“不可能的降落”
2018-05-14乔善勋
乔善勋
在“电传飞控”应用之前,大型客机都是通过液压系统控制客机的姿态,为了保障安全,客机一般都会有多套液压系统。美国联合航空232号航班则因发动机材料瑕疵,射出的碎片摧毁了机上3套液压系统,导致客机翼面控制失效,飞行员能操纵的仅仅是2台发动机。
232号航班面临重大灾难,失去液压系统的飞行面临“不可能的降落”,飞行员能力挽狂澜吗?
液压为零:三套液压系统失效
1989年7月19日,美国联合航空232号航班由一架编号为N1819U的麦道 DC-10-10型客机执飞,飞行路线是从史提布列顿国际机场至费城国际机场,中间经停奥黑尔国际机场。
麦道DC-10是麦克唐纳-道格拉斯公司在1970年代制造的一款三发宽体客机,1970年8月29日首飞,1971年8月5日交付首家客户,在20年的生产周期内共生产了386架。
当日,执飞232号航班的机长是艾尔·海恩斯,57岁,1956年加入联合航空公司,累计飞行时间达29967小时。第一副驾驶是威廉·瑞考德,48岁,累计飞行时间达20000小时。上述两人都曾在美国空军服役。第二副驾驶为杜立德·达沃克。联合航空公司的DC-10型客机飞行教员丹尼斯·费齐也是这架客机的乘客,他在随后的事故中发挥了不可替代的作用。
7月19日这天,天气晴好。232号航班正常起飞后,平稳地进入巡航状态。突然,一声巨响传来,飞机立即陷入剧烈的颠簸之中,驾驶舱警铃大作,威廉·瑞考德马上关闭了自动驾驶仪。飞行员在剧烈的晃动中几乎控制不了飞机,海恩斯机长也看不清仪表上的数据。最终,他发现是飞机的2号发动机出现了故障。
DC-10型客机装备有3台发动机,2号发动机位于客机的尾翼中。客舱内的费齐感觉并不像发动机故障那样简单,他发现客机的右翼明显下沉,飞机也开始侧倾。
海恩斯机长决定关闭2号发动机,但是客机依然处于失控状态,而且向右倾斜得越发严重。如果飞行员不能将客机恢复平飞状态,客机将彻底陷入翻转之中。这不像是发动机故障所带来的问题。更令人不安的是,杜立德发现飞机的液压油表显示为零,这意味着客机的3套液压系统同时失效。
客机的液压系统负责将飞行员的操纵指令传递到控制飞机的操纵面上。例如,升降舵控制客机的俯仰,垂直尾翼上的方向舵用来修正客机的航向和进行小角度转向,副翼用来控制飞机的滚转运动。在失去液压系统之后,飞行员完全无法对客机进行主动控制。
但飞行员们没有放弃希望,他们死命握住操纵杆,希望能够让飞机恢复正常飞行。由于232号航班上只有左右两个发动机还在正常工作,飞行员只能通过调整发动机的动力输出来恢复飞机的飞行状态。
经过悉心调整,客机恢复了平飞状态,但仍然处在失控的边缘。根据经验,飞行员判断客机的油量足以飞到芝加哥,但是失去了液压系统,他们也不知道该以什么样的状态进行着陆。历史上从未有DC-10的飞行员在飞机失去液压系统后成功迫降的先例,机上的296人命悬一线。
迫降苏城:185人幸免于难
突然,232号航班开始向下俯冲。在正常情况下,飞行员向后拉杆并加大油门就可以让飞机抬头。经过努力,飞行员让飞机暂时摆脱了俯冲状态,但是高度下降了1000英尺。
当客机的2号发动机停止工作后,飞机就已经开始向右偏航。这时,232号航班已经偏离了航线,飞机必须尽快降落。与塔台沟通后,飞行员决定迫降在爱荷华州的苏城。
不久后,客机又处于爬升状态,但这会让空速快速下降,机翼也会失去升力。如果这种状态持续下去,客机就会失速,并从空中摔下来。
海恩斯机长为了压低机头,降低了发动机输出功率,但同时又要保证飞机拥有足够的稳定性。在此过程中,飞机又下降了1500英尺。此时,232号航班距离苏城还有55英里,还能在空中待大约半小时。
海恩斯机长通过和塔台联系后得知,飞机在迫降苏城之前需要向左转弯。不幸的是,飞机现在只能右转,强行左转会造成不可逆的损伤。
海恩斯机长决定进行一个大角度的右转掉头,他们能够操控的只有两台发动机,飞机在完成右转之后,高度又下降了1000英尺。
感觉不妙的费齐叫来乘务员询问情况。当得知客机遭遇困境后,他要求乘务员转告机长,客舱中有一名DC-10的飞行教员,机组成员立即邀请费齐来帮忙。
费齐加入到机组团队中,专门负责控制油门力度,让其他机组成员能够专心觀察飞机状态。这时,客舱内的乘务员也在为最后的迫降做准备。
苏城很快便进入了飞行员的目视范围。通常情况下,飞机应该为减速做最后的进场程序,但由于液压系统缺失,必须以比平时高出很多的速度降落。苏城机场的地面救援人员已经做好准备,成败在此一举。
在降落之前,海恩斯机长通过广播告诉乘客飞机现在所处的困境,并希望乘客为最后的迫降程序做好准备。在距离机场还有10分钟航程时,232号航班还在9000英尺的高度,但是飞机的速度还是太快,这在降落中会造成巨大的冲击力,同时也需要更长的跑道。
飞行员首先想到的是放下起落架帮助飞机减速。由于液压系统失效,他们只能依靠手动模式,利用重力作用放下起落架装置。
起落架被成功放出并锁定,但是飞机的时速仍超出正常速度70节。在距离苏城机场几公里处,飞行员进行了最后一次右转以对正方向,在无法放出襟翼的前提下,空速是保障飞行安全的唯一条件。现在,飞行员只能让飞机保持较高的飞行速度,才能保证飞机不会一头栽下去。
在距离地面100英尺的时候,232号航班的机头突然下沉,使本来已经过快的速度又提高了不少。最后,客机以猛烈的撞击完成了降落,整个飞机在翻滚的过程中解体并燃起大火。
坠机发生45分钟后,救援人员才寻找到驾驶舱。经过清点,232号航班有111人遇难,185人死里逃生。由于地面人员早已得知该航班即将迫降的消息,所以地面上的摄影师将惊心动魄的降落过程完整地拍摄下来,这也是航空史上少有的事故影像之一。
事故原因:钛合金风扇盘爆裂
事故的调查工作随即展开,调查员很快便在残骸中证实了飞行员所提供的信息。这架DC-10的2号发动机在飞行途中发生了爆炸,整个液压系统处于失效状态。
调查员发现发动机的风扇盘不翼而飞。风扇盘是发动机前端最大的零件,它负责将空气送入发动机的核心机,直径约32英寸,重400磅。
由于事故涉及重要零部件缺失,相关的冶金专家也加入到调查队伍中来。经过几十年的发展,发动机已有很高的稳定性,风扇盘解体的情况十分罕见。在解开整个事故的谜题之前,调查员必须先找到这一关键的零部件。遗憾的是,调查员进行大规模搜索后,还是没能发现这一核心部件。
另一方面,调查员研究了飞机的液压系统。通常情况下,客机拥有3套独立的液压系统,而且这3套液压系统分别由3个发动机中的一个提供驱动力,即使客机的一套液压系统失效,也不会影响其他2套液压系统的运行。
通过研究,调查员发现飞机的3套液压系统有一个汇集点,这个汇集点处于客机的尾翼,这也是负责控制升降舵上下移动的关键位置。232号航班的2号发动机发生爆炸后,飞出的风扇盘刚好击中了客机3套液压系统的汇集点,液压油从破损的地方不断渗漏出来。
事故发生3个月后,有人在距离机场100公里的地方发现了风扇盘。调查员发现巨大的风扇盘爆裂成两大片,风扇盘主要由钛合金制成,通常情况下不会发生如此严重的破损。经过仔细分析后,调查员发现风扇盘爆裂是由金属疲劳导致的。哪些原因会导致这种坚固的合金材料发生如此严重的爆裂现象?
调查员切开了其中的一段进行更为细致的研究,他们在样本中发现了不该存在的元素——氮气和氧气混合进了钛合金中。这两种元素掺进钛合金中就会形成坑洞,如果持续加压,就很有可能发生爆裂现象。
事故调查的结论是:风扇盘存在严重的制造缺陷,隐藏的裂痕在运营的17年中越发严重,风扇盘的断裂成为一种必然。最终,1989年7月19日的飞行成为“压跨骆驼的最后一根稻草”。
NTSB立刻发出警报信息,要求对同一型号发动机的风扇盘进行检查。工厂在提炼钛合金的时候,要在真空环境下融化3次,以提高其纯净度。
DC-10型客机的液压系统也进行了相应的调整。工程师在液压系统中添加了阀门组合,一旦侦测到液压油泄漏,这些阀门能够自动关闭。
尽管232号航班事故造成了不小的人员伤亡,但飞行员仍获得了民航領域的最高荣誉——北极星奖。
2003年,海恩斯在比利时布鲁塞尔参加一场航空安全研讨会时,特意分享了仅用发动机控制客机的技巧。巧合的是,艾瑞克·甘诺特机长也参加了这次会议。不久后,甘诺特机长便遭遇了DHL货机巴格达遇袭事件。
甘诺特机长学以致用,将研讨会中学到的技巧应用到实际操作中,在液压系统失效的情况下实现了安全降落。“站在”海恩斯的肩膀上,甘诺特创造了历史!