乔善勋/文
航空发动机反推器是客机降落使用的重要组件,它能暂时改变气流的方向,可以帮助客机缩短降落距离,降低机轮制动器损耗。但是如果反推器在空中开启,严重时会造成灾难性事故,劳达航空004号航班就是其中的典型案例,空难共导致223人死亡。
劳达004号航班是从香港启德机场飞往奥地利维也纳国际机场,中间经停泰国曼谷国际机场的国际航线。1991年5月26日,一架波音767型客机执飞此航线,客机从泰国曼谷机场起飞不久后便发生空中解体事故,客机最终坠毁在泰国素攀武里府难仓县。
劳达航空(Lauda Air)也被称为维也纳航空,其创建于1979年,总部位于施韦夏特的劳达航空大楼,枢纽机场位于维也纳国际机场。创始人是前F1冠军尼基·劳达(Nikki Lauda)。劳达航空在鼎盛时通航城市多达56座,他们不仅开通了欧洲的航线,还拓展至亚洲和澳洲的洲际航线,其口号是“奥地利的节日之旅”。
图1、尼基·劳达和劳达航空涂装的客机
尼基·劳达是奥地利著名的前F1赛车手,他曾在1975、1977和1984年获得冠军。劳达还是唯一一位代表法拉利和迈凯伦车队夺得冠军的赛车手。劳达不仅在赛车领域取得非凡成就,他还涉足航空业,创建两家航空公司,分别是劳达航空和尼基航空。此外劳达还是庞巴迪公务的形象代言人,他还拥有10%的奔驰AMG马石油F1车队股份。
执飞004号航班的机长是托马斯·J·威尔士(Thomas J. Welch),38岁,他拥有11750小时飞行经验。副驾驶是约瑟夫·索纳(Josef Thurner),41岁,他拥有6500小时飞行经验。执飞机型为波音767-3Z9ER,注册编号OE-LAV,累计7444飞行小时和1133个起降循环。
图2、波音767型客机劳达航空涂装
5月26日,曼谷当地时间23点10分,劳达004号航班从曼谷国际机场起飞准备飞往目的地维也纳国际机场,客机上共搭载了213名乘客和10名机组成员。航班起飞后便进入自动驾驶状态。23点31分,客机突然陷入失速状态并向地面坠去,这架波音767在1200米高度机身解体,客机残骸散落在素攀武里府的一片雨林中,距离曼谷约177公里。
劳达004号航班空难消息传开后,当地也立刻展开搜救行动,遗憾的是他们并未发现幸存者。泰国航空事故调查委员会(AAIC)立刻组成调查组介入事故调查。由于波音767产自美国,美国国家运输安全委员会(NTSB)亦派员协助调查。
劳达004号航班客机坠毁地点偏远,崎岖的山地环境给调查组带来很多挑战,当地的村民还肆意拿走了客机残骸。保护事发现场是空难调查的首要之务,关键证据的缺失会直接影响事故调查。
图3、调查员在劳达航空004号航班客机残骸中
客机残骸散落在约1平方公里的区域,其中最大残骸仅有洛克比空难残骸最大碎片的一半。调查员从残骸的形状和散布区域判断,客机在空中已经解体了。
有目击者称劳达004号航班在空中发生了爆炸,客机拖着火舌坠向地面。会不会是恐怖分子在客机上安放了炸弹?
劳达航空004号航班是波音767型客机的首次空难,这也引起了波音公司的高度重视,他们派出了工程师加入调查组。如果是恐怖袭击的话,事故现场会留下相关证据。调查员开始检测飞机残骸是否留有炸弹爆炸后的痕迹,然而他们并未从中发现任何炸弹爆炸证据,恐怖袭击的选项被排除了。
图4、尼基·劳达亲自前往泰国参与调查事故
劳达航空公司的创始人尼基·劳达获悉后也赶赴事发现场,当他走到客机残骸旁时,客机受损的严重程度大大震惊了他。这让劳达想起他自己的一次惨痛事故,1976年在纽伯格林举行的德国大奖赛中,劳达驾驶的法拉利发生了严重撞车事故,引发的大火差点让他丧命。劳达吸入了过多热毒气让他的肺部受损严重,然而坚强的劳达在受伤6周后就出现在意大利大奖赛上。
劳达对于灾难有着切肤之痛,这一次是载有他名字的客机发生空难,他非常迫切的想知道到底什么原因导致了如此惨烈的空难?
更为令人诧异的是,调查员在很远的地方才发现客机的发动机,而且上面的推力反向器也呈开启状态!
图5、调查员人员站在客机残骸上
发动机推力反向器(Thrust reversal)是客机发动机中一个暂时改变气流方向的装置,它能使发动机的气流转向前方,这能让发动机的推力倒转帮助客机减速。推力反向器多应用于喷气式客机,是客机降落时必不可少的设备。推力反向器通常只会在降落时启用,客机中也有相应的保护措施防止推力反向器在空中打开,它在空中打开可能会带来灾难性后果。
波音公司曾在767型客机投入使用前进行相关测试,其中一项便是在空中开启推力反向器时,还能保证客机安全。当时客机虽然振动很剧烈,但是尚在可控范围,客机没有受坠机威胁。尽管如此,在飞行中开启推力反向器也相当罕见。劳达004号航班是个性问题还是共性问题?航空业不可掉以轻心。
调查员发现劳达004号航班的“黑匣子”受损严重,它们被送往华盛顿特区的NTSB实验室进行数据解析。工程师发现劳达004号航班的飞行数据记录仪(FDR)几乎遭到彻底损坏,仅有驾驶舱语音记录仪(CVR)尚好。
图6、劳达004号航班坠机示意图
推力反向器会是劳达004号航班空难的肇因吗?
CVR的信息显示,劳达004号航班在起飞阶段一切正常。23点22分,机组成员发现有一条目视警告信息,显示客机出现系统故障,这将会导致飞行中1号发动机的推力反向器打开。调查员发现这个警示信息和1号发动机的推力反向器的阀门相关,这个液压隔离阀用来控制送往推力反向器的液压油流量。飞行员当时并未特别在意这个故障信息,他们认为并无大碍。
23时31分,飞行状态的劳达004号航班1号发动机的推力反向器突然开启。副驾驶索纳惊呼:“反向器打开了!(Reverser's deployed!)”。整个客机的状况急转直下,22秒后CVR上了留下客机解体的声音。
调查员也将进行更为细致的研究,波音767的发动机搭载有发动机电子控制器(EEC),这上面的数据也许有助于揭开空难谜团。他们导出EEC的数据后发现,当客机左发动机全功率输出时,推力反向器突然开启。威尔士机长为了应对危机,他将发动机油门拉至慢车位置,并切断1号发动机燃油供给。然而即便如此,004号航班还是无可挽回的向地面坠去。巨大的力道让客机在空中便已解体,燃油在空中点燃后被目击者误以为发生了炸弹爆炸事件。
图7、涉事空难的劳达航空波音767型客机
劳达认为正是发动机推力反向器的突然开启导致事故发生,他亲赴西雅图向波音施压。为了寻求空难的真相,劳达还亲自来到模拟机中重现004号航班的遭遇。模拟结果也以坠机告终。
调查员发现启动推力反向器需要打开两道独立的阀门系统,首先是控制液压油流动的隔离阀门,其次需要打开方向控制阀门才能让系统奏效。调查员并未从事故现场发现方向控制阀门,也许是被村民当做废品拿走了。调查员只能在当地广贴告示栏,并许诺高价回收这个装置。
重赏之下必有勇夫,方向控制阀门在重金的犒赏下回到了调查员手中。然而不幸的是,这个设备并非原装品,有人打开过它,螺丝是松动的,里面甚至还掺杂有泥土,最后被人胡乱拼凑在一起。这让调查员大失所望,他们不得不寻求其他调查途径。
图8、搜救队员和客机残骸
1970年代,航空业曾认为在飞行中即便打开推力反向器也不会造成客机坠毁。但是随着客机的演进,客机的机翼、发动机、吊舱,乃至推力反向器本身的设计都有了变化。波音在测试767的在空中打开推力方向器的项目时,在较低高度和速度上得出“客机失去10%的动力,并仍可控并降落”的结论。但是这和004号航班飞行状态不可同日而语,而且飞行员仅有4~6秒的时间做出正确的改出程序,但是再考虑到飞行员的反应速度和对故障的理解程度,这让客机的坠毁成为了一种必然。
004号航班事故给波音和767客机的运营商敲响了警钟,如果制造商不能妥善解决这个安全隐患,那么下一次类似空难也在所难免。
波音的工程师进行繁多的实验后,终于找出了两道阀门同时开启的原因。隔离阀门和方向控制阀门的电线被捆绑在一个线束中,如果两条电线同时短路,就会导致这个装置失效,这也许解释了客机先发出警报信息,然后就发生推力反向器打开的状况。
图9、尼基·劳达和庞巴迪环球7000
劳达004号航班空难给航空业带来沉痛的教训,让大家认识到客机在高空高速巡航时,突然打开推力反向器的危险性。波音767型客机为了提升燃油效率,采用了更加趋近流线型设计。波音的工程师将发动机移至更为靠前的机翼前缘处,现代客机采用的大涵道发动机相比机翼而言,体积显得更为庞大。早期的推力反向器采用后部开启式,767的则是在发动机中部位置,这种设计会扰乱机翼上方的平滑气流,导致升力下降,多种因素的重叠加重了推力反向器效应。
美国国家航空航天局(NASA)使用一架DC-8模拟004号航班的遭遇时,试飞员发现打开推力反向器一侧的机翼损失了多达25%的升力,这导致客机陷入翻滚的姿态。而DC-8拥有4台发动机都显得难以为继,何况767型客机仅有2台发动机。
1993年7月21日,泰国航空事故调查委员会发布最终的事故报告。而美国国家运输安全委员会也对联邦航空管理局提出多条整改建议。
图10、劳达航空004号航班事故报告
调查报告指出要对装有PW4000发动机的波音767客机推力反向器系统进行认证审查,以评估电气、机械异常和故障模式,这些异常和故障模式允许将方向控制阀压力施加到反向器端口。认证审查包括使阀门在发动机振动频谱下工作,还需确认当液压隔离阀打开时反推器系统防护措施是否充分,以防止意外打开。
整改意见要求修改搭载PW4000发动机的波音767客机飞行操作手册,在飞行中如果打开反推器会造成严重的机身振动、偏航和滚转。
图10、纪念劳达航空004号航班空难纪念园
波音工程师在发动机上加装了一套机械同步锁止设备,这给推力反向器多加了一道安全保障。劳达004号航班空难也给劳达航空公司带来巨大麻烦,他们一共拥有4架客机,这一下损失了25%的运力。
劳达航空公司不得不从外面再找来一架767型客机,以维持航空公司的正常运行。更加不幸的是,劳达航空公司终因经营不善在2013年结业。而空难背后的故事更值得航空从业者深思。
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