韩亚航空214航班的最后时刻

译者: 猪的米
原作者:Jason Paur

韩亚航空214航班在坠毁前究竟发生了什么我们现在不得而知,但可以依据已有的信息拼凑出一些细节。

前言:
这篇文章比较相比一些媒体来说比较客观地重现了失事客机最后时刻的情况,但在原文的评论里围观群众(包括一名747机长)仍然有很大的分歧。或许也只有等到正式的官方报告发布的那一刻,所谓的真相才会大白于天下吧。

正文:

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图片来源:NTSB

自从韩亚航空214航班在旧金山降落时坠毁,造成两人遇难的事故发生之后,人们就把注意力放在飞行员的经验不足和飞机的性能上。根据调查人员到现在为止所发布的信息,人们对这次坠机事件有诸多疑问,其中最大的一个疑问是这架波音777客机为什么会在降落的最后几分钟里大幅减速。我们可能在很长的一段时间里都不会有确切的答案,但我们可以对周六的这次降落做一次细致的剖析,同时还会介绍现代的客机是如何降落的——以及在降落过程中会出什么差错。
出事的这架777客机上有4名飞行员,这样的配置对于越洋飞行来说并非不同寻常。一般来说,一组飞行员会在驾驶舱后面的休息室里睡觉或放松,让另一组飞行员驾驶飞机。根据美国国家运输安全委员会(NTSB)的说法,当时掌控这架飞机的是只有43小时777飞行经验但有10000小时其他机型(包括波音747)飞行经验的一位机长。除了这些飞行经验以外,这名叫做李强国(Lee Kang-kook)的机长还在777客机模拟器上进行了许多小时的转换训练。

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(这张进近图在右下角标出了下滑道信息,在使用仪表降落到旧金山国际机场(SFO)28L跑道时会用到它。)

虽然听上去一位只有43小时飞行经验的飞行员在驾驶飞机降落有些不可思议,但这其实很正常,飞行员执飞一种新机型时总是要从新手一步一步往上爬的。要知道2009年上演“哈德逊河奇迹”的机长萨利·萨伦伯格(Sully Sullenberger)和副驾驶杰夫·斯基尔斯(Jeff Skiles),杰夫也只是第一天飞空客A320机型,但他和机长还是一起奇迹般地将飞机成功迫降在哈德逊河上。
而坐在214航班左边驾驶座上的机长有着超过3000小时飞行777客机的经验,其总飞行经验超过12000小时。机组资源的管理也是要考虑的另一重要因素,这其中包括驾驶舱内职责的分配。很多时候都是一名飞行员驾驶飞机,另一名飞行员读出包括空速和高度在内的关键飞行数据。
一般情况下,任何一名通过考试并持有执照的飞行员都应该能够目视降落,并判断飞机会不会提前着陆,并对此做出相应的调整。这很明显将会是214航班调查的一个重点关注点。
在正常的飞行过程中,飞行员会在降落前很久就设置好777客机稳定进近的各个要素,包括襟翼、动力设定、减速板以及起落架,这些设置在降落过程中都是必须妥当完成的。空速和下降率最好是恒定的,或者至少在一个可接受的范围内,这样飞机就能以合适的速度进行最终进近。但有时空管也会要求飞行员进行一些非标准进近,比如说其中一种叫做“扣篮式”进近,因为在进近的初期阶段飞机要保持在比正常高度更高的高度层,然后在最终降落前加速下降。这些要求在目视条件下并不反常,而且很多飞行员表示在旧金山国际机场降落这种指令很常见。这样的急速下降与标准的稳定进近不同,至少在初期阶段是这样,这就需要飞行员额外进行关注。
根据NTSB的说法,214航班被允许目视降落28L跑道。这个指令允许飞行员仅靠目视将飞机指引到机场跑道,在天气晴朗、没有恶劣天气条件时这种类型的进近十分平常——而出事的那个周六旧金山风和日丽,十分适合目视降落。
在多云天气这样可见度很差的时候,飞行员在可以通过驾驶舱的窗户看到跑到之前很久就依靠不同设备来指引他们到机场。如今GPS的使用非常普遍,但客机降落一般是采用仪器降落系统(ILS)的。ILS进近需要有两个重要的部件,航向道发射机告诉飞机跑道的水平位置,而下滑道发射机则在竖直方向上指引客机降落。这些信号能为飞机提供极为精准的导航,最先进的系统甚至可以在零能见度条件下准确引导飞机降落到跑道中线上。
而旧金山国际机场28L跑道的下滑道发射机早在6月1号就坏了,这意味着在糟糕的天气下28L跑道不会使用ILS仪表进近。但降落到28L跑道还可以使用其他方式的仪表进近,比如基于GPS的RNAV进近,它的最低工作条件和ILS基本相同,这意味着能够进行ILS降落的条件大多数都能进行RNAV进近。
即使在像周六那样的某一天里飞行员获许进行目视降落,飞行员可以使用ILS或者其它仪表进近方式进行导航,但这不是硬性要求,而且所有有执照的飞行员都要能够在不使用导航设备的情况下进行目视进近。而当时214航班获许进行目视进近,因而飞行员可能会使用其他工具将他们指引到28L跑道的下滑道上。

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旧金山国际机场28L和28R跑道卫星图。图片来源:DigitalGlobe/USGS/USDA/Google

对于目视进近来说,飞行员有不同的方法指引飞机在跑道上降落。第一种就是基本的飞行员训练,这要求他们学会判断飞机是在下滑道的上方还是下方,而下滑道能够指引他们在想要的区域着陆。跑道不断变化的视角关系能够让飞行员估计他们是太高了还是太低了,也就是他们会在想要的着陆点前方还是后方着陆。这种技巧通常用在小机场,包括那些有草地跑道这种飞行员没有其他可用的参考工具的机场。
在较大的机场,跑道上会有标示接地区和瞄准点的标志物。跑道接地区域标志在跑道两头每隔500英尺就会有一个,而瞄准点则是距离跑道末端1000英尺处的一个固体长方形标志物。根据28L跑道(总厂11381英尺)上留下的轮胎印记我们可以进行一些推测,看上去一般飞机都是在距离跑到头1000到2500英尺这段区域里着陆的。

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(这张图来自波音公司飞行研究机构的一台777客机模拟器,图中显示19L跑道的最终进近太高了。跑道左边四盏横向并排的灯叫做PAPI灯,图中四盏灯都是白色的,这意味着飞机的高度过高。)

跑道边上还有帮助飞行员将飞机保持在合适下滑道上的视觉指示。旧金山国际机场28L跑道使用了一种叫做精密进近轨迹指示器(PAPI)的东西,它由四盏明亮的灯组成,灯光在白天最多在5英里外就能看到。如果所有的四盏灯像上图那样都是白色的,那么说明飞机高度太高,如果不作调整的话会降落在接地区域的后方。如果只有一盏灯是红色的,那么飞机只是高了一点。如果两盏灯是红色的,两盏灯是白色的,那么飞机就处于合适的3度下滑道上,并且会在接地区域着陆。如果三盏灯是红色的,则说明高度有一点低,而如果看到四盏红灯,则说明飞机比下滑道低太多,会在接地区域前方着陆。周六的坠机事件使得PAPI灯损毁,后来他们被列上了机场“给飞行员的通知”(NOTAM)上,并且标识为失效。
由于214航班获许进行目视进近,而下滑道指示器又没法使用,在一般情况下飞行员会使用跑道标志物作为瞄准点,然后参照PAPI等使飞机保持在正确的下滑道上。而目前不清楚这种方法也失效了,NTSB也在寻求答案。
在进近的初期阶段飞机靠自动驾驶在飞行。这在大部分客机上都是标准操作,而大多数飞行员也把自动驾驶当作是第三名机组成员。但即使是在自动驾驶启动的情况下,飞行员仍然要调整襟翼设置,并放下起落架。
在坠毁前82秒,飞机高度1600英尺,此时自动驾驶被飞行员解除。9秒后飞机高度1400英尺,空速170节(196英里/时)。飞行员在最终进近时要保持的速度被称作为“参考速度”(Vref),根据那个周六777-200ER客机的重量和飞机设置,参考速度应该是137节。
NTSB的调查人员表示,飞行员并没有谈及飞机有任何异常情况,引擎的运转也十分正常。
在撞击前54秒,飞机高度1000英尺,此时速度已经降到了149节。虽然此时飞行员没法使用驾驶舱显示的ILS导航信息,但他们仍然可以使用其他显示空速、高度、下降率和引擎信息的仪表。除此之外,每当飞机下降到一个关键高度后,挤在的语音系统就会播报出这个高度。NTSB调查人员表示他们仍在检查下滑道信息,寄希望于能够找出飞机何时开始偏离下滑道,并在接地区域前就撞击地面。
撞击前34秒,高度500英尺,空速下降到134节,比清清楚楚显示在速度条——一个在玻璃屏上显示飞机空速的竖直显示条——上的参考速度低了3节。而且此时飞机还会发出视觉警报,随着速度的进一步降低,更多的视觉警告信息开始出现。
很多人都提到“失速速度”,但参考速度并不是失速速度。首先,失速是一个空气动力学情况,在这个情况下机翼相对于迎面吹来的空气的角度(攻角)超过了一个临界值。当超过这个临界值后,流过机翼表面的空气不会再汇聚到一起,从而无法产生保持飞机继续飞行所需要的足够升力。失速速度是基于飞机重量、飞机设置以及临界攻角在普通飞行条件下计算出来的空速。而参考速度是高于失速速度的进近速度,这样飞行员在降落时就有一定的选择余地。
比参考速度低了两三节虽然不是很好,但不会立即导致问题出现。这只是告诉飞行员要对飞机进行调整,要么降低机头要么增加动力——或者两者都有——以使飞机重新回到参考速度,并保持在正确的下滑道上。
而NTSB的调查人员表示飞行员似乎并没有做出必要的动作,在高度200英尺时空速已经降低到了118节。8秒钟后节流阀开始被往前推,至于是飞行员终于大梦初醒要增加速度还是邻近失速速度时飞机的自动“清醒”模式被启动了就不得而知了。但不管怎么样,驾驶喷气动力飞机不同于汽车甚至是螺旋桨飞机的一个难点在于,从你推油门杆到引擎产生你想要的动力之间有着巨大的延迟。在撞击前8秒钟,高度125英尺,此时油门杆才开始往前推,而空速仅有112节。
在这个时刻777客机已经很接近失速速度了,撞击前4秒钟NTSB调查人员从驾驶舱录音中听到了震杆器的声音。飞机上有一个装置能够测量飞机的攻角,当攻角接近临界攻角时,飞行员手中的操纵杆就会发生震动,警告飞行员如果再不进行补救飞机马上就要失速了。
撞击前3秒,调查人员发现飞机速度降到了最低的103节,引擎为50%动力并且在增加。撞击前1.5秒,调查人员表示飞行员喊出了“复飞”。这意味着飞行员想要放弃这次着落,并拉起飞机再次尝试降落。777客机的复飞功能通常是通过按压油门杆上的按钮(叫做TOGA)实现的。当这个按钮被按下后,飞机会自动将动力设置成每分钟2000英尺爬升率所需要的动力,而再按一下那个按钮则会使引擎达到全部起飞功率。但正如之前所说的,引擎需要一定的时间才能反应过来并提供想要的功率。
在214航班的这起事件中,NTSB调查人员并没有说飞机的复飞功能在飞行员喊出复飞到撞击间的1.5秒里有没有启动。最终777客机以106节(122英里/时)的速度撞击地面,撞击点离跑道的接地区域还有不到几百米。
调查人员在华盛顿正在对驾驶舱语音记录和飞行数据进行更加细致的检查。四名飞行员也接受了调查,他们应该能够提供这起事故起因的重要信息。
但这对于这架777客机上的包括乘客和机组人员在内的307人都已经毫无意义了。这起事故的高生还率正是现代客机安全性和机组成员训练的最佳印证。飞机的结构比以前的设计更加耐坠毁,乘客座椅也被设计成能够吸收16倍重力加速度产生的负荷。再加上机组成员及时将乘客从燃烧的机身中疏散出来,最终有几百条生命得到了拯救,受伤率也十分的低——尤其是仅有2人遇难。

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