據(jù)美聯(lián)社報道,10月15日,伊朗一架載有426名乘客的波音747型客機在飛行時,客機3號發(fā)動機部分脫落并砸壞了機身。所幸的是,客機立即返航安全迫降于機場,并未造成人員傷亡。
那么,問題來了,少了一個發(fā)動機的客機,還能繼續(xù)飛行嗎?
隨著民用航空技術(shù)的飛速發(fā)展,商業(yè)客機不斷更新?lián)Q代。以波音公司為例,旗下的波音747系列和737系列都是商業(yè)客機中的常青樹,在近半個世紀的演變中,737系列生產(chǎn)數(shù)量接近9000架,最先進的波音737 MAX首架預計在后年交付。商業(yè)客機的升級離不開先進的航空技術(shù),比如航空電子、氣動優(yōu)化以及強勁而可靠的動力系統(tǒng)等。航空電子設(shè)備的飛躍讓駕駛飛機變得更加簡單,巡航階段由自動駕駛儀控制,飛行員負責起降介入。
氣動布局的成熟使得商業(yè)客機的飛行品質(zhì)更高,在應對單發(fā)、雙發(fā)失效的緊急情況下有更出色的表現(xiàn)。強勁的發(fā)動機則賦予了客機更有力的心臟,在雙發(fā)配置下,即便一臺出現(xiàn)故障停車,另一臺仍然可以完成起飛和降落。對于一些更先進的雙發(fā)商業(yè)客機,還被賦予了ETOPS延程飛行能力,在單發(fā)狀態(tài)下能夠繼續(xù)飛行至少180分鐘。
對于雙發(fā)客機而言,如果一臺發(fā)動機故障而停車,還能依靠另一臺繼續(xù)飛行至備降機場。圖片來源:airliners.net氣動布局對商業(yè)客機而言,重要性相當于先天條件,如果氣動從一開始就設(shè)計錯誤,或者存在安全隱患,亦或影響經(jīng)濟性,那么這款客機的壽命也不會長久。第一代噴氣式客機基本采用了翼根式發(fā)動機布局,把動力系統(tǒng)內(nèi)安裝在機身與機翼的結(jié)合部位。這樣設(shè)計的優(yōu)勢在于風阻較小,在發(fā)動機推力還不給力的年代,有利于增強飛行員對客機的控制能力。發(fā)動機距離客機重心較近,也能在一側(cè)發(fā)動機失效的情況下,減小推力分配的不平衡性,這對商業(yè)客機安全性而言是非常重要的。
除了翼根式外,還有機尾式發(fā)動機布局,將發(fā)動機安裝在機尾兩側(cè)。比較經(jīng)典的有麥道-80/90系列,蘇聯(lián)的圖-154客機等。如今也有現(xiàn)代客機使用這樣的布局,比如我國的ARJ-21、加拿大龐巴迪CRJ系列等,區(qū)別在于后者屬于支線客機。對于干線客機而言,最優(yōu)的方案仍然是翼下吊掛式發(fā)動機。波音737之所以能風靡半個世紀,是因為它一入門就選對了氣動。吊掛式可減輕翼根位置的結(jié)構(gòu)壓力,在先進的飛控介入下,單發(fā)推力不平衡的問題可以解決。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展,大型客機的氣動都使用了翼下吊掛式,支線小飛機可使用機尾式發(fā)動機布局,以至少兩臺發(fā)動機為基本配置,重點優(yōu)化單反飛行、雙發(fā)失效情況下的迫降能力。
翼下吊掛式發(fā)動機的優(yōu)勢在于降低翼根負荷,同時也有維修的便利。圖片來源:airliners.net單發(fā)飛行與雙發(fā)失效的迫降能力
使用兩臺以上發(fā)動機的商業(yè)客機,如果其中一臺出現(xiàn)故障,就可以使用另一臺繼續(xù)飛行。在巡航階段中出現(xiàn)單發(fā)停車的故障并不罕見,飛行員能夠利用一臺發(fā)動機找到最近的機場降落。2014年11月,南航CZ 3739航班就遭遇一側(cè)發(fā)動機起火冒煙,單發(fā)著陸的事件;海航HU7606航班在2011年也遇到單發(fā)失效。對于巡航狀態(tài)的雙發(fā)或四發(fā)發(fā)動機,單發(fā)失效仍然有很大的概率安全降落,但是若處置不當,也可能造成嚴重后果。
單發(fā)飛行也被適用于起飛狀態(tài),現(xiàn)代客機在設(shè)計時充分論證了使用一臺發(fā)動機起飛的能力。波音最新型號的波音787-9,在試飛時就進行了全面的單發(fā)起飛驗證。飛行員在起飛過程中關(guān)掉一臺發(fā)動機模擬故障發(fā)生,787-9立刻出現(xiàn)推力不平衡現(xiàn)象,機身往一側(cè)偏離,此時飛行員可通過垂直方向舵和襟翼的配合使用,讓機身保持穩(wěn)定并起飛。進行單發(fā)起飛性能測試目的在于,讓客機進入接近極限的起飛狀態(tài),給出一個起飛決斷速度,一旦超過這個速度,那么即便判斷為單發(fā)失效,客機也能夠安全起飛。如果沒有達到這個臨界速度,那就猛踩剎車吧,至少前面的跑道還夠長。
單發(fā)飛行示意圖,利用舵面平衡力矩。圖片來源:skybrary.aero當雙發(fā)客機兩臺發(fā)動機全部失效時,只能通過滑翔降落。此時經(jīng)過優(yōu)化的氣動就幫上大忙了,如果風阻較小,那么滑翔距離肯定更遠,這就為迫降贏得了更多的時間。
1983年加拿大航空公司波音767執(zhí)飛的143航班就遭遇雙發(fā)空中停車。由于對載油量的計算失誤,導致這架767在飛行中途把燃油用光了。發(fā)動機全部停車后,大部分儀表盤也一片空白。幸運的是,這位機長是一位滑翔機飛行員,而且經(jīng)驗豐富,在一邊掉高度的情況下估算出了可能的滑翔距離。不幸的是,767仍然無法滑翔到迫降機場。
奇跡再次出現(xiàn),副駕駛曾經(jīng)是加拿大皇家空軍飛行員,知道附近有個被關(guān)閉的空軍基地。他當時不知道的是,這條跑道被改成了卡丁車賽道,于是143航班就這么一路滑翔完成迫降。由此看出,對于雙發(fā)客機而言,雙發(fā)失效比單發(fā)失效更為恐怖,失去全部動力也面臨著失去液壓控制和電力的風險。
1983年加拿大航空公司的波音767執(zhí)飛的143航班遭遇雙發(fā)空中停車,最終滑翔迫降。圖片來源:u-cursos.cl為了保證雙發(fā)客機的安全性,國際民航組織提出,當雙發(fā)客機發(fā)生一臺發(fā)動機故障時,客機能夠利用剩余一臺發(fā)動機繼續(xù)工作,并且抵達最近的備降機場,這個能力也被稱為延程飛行。延程飛行主要針對的是越洋航班,畢竟海洋上飛行備降機場很少,如果執(zhí)飛客機沒有延程飛行能力,那么就要把航線沿著海岸線來飛。
隨著商業(yè)客機發(fā)動機技術(shù)的進步,空中停車故障率也大幅度下降,延程飛行被逐步放寬到180分鐘以上,這意味著最近的備降機場可能距離你2000千米以上。對航空公司而言是個利好消息,可以開拓更多的洲際越洋航線。
這一切的基礎(chǔ)是現(xiàn)代客機擁有先進而可靠的發(fā)動機,具備單發(fā)飛行能力,即便在雙發(fā)失效的低概率事件中,也能利用氣動滑翔迫降。(編輯:Steed)
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