空难调查靠什么

文/章 江

撞击猛烈的现场，散落于地表和地下的数万片残骸，破损严重的黑匣子，它们有可能告诉我们什么？哪些因素可能导致空难发生？

按国际惯例，根据《国际民用航空公约》的规定，航空事故调查由事故发生国政府牵头，涉及事故的国家可以申请参与，其中包括飞机的制造商所在国、航空公司所在国和飞机乘客国籍所在国等。

空难调查是一个非常漫长的过程，需要历经现场调查、实验验证和完成报告三个阶段。首先，调查人员要对黑匣子进行研究，整理出空地通话记录，并且绘制出航迹图，分析飞机的飞行状况、故障状况和机组的操作状况等。其次，对飞机残骸中方向舵、升降舵、襟翼等具体部件和螺杆等控制机械的具体位置进行观察分析，并据此判断具体控制信号是否得到了机械结构的执行。再次，调查其他外围信息，比如空中交通情况、天气状况、机组人员飞行经验和培训情况、飞机的维护记录、飞机的性能和子系统情况。最后，需与事故现场调查人员密切联系，找到对应的实物证据。接下来，把这些证据拼接起来，构建一个事故模型，通过模型来还原测试，评估所有可能发生的情况。然后再通过模拟器甚至是真实飞行来模拟可能的飞行状况，将这些模拟信息与坠机期间的实际情况作比较，力图去复原相关的现象，尽最大可能还原事故发生的整个过程，从而最终得出相对完整、科学的结论。

黑匣子提供证据

安东尼·布里克豪斯是世界知名航空航天大学——美国安柏瑞德航空航天大学航空学院应用航空科学系的副教授，此前曾在美国国家运输安全委员会担任空难调查员，参与过30 余起飞机事故和安全事件调查。他认为，空难调查是一个拼凑拼图的过程，调查人员需要从多个来源获取信息，从而适配每个细节。每一起空难调查都是独特的过程，试图去理解一切证据，慢慢拼凑，这是调查人员必须经历的过程。

安东尼·布里克豪斯指出，现场调查的重要工作之一，就是指认失事飞机的“四个端点”，即两个机翼末端、机头和机尾。如果发现这4 个部分都在主要坠机点，就可以推测它们是同时坠落此处。倘若有某块残骸落在远处，那也许是在飞行过程中脱落的，接下来就需要去调查为何脱落。除此之外，在坠机时，有许多证据在撞击地面时被破坏，因此调查需要花费较长的时间，有时需要花费几个月甚至几年。空难发生后，黑匣子的搜寻、识读和译码，飞机残骸和遇难者遗骸的检定和提取，以及外围的调查会同期推进。其中，来自飞机黑匣子的数据最为直接、可靠和有力，可能直接就给出了重要的调查方向，其他任何证据都比不上它们。

2015 年3 月24 日下午，德国之翼航空公司一架编号为4U9525 的空中客车A320 型客机从西班牙巴塞罗那飞往德国杜塞尔多夫，在法国东南部的阿尔卑斯山脉南麓海拔约2000 米的积雪山区坠毁，机上包括144 名乘客和6 名机组成员在内的150 人全部遇难。事故发生后，第一个黑匣子客机驾驶舱话音记录器被寻获，两天后第二个黑匣子飞行数据记录器外壳也被找到。

法国国家民航安全调查分析局的调查人员，通过对失事客机的两个黑匣子内的数据及无线电通信记录等信息的分析研究，发现坠毁客机在爬升阶段已开启自动驾驶模式。进入海拔11600 米高空巡航阶段后，机长帕特里克·桑德恩海默离开驾驶舱。而独自留在驾驶舱的副机长安德烈亚斯·卢比茨，故意将飞机巡航高度设定从海拔11600 米调至海拔30 米，导致飞机持续下降直至撞毁。黑匣子录音显示，安德烈亚斯·卢比茨在前一次执飞由杜塞尔多夫飞往巴塞罗那的班次中，曾“练习”过长达1 分钟左右的急速下降。

调查报告介绍了当时的情形，并公布了驾驶舱话音记录器的一部分录音。这些录音帮助调查人员了解了事故发生前驾驶舱里最后时间段的状态，几句关键的语音揭示了空难的根本原因，坠机事故并不是技术问题造成的。安德烈亚斯·卢比茨曾多次对帕特里克·桑德恩海默说道：“你可以去上厕所了。”对方回答：“你可以接管飞行了。”之后，有座位向后推以及关门的声音。此后的两分钟里，飞机下降了600 多米。

机场控制塔台航管人员试图联络飞机，但未收到任何回应，机舱内报告飞机急剧下降的自动报警信号几乎同时响起。尽管其他机组人员使用了数字密码键盘、驾驶舱内话机与安德烈亚斯·卢比茨联系，甚至拍打舱门请求进入驾驶舱，但他在飞机下降过程中始终未打开驾驶舱门。不久后，便听到巨大的击打声，像是有人试图进入驾驶舱。可以听见机长帕特里克·桑德恩海默在大喊：“看在上帝的分上，打开门！”同时，有乘客在尖叫。两分钟后，传来机长用斧子砸门的声音，而飞机当时距地面仅有2000 多米。大约90 秒后，传来航管人员的声音：“拉升！拉升！”随后，听到帕特里克·桑德恩海默喊道：“把该死的门打开！”

在飞机撞山前的最后两分钟里，能听到安德烈亚斯·卢比茨的呼吸声，但是他没说任何话。事故的外围调查证实，他曾受到抑郁情绪困扰，接受过神经科医生的治疗，医生也曾多次为其开具病假条。可他并未按规定向航空公司报告，后来还是被允许重新返回飞行岗位。坠机事件发生的前几个月，安德烈亚斯·卢比茨曾一度出现失眠症状，并担心自己会失明，事故当天医生也为其开具了病假条（警方在其公寓发现了撕毁的病假条碎片）。这次空难发生后，欧洲多家航空公司出台新规定，为了防止发生意外事件，在航班飞行期间客机驾驶舱内必须同时有两名飞行员。如果其中一人需要上厕所，则由第三人代替驾驶。

德国之翼航空公司空中客车A320 型客机残骸

拼接残骸揭谜底

《航空知识》杂志主编、北京航空航天大学航空专家王亚男曾形容道：“空难的调查过程既像考古，也像破案。”每起事故的调查几乎都是从还原现场开始的。飞机的结构越完整，越能保存更多撞击之前的技术信息，对于事故调查越有利。一旦飞机解体成细小的残骸碎片，调查难度就加大了，调查起来就像考古。考古队员从土里挖掘出一些碎片，要把它们拼凑成一个完整的器物，可能历时几十年都得不到结果，因为另外一些碎片可能遗留在土层中。空难调查也是一样，用海量的碎片去拼接出原来飞机的样子，难度可想而知。更何况要用还原出的“飞机”找到出事的症结，更是难上加难。

1996 年7 月17 日，执飞美国环球航空TWA800 号航班的波音747-100 型飞机从纽约肯尼迪国际机场起飞。飞至纽约长岛上空时，机场控制塔台航管人员允许它爬升至更高的高度，以避让其他飞机。突然，波音747-100 型飞机位于机翼的中央油箱发生爆炸，接着机头部分（驾驶舱以及部分客舱）从高空脱离，导致飞机失去控制。由于惯性且引擎仍在运转，剩下的机体中央和机尾部分仍在半空。30 秒后，飞机失去动力，开始下坠，左翼部分再次发生爆炸，坠毁于大西洋。海洋搜救队经过一夜搜寻，确认机上230 人全部遇难。

飞机在空中解体时，首先脱落的部分可能就是问题的根源。调查人员发现，靠近机场的残骸基本上来自中央油箱，上面存在明显的烧灼痕迹。20世纪90 年代，美国本土接连遭遇恐怖袭击。负责针对空难展开刑事调查的联邦调查局人员，在飞机残骸中发现了微量来历不明的爆炸残留物。再加上有目击者称，看到有疑似导弹的物体飞上天空。据此，联邦调查局人员认为，这是一起针对美国民众的恐怖袭击事件。

为了弄清事故的原因，美国国家运输安全委员会决定从海水中打捞出数以万计的飞机残骸碎片，并把它们拼接起来。这可能是唯一可以证明飞机不是被导弹摧毁的最直接的方法，但这注定是一项漫长而又艰苦的工作。调查人员在拼接飞机残骸碎片的同时，也在寻找促使油箱起火爆炸的原因，设法证明飞机油料可燃并且爆炸的威力可以炸毁油箱，此外还要找到引燃油箱的火花。

事发当天，肯尼迪国际机场的温度没有达到飞机油箱内油气混合物的可燃温度。但调查人员在查看飞机图纸时注意到，中央油箱下方安装有空调系统。当天飞机晚点，空调系统连续工作了几个小时，以便给乘客降温。调查人员用一架相同型号的波音747 型飞机做实验，提前几个小时打开空调，结果在气温相同和油料相等的条件下，飞机到达了相同的高度，空调运转时不断发热，超出油料可燃温度整整16℃。另一项实验则显示，加热到相同的温度，油箱会发生爆炸，爆炸威力超出油箱强度的一倍之多。

那么，点燃油箱的火花来自哪里呢？调查人员在解码驾驶舱话音记录器时，听到驾驶舱内的对话中有飞行员说了一句：“4 号引擎的油料表怎么像发了疯一样?”随后，录音有两处短暂的声音缺失。调查人员认为一定是飞机线路出现了短路。通过仔细排查，他们发现有一部分电线的绝缘皮破损脱落。在飞机的线路布局中，油量指示系统有大量的电线直接布设在油箱里。

这次空难事故调查历经4 年多的时间，耗资4000多万美元，成为航空史上历时最长、最复杂、最昂贵的事故调查之一。2000 年8 月23 日，最终版的调查报告公布，认定事故原因是由于飞机内多条同捆电线的绝缘胶损毁，高压电力被传送到连接油箱内油量感测器的电线，油箱内的高温燃油气雾被高压电力所产生的火花点燃引起爆炸，最终导致飞机在高空解体。最后，联邦调查局也认同了油箱爆炸的推论。

调查报告要求对所有波音747 型飞机上的电子线路进行检查和维修，同时建议对飞机的设计作出重大修改，包括在空调系统和油箱之间增加额外的隔离层。美国联邦航空局随后要求大飞机在中央油缸中加入惰性气体，并在中央油缸和空调设备之间添置隔热物料，避免燃油被加热。

在与此次空难遇难者家属达成协议后，用残骸拼接起来的飞机被搬入位于弗吉尼亚州的美国国家运输安全委员会培训中心的一间仓库，用于培训。20 多年来，来自世界各地的数千名调查人员和运输专家来到这里进行研究。根据约定，飞机残骸不对外展示，但遇难者家属可以随时凭吊，在已故家人的座位上留下纪念品。后来，随着这间占地近3000 平方米的仓库租约到期，这架波音747-100 型飞机的残骸终于退役并被销毁。

抽丝剥茧查真相

研究表明，一次飞行可以划分为起飞、初始爬升、爬升、巡航、下降高度、开始进场、最后进场和着陆8个阶段，飞机失事最常发生在起飞和降落的4 个飞行阶段，其中起飞和初始爬升阶段占了20%、最后进场和着陆阶段占了36%。在这4 个阶段发生严重事故的概率占了全部事故的56%。而巡航阶段发生严重事故的概率只占全部事故的8%，发生人员伤亡的概率只占全部事故的16%。2011 年至2020 年的10 年间，起飞和降落阶段的事故占比分别为13%和54%，合计高达67%。

1985 年8 月12 日18 时12 分，执飞日航123 号航班的波音747-100SR 型客机，搭载着509 名乘客和15 名机组成员，从东京羽田国际机场的18 号停机坪行驶到16L 跑道，飞往大阪伊丹国际机场。起飞12 分钟后，也就是在18 时24 分，慢慢爬升的飞机突然传出一声可怕的巨响，客机垂直尾翼有一大半损毁，从机体上掉落下来，且飞机的液压系统也出现了故障。

用残骸拼接起来的波音747-100 型飞机

日航123号航班空难现场

机长高滨雅己当即决定返回羽田国际机场，如果不行就迫降到美军横田空军基地。但是困难远比想象的大得多，液压油严重渗漏，导致飞行员根本无法操控飞机。18 时56 分，波音747-100SR 型客机坠毁在高天原山，飞机前半部撞山起火燃烧，后半部滑落到山腰上，造成了520 人丧命的特大空难。在此次空难中，只有一名未执勤的空服员和一对母女，以及一个12 岁的女孩在飞机失事17 小时后生还。

空难发生后，日本航空与铁道事故调查委员会立即成立了专门的调查小组。调查人员从空难现场无意中发现的一块机身残骸上找到了空难的原因，正是那块1978 年被替换的压力壁面板出了问题。追根溯源，还得从这架波音747-100SR 型客机的维修史说起。1978 年6 月2 日，该机执飞JAL115 航班从东京羽田国际机场至大阪伊丹国际机场，在着陆时因角度过大导致机体尾部触地，造成机上25 人受伤。

机尾压力壁面板受损后，波音公司并没有妥善修补。按规定，替换损坏的压力壁面板，必须使用一整块接合板连接两块需要连接的面板，并在上面使用三排铆钉固定。但维修人员使用了两块不连接的接合板，其中一块上面有一排铆钉，另一块上面有两排铆钉。结果使得接合点附近金属蒙皮所承受的应力明显增加，对金属疲劳的抵抗力下降了至少70%。在维修后7 年的飞行过程中，随着客舱内部的多次加压和减压，压力壁面板的金属疲劳不断累积。

依照调查人员的计算，修补后的压力壁面板只能承受10000 次左右的飞行，而失事时已经是维修后的第12319 次飞行。飞机爬升至7000 米左右的高空时，压力壁面板累积的金属疲劳达到了极限，再也无法承受气压差而破裂。机舱内因此发生爆炸减压，高压空气冲进机尾，直接将垂直尾翼吹落，连带扯断了主要的液压管线，导致飞行员无法正常操控飞机。驾驶舱内的3 名机组人员共同努力，在几近完全失控的情形下与飞机搏斗了半小时，并在坠毁前一直试图回避绵延的山岳地形，表现出了过人的飞行技术。

波音公司因为维修不当造成此次空难，声誉受到影响。不过，因为调查结果显示这款波音飞机并无重大的设计瑕疵，故该机型依然销售良好。为避免波音747 型客机因管线受损导致所有液压控制皆失效，此后每架波音747 型客机上的升降舵和下方向舵都加装了液压阀。