５８７航班的“阴险杀手”|阴险的意思

　　2001年11月12日,美国航空公司AA587航班。注册号为N14053的A300-600飞机,按计划上午8∶00从纽约肯尼迪国际机场起飞,12∶48分抵达多米尼加共和国首都圣多明各。因肯尼迪国际机场8号候机楼安检不符合规定,造成登机延误,致使该机于上午9∶14分才从31左跑道起飞。机上有旅客246名,机组人员9名,还有5名婴儿未占座位。这样,全机共有260人,货舱里还拆除了几副货板,装运了一辆18轮大卡车。
　　不料,飞机刚刚起飞,就在机场外8公里的皇后区罗卡威角半岛海滩坠毁,机上乘员及地面5人共265人遇难。航班中的旅客大多数为多米尼加籍,他们是来美国打工赚钱的。然后,搭乘这班飞机,回家过好日子。事故现场一片狼藉,旅客行李散落一地,到处都是破碎的肢体。目击者报告:飞机先是踉跄,然后突然俯冲,空中解体。
　　
　　发动机曾令人担心
　　一些目击者说,看见一台发动机从飞机上坠落下来,接着,飞机失去控制,并最终坠毁,但到底是左发还是右发坠落,目击报告并不一致。究其原因,原来是两台发动机先后脱落。这种发动机属美国通用电气公司的CF6-80C2系列,是当前宽体民航机如A300。A310。B747。B767和MD-11的首选发动机之一,包括"空军一号"用的也是这种发动机。该发动机2000年度的起飞可靠性超过99.97%,空中停车率低于0.004/千小时,相当不错。当然,再好的发动机,也不是完美无缺的。该发动机也曾出过事故,甚至整个发动机脱落,只是未造成大的伤亡,仅有个别人轻微受伤而已。
　　1997年9月7日,加拿大国际航空公司CP30航班的波音767-300ER型飞机,从北京首都国际机场起飞,返回温哥华。该机获准起飞后,机组刚刚加大油门,左发动机就进入喘振,紧接着,火警报警,机体明显振动。这时,飞机速度仅为每小时37公里,机组立刻中断起飞,关掉左发动机。所幸199名旅客和10名机组人员平安离机。该航班选用的也是CF6-80-C2发动机。事后检查发现,左发动机高压压气机已严重损坏,位于第2级可变静子叶栅处的机匣被打穿,第3级高压转子已经飞离,是它穿过了发动机,碎片在排气口处还打坏了反推力罩。驱动可变静子叶栅的主动间隙控制阀的液压油泄露出来,导致火警报警。
　　2000年9月22日,美国航空公司的一架波音767-2B7型飞机,因左发动机空中损失过多润滑油,故而在费城国际机场进行检修。该机进行3次启动开车检查,均没有发现异常,于是,决定加大发动机功率再进行试车,当低压转子转速达到93%时,突然发出一声响亮的爆炸声,紧接着,左侧机翼发出火光。在场的3位机务人员立刻启动自动灭火装置,紧急脱离飞机。因火势过猛,不得不动用机场消防队,所幸无人受伤。
　　这架飞机所用的发动机也是CF6-80-C2型。事后检查,发现是因为发动机的高压涡轮盘飞出来,碎为3块,最大的一块从挂架内侧打穿机翼和油箱,坠落在距离飞机400米开外。它导致了左侧机翼起火,并把整个发动机打成两截。第2块落在发动机下面的地上,第3块则踪迹皆无。这个故障如果发生在空中,无疑是毁灭性的。
　　因CF6型发动机出现了一系列非包容事故,使人们不得不怀疑是不是它又出问题了。美国国家运输安全委员会的事故调查表明,1995年前制造的该型号发动机,其高压压气机3～9级轴存在着设计缺陷,导致裂纹和慢性疲劳断裂。1999年和2000年,美国联邦航空局颁发了修改指令,加强对该轴的检查,最后将其替换成1995年后修改设计的新轴。根据当前使用情况,15年后才能把美国国内在用的该型发动机的高压压气轴全部换完。通用电气公司从经济方面考虑,计划帮助用户在5年内完成换轴工作。美国航空公司把CF6系列发动机的大修时间间隔定为1万工作小时,而这次坠毁的AA587航班飞机的左发动机,从上次大修后至今只用了694小时,但右发大修后已用了9788小时。即便如此,联邦航空局要求在2001年9月份之前完成检查老轴的全部工作。按理说,这些发动机应该已经完成了检查,不应该再出现因轴而断裂的事故。
　　1996年元月,该航空公司的另一架A300-600飞机从费城机场起飞,刚爬升到300米高度时,机组就听见一声不太剧烈的轰响,随即左发动机立刻跌落到"慢车"功率状态。飞机立即返场紧急着陆。经检查发现,在左副翼下方和襟翼滑轨两处已被打得坑坑洼洼,原来是涡轮前温度探头脱落,打坏了第一级涡轮,导致叶片断裂并飞出,又打穿了发动机短舱。这些残片继而打坏了上述机翼下表面的相应部位。
　　据此,美国国家运输安全委员会和美国联邦航空局认为,该型发动机。包括普惠发动机公司的同类产品,其包容性设计可能都不足,这是发动机最危险的安全隐患。于是两家厂商均进行了设计整改。但是,美国国家运输安全委员会对此并不十分满意,他们认为,发动机包容性设计不足的问题解决得还不够彻底。
　　发动机导致失事的飞机还可以回溯到1979年5月25日,美国航空公司191航班DC-10飞机从芝加哥奥黑尔国际机场起飞时,左发动机突然脱落,严重影响了液压系统管路,造成左右机翼升力不对称,导致飞机失控。事后检查发现,由于维修不正确使得发动机短舱吊挂出现裂纹。
　　对AA587航班发生的事故,还有另一种分析,因该航班必须飞越牙买加湾野生环境保护区。秋天,正是各类候鸟迁移的热闹季节,所以该机有可能遭到鸟撞。每年,飞鸟给美国军民航飞行造成5亿美元的损失。不过,对于A300-600这样大的飞机,即便遭遇飞鸟撞击,也不应直接导致如此严重的空中解体恶果。除非是成群结队的飞鸟,比如白鹭。然而,机场并未发现当飞机经过时,有这么大规模的鸟群在航道附近飞行。
　　
　　日航波音飞机难脱干系
　　纽约港附近海水清澈见底,非常有利于直升机搜索。沿着AA587航班飞机的航迹搜寻,首先发现的残骸并非目击者传说中脱落的发动机,而是坠落在牙买加湾里的垂尾,它距离飞机残骸主体有800米之远。整个垂尾断面相对整齐,表面基本完好,没发现有任何外来物,如飞鸟或发动机残破件在空中激烈撞击所致的伤痕,甚至没有发现任何结构性的外伤。在垂尾残骸之后,才是已经分离的两台发动机残骸,最后是飞机主体,坠落在新港大道与131街的交叉处。主要残骸基本上都分布在一条线上。既然所有关键部位均未发现外力作用或人为破坏的痕迹,专家们的目光自然转移到飞机本身,特别是在气动方面查找原因。
　　为此,必须尽快复现飞行轨迹。这主要依靠舱音记录仪。飞行数据记录仪及雷达数据。飞行数据记录仪的实际有效记录为飞机出事前的93秒,舱音记录仪比它多记录10秒。而实际上飞机主体此刻已触地,由此推算出飞机的升空时间总共为103秒。根据雷达数据记录,AA587航班是在日航波音747飞机之后105秒起飞的,这个时间间隔显然小于两机起飞时间必须大于120秒的规定。航管记录表明塔台指挥正确,给出的时间间隔为2分20秒。日航波音747飞机按规定应在9：10分起飞，准时离开停机位；AA587航班得到的起飞指令是9：13分。估计日航飞机的起飞动作有些迟缓，又恰逢31左跑道的风速为每秒5、7米，风向320，两架飞机基本上是正面迎风起飞，即朝西北方向起飞，然后左转，载向东南方向离开机场，飞越洋面。
　　交通管制应答机数据表明，当日航飞机位于机场7公司开外、高于AA587航班240米高度时，AA587航班的舱间记录仪曾记录有机长说的“遭遇尾流”的话。飞行数据记录仪还记录了，该航班起飞85秒后，又遭遇了第二波尾流。在此期间，还记录有正在操作飞杨副驾驶的话，他说“最大功率”（指恢复发动机的最大功率）。但没有他们进一步讨论的谈话记灵。
　　一般情况下，飞机起飞后，发动机的功率需减小到“爬升”推力。据分析，当时副驾驶说“最大功率”，可能是为打逄稳定飞机，以补偿飞机失去方各舵控制后的平衡；或希望尽快爬升到足够高度，以便返回机场紧急着陆。当时尾流引起的飞机侧向加速度为0、1G，之后，又增加到0、3-0、4G最后飞机在倾并保持0、3G。记录上虽然还记录有方各舵的相应作用，但不清楚这里操作所致还是其他原因。另外驾驶舱处仍可听见发动机工作的轰鸣声音。
　　记录仪上的另一种吱吱嘎嘎的声音,似乎是飞机机体有什么问题。如果记录仪记录有机内巨响声音,则表示发动机有可能发生了非包容。燃油箱起火或炸弹爆炸之类的故障。地面航管通话磁带记录上也记录有严重的杂音,在机组失去控制能力的最后时刻,再次记录到同类杂音。但目前,仅凭这些还无法确定其性质及起因。
　　对残骸的检查还表明,襟翼和起落架已收起,发动机反推力锁定,水平尾翼无偏转,表示机组操作和飞机姿态正常,正准备进入起飞后爬升阶段。方向舵舵机停在左偏10度的位置上,但其偏转操作指令基本为零。
　　对数据的进一步分析表明,垂尾曾出现过左右摇摆,最后断裂脱落。这会不会是机组在平衡尾流时因操纵动作过猛,致使垂尾左右摆舵,结构应力太大而造成的呢。该尾翼采用的是复合材料,不是金属制品,在下端开有6个孔,通过螺栓与机体紧固在一起。在残骸断裂面的第一个紧固螺栓孔左侧处有许多"起鳞"状裂纹,这是复合材料发生层面分离并导致强度急剧下降的典型特征,而另外5处螺栓紧固件孔没有发现同类裂纹。
　　美国航空公司立刻检查剩余的同类飞机,没有发现什么问题,所以,没有停飞。尽管如此,联邦航空局仍然发出紧急指令,要求检查在美国注册的所有A300-600飞机,包括A310子系列。之后,空客公司向全球用户发出了检查建议书,这其中涉及到490架飞机。
　　检查组在该航空公司俄克拉荷马州塔尔萨维修基地检查该机的保养履历时,意外地发现,该机垂尾左侧因"起鳞"问题,曾于1988年出厂前由厂家进行过修理,并确认无须对此部位专门检查,可以正常使用,对这些紧固件也只需5年检查一次。但是,6年后,该飞机从巴巴多斯飞往波多黎各时,曾在巡航高度上遭遇过严重颠簸,导致47人受伤,事后检查未发现结构受到严重损坏,所以对该机稍加修理后继续恢复使用。现在要仔细研究是否当时就有什么潜在的因素,最终影响了结构强度,使它经不起这次尾流所造成的应力环境。
　　如果确认垂尾先断,就比较容易解释发动机为什么会脱落。因为即便结构正常,这架飞机仍然经受不起剧烈的失控性俯冲,由于这是历史上大型民航机垂尾第一次彻底折断事故,也是复合材料主结构第一次严重损坏事故,因此没有先例可供类比分析。
　　
　　尾流是否诱发因素
　　机长斯坦茨在该公司已经飞行了16年,累计飞行了8050小时,并有该机型机长1723飞行小时的经验。副驾驶莫林于1991年进入公司,具有4400飞行小时经验,同时具有该机型副驾驶1835小时的飞行经验。
　　调查人员极为关注机组是怎么操作方向舵的,因为以前发生的事故中,曾有过这种怀疑。例如1994年9月8日,美国航空公司的一架波音737飞机在匹兹堡机场进近时坠毁;同年10月31日,美国之鹰航空公司当年才接收的一架新的ATR-72飞机,在印第安纳州的罗斯劳恩机场下降时坠毁。在这两次事故中,飞机均发生了突然大幅度翻转的现象。事后调查组对机组人员如何处理这种突发情况提出了质疑。为解决如何处理飞行中突然出现的大幅度偏转问题,美国航空公司还特地开办了高级机动课程的培训。1998年6月,波音和空客公司曾联合发布过一个操作指南,指出如果遇到飞机突然出现大幅度偏转时,应柔和使用方向舵,不要过分偏转,否则,可能导致姿态失控甚至拉坏结构。
　　AA587航班的两位驾驶员都经过了公司高级机动课程的培训,当然也包括如何处理波音747的尾流问题。调查组也对该机上的飞行数据记录仪记录的方向舵操作指令进行了分析,认为完全符合这些教程内容。
　　对这次事故持另一种意见者则认为,虽然剧烈的大幅度偏转会给舵面施加额外应力,但尾翼本身无伤损隐患,不应出现如此干脆彻底地断裂。
　　如果操纵方向舵猛烈偏转,导致飞机突然转向,在推力矢量的惯性加速度效应和发动机转子惯性的作用下,飞机犹如高速旋转的陀螺,瞬间的离心力可高达4吨,以致发动机挂架无法承受。历史上曾有一架A300飞机发生过因飞机突然转向而使发动机挂架严重扭损的事故。
　　大型飞机也曾发生过垂尾断裂的事件,如60年代,一架B-52飞机飞掉了大半个垂尾,幸而平安着陆。按理说,如果飞机完全失去垂尾,造成飞机螺旋,其作用力完全足以折掉发动机。波音747飞机产生的尾流可持续一刻钟,根据飞行数据记录仪,AA587航班实际遭遇过3次震荡,左侧两次,右侧一次,然后飞机失控。方向舵虽然产生过响应,但不知是机组操作不当,还是故障而导致操作失效,从而使飞机发生严重震荡。
　　两周后,即2001年11月28日,该公司注册号为N7055A的一架同类飞机在秘鲁利马起飞后,机组报告该机的垂尾出现了如同鱼尾般的摇摆,飞机随即紧急着陆。以前也曾发生过类似事故,原因是维修不当。
　　飞机在飞行中产生的尾流,主要指因机翼升力效应在翼尖形成的涡旋,在左右机翼翼尖形成的两道涡旋之间,存在着强烈的颠簸气流,进入尾流的飞机十分危险,严重时,可能超过飞机自身侧向滚转的控制能力。乘员也容易因飞机颠簸而受伤。为此,有规则规定,应该避免进入涡流。涡流影响的跨度主要取决于风力和飞行高度,其强度和旋转速度与飞机重量。机翼状态和飞行速度有关,即重量越大。机翼表面越光洁,飞机高度越低,形成的尾流效应就越严重。机翼表面光洁是指襟翼。副翼和减速板等操纵面均处于收起状态。进入尾流的飞机所受影响程度,与前面飞机的翼展幅度和后面飞机自身的侧向操纵性有关。
　　如后面飞机的翼展远小于前面的飞机翼展,其机翼的襟翼。副翼。减速板等又处于收起状态,飞行高度又略低于前机,且又正值起飞或着陆阶段,那么,后面的飞机受到的尾流颠簸影响就最大。AA587航班飞机恰好遇到此种情况。
　　起飞和落地阶段是尾流影响高发区,且尾流具有整体下坠的性质,下坠速度是每分钟上百米,然后越来越慢,力度也越来越弱,直至彻底消失。如果高度较低,可以沉降到地面,造成每秒1.5米左右的侧风。所以后面的飞机要格外当心,尤其重量较轻的飞机。如果在空中,后面的飞机不应低于前机高度,否则,最好保持300米以上的垂直间隔。
　　跟在大飞机后面着陆时,要注意防止下滑偏低,还要观察以避免直接在前机着陆点处接地。如在与前机间隔小于770米的平行跑道上着陆时,要尽量避免低于自己的下滑道;如在交叉跑道上着陆时,应从前机轨迹上方飞越。如只有一条跑道,在起飞的大飞机后面着陆时,最好在其起飞抬头点前就已经接地;如是交叉跑道,应避免从下方穿越其起飞轨迹。否则,应该复飞,不要强行着陆。如果是在大飞机后面起飞,应尽量在其抬头点前抬头,在其轨迹上方爬升,直到脱离其尾流影响区域为止;如在交叉跑道起飞,同样需要避免在其下方穿越。
　　在大飞机后着陆时,除保持规定的间距外,还要留心前机动作是否规范,特别当心它中断着陆,开始复飞。通常,由于大。小飞机分别使用的是仪表飞行和目视飞行规则,所以他们的控制精度和信息及时性存在着较大差异,应当格外小心。
　　需要强调,在前面飞行的飞机,特别是大飞机的机组,必须认识到形成尾流对其他飞机的危险,一定要严格控制好自己的飞行计划,必要时应进行适当地调整。
　　航空公司必须经常训练飞行机组,使他们熟悉尾流,以便不与普通颠簸相混淆,特别是在目视飞行规则环境中,更要保持合理间距。在美国,地面航管放行标准是,两机空中时间间隔不少于2分钟。但是,在空中如何具体操作飞机。避免尾流所导致的危险,主要是飞行机组的责任,而不是地面航管指挥的份内事。
　　
　　复合材料是否杀手
　　截至2001年10月底,A300飞机系列共有85家用户,定货843架。A300-600是该系列当前的主要机型,它于1984年投入使用,到目前共有242架飞机在使用中,用户27家。美国有3家用户即美国航空公司。联邦快递和联邦包裹公司总共有89架,美国航空公司有35架。担任AA587航班的这架飞机是于1988年7月12日交付的,1999年10月曾进行过大修,预定2002年7月到达下一个大修期。
　　这次事故失事的飞机是该型飞机发生事故的第十架,也是该型号第3次发生一等事故。前9次事故均不是飞机本身原因造成的。在3次一等事故中,前两次均为台湾中华航空公司因机组操作错误所致。即一次是在1994年4月26日,在日本名古屋国际机场进近并复飞失败,机上271人中264人遇难;第二次是在1998年2月16日的台北国际机场,再次因进近失败,机上196人全部罹难。如果这次AA587航班事故被证明是飞机本身的故障,它将是该机种第一次因飞机自身故障而造成的事故。
　　复合材料比金属制品重量轻两成以上,更耐腐蚀,同时对温度变化不敏感,强度也更好。在A300-600飞机上,已在垂尾。方向舵。发动机短舱。起落架舱门。机头和襟翼等部位使用了复合材料。
　　A300-600飞机的尾翼采用的复合材料为碳纤维增强高分子聚合物,厚度64毫米,纤维多达12000层。目前,对复合材料的疲劳和内部裂纹的研究远不如金属成熟。如果这次事故一旦最后确定是复合材料垂尾疲劳造成,那将是因复合材料造成的第一起民航机坠毁事故。这个后果不仅仅影响到空客公司的飞机,可能还会严重影响整个民航业。2000年5月,空客公司曾要求用户一次性检查A320系列飞机的垂尾与机体结合部有关的剥离现象,但并未波及A300系列。
　　为搞清AA587航班7.6米高的垂尾整个从根部与机体整齐断裂的原因,已将残骸委托给美国航空航天局兰利结构和材料评估研究中心进行分析,诸如内部结构。耐久性和故障的承受性分析等。
　　复合材料虽然早已广泛应用于大型结构件上,如桥梁。车厢等,但在民航机应用方面比较迟缓,A300-600飞机的垂尾采用复合材料制作,这在民航机上尚属首次。到90年代生产的波音777飞机,其垂尾和平尾才采用了复合材料。
　　复合材料质量的优劣和性能差异的关键,取决于其复合纤维层的排列。布置方式。粘合剂强度及其耐久性,特别是要注意在制造和使用过程中,内层出现的"起泡"和"起鳞"等层面分离现象。如经编织而成,其纤维,转折处需防止断裂。复合材料最大的缺点是比较脆,柔韧性不好,即应力集中承受力较差,意外碰撞易导致内部纤维脱胶甚至断裂,这就会留下致命隐患。
　　空客公司强调,其复合材料的设计标准不仅完全符合适航条件,而且已经超过该机实际使用中可能遭遇的所有高强度应力环境。同时,气象记录表明,AA587航班坠毁时,并未发生异常阵风气流环境。空客的飞机设计概念比较注意防范机组操作粗鲁,在自动飞行系统设计方面,更注意限制机组突然作大动作机动操纵。
　　据分析,AA587航班飞机失事的原因,可能至少需要几个月时间才能搞清楚。到时"阴谋杀手"也许会被"绳之以法"。