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客机因空难而改变

2013-07-14 10:46:35 来源: 新京报(北京)
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过去10年间,几乎每年都有重大空难发生,从法航飞机解体,到俄空难事故频发,再到韩亚坠机事件。历次空难后,人类在伤痛中不断改进飞机安全性能。但一些专业人士认为,技术革新某种意义上也增加了另一种安全隐患——飞行员过分依赖高科技提高安全性能,而忽视自身驾驶技术。

在过去10年间,几乎每年都有重大空难发生,从法航飞机解体,到俄空难事故频发,再到韩亚坠机事件,每一次空难总是增加我们对飞机安全系数的怀疑,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吗?一些航空业人士认为,技术革新某种意义上也增加了另一种“安全隐患”,那就是飞行员过分依赖高科技提高安全性能,而忽视自身驾驶技术。

【针对操作】 近地警告系统保驾起降

此次韩亚空难发生在降落之时,应验了飞机失事的一个重要规律,黑色10分钟。所谓黑色10分钟是指起飞和着陆所占用的时间,10分钟时间虽短,但事故几率却高达68%,科学家用了很多技术来弥补这两个阶段的安全性能,特别是监控下降速度和高度的设备。

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。

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。

除警告较大下降幅度外,该系统还能预警起飞后掉高度过量、地面间隔不足够、风切变等。这一系统主要针对可控飞行撞地事故。

可控飞行撞地的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。由美国生产的增强型近地警告系统于1996年开始在飞机上使用。

传统的近地警告系统往往在已经紧急的时刻才警告,致使留下的处理时间不够充分。而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。

从1998年下半年开始,我国各航空公司在新引进的波音及空客飞机上,也陆续安装增强型近地警告系统。

虽然这种起降监控系统有效提升飞机安全系数,但是《华尔街日报》也提醒,飞机因为科技变得越来越安全,但事故率却没有降下来,这是因为这些提升安全性能的高科技让一些飞行员松懈了,有些人甚至不注重驾驶技术,因为他们认为电脑可以控制飞机。资深机长凯文·海耶特认为,是时候关注飞行员驾驶技巧了,这是安全飞行的重中之重。

【针对故障】 油箱惰化系统防升空爆炸

燃油系统起火造成飞机升空后爆炸是引起飞机失事的主要原因之一,要知道这种悲剧或许只是因为一小段电线出现电火花,引发了油箱着火。

飞机油箱里很可能混入燃油以外物质,例如,空气。空气中含有氧气,如果受热,油箱中所剩的燃油就会汽化,汽化的燃油和氧气混合,就极易引起爆炸。

怎么确保油箱不会爆炸?就要减少氧气含量,这就是惰化,即用安全不可燃气体取代密闭空间的可燃氧气。

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、二氧化碳及水蒸气以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,所有的新飞机都强制装配这一系统。

【针对天气】 气象雷达探测“风杀手”

另一引发空难的重要原因是天气,特别是不稳定气流,例如风切变。风切变是指大气中不同两点间风速或风向的急剧变化,这是飞机的天敌,尤其是飞机降落时的低空风切变被航空界公认为起飞和着陆阶段的“无形杀手”。

在风切变过程中,威力最大的是微暴,这是一种局部性的冷空气下沉,下沉气流到达地面后,会产生一股与龙卷风破坏力相当的直线风,向四面八方扩散。

飞机接触到微暴后,会受到很强的冲击,会突然受到下压的力量,这个时候飞机需要在几秒钟内重新获得高度,但往往会突遭顺风的影响,被狠拍向地面。

航空专家认为,针对风切变,有两种解决方案。第一是避让,即避开微暴。第二种就是放弃降落,立刻绕开,但只有飞行员知道微暴的存在才能避开。

上世纪80年代末,地面雷达很发达,能可靠识别微暴,塔台发现微暴后,可通知飞行员,但很难及时。其实只要提前10秒报警,就可以避开哪怕是最强烈的风切变。

美国航空局用一架特别改装的737飞机,测试装在机头部分的多普勒雷达改良系统。顾名思义,该雷达原理正是来自多普勒效应,即急驶过来的货车鸣笛声变得尖细(即频率变高,波长变短),而远去的火车鸣笛声变得低沉(即频率变低,波长变长),气象雷达由此判断飞机前方是否存在风切变。

机组得到风切变警告后需立即采取措施,比如停止降落,然后复飞,并机动飞行,以便躲开风切变。新预警系统1994年投入使用,现在机载气象雷达大多都加装了前视预测风切变功能。

坠机实验

《探索》频道的波音727真实坠机实验

经济舱比头等舱更安全?

去年,美国《探索》频道用波音727飞机进行了一次真实的坠机实验,实验地点是新墨西哥州沙漠中,整个过程被制作成了纪录片,此前人类仅做过一次类似的坠机实验。

实验结果发现,飞机前半身撞为碎片,后半身却几乎完好,这更引发了“经济舱比头等舱更安全”的说法。在科学界,该实验也引发了不少讨论,人们重新开始思考飞机坠机实验的重要性。

2012年4月,在新墨西哥州的沙漠,一架波音727客机载着假人乘客、三名真人飞行员和工程师以及摄像头、感应器起飞。

其中,三个假人乘客放在不同的位置:一个扣好安全带做蜷缩状,一个正坐在位子上扣上了安全带,另一个既没有做保护动作也没有扣上安全带。

飞行员将飞机上升到1800米高度,提速到300公里/小时,继续开了近100公里后,所有真人跳伞,把飞机留给地面远程控制。

地面上,前海军试飞员奇普·桑内勒远程操纵飞机掉头,陆续关闭引擎,直到飞机撞击到地面。

飞机在撞击瞬间,速度接近140公里/小时,与常规着陆速度接近,但下降速度却达到457米/分钟。通常飞机下降时速度在每分钟3-6米左右。

撞击一刹那,从飞机内置摄像头可看到,机舱内行李乱飞,应急灯和氧气系统失控。第7A号坐椅被摔到距飞机近2个足球场的距离外。科学家发现,第7排之前的乘客不可能在此次坠机中幸存。因此有结论称经济舱比头等舱更安全。

波音如何改进安全性能

1982年

“玻璃座舱” 电脑控制导航,用屏幕显示和监控有关信息,减轻飞行员工作负荷、提醒飞行员异常情况

1995年

坐椅 首架波音777的坐椅能承受16个重力加速度,能更好保护身体安全,尤其是避免头部受伤

1996年

电子检查单 飞机安全操作所需检查的项目清单采用电子形式,取代之前的纸质检查单,降低了操作错误可能性

1997年

避免飞行撞地培训

提供避免可控飞行撞地的训练,训练团队包括航空公司、飞行员、政府监管机构等,降低该类事故发生率

1998年

大气涡流培训

提供针对大气涡流的培训,包括气象知识、如何避免涡流等。有助于减少由于大气涡流引起的事故

1999年

防风切变装置

改进早期风切变预警系统,并给飞行员提供针对风切变的培训,避免风切变引发的飞行安全事故

2003年

垂直状态显示器

随时监控飞机航道,计算飞机高度、速度和位置,并将这些信息绘制成图表,提醒飞行员避免航道与地形的冲突

2003年

杰普逊机场航图

用数据库显示机场跑道、结构,通过GPS定位技术,显示每个飞行员在机场具体位置,减少飞机之间的冲突风险

2009年

跑道感知引导系统

该系统可以用语音提供滑行、起飞和着陆等操作过程中的跑道信息。可减少跑道意外事故的风险

顾纯 本文来源:新京报 作者:邓琦 责任编辑:王晓易_NE0011
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