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“美鹰折翼”突然掉落的航空发动机和美国航空史上最惨痛的空难

(2018-01-28 21:25:53)
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杂谈

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1979年5月25日是一个正常的通勤日,突然有目击者在芝加哥奥黑尔机场附近看到惊悚的一幕,一架客机的发动机从空中脱落,不久后飞机便陷入失控状态,在空中翻了个身,最终摔落在机场附近的机库旁。事故共造成273人死亡,什么原因导致了美国本土史上伤亡最多的单起空难发生呢?

奥黑尔机场位于芝加哥市中心西北27公里处,从20世纪60年代起至90年代末,一直保持着客流量最大的世界纪录。时至今日,奥黑尔仍是世界上起降次数最多的机场。现在奥黑尔机场共拥有八条跑道。


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图1、芝加哥奥黑尔机场

5月25日,执飞191号航班的机长是沃尔特·力士,53岁,累计22000飞行小时。副驾驶是詹姆斯·迪拉德,49岁,累计9275飞行小时。飞行工程师艾尔弗雷德·尤多维奇,56岁,累计15000飞行小时。客机是编号N110AA的麦道DC-10,是麦克唐纳-道格拉斯公司应美国航空的要求而研发的一款宽体式客机,搭载三具CF6-6K发动机,这能保证客机在短跑道上起降,它相对于747而言更具经济型。

当天下午2点50分,191号航班得到放行指令,他们很快就来到了跑道上。奥黑尔机场天气晴好,只是刮着强烈的西北风,风速达40公里,这天客机上共搭载了258名乘客和13名机组成员。当客机拉升时,塔台管制员发现客机左边的发动机突然脱落,并向上越过机翼后坠落在跑道上。紧接着,客机后面拉出一条燃油和液压油泄露形成的痕迹。

理论上讲只要操作得当,DC-10客机即使失去一个发动机也能平安落地。然而,发动机的缺失严重损害了控制前缘襟翼的液压线路,而且该发动机为机长的仪表系统提供电力,当飞机失速时也会抖杆提醒飞行员。飞行员无法从驾驶舱的窗户中看到客机的具体状况,当时客机飞行手册的单发紧急处理程序中,并没有包括前缘襟翼失效的情况。

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图2、目击者拍摄到客机倾斜的照片

客机液压油泄露后,左翼的前缘襟翼被收回,客机向左倾斜得越来越严重,这导致机翼的失速速度从124节升至160节。飞行员误以为是单发失效故障,他们按照对应程序处理,开始拉起机头并降低速度,此举让客机状态急转直下,客机很快失控并向左倾斜达122度,最终坠毁在机场西南处的一个机库中。

满载燃油的客机引起了冲天火焰,虽然救援人员很快便抵达事故现场,但是他们并没有发现幸存者。事故共造成273人遇难,还包括地面的2人。


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图3、191号航班坠地后引发了爆炸,火光冲天

空难不久后,美国运输安全委员会(NTSB)的调查员便进驻了事故现场。调查员发现,遗失的发动机散落在32R跑道尽头的760米处,客机坠毁后巨大的冲击力还波及到附近的拖车公园,客机机体最终落入机场附近的一个旧机库中。

DC-10型客机从1971年8月5日投入商业运营以来,8年时间就导致了4次致命空难,累计遇难乘客达622人。1972年6月12日,美国航空96号航班从底特律飞往布法罗,在巡航状态中,货舱门突然发生爆炸性减压事故,幸好飞行员迫降成功,没有造成严重后果。而两年后的土耳其981号航班就没有这么幸运,它在巴黎飞往伦敦的巡航过程中发生爆炸性减压事件,由于破坏了飞机的控制系统,事故导致346人遇难。

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图4、美国航空涂装的DC-10型客机

191号航班空难次日,《芝加哥论坛报》头版刊登了一张191号航班事故的照片,这也加剧了公众对于DC-10型客机安全性的担忧。接二连三的空难让美国联邦航空管理局(FAA)痛下决心,他们停飞了美国境内所有DC-10型客机,国外的DC-10型客机也被禁入美国境内,航空公司也将蒙受巨大经济损失。

调查员需要尽快了解事故真相,这是避免类似事故发生的重要一环。他们很快便在跑道附近发现一根断裂的螺栓,这表明是从飞机最先脱落的零部件。DC-10的发动机通过吊架固定在机翼下,而这根螺栓正是固定发动机的关键零部件。

然而,调查员仔细观察后发现,这个螺栓是在撞击跑道后才断裂的,这并不是导致事故的主要原因。调查员将客机残骸收集到仓库中,仔细研究发动机断裂的问题。发动机吊架依靠两个螺栓和机翼固定,分别位于前端和后端,这也是客机上最坚固的地方之一。但是如果这个部件设计有缺陷,其他DC-10型客机也有掉落发动机的潜在危险。

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图5、FAA提供的DC-10发动机和吊架示意图

就在事故调查中,实验室中也解析出191号航班的驾驶舱语音记录器(CVR)信息。调查员发现客机的起飞过程一切正常,但不久后录音设备便失效了,CVR的电正是来自掉落的发动机。录音最后只记录下迪拉德说的“Damn!”,整个录音便戛然而止。调查员同样没有从飞行数据中提取到有价值的信息,驾驶舱中的场景也成了未解之谜。

调查员仔细观察发动机吊架后,发现上面有金属疲劳的痕迹,后端螺栓的顶端有明显的裂纹出现,裂纹附近还有一处凹痕。他们还从客机的维修记录中发现了端倪,事发前2个月,编号N110AA的DC-10型客机的左发动机曾被拆下过。调查员决定来到维修厂观看整个维护过程。

调查员发现维修技师并未严格按照制造商手册维护发动机,他们为了节约时间和成本而跳过了某个关键步骤。制造商手册显示,技师在拆卸发动机时,应该将其从吊架上拆除,并将挂架留在机翼上,这需要拆下数百个连接点。而美国航空的技师则是将挂架和发动机一起从机翼上拆除,仅需要拆下3根螺栓,这将节省下足足200个工时!

技师将发动机和吊架重新安装到机翼上时,由于部件沉重,使用的举重设备精度又不达标,技师在调整安装时,吊架的吊载点受到撞击而受损。客机在飞行过程中,吊架上的受损点形成金属裂纹并不断扩大,最终导致吊架断裂,发动机从机翼上脱落。

调查员认为,191号航班客机在维护发动机时吊架受损,客机在起飞前已经埋下了严重的安全隐患。客机在接下里的飞行中,每一次起降都加重了吊架的受损程度。5月25号的飞行,成为压垮骆驼的最后一根稻草。

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图6、191号航空坠落示意图

调查员还发现,投机取巧的并非美国航空公司一家,其他航空公司也是如此。

现在还剩下最后一个问题,DC-10型客机依靠两个发动机完全可以平安降落。调查员通过客机失事前的照片发现,客机右侧机翼的前缘襟翼已经放出,而左侧的则没有,而且还能明显看到液压油在泄露。调查员推测,发动机脱落时破坏了飞机的液压系统,左侧机翼的前缘缝翼又缩了回去,导致左翼失去了升力,飞机陷入了严重左倾的姿态。

调查员将191号航班的参数输入模拟机中,当他们缩回前缘缝翼的时候,飞机马上响起失速警报的声音,失速抖杆器也会自动响应。但是由于客机的发动机脱落,它不仅摧毁了液压系统,还有驾驶舱报警系统的电力供应,这导致飞行员无法收到飞机失速警报信息,当飞行员按照发动机失效程序处理时,更加剧了飞机失速的程度。

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图7、191号航班事故报告

1979年12月21日,NTSB公布了191号航班事故报告,事故原因并非是客机设计问题,而是维修保养方面的缺陷。报告显示,191号航班的飞行员并没有操作失误,麦道公司也没有给DC-10型客机提供足够的维修说明。调查员发现还有至少8架DC-10的发动机吊架存在裂痕,如果安全隐患未被消除,这些发动机随时有可能从客机上掉下来,这些客机经过彻底的维护后,才被允许重返天空。

FAA要求制造商重新修改DC-10型客机的设计,修复后的客机即使液压系统出现问题,伸出的前缘缝翼也不会缩回来。其次要求飞机的“黑匣子”和发动机仪表系统由多个发动机供电,此外副驾驶也需要安装失速抖杆器。

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图8、散落在地面的191号航班残骸

美国航空公司因维修不规范被美国政府处以50万美元罚金。191号航班空难对DC-10的声誉造成巨大打击,受空难影响,麦道股价应声下跌超过20%。航空公司也对其颇有微词,这导致麦道在和波音的竞争中落于下风。



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