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空难改变航空史39——风暴之旅 亚航8501号航班（上）

2015-07-05 14:28阅读：

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空难改变航空史39——风暴之旅 <wbr>亚航8501号航班（上） 2014年是近十年来民航史上最惨痛的一年，累计超过1300余人遇难，在即将迎来新的一年时，新的悲剧又震惊了全球。12月28日，亚航8501号航班在飞往新加坡的途中在雷达屏幕上突然失踪，此次事故造成162人遇难。此文根据探索频道《亚航暴风空难》为主线，探讨地球气候的变化对于航空业的影响，引入法航447以及马航370的案例披露飞行员太过于依赖电脑化会出现何种差错。让我们和世界级的专家们一起探索这场悲剧引发的问题，披露被飞行员称之为“棺材角（Coffin Corner，在某个特定高度失速速度等于临界马赫数。在这个高度下飞机几乎不能操纵。失速速度是飞机能保持飞行的最低速度，任何减速会导致失速；临界马赫数是空气滑过翼型不会失去升力的最大速度，任何加速超过临界马赫数也会导致翼面失去升力。）”高度的飞行。空中随时都有200多万人在飞行，如何保护未来飞行中的乘客也是我们所面临的重大挑战。令人震惊的是，亚航8501号航班事故可能发生在世界的任何地方。
空难改变航空史39——风暴之旅 <wbr>亚航8501号航班（上）
图1、PK-AXC，事故客机，摄于新加坡樟宜机场，2011年8月
大家在心里都有一个疑问，飞机的安全性到底有多高？
2014年12月28日，上午5点15分，印尼亚洲航空8501号航班从印度尼西亚泗水飞往新加坡樟宜机场，机长是53岁的伊利延托，他是一名前战斗机飞行员，拥有超过2万小时的飞行经验，副驾驶则是45岁的雷米伊曼纽尔普雷瑟，法国人，飞行经验超过2千小时。航班的线路是从泗水出发穿越赤道，它们要经过世界上最具破坏力天气形态的区域——间热带辐合区。气象科学家保罗·威廉姆斯介绍，世界上最热的地方就是间热带辐合区的海面温度，这表示有大量的水汽从海洋进入大气，水汽则是热带风暴的燃料，动力就是来自于水汽。虽然是暖空气造出了这里的风暴，但时当暖空气升到空中，云内温度会突然降低，最低可以达到摄氏零下80度。
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图2、亚航8501号航班机长：伊利延托
当地的航空管制中心全年无休的监控变化多端的天气形态，根据气象记录，当时泗水的天气状况良好，但是收到了新加坡的天气为小雨的信息。小雨对于在热带地区飞行的飞行员而言是稀疏平常的事情。执飞亚航8501号航班的是空客A320型客机，这是全球畅销的单通道窄体客机，在此之前这架客机已经执行了1万3千5百次飞行任务，飞行小时超过2万3千小时。
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图3、亚航8501号航班副驾驶：雷米伊曼纽尔普雷瑟
客机起飞25分钟后便升至9.92千米的巡航高度，此时客机也进入了完全自动驾驶模式。在空客A320型客机上，操作飞机飞行系统的自动驾驶仪由七台电脑组成。现代客机的技术让驾驶飞机如同电脑游戏一般，很多飞行员都是爬升到一定高度后边便转到自动驾驶模式。自动驾驶仪在工作时，飞行员则要关注天气状况，问题在于雷达提供的信息非常有限。飞机靠近赤道的时候，风暴云会在下方的爪哇海上空逐渐形成。强烈的风暴能在几分钟内从小而弱变成大而危险。早晨6点11分航管员接到了亚航8501号航班最后的无线电信息，班机要求左转爬升，但是航管员因为空域繁忙拒绝了这一请求。亚航8501号航班附近的几架飞机均已转向，以避免飞入风暴中心，由于在同一空域内有多架飞机，因此航管员拒绝了亚航8501爬升到风暴上的要求。爬升请求被拒绝也是常见之事，因为航班在飞行的中总会遇到航向相同的飞机，穿过风暴区域总比撞上飞机要好的多。
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图4、亚航8501号航班轨迹图
早晨6点16分，雷达资料显示飞机在9.92千米高度巡航，但是几秒钟后飞机开始偏离航道向左转，并且以不明原因陡然爬升。在自动巡航的状态下，改变航向的方式是旋转按钮，而不是通过操纵杆，当时没有人能料到2分钟后灾难会突然降临。现代客机的设计足以耐受恶劣天气造成的乱流，但是雷暴是任何飞行员都要躲避的地方。对于客机飞行员而言，巨型雷暴天气是最大的危险，在过去的半个世纪，致命的民航空难中有一半时遭受了恶劣的天气影响。
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图5、黑匣子导出数据模拟图
此时遭受考验的不仅仅是飞行员，当飞机进入恶劣天气时，飞机会受到周围力的影响，将飞机往特定的方向推移，这会让机身发生扭转造成机体的减压或增压。飞机爬升到11.47千米时，速度降至350节附近。20秒后，飞机爬升至11.78千米高，严重的是飞机速度仍在逐步降低，直至6点18分，亚航8501号航班从雷达上消失。在随后的1小时内，航管员宣布他们没有发现在这架客机。机场经理特里克拉（Trikora）马上做了最坏的打算，并成立了危机处理中心，对乘客家属提供必要的资讯信息。不久后噩耗传来，有新闻报道称亚航8501号航班已经失事，相关组织在3小时内展开了由印尼军方为主导的大规模国际搜救行动。澳洲、美国、俄罗斯、新加坡和中国的搜救队都伸出援手。30艘救援船、3艘战舰和20多架飞机参与其中，这些搭载了视觉、雷达和声呐设备的救援力量在爪哇海15万6千平方公里的海域展开搜救工作。
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图6、来自印尼交通部有关QZ8501航班的ATC雷达时序地理记录图
亚航8501号航班的失事很容易让人联想起上半年航空界最诡异的事件——马航370号航班。2014年3月7日，马航370号航班从吉隆坡飞往北京，机上共有239人，但是飞机起飞1小时后便失去踪迹。随后展开史上最大规模的搜救行动，但依旧没有找到丝毫线索。与之不同的是，人们很快在附近海域发现了亚航8501号航班飞机的残骸，这也表明客机已经坠海，无人生还。搜寻到第一块飞机残骸的10天后，搜救队找到了客机的黑匣子。打捞行动还在持续中，世界各地的专家开始发问，世界上最精密的飞机怎么会突然从空中坠落？对于家属而言，最重要的事情便是空难的原因，当务之急便是如何确保不再发生此类事故。
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图7、参与搜寻活动的美国军事直升机
官方的调查还在持续进行，根据已经发布的信息和专家的分析，现在已经可以探索可能影响到这架客机最后时刻的关键因素：飞机本身原因、人为过失和天气因素。
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图8、打捞出的亚航8501号航班的黑匣子
第一个问题是：什么原因造成飞机爬升如此之快？
客机在9.92千米高度巡航时，飞机突然左转并陡直爬升，仅仅40秒之后便来到了11.78千米的高度，不到一分钟便爬升了1.86千米，这时正常情况下的3倍快，并且超过了自动驾驶仪的设定值。这样的爬升率在正常情况下也是很困难的，飞机很有可能进入了上升气流中。天气是这一连串重大事件的要素之一，多位专家也对接下来的事情下了一个结论——亚航8501号航班肯定失速了。很多人认为飞机失速就像开车发动机停止工作一样，其实有本质上的区别。失速意味着气流和机翼分离，此时飞机不再飞行而是发生了自由落体。发动机还在运转，但是飞机陷入了坠落的境地。
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图9、水平飞行时机翼周围的气流很稳定
为了了解这如何影响了飞行中的飞机，试飞员盖伊博士在风洞实验室检验机翼的气流状况，在水平飞行时机翼周围的气流很稳定，但是随着攻角的改变（例如飞机在爬升的状态）气流便开始分离，从后端顶部开始，直至完全分离，这也是飞机失速的主要原因。盖伊博士介绍如果飞机发生时速现象，优秀的飞行员应该立即减小攻角，并降低动力以尽快还原正常状态。
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图10、攻角的上升导致气流开始分离
盖伊驾驶一架小型飞机开始试验，他很快便爬升到巡航高度，现在他面临所有飞机都会进入的区域，这个地方速度变得极为重要，飞行员也将此称之为“棺材角”。“棺材角”只存在于空中，在这些条件下飞行将会异常困难，因为必须要精确控制飞机的速度。每架飞机都有最高和最低速度，复杂原因在于高度越高，飞太快和飞太慢的误差范围就越小。当飞机飞的越高就会进入失速速度和最高速度很接近的高度，也就进入了俗称的“棺材角”，这时如果飞的过快就会失控或使飞机解体。无论是在高空“棺材角”还是在低空，失速都为飞行员造成了独特的挑战。所有的民航客机都需要经过失速的考验，但是亚航客机陡直爬升时也是遇到这样的情况吗？飞机是如何落到如此危险的田地？亚航8501号航班的飞行员拥有超过2万小时的飞行经验，在9.3千米的高空，他也有足够的高度用来还原失速中的飞机。所以即使飞机失速也不能说明飞机失事的原因，因此关键的问题就在于，是否还有有其他因素的存在？
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图11、U-2的“棺材角”示意图
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空难改变航空史39——风暴之旅 亚航8501号航班（下）
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