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一次致命的螺旋槳反轉
在戰(zhàn)后早期，當活塞式發(fā)動機占主導地位時，由于模擬發(fā)動機故障而導致的多引擎飛機事故可能比真實情況下的事故要多。但這對于一架有三位經驗豐富的航空公司機長的DC-6訓練飛行來說，幾乎不被認為是一種危險。
1955年4月4日下午，美國聯(lián)合航空公司的一名機長正在紐約州伊斯利普的麥克阿瑟機場與該公司的兩名航線飛行員進行儀表飛行等級檢查。當天天氣晴朗，但西南風強勁，風速約為35公里，有時陣風高達55公里。參與飛行訓練的飛機是公司的一架DC-6飛機，編號N37512，綽號：愛達荷州主航線（Mainliner Idaho）。這架飛機的重量只有27670公斤多一點，遠遠低于其最大允許的重量，其重心在規(guī)定的范圍內。在下午3點50分左右，在幾次起降的過程中，人們看到這架DC-6在迎風的跑道上再次起飛。它在跑道末端450米至550米處升空，最初在跑道上正常爬升，起落架開始收回。但當它爬升到大約15米時，DC-6開始向右傾斜并轉彎。隨著爬升轉彎的繼續(xù)，傾斜角度和轉彎率逐漸增加，很快就達到了令人震驚的程度，當DC-6轉過大約90°時，傾斜度增加，達到機翼幾乎垂直的程度?，F在，在大約45米的高度，發(fā)動機仍處于大功率狀態(tài)，DC-6停滯不前，機頭猛烈下降。幾分鐘后，飛機陡然俯沖，機頭和右翼撞到了地面。飛機旋轉著，向右倒下，爆炸起火。盡管機場消防隊迅速趕到，但在控制住火勢之前，大火已經吞噬了大部分飛機殘骸。機上的三名飛行員，即DC-6的唯一乘客，在撞擊中當場死亡。擔任機長的是45歲的美國空軍二戰(zhàn)老兵斯坦利-霍伊特，他坐在右側控制員的座位上，總共有近10000小時的經驗，包括550小時的DC-6飛機。他在該公司擔任檢查機長已有兩年半時間。致命起飛時坐在駕駛座上的飛行員，40歲的亨利-多茲爾，有9000個小時，包括1100多個小時的DC-6飛機。第三個飛行員，35歲的弗尼斯-韋伯，有類似的飛行經驗，事故發(fā)生時他正擔任飛行工程師。在致命飛行中看到DC-6飛機起飛的旁觀者說，在飛機開始在如此低的高度向右傾斜之前，一切看起來都很正常。雖然所有四個引擎都因撞擊和火災而嚴重受損，但從它們扭曲和彎曲的螺旋槳葉片所遭受的損害可以看出，每個引擎在撞擊時都在工作。雖然無法確定其輸出功率，但在任何發(fā)動機殘骸中都找不到運行故障的證據。在調查的早期，對機身、機翼、尾翼組件、控制面和飛行控制系統(tǒng)的完整性進行了詳細檢查，以確定機身在起飛時是否會出現任何問題。沒有發(fā)現任何故障的跡象。所有的控制面和調整片都在它們的鉸鏈上，陣風鎖和自動駕駛都解除了。襟翼在15°和20°之間伸展，這是起飛時的通常設置，起落架也被收回。油氣控制在自動富余位置，也是起飛時的正常設置。對所有四個螺旋槳的檢查都沒有發(fā)現操作有問題的證據。螺旋槳調速器都處于起飛轉速的位置，但是1號、2號和3號螺旋槳都處于34度的正螺距，也就是起飛時的設置，而4號螺旋槳則處于負8度的全反向螺距。影響4號螺旋槳操作和控制的電氣鎖扣和繼電器都沒有發(fā)現任何故障的跡象，很明顯，所有的損壞都是由撞擊或隨后的火災造成的。DC-6的螺旋槳被設計成在飛機著陸后，提供反向推力進行制動。螺旋槳在著陸后通過將油門桿向后退到正常的空轉位置來反轉。這個動作激活了每個螺旋槳輪轂中的電動機構，使葉片旋轉到一個與正常方向相反的位置，從而產生推力，而不是拉力。發(fā)動機的功率和反向推力的大小與飛行員應用的油門向后的運動量成正比。正向推力可以通過將節(jié)氣門杠桿返回到節(jié)氣門象限的正?？辙D位置，或更高的位置來恢復。當飛機在飛行時，一個自動鎖定機制可以防止油門桿無意中向后移動到空車位置，從而防止不必要的螺旋槳反轉。油門鎖扣由主起落架支桿上的鎖扣控制。當飛機的重量在著陸時被轉移到起落架上時，鎖扣關閉，使電磁鐵通電，釋放鎖扣。同時，在控制臺上有一個反向警告標志，顯示節(jié)氣門已解鎖。這個紅色的金屬鎖扣與螺線管有機械連接，如果螺線管失效，機組人員可以手動扳起這個鎖扣來釋放鎖扣。當飛機在起飛時升空，起落架支桿鎖扣打開，電磁鐵斷電，允許鎖扣回到鎖定位置。當這種情況發(fā)生時，鎖扣會在視線范圍內降下來。事故中的飛機上沒有安裝反向推力指示器警告燈。當安裝時，每個螺旋槳都有一個燈，當螺旋槳的葉片轉到零度的葉片角度時，燈就會亮起，警告機組人員螺旋槳正在反轉。在事故發(fā)生時，美國聯(lián)合航空公司正逐步在其DC-6和DC-6B客機上安裝該指示燈。在事故發(fā)生的三年前，美國聯(lián)合航空公司擔心機上螺旋槳反轉可能是由于電氣故障造成的，因此修改了其DC-6機隊的螺旋槳反轉控制電路，在飛機飛行時自動切斷電源。這是通過增加一個繼電器來實現的，由節(jié)氣門鎖螺線管驅動的鎖扣控制。當飛機著陸時，節(jié)氣門鎖釋放電磁鐵通電后，電力恢復到螺旋槳控制電路。在事故調查期間，測試表明，如果DC-6螺旋槳以這種方式進行了改裝，在飛機起飛時仍穩(wěn)穩(wěn)地停在地面上，通過向后移動節(jié)氣門桿進行反轉，然后飛機以這種配置升空，無論節(jié)氣門桿的位置如何，葉片都會保持反向螺距狀態(tài)。它所產生的反向推力的大小將取決于所應用的油門的大小，無論是向前還是向后的方向。在這種情況下，螺旋槳只能通過抬起反向警告鎖扣和推進油門來恢復到正向推力。抬起鎖扣的作用與飛機著陸時將重量轉移到起落架上時關閉起落架鎖扣的作用相同，即它再次給螺旋槳的電動反轉系統(tǒng)通電，使前向推力得以恢復。但是，如果在油門桿向前移動時，鎖扣沒有被抬起，那么正在形成的反向推力將僅僅與應用的油門開度成比例地增加。美國聯(lián)合航空公司還在安全高度進行了一系列的飛行測試，以研究反轉外側螺旋槳對DC-6飛機在低空速下的操控特性的影響。這些測試表明，在起飛過程中，1號、2號和3號發(fā)動機使用METO功率或更高的功率，當4號發(fā)動機使用全部反向功率且空速為185公里或以下時，飛機幾乎立即變得無法控制。在測試中發(fā)現，通過施加全部的左副翼，可以短時間內延遲向右翻滾，但繼續(xù)向右劇烈偏航，導致空速下降；在幾秒鐘內，發(fā)生劇烈翻滾和俯沖。在飛行試驗中產生的飛機姿態(tài)與目擊者在事故發(fā)生前描述的DC-6飛機的動作非常相似。飛行測試也證實了調查的結果，即在飛機起飛時，當飛機的重量還在起落架上時，油門桿無意中移到了反向位置。飛行測試表明，在飛機升空后，將油門桿移回正向推力范圍，不會使螺旋槳脫離反向，而只是導致反向推力增加。在事故發(fā)生前的一段時間，美國聯(lián)合航空公司在更新其機隊的過程中，購買了一些DC-7飛機，這些飛機沒有采用DC-6型的電動油門反向閂鎖，而是安裝了一個手動操作的順序門閂鎖，稱為馬丁桿。這種閂鎖，原則上包括一個橫跨在正?？辙D位置后面的油門象限的鎖定鎖扣，在著陸時可以移開，以使油門桿能夠拉回到反向。但在飛行過程中，這個鎖扣可以防止油門桿在不經意間被拉到反向位置。由于在其新的DC-7飛機上使用馬丁桿鎖的良好操作經驗，美國聯(lián)合航空公司決定為其所有的DC-6和DC-6B飛機也配備這種鎖。盡管DC-6的電動油門鎖功能令人滿意，但飛行員操作的馬丁桿上的機械鎖被認為比自動電氣裝置及其所有鎖扣和繼電器更安全和可靠。聯(lián)合航空公司在事故發(fā)生前幾個月就已經訂購了所需的馬丁桿改裝套件，而該公司的第一架DC-6飛機在事故發(fā)生前一周才安裝了新的鎖扣系統(tǒng)。飛行測試結果表明，在起飛狀態(tài)和空速下，DC-6的外側發(fā)動機在全功率和螺旋槳反槳的情況下變得不可控。很快就失去了控制，以至于在低空時，機組人員幾乎無能為力。在這次事故中，在失去控制之前是否有時間恢復前向推力是值得懷疑的。出于同樣的原因，反轉警告燈是否會對結果產生任何影響也是值得懷疑的。測試還表明，在空中，如果油門設置為正向或反向空轉，驅動反轉螺旋槳的發(fā)動機會失速。有證據表明，4號發(fā)動機在撞擊時正在運行，測試確定，為了達到與事故飛機類似的飛行軌跡，4號發(fā)動機需要全速反向動力，其他三個發(fā)動機在向前推力中輸出METO動力。在起飛過程中，4號螺旋槳只有兩種可能被反轉。要么是螺旋槳控制系統(tǒng)出現故障，要么是4號油門桿在DC-6升空前被拉到正?？辙D位置。因為對4號螺旋槳的電氣系統(tǒng)的詳細檢查排除了故障的可能性，所以不得不得出結論，螺旋槳的反轉是機組人員無意的行為。DC-6起飛的幾個方面表明，當時正在進行儀表起飛，然后是模擬發(fā)動機故障。這個特定的起飛是檢查飛行中進行這些練習的邏輯點，根據公司的要求，4號是模擬故障時選擇的發(fā)動機。此外，飛機在最后起飛前在跑道起點的短暫延遲，符合儀表起飛前最后一次駕駛艙檢查的慣例。這通常是作為檢查程序的一部分，模擬發(fā)動機故障。在調查人員看來，事故發(fā)生的原因很可能是，在DC-6起飛前的儀表起飛練習中，檢查飛行員模擬4號發(fā)動機的故障，將其推力減至空轉，無意中將4號油門桿向后拉得太長，進入了反轉狀態(tài)。當這種緊急情況發(fā)生時，機上飛行員的自然反應是立即將4號油門桿從反轉狀態(tài)完全向前推，瘋狂地努力恢復向前的推力。但是，正如飛行試驗所證明的那樣，由于反向警告鎖扣沒有被解除，這反而產生了全部反向動力的致命影響。民航委員會，作為其對DC-6事故的調查結果，發(fā)現：在模擬發(fā)動機故障的儀表起飛過程中，4號發(fā)動機被降低到零推力，在飛機升空前，4號螺旋槳被無意地反轉。有證據表明，為了糾正這個錯誤，4號油門桿被從倒車位置移到了全速前進的推力位置。但是由于反向警告鎖扣沒有被解除，導致了完全的反向推力。當DC-6以起飛狀態(tài)和空速升空時，外側螺旋槳反轉，再加上其他三個發(fā)動機的大功率，導致飛機幾乎立即變得無法控制。當時沒有足夠的時間和高度讓機組人員采取有效的糾正措施。事故的可能原因是，在飛機升空前，4號油門桿無意中移到了反轉狀態(tài)。由于其他三個發(fā)動機都在大功率下工作，飛機一旦升空，很快就變得無法控制。
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