突然卡死的方向舵

乔善勋

美国西北航空85号航班（NW85）是从底特律大都会国际机场飞往东京成田国际机场的定期国际航班。2002年10月9日，执飞该航班的一架波音747-400客机在飞越白令海峡时，方向舵突然发生故障，一时险象环生，所幸客机在4名飞行员的通力合作下安全降落在阿拉斯加安克雷奇机场。稳定可靠的波音747飞机怎么会突然发生机械故障？死里逃生的机上乘员到底经历了怎样的惊魂时刻？

飞机突然向左偏转

2002年10月9日，美东夏令时14时30分，NW85号航班从底特律大都会机场起飞，航班上搭载了18名机组成员和386名乘客。美国飞往日本的航班大多需要飞越白令海峡，NW85号航班也不例外。越洋长途航线通常配备多人制机组，此次航班的机长是约翰·汉森和副驾驶大卫·史密斯，替班机长是弗兰克·盖布和副驾驶迈克·法根。

NW85号航班升空后很快便在万米高空巡航，为了避免飞行员疲劳驾驶，4名飞行员分成两个机组，他们在飞行6个多小时后进行了换班，航班还需要再飞行6个多小时才飞抵东京。

阿拉斯加夏令时17时40分，NW85号航班已飞行约7小时，这架波音747突然开始向左偏航和滚转，角度倾斜在30°～40°之间！客机一度陷入失控境地，当班机长盖布需要作出及时而准确的反应，他迅速切断了客机的自动驾驶仪，手动修正客机飞行姿态。

飞行员在奋力调整飞机姿态，但客机操纵面却没有作出正确回应，这意味着方向舵出现了问题。与此同时，驾驶舱中的偏航阻尼器发出警报声，印证了飞行员的判断。

方向舵是垂直尾翼上实现客机航向操纵的活动翼面，其主要功能是反向偏航和调节非对称负载，它通过改变流经机身的气流来调节客机的方向。飞机方向舵通过液压、机械或线控的方式和驾驶舱相连。

2001年11月12日，美国航空587号航班（AA587）从肯尼迪机场起飞后不久便坠毁在纽约市贝尔港，并引发大火，共造成265人遇难，事故的起因就是执飞飞机的方向舵使用过度，增加了气流压力，最后导致整个垂直尾翼脱落。

波音为增加747飞机的安全冗余，给方向舵设计了4套独立的液压系统，分别由4台发动机提供动力。每个方向舵连接两套液压系统，其中一套连接左侧发动机，另外一套连接右侧发动机。该方向舵分为上、下两个部分，正常情况下方向舵上下两段会呈整体运动，而NW85号航班面临的问题是：方向舵的下段突然向左偏移了17°并呈卡死状态。

飞行员只能尽量通过调整上段方向舵和副翼，让客机保持微妙的平衡。盖布机长知道这只是权宜之计，他让副驾驶法根查找客机紧急检查单，同时决定召回正在休息的第一机组成员，并打算降落在2小时航程外的安克雷奇机场。

惊魂后安全着陆

副驾驶法根开始联系安克雷奇机场管制员，打算向地面宣布客机进入紧急状态。然而，NW85号航班所处的位置恰好位于通信盲区，他们无法直接联系到安克雷奇方面。所幸在安克雷奇和NW85号航班之间，正好有西北航空NW19号航班飞过。NW19号航班帮助他们向安克雷奇发送了紧急报告。

客机的方向舵发生故障后，盖布机长只能小心翼翼地通过控制副翼让客机转向。过了不久，汉森机长和副驾驶史密斯赶到驾驶舱，双方进行了短暂交流，但是他们也从未经历过类似的模拟机训练，而飞行手册也无相应解决办法，飞行员只能凭经验随机应变。

经验更为丰富的汉森机长决定接手飞行。他一上手就被操纵杆反馈的巨大力道所震惊，而且此时他们还不清楚方向舵受损有多严重，操作上稍有不慎，就可能陷入万劫不复的深渊。

盖布机长决定通过客舱广播向乘客通报客机受损情况，并要求乘客做好紧急迫降的准备。机长广播让客舱气氛陡然紧张起来，他们需要做好最坏的打算。

驾驶舱中，汉森机长发现越来越难以操控客机平稳飞行，他打算将客机降至较低的飞行高度。高度越低，空气密度越大，提供的升力也就越大。下降高度对于正常的飞机而言是再寻常不过的基础动作，但是对于受损的NW85号航班而言，就需要更加小心。

手动操纵客机耗费了汉森机长很多体力，他中途不得不让副驾驶法根顶上，让自己稍微喘口气。受过专业训练的乘务员也開始将物品归位，并为即将到来的迫降做准备。与此同时，乘务员还要抚慰惊慌失措的旅客。

汉森机长通过无线电系统和地面技术人员取得联系，但是后者并未提供实质性的帮助。NW85号航班的遭遇太罕见了，这也是考验飞行员飞行技艺的时刻。

安克雷奇机场是阿拉斯加州最主要的机场，位于市中心西南方向约8公里处，机场以美国前参议员特德·史蒂文斯命名。安克雷奇机场拥有3条3千米长的跑道，其中7R/25L跑道长3780米，15/33跑道长3312米，7L/25R长3231米。在1960～1980年代，受限于当时客机的航程，很多往来于北美和亚洲的航班都要经停安克雷奇。时至今日，安克雷奇仍是世界著名的货运机场。

汉森机长和安克雷奇机场的管制员进行了沟通，他们将使用7R跑道，这也是三条跑道中最长的一条。但是，由于客观条件限制，他们只有一次平安降落的机会。

汉森机长在飞往安克雷奇的途中，操纵客机进一步下降高度，他也借此机会试探客机的受损程度。按照降落时的程序，汉森机长逐步放出客机襟翼，并放下起落架。此时，方向舵的力反馈更强了，两名飞行员不得不交替上阵。

驾驶舱资源管理的好处也开始显现出来，当副驾驶法根操纵客机时，汉森机长和他的搭档史密斯还能讨论降落的技术性问题，而盖布机长则去发布客舱广播。对于乘客而言，见到机长能让他们安心不少。

降落是最关键的阶段，一招不慎，满盘皆输。

副驾驶史密斯也帮忙操控油门力度，他增加左侧发动机功率，并减少右侧发动机输出。安克雷奇机场也做好了应急准备，消防车和救护车都准备在跑道边。

飞机着陆速度超过300公里/小时，损坏的方向舵可能会导致客机失控。客机接地后，汉森机长和副驾驶法根使尽全力把控住操纵杆，以防止客机偏离跑道。

NW85号航班最终停在了跑道上。客机停稳后，客舱中传来劫后余生的掌声。空管看到这架客机下段方向舵被卡死的情景，也为NW85号航班的机组发出阵阵赞叹。

但航班的安全著陆并未让航空公司和调查机构松口气。世界上还有很多747飞机在飞行，如果方向舵故障是共性问题，那么下一次发生故障就不一定能这么幸运了。

美国国家运输安全委员会（NTSB）派出调查组赶赴安克雷奇机场。调查员发现停在地面的NW85号航班的机尾仍在漏出液压油，这些油来自飞机的液压系统。飞行员使用脚踏板通过液压系统控制方向舵组件，这也被称为动力控制模块（PCM）。当飞行员踩动脚踏板时，PCM会促使液压油流动，从而控制方向舵移动。

加装特制闩

调查员拆开垂直尾翼的挡板后，发现PCM的端盖破裂并完全脱落。这是一个直径6.35厘米的圆盖形零部件，它的脱落直接导致PCM失效，模块内部的活塞移动也超出设计范围，并导致下段方向舵偏移卡死。

NW85号航班方向舵卡死的原因被查明了，但令人疑惑的是，动力控制模块的端盖为什么会失效？

端盖的材质通常是铝合金，也就是在铝材中加入一些铜、镁和锌。铝合金相比单纯的铝材而言会更加坚固耐用。材料专家对脱落的端盖进行失效分析，从裂缝的形状判断PCM发生了金属疲劳现象。

波音在设计747的时候，就将其定位于越洋长途飞行，也就是要经受住每天12～15小时的飞行，其零部件也需要经受数十年的使用。而脱落部件的设计失效时间就长达数十年！也就是说，即便这架飞机报废了，这个部件还能用。

调查员将失效的零部件送回工厂进行更详细的检测。铝合金这样的金属是由小晶粒构成的，晶粒太大、太小或形状不规则，都会带来负面效应。但零件返厂检查后没有发现材质方面的问题，调查员只能另寻他法。

调查员追查涉事客机的背景资料后发现，执飞NW85号航班的客机为波音747-400的首架原型机，注册号为N661US。该客机进行了严苛繁琐的飞行测试后，于1989年12月8日被交付给美国西北航空公司。

也就是说，涉事客机是当时机龄最长的波音747-400飞机，其累计飞行时长超过5.5万小时，起降循环超7000次，这两个数据都远远超过普通运营的747客机。客机过度使用也会让某些瑕疵提前暴露。有了NW85号航班事故的前车之鉴，NTSB建议航空公司对波音747的动力控制模块进行更为仔细的检测。

2006年，法国航空的一架波音747型货机下段方向舵也发生了失效故障，并紧急迫降成功。调查人员将失效的零部件送至实验室，但并未在零件上发现失效的痕迹，反而发现了制造方面的瑕疵。两起事故的结果非常相似，但是调查员却没能发现事故的起因，正确的预防建议也就无从谈起。

为了提升安全性，波音在747的动力控制模块中增加了一个特制闩，它能在端盖脱落后，防止方向舵进行大范围偏移。FAA也发布了适航指令，强制要求所有波音747型飞机加装特制闩，它虽然不能完全避免该部件失效，但起码能将风险降至最低。

此外，波音公司还专门开发了方向舵PCM的无损检测方法。2003年7月24日，波音发布警报服务公告747-27A2397，公告建议航空公司需要定期对PCM部件进行超声波检查。

NW85号航班遭遇了下段方向舵卡死的极端情况，但仍平安落地，一方面得益于波音747方向舵的两段式设计，如果方向舵是一体式的，飞行员将面临非常严峻的后果。另一方面，机组成员的通力协作同样功不可没，尤其是故障发生时，盖布机长的快速反应更是挽救客机的关键一环。

2004年1月，国际航空飞行员协会向NW85号航班机组成员颁发了“高级航空奖”，以表彰机组成员的卓越表现。

2009年2月24日，注册号为N661US的747飞机作为西北航空公司机队的一员，一起加入了达美航空公司。2015年9月8日，该机完成了最后一次飞行，抵达美国亚特兰大国际机场，并在2016年4月底转移至达美航空博物馆进行公开展示。