔台管制员还特意提醒587号航班尾流问题。一分半钟之后,587号航班得到起飞许可。副驾驶莫林还特意向斯坦德机长询问了飞行距离的问题,如果他们误判了起飞间隔距离,机场的雷达会显示出来。
调查员标示出两架客机的飞行轨迹和距离,计算结果显示587号航班处于安全距离范围内。尾流湍流的力度并不会对他们造成影响,间隔距离完全符合联邦航空管理局(FAA)的相关规定。但是诡异的是,当587号航班的尾翼遭遇气流的时候,它却被某种巨大的力扯掉了。
影响尾流湍流力度和方向的原因有多种,而天气方面的比重最大。某种程度下,尾流湍流和天气会相互影响。在无风条件下,尾流湍流会呈现笔直状态,这会对飞机的正后方向造成影响。在侧风条件下,尾流湍流会受较大影响,尾流会旋转的向两边漂移。气象记录显示,587号航班起飞时处于无风环境。
美国宇航局(NASA)的科学家同样进行了一个实验,试图计算出当时的尾流湍流强度。A300型客机的垂直尾翼能承受高达90吨的应力,即便遭遇尾流湍流的正面撞击,这一力度也不足以将客机的尾翼折断,更何况587号航班处于安全距离。
调查员开始研究飞行员方向舵操作方式,他们发现587号航班的方向舵快速向左右大幅摆动多次,这个异常的动作会不会是扯掉垂直尾翼的元凶?通常情况下,飞行员只会用方向舵向一个方向偏移几度用以转向,调查员认为587号航班飞行员的极端操作方式会产生强大的气流将尾翼扯掉,他们在电脑上模拟A300客机的飞行轨迹,并重演了副驾驶莫林的操作模式,将方向舵左右摆动3次,幅度达到11度。
调查员发现大幅偏转方向舵会导致尾翼的气动载荷急速增加,最终连接件不堪重负导致垂直尾翼断裂,他们认为是飞行员的操作失误导致了空难发生,这虽然能解释587号航班坠毁的过程,但是背后的原因依旧扑朔迷离。飞行员在起飞阶段应该如何正确应对尾流湍流?调查员不能理解,为什么经验丰富的航线飞行员会犯如此低级的错误。
图7、模拟图片,587号航班折断的尾翼
调查员走访了和莫林共事过的飞行员,其中有人反映莫林经常以这样剧烈的动作处理尾流湍流问题。机长还问他为何如此剧烈的操作动作,莫林称航空公司在训练时就如此要求。这一细节引起了调查员的重视,如果航空公司在培训的时候采取错误的方式,会造成更严重的安全隐患。
训练记录显示莫林有一个坏习惯,美国航空训练飞行员的课程中,有一项要求,让他们从机翼呈90度翻滚中改出,尽管这一现象永远不会在现实生活中出现。航空公司为了提升训练效率,模拟机的程序在设计时不会对飞行员的动作做任何改变,飞行员只能通过不断踩方向舵改出这一动作。
莫林曾有一个训练科目:模拟操作波音747产生尾流的改出过程,学员会被告知尾流湍流会是飞机突然翻转,但实际上最多倾斜10度左右。错误的训练潜意识的让飞行员养成坏的操作习惯,当587号航班真的遭遇747乱流的时候,莫林的操作让垂直尾翼不断受力,他的过激反应葬送了乘客的生命。
587号航班事故后,美国航空公司修改了处理尾流湍流的训练计教程,以避免类似事故的再次发生。训练模拟机经过修改之后也更加符合现实情况。学员在模拟机上的训练不再有延迟现象,他们在训练时被要求在高速飞行时不能使用方向舵。驾驶舱也安装了新型警示灯,防止客机方向舵偏转过度。
图8、587号航班事故纪念墙
训练计划的不缜密,不科学,将影响到飞行员的实际操作。美国航空公司587号航班的悲剧再次验证飞行员的培训,必须科学而切合实际,具有可操作性,不然,类似莫林错误拟的操作还会重演。
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