如何用高科技防止航空灾难

高 峰

飞机的出现，使得人们的远距离出行更方便、更快捷。然而，空难，即便是虚惊一场的事故，总是会在人们心里投下莫大的阴影。因此，人类对于飞行安全的追求，一刻也没有停步，工程师们不断探索更先进的技术来保障航班安全……然而，所有的努力，还是无法杜绝空难的发生。

作为最重要的跨国交通工具，飞机真的如一些研究所说是最安全的交通工具吗？历次空难后，人类如何在伤痛中改进飞机安全性能？现有科技是否有无法突破的安全瓶颈？

用“数据”防止灾难

数十年来，美国一直在研究如何防止空难的发生，对数据的搜集极其重视。美国航空业的监管机构——美国联邦航空管理局（FAA）被称为“航空业的侦探”。

他们专门成立了“飞行安全小组”，该小组由经验丰富的飞行员、计算机分析师组成。每天，他们都会梳理记录，下载数以千计的航班信息以及飞行员的事件报告。一旦有事故发生的苗头，他们立即启动紧急预案，将危险“扼杀在摇篮中”。

近年来，这个团队已经发现了数起因不安全降落或起飞故障而可能发生事故的事件，并第一时间通知了航空公司和该航班，提前将危险排除。安全小组曾因某架飞机的轮胎异常，在佛蒙特州的一个机场跑道上发现了一个大的凸起。这个事件告诉人们 ，“飞行安全小组”的存在非常有必要。

飞机上还安装着记录飞行细节的内存盘（并非“黑匣子”），它记录着包括速度、俯仰角度、发动机温度等一切重要数据。一旦数据异常，内存盘会发出警报，引起注意。

业内人士表示，分析这些信息可以令我们对行业安全问题有更深入的了解，促使大家行动起来，对问题按照轻重缓急进行解决。对待安全问题，行业组织和其他利益相关方的态度都是一致的，那就是使用数据可以帮助业内人士预判安全问题，发现管理死角，以便在其真正构成威胁之前能够及时采取行动。

在过去的一段时间内，这个数据系统已经成功地对数个国际机场的跑道发出过警报，比如拉斯维加斯国际机场。

飞机制造商的努力

飞机制造商在提高飞行安全方面也扮演了重要角色，他们可以提供更好的飞机设计、系统设计和程序设计，安装更先进的设备。

近年来，空客在安全技术方面的进步，首推防冲出跑道系统（ROPS)，这个系统已成为空客A380的标配。去年11月，A320系列飞机的ROPS也通过了FAA的适航认证。这项驾驶舱机载系统领域的技术，可以有效增强飞行员降落时的情境意识，降低飞机偏离跑道的风险，而且在必要的情况下，该系统可以为飞机提供主动保护。今年3月，美国航空公司开始为其空客A320机队安装ROPS。

此外，空客A380配备了霍尼韦尔的新一代天气雷达技术，即三维气象雷达技术。该雷达产品能够以全三维形式显示天气情况，从地面到1.8万米高空，以及320海里范围内进行自动探测，并提供多种水平与垂直剖面气象分析和解析选项。调查数据显示，使用此款雷达后，飞行员在飞行时的决策效率可提高37%。

发生事故后旅客和机组人员该如何求生？这是多年来波音公司一直关注的问题。为此，公司做了大量研究：开发了更实用的旅客座椅，以降低伤害程度和缩短旅客逃离时间；对飞机起落架和发动机也有特别设计，使它们能够从机身上拆去以减少损坏；增强了油箱结构的完整性，以降低断裂的风险；整个机身也增加了阻燃材料。

1996年，一架美国环球航空公司的波音747飞机起飞后不久，在长岛上空发生爆炸。美国官方认为，它是飞机的中央油箱过于靠近热源，使得燃料和空气混合产生爆炸。自此之后，波音开发了油箱惰化系统。

飞机燃油箱惰化系统的核心装置是空气分离装置，分为分子筛型和渗透膜型惰性气体产生系统。渗透膜型惰性气体产生系统采用中空纤维膜，利用空气中不同气体在有机高分子膜中的不同渗透速率，实现氧气和氮气分离。当有一定压力的空气通过中空纤维膜时，氮气因渗透速度慢将留在隔膜中，氧气、二氧化碳及水蒸气会快速透过膜壁渗透到纤维外。

氮气分子最后输入到空油箱中，可避免燃烧爆炸事故。2006年，燃油惰化成为硬性规定，所有的新飞机都必须装配这一系统。

近地警告系统“保驾”起降

得益于全球卫星定位系统、高速及大存储容量的计算机技术，以及精确而复杂的世界地形数据库，自1998年以来，一些飞机制造商开始在飞机中安装增强型近地警告系统。

据介绍，安装这种系统的飞机在一定高度飞行时，如果相对地面有较大的下降幅度，系统就会发出“下降率”以及“拉起”的警告声音。这一系统主要针对飞行撞地事故的发生。

科学家研发近地警告系统，原因主要由于飞机自身系统设计的警告时间不够，在飞机接近危险地形时，没有足够反应时间避让，一般都发生在机场附近，即在飞机着陆的最后阶段。为了减少可控飞行撞地，美国联邦航空局1974年要求所有在美国空域飞行的飞机，必须安装近地警告系统。1996年于飞机上使用的增强型近地警告系统通过引入地形数据库和地形显示预警功能，可提前60秒进行预警。

全球空中交通监视

目前，地球表面只有10%的地区拥有雷达基础设施，沙漠、海洋以及澳大利亚的某些区域都存在巨大的雷达信号覆盖缺口。

欧洲和北美团队已开始研发相关系统，让人们能更准确地标示出飞机的位置，并绘制出其飞行路径。这些系统将利用以人造卫星为基础的传感器而非雷达接收信号，包括飞机每秒自动发出的关于其位置和速度的数据。

陆基雷达目前能接收有关某架飞机位置的信息，但它的覆盖范围不包括海洋和遥远的区域。陆基雷达也可与机载人造卫星通信工具共同使用。但这些通信工具需要提前进行试用，许多受到预算约束的航空公司也必须为之付费。

尽管飞机自动发出的信号能指示出其所在位置，但这些信号仍会被切断，失联的MH370或许就出现了这一情况。新的卫星传感器可以为搜救工作提供援助，并帮助航空公司节省燃料。

据悉，由美国人造卫星运营商铱星系统公司、加拿大空中导航机构和三家欧洲空中交通管制机构成立的合资企业艾雷恩公司表示，将从2018年开始提供全球空中交通监视空基系统。

更精确的速度感应器

澳大利亚新南威尔士大学的工程师奥布莱恩开发出了一种新技术，有望降低飞机坠毁率。

革新在于对速度感应器的改进。现今的飞机采用皮托管作为速度感应器。当遇到障碍物，如灰尘积聚、飞鸟或昆虫，皮托管显示速度的功能就会失效。另外，在糟糕的天气环境下，它极易冻结阻塞并可能造成致命事故。最著名的例子，就是2009年法航447在大西洋坠毁，228人罹难。

这款新开发出的激光速度感应器可以精确快速地确定飞机速度。该新型设备利用激光技术来计算飞机在空中的速度。原理在于氧分子吸收光子时，传感器能够探测到激光束中光子的多普勒移动速度。

它的感应原理是利用激光光线，并没有物理部件暴露于气流中，所以，当遇到极寒或是突然升温时，它并不受影响。激光速度传感器已成功地在高速风洞中通过测试，但仍需更多反复测试才能投入使用。

装降落伞靠谱吗

飞机上配备降落伞并不是什么新鲜事，大约有10%的直升机和私人飞机上配备大型降落伞，发生紧急事故时这种降落伞能迅速打开，吊住整架飞机稳稳落地，不至于发生坠机。既然降落伞的作用这么大，为什么民航客机上不配备大型降落伞，来拯救整架飞机上的乘客呢？

BRS公司是整机降落伞的主要生产厂商之一，总部设在美国佛罗里达州迈阿密，由鲍里斯·波波夫创建。在经历一次滑翔机失控事故之后，波波夫创建了BRS公司。当时，他驾驶的滑翔机从大约150米的高度坠落，最后落进湖里。正是这场事故，促使他研发提高航空安全的技术装置。BRS降落伞适用的最大飞机最多也不过搭载5个人，波波夫计划在5年内为能够搭载20名乘客的飞机安装降落伞。

据专家测算，为了让大型商业客机——可以搭载大约500名乘客的波音747安全着陆，需要使用21个波波夫设计的降落伞，每个降落伞的尺寸相当于一个足球场。这种做法显然不可行。为了减少降落伞伞盖数量，一种方式是在发生紧急情况时抛弃飞机的所有重型组件―—机翼和发动机，降落伞只负责拯救客舱。但这同时也是一种极端做法，波波夫说：“如果你一定要这么做，抛弃机翼和发动机，我只能希望这种事情不会发生在城市上空。”

另外一款安全设计是使用特制的刀片切掉机翼，而后将客舱分割成几段，每一段配备一个降落伞。这种降落伞能够大幅延缓速度，避免在起飞和降落事故中造成人员伤亡。不过，这种降落伞不可能在短期内投入使用，因为这需要对客机进行全面的重新设计。

另外，有人提出，民航客机是否可以像战斗机机舱那样设置弹射装置？机内座椅可被设计成球形或卵形的密封保护舱，在危急时刻可打开，能供氧、能照明，还配有自动助力系统和降落伞，即使离开飞机，也能自动飞行一段时间，保证安全降落……这一想法看上去很完美，但安全专家表示，弹射装置一般安装在可打开的驾驶舱内，目前的客舱是密封的，且体积较大，弹射装置的猜想并不符合安装条件。加上设计成本耗资太大，短期内估计无法实现。