为何飞机会因失速坠毁? | 科技环境 | DW | 16.03.2019
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科技环境

为何飞机会因失速坠毁?

许多空难的发生原因是飞机突然失速。过去的数起空难中,在感应器传达错误的机翼攻角及飞行速度后,机长或自动驾驶做出错误决定。

(德国之声中文网)即使是在低速飞行的情况下,民航客机一般不会轻易坠毁。依照客机的结构设计,即便时速只有280公里,机身也能持续飞行。这要归功于机翼的特殊形状,它们能将空气向下反推,借此制造出升力。

只要空气顺畅地流到机翼表面的后方,功能就能正常运作。在机翼后方区域,大量的空气形成负压,进而将机翼向上拉升。

攻角大小与空气动力

但前提是机翼必须与周围空气形成正确攻角,即空气流向与机翼方向的夹角。若攻角过大(约大于15度角),气流便无法顺利流过机翼的上下两面,造成气流分离并产生漩涡。这样的现象是第一个危险警示。

若不采取任何措施,情况将会恶化。飞机驾驶必须下拉机头降低攻角。如此一来可以避免漩涡,并确保飞机的升力。若飞行员未做出这一反应,在攻角介于18至22度时,飞机便会进入失速状态。机翼上方的空气开始形成涡流。

在此情况下,机翼失去了升力以及维持平衡的功能,飞机会朝前倾斜并开始下坠。若飞机是曲线飞行,失速的情况也可能只发生在一侧机翼上,造成飞机旋转,如石块般坠落。只有在离地相当高的距离下,经验丰富的机长才能成功重拾对飞机的控制。

Brasilien Flugverkehr l GOL Boeing 737-700 (picture alliance/NurPhoto/L. Souza)

最常在起飞阶段发生失速的便是民航客机

速度也是关键

尤其当飞机高度攀升时,这样的情况尤其容易造成飞机坠毁。最常在起飞阶段发生此类意外的便是民航客机。飞机的速度越慢,就必须以较大的攻角飞行,如此才能取得充足的升力。若飞机无法超越必须的失速速度,就会发生失速的情况。

起飞不久后,飞机需要相当大的推力才能同时增加速度并提升高度。在上升期间若推力减弱,将无可避免地导致速度降低。

该相信哪个感应器?

无论是何种情况,机长都应掌控飞机速度以及机翼攻角。若显示相关数据的感应器失灵,机长必须切换至备用感应器。然而,飞行员也需能分辨哪一个感应器的数据是错误的。若飞机驾驶参考的是故障感应器,意外便会加速到来。

近数十年来的航空事故中,有三起是因为感测飞行速度的"皮托管"(或称"空速管")发生测量错误造成:1966年,从多米尼加共和国起飞的伯根航空301号班机在起飞不久后坠毁。该班机的皮托管上可能堆积了过多灰尘。同年发生的秘鲁航空603号班机空难也有近似的情况。该班机的皮托管在起飞前刚进行清洁,只是地勤人员没有将粘贴在静压孔的护条撕除。

上述两起空难中,皮托管皆发出了飞行速度过快的信号。伯根航空301号班机的飞行员试图将机头上提减速,却造成无可挽回的悲剧。或许是速度错误的信息造成驾驶员的混乱和不知所措,使他忽视了第二个感应器的正确数据以及即将发生失速的警报信号。

秘鲁航空603号坠毁前,机组人员进入了紧急状态并要求返回机场。但在降落时飞机失速坠落,机上所有人员全数罹难。

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737 Max 8,还能让人放心吗?

2009年法国航空447号班机空难,原因可能是皮托管结冰。不过当时飞机已经进入切换自动驾驶的飞行高度。在自动驾驶解除后,飞行员可能因为飞机突如其来的倾斜,在试图拉回机头时将机头拉升过高,最终飞机失速坠落于大西洋。

自动驾驶是解决之道?

飞机制造商正致力通过两种方式改善问题:一方面,飞行员必须接受特殊训练,学习应对传感器测量数据错误,并在混乱紧急的情况下正确分析数据。另一方面也必须革新技术,在机师因压力过大做出错误决定时,系统能介入操作。波音公司在737MAX飞机中引进了"机动特性增强系统"(MCAS),该系统能侦测到紧急飞行情况,并在即将失速时进行干预,不过前提是自动驾驶已被关闭。这样的状况可能发生在飞机起飞不久正进行爬升,感应器却提供不可靠的测量数据之时--例如法国航空失事前遭遇的情况。

然而,2018年10月发生空难的狮航610号班机上也装置了MCAS系统。该航班的皮托管并未出现故障,出现问题的是显示机翼攻角的感应器。两个感应器显示的数据相差20度。这起空难也是在起飞不久后的爬升阶段发生。

在2019年3月10日发生的埃塞俄比亚302号客机空难中,至少有一个迹象表明与MCAS有关。全球航班雷达"24小时飞行雷达网"(Flightradar 24)记录到该航班"升降速度不稳"。这可能意味着机长和自动驾驶作出了相反的操作。究竟这起事故发生的原因为何,必须等到对黑盒子进行分析后才能得出结论。

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