[探索] 俄国防部客机失事近百人无人生还!哪些因素会导致飞机坠毁?

  文章来源:科通社微信公众号



  资料图:俄罗斯图154


  俄罗斯失联飞机确认坠入黑海,机上载有93人。导致飞机坠毁的原因都有哪些?目前是否有技术手段能保障飞机不失联?


  莫斯科时间12月25日,一架隶属于俄罗斯国防部的图154型客机计划从索契起飞,该飞机于莫斯科时间5点20分起飞,大约5点40分在雷达上消失。25日,俄国防部将失事的俄罗斯军机搭载人数调整为93人,官方确认无人生还。


  最新消息汇总


  1、据俄罗斯通讯社消息,失联飞机已失事。


  2、该飞机计划从索契起飞,前往叙利亚拉塔基亚军事基地。


  3、该飞机于莫斯科时间5点20分起飞,大约5点40分在雷达上消失。


  4、机上共有85名乘客和8名机组成员,包括著名的红旗歌舞团成员和数名记者。


  5、该飞机可能是因为技术故障或者操作失误导致失联。


  6、俄国防部称在索契海岸附近发现了失事飞机残骸,俄罗斯卫星网援引军队部门消息称,在索契地区失踪的俄联邦国防部图-154在黑海沿岸1.5公里处坠毁。


  7、俄罗斯总统普京已获悉相关信息。


  8、据俄罗斯媒体25日报道,俄国防部将当天失事的俄罗斯军机搭载人数调整为93人。另据新华社报道,俄国防部表示,坠毁的图-154飞机上无人生还。


  大多数情况下,空难都意味着“粉身碎骨”,因此,在享受航空旅行便捷的同时,空难也是不少人心中的一道阴影。飞机坠毁的可能因素都有哪些,以及目前都有哪些技术手段保证飞机不失联,一起来看看。


  飞机坠毁的因素有哪些?



  随着航空技术的发展,空难发生的几率比起“二战”之后和喷气时代初期,已经大幅下降,令飞机成为今天最安全的交通工具,但空难仍然不可避免。


  1、机械故障


  在人类航空史的早期,机械故障是空难最常见的原因之一。这是因为,受制于当时的机械加工技术,飞机的机械装置都不很可靠。所以,在20世纪初,飞机通常是冒险者和猎奇者的“大玩具”,或者军队的武器。对于少数人的猎奇“尝鲜”或者本来就很危险的战争来说,飞机本身的相对不可靠是可以接受的。


  “一战”之后,参战各国的军队剩余物资里包括了大量的飞机,其中一部分大型飞机(通常是轰炸机)被改造成早期客机发挥余热。随着航空旅行成为一种商品或者说商业服务,飞机机件的可靠性开始得到重视。


  机械加工技术的进步,令飞机引擎的寿命和可靠性得以延长;不断引入的各类传感器,对飞机的引擎和(襟翼、方向舵、升降舵)操纵系统等各个关键部分提供了更为完善的监控,也减少了飞机机械故障的可能性。


  此外,在民航领域还有名为“双发动机延程飞行”(ETOPS)的标准。这一20世纪80年代诞生的标准,其核心是测试双发动机的民航客机如果其中一台发动机故障,仅凭另一台发动机可以支撑多久并安全降落。比如说,“ETOPS 180”即是指飞机在一台发动机故障后,仍然可以支撑3小时的时间,那么它的航线中的任意一点,距离最近备降(改航)机场的飞行时间就不能高于3个小时。这样的飞行标准,使飞机即使发生机械故障,也仍然有较佳的安全冗余。


  在现代航空客运中,纯粹由于机械故障,比如发动机“空中停车”导致的空难已经非常少见。但在一些由于经济落后或政治因素而不得不使用旧飞机,或缺乏备件供应的国家里,维修不足或使用第三方厂商提供的仿制品备件,有可能导致飞机发生机械故障。


  除了“纯粹”的机械故障,还有一类故障来自于飞机的设计缺陷。在20世纪70年代初,波音公司的B747和道格拉斯公司的DC-10这两种新锐机型,都瞄准了洲际飞行这一大运量的市场。在竞争初期,DC-10因为只有3台发动机,在油耗方面有不小的优势;但早期的DC-10在机尾货舱门设计方面存在缺陷,可能会在飞机爬升时自己打开,导致飞机机舱爆炸性失压。1972年和1974年,两架DC-10遭遇了同样的事故,第一架幸运地迫降成功,第二架则当场失控坠毁,导致346人死亡。此后,DC-10一蹶不振,订单远远落后于同时代的B747。


  2、机型老旧与超期服役


  在世界上很多经济落后或遭遇政治封锁的国家,民航使用二手飞机、过时飞机或让飞机超期服役的案例并不少见。在很多航空客运发达国家早已淘汰的波音B707、B727、道格拉斯DC-8、DC-9和伊柳欣IL-62等机型,在另一些较为落后的国家里却是民航客运的主力。比它们稍微进步一些,却仍然已经过时的机型,比如麦道MD-80系列和早期型别的波音B737、图波列夫TU-154等,在世界各地的应用就更是广泛了。


  使用老旧飞机的安全隐患在于,这些飞机在历史上可能已经飞过了远远超过设计寿命的起落次数。每一次起落带来的冲击,会让飞机逐渐“金属疲劳”,降低其可靠性。


  1988年,美国的一架机龄19年的波音B737,在爬升至巡航高度后,由驾驶室后方一直到机翼附近的一大块机舱天花板突然被撕裂,并脱离机体。虽然这架飞机最后成功迫降,仅有一人因为跌出机外丧生,但美国却就此开始关注民航客机的“老龄化”问题。然而,在很多经济和科技相对不发达的国家,人们即使有“飞机也会老化”的意识,也往往没有判断飞机剩余寿命的科技手段。


  另外,在飞机停产若干年后,其(全新)备件也会越来越难获得,这使航空公司不得不使用其他飞机上拆下来的旧零件,或者使用第三方厂商提供的代用品,从而增加飞机发生故障的几率。


  另一方面,随着航空技术的进步,人类对可能导致飞机坠毁的因素的认识会越发深刻,并体现在新飞机的设计方面。反过来说,老式飞机在设计之时,很可能没有考虑到一些在当时尚不为人所知的空难原因,比如某些极端的天气。同时,老旧飞机自身的设备落后,也可能会让它们缺乏对一些突发情况的应对能力。2014年7月坠毁的阿尔及利亚航空公司AH5017航班,其机型就是属于MD-80系列的MD-83,而这些设计于20世纪70年代末的机型,如今看来已经过时。


  3、气象与天文因素


  尽管航空技术的进步让飞机的可靠性越来越高,但在万米高空之上,最大型的飞机也如同一叶扁舟。在我们坐飞机的时候,机舱广播时常会发出“飞机遭遇气流影响”的提醒,而往往乘务员话音未落,剧烈的颠簸就已经袭来。


  但天气因素最能威胁飞机飞行安全的阶段,还是在起飞与降落之时。在这两个阶段,飞机的速度不高,稳定性也不佳,很容易受到风切变的影响。所谓“风切变”,就是风向和风速在空中水平和(或)垂直距离上的变化,其中对飞行威胁最大的是发生在600米以下低空的垂直风切变,以微下冲气流危害性最大。


  微下冲气流是以垂直风切变为主要特征的综合风切变区,在这里,垂直运动的风速会出现突然的加剧,产生特别强的下降气流,如同一记空气的重拳猛然击向地面,并在与地面撞击后转向成为与地面平行的水平风,以撞击点为圆心四面发散,形成水平风切变。如果飞机在起飞和降落阶段进入这个区域,而且处置不当,就有可能如同被巨人抓起摔向地面一样,造成失事。


  2014年7月中国台湾省的这起空难,就很可能与风切变有关。23日傍晚,2014年第十号台风“麦德姆”刚刚过境,数据显示澎湖当地风速、雨势较大,气象条件比较恶劣。发生事故的ATR72是法国与意大利合作研制的一种涡桨式支线客机,飞行高度较低,相比于喷气式的干线民航客机更容易受天气影响。在抵近澎湖的时候,这架飞机很可能遭遇了低空风切变,但由于此时离地面已很近,飞机没有时间和空间恢复正常飞行状态,而且由于机体较小更难控制,最终失控坠毁。


  此外,极强的侧风会使几十吨乃至更重的飞机,在降落前一刻像纸飞机一样被吹得偏离跑道中心,摇摇晃晃一阵子方能大体对准跑道中心降落。在这种天气里,如果飞行员操作失误,让又重又快的飞机偏出跑道,那么后果显然是不堪设想的。


  浓雾和雷电也会成为飞机起落的羁绊。现代民航客机大多搭载了大量电子设备,雷电带来的电磁冲击,很可能让这些设备紊乱;而在大雾天气里,能见度大幅降低意味着飞机起落更依靠雷达等电子设备,而且空管缺乏目视作为辅助,这也可能带来安全隐患。


  除了大气层内的气象因素,太阳风暴是最容易影响飞行安全的天文因素。在太阳风暴掠过地球时,电磁场会发生变化,引起地磁暴、电离层暴,并影响航空指挥依赖的短波通信,给飞机的地面导航与调度带来困难,甚至可能直接影响飞机的机载电子设备。因此,为了保证飞行安全,航空公司在太阳风暴抵达地球时,可能会选择让航班绕路或暂时停飞。


  4、地质学因素


  在电影《2012》里有一个桥段:主人公一行驾驶世界上最大的运输机“安东诺夫AN-500”(原型是苏联制造的安东诺夫AN-225),从美国逃往中国,到喜马拉雅山寻找末日方舟。但在快要接近目的地的时候,飞机的所有6个引擎突然全部失灵,并喷出火花。出现这种故障的原因之一,就是由于飞机下面的世界已经毁灭,因此飞机在飞越夏威夷和其他一些岛屿时,引擎吸入了过多的火山灰。


  在民航领域,火山喷发这种地质学因素对飞行安全的影响,曾经长期没有得到明确的重视。直到20世纪80年代,指示民航客机绕行火山才成为一种惯例。


  1980年,有几架喷气飞机在飞越位于美国西北部圣海伦斯火山所喷发出的火山灰时,受到了严重的损伤。到1982年,一架英国航空公司的波音B747在夜航中不慎穿越了从印尼一座火山喷发出的火山灰,导致4台发动机全部熄火,飞机急剧下降5000多米,方才勉强重启一台发动机恢复平衡,而后又陆续重启两台发动机,飞到附近一座机场安全迫降。


  火山灰对民航客机的威胁在于,火山灰是非常细小的岩石颗粒,可能“刮花”飞机的风挡,并且在吸入发动机之后,给发动机带来严重的损伤,令飞机失去动力。在有些情况下,火山灰还可能污染飞机的空速管(皮托管),令飞机的自动驾驶系统紊乱,从而导致坠机事故。


  5、武装劫持


  2001年9月11日,4架遭遇恐怖分子劫持的民航客机,撞击了美国纽约世贸中心双子塔和美国国防部五角大楼等建筑,总共造成3201人死亡。而为政治诉求、钱财或其他因素,对民航客机的暴力恐怖袭击或武装劫持的活动,可以追溯到20世纪30年代。这类事件如果处置不当,最后很容易演变为空难,或者带来大量人员伤亡的事件。


  在中国,损失最为惨重的劫机案件之一,是1990年10月2日发生在广州白云机场的劫机事件。这架属于厦门航空公司的波音B737型B-2510号客机,曾在1988年执行厦门至广州航班途中,被劫持到台湾省一处空军基地。1990年,这架飞机在执飞同一航线时再度被劫持,并被劫持者要求飞往台湾省。但在周旋过程中,飞机油料耗尽,不得不紧急迫降白云机场。着陆时,发现窗外并非台湾省的劫机者情绪失控,开始与机上人员搏斗,导致飞机失控,连续撞击了另外两架已经坐上乘客并准备起飞的飞机(一架波音B707和一架B757),使128名乘客罹难,3架飞机全部报废。


  近几年里,针对民航的暴力恐怖事件也屡屡发生。预先装在飞机内的炸弹、燃烧弹或烈性炸药,足以带来毁灭性的后果。想要斩断伸向航空运输安全的“黑手”,很大程度上有赖于严格的安全检查标准。


  随着特种作战技术的普及,越来越多的国家具备了反劫机的能力。同时,机场保安也越来越严密,即便是一些小型机场也有全套的X光及金属探测设备。这些新技术的引入,使恐怖分子很难全副武装地劫持航班,即不具备与反劫机特种部队对抗的能力。反恐科技的发展,会让民航运输变得更加安全。


  6、战争或军事对峙


  随着飞机在1903年诞生,20世纪被誉为是“航空的世纪”。但在“二战”时期,德国空军就有在比斯开湾袭击英国民航客机的战例,而在太平洋战场和中国战场,日军也曾袭击甚至击落中国、澳大利亚等国的民用航空器。这种等同于蓄意屠杀平民的行径,成为轴心国倒行逆施的铁证。


  “二战”结束后的“冷战”时期,美苏争霸也导致了不少民航客机遭到袭击或被击落的事件。在“二战”结束后,美国和苏联对德国实施分区占领。由于柏林位于东德境内,因此西柏林的对外交通,很大程度上要依赖3条“空中走廊”,以便从西德出发的飞机能“合法”地穿越东德领空。但在1952年,一架法国航空公司的DC-4就在通过柏林空中走廊时,被苏联的米格-15击伤;第二年,又有一架英国航空公司的飞机在柏林附近被苏联的米格-15击落。


  1978年4月20日和1983年8月31日,苏联两次攻击了误入其领空的大韩航空的客机,第一次使其迫降在冰湖上,第二次则将飞机摧毁,令机上269人全部遇难。事后双方各执一词,苏联指责这两架飞机是假借偏航之名,进入苏联领空进行间谍活动。


  20世纪下半叶,随着殖民主义的退潮,非洲有不少国家陆续取得独立;但因为殖民者有意留下的后门或纠纷,一部分国家陷入内战。20世纪70年代,罗德西亚(今津巴布韦)取得独立后,执政的欧洲裔(白人)政府与本地人(黑人)团体之间爆发了内战,导致了两起民航客机被击落的事件。


  当时间进入21世纪,地区冲突仍然是民航客机面临的一大威胁。2014年7月造成巨大损失的马来西亚航空公司MH17空难,就是由于这架飞机进入乌克兰的军事冲突地区而遭遇误击。


  军事演习如果不严格执行净空,也可能导致民航客机遭到误击。2001年10月4日,一架来回以色列特拉维夫至俄罗斯新西伯利亚的西伯利亚航空图波列夫TU-154客机,于黑海上空爆炸,机上78人全部遇难。事后,乌克兰方面承认这架民航客机是被本国发射的S-200防空导弹击落的。当时,乌克兰正在进行防空军事演习,但为演习设置的净空区过小,以至于导弹飞出了设计的射程,击中了净空区之外正常飞行的客机。


  7、压力之下的人为失误


  民航客机飞行员是世界上对抗压能力要求最强的职业之一,这是因为,在飞机运行过程中,有很多紧急情况需要迅速做出冷静的判断。事实上,纯粹由于自然原因或飞机本身故障造成的空难并不多见;很多空难的背后,都有飞行员或飞行相关人员判断失误的影子。


  2009年的法航447空难,就是由于飞行员在自动驾驶系统关闭后操作失误导致坠毁的。当时,这架飞机的空速管(皮托管)结了冰,无法再测量飞机空速,导致飞机自动切换到手动驾驶模式。此时机长迪布瓦已经离开座位去休息,飞机暂时由副驾驶博南控制。博南错误地抬高机鼻使飞机爬升,导致飞机失速并失去控制。


  由于A330驾驶舱设计的缺陷,另一名副驾驶罗贝尔无法发现这一操作失误。当迪布瓦回到驾驶席,并意识到博南操作失误的时候,一切都已经不可挽回。这架A330飞机经过大约3分30秒的失速之后坠入大西洋,机上人员全部丧生。


  由于飞行员判断失误使小故障变成大祸的事件,在航空史上不胜枚举。


  1996年2月,就出现了一起“诡异”的民航客机坠毁事故:一架B757客机在多米尼加共和国停留了大约一个月。由于多米尼加地处热带,昆虫和蜘蛛等节肢动物都很活跃,因此在飞机停留的这段时间里,一种胡蜂竟然在这架飞机的空速管(皮托管)上结了网。飞行员和地面维护人员都没有注意到这种干扰因素,因此飞机起飞之后不久便出现飞行数据紊乱,最终失控坠入大西洋。


  相比于飞行员在重压之下或者由于可参照数据不足导致的判断失误,地面人员的不负责任更让人寒心。2014年3月,马来西亚航空公司MH370航班失去联系之后,飞机的去向和联络信息迟迟没有定论,令整个事件变得扑朔迷离,也让人们对马来西亚航空公司处置突发事件的能力和态度大失所望。


  民航运输是一种惊人复杂的产业,一架飞机从出库、上客直到平安抵达目的地机场,需要许许多多相关部门钟表般精确的配合。虽然越来越多的新技术已经在为维持航空运输的安全和有序助力,但高度的责任感仍然是不可或缺的。


  我们能让飞机不失踪吗?



  图154飞机被确认失事前经历了长时间的“失联”状态,导致地面人员不能及时掌握飞机的状况,这在其他空难事故中也常出现。难道现有的技术还不能保证,与飞机的通讯一直“在线”吗?


  说起来也许很难让人相信,直到现在,我们乘坐的客机追踪技术还没有进入21世纪。拿GPS来说,为什么现在航空交通部门没有使用它来持续追踪所有商业航班?


  现代科技对于空难事故真的束手无策吗?有没有先进仪器让飞机不再“失踪”?CNN航空分析师奥布莱恩曾在CNN撰文称,现代技术完全可以让飞机“不失踪”,但是,这些技术由于种种原因没有应用到客机上。


  1、用雷达来追踪存在盲区


  CNN航空分析师奥布莱恩称,在2014年“马航MH370”事故中,航班与地面有八种通信渠道:可以传送和接收语音和数据的5个特高频和高频无线电设备;可以向地面控制雷达发送身份认证和高度数据的2个应答机,可以传送和接收文字信息和电话的1个卫星收发机。


  尽管拥有这样的技术,但MH370航班还是失联了。要弄清造成这样状况的原因,首先需要了解一下技术和系统存在的漏洞。


  在世界大多数地方,空管人员仍用雷达来追踪飞机,雷达使用可追溯至上世纪四十年代的技术。雷达是可靠的,但它是有局限的,它的覆盖区域有很大的空白,空管雷达无法对在距陆地320公里以外的海洋上飞行的飞机进行追踪。


  奥布莱恩称,雷达所覆盖的地方只有地球表面的2%或者3%,其它地方简直就是飞行的“无人区”。如果飞机上的应答机被关闭,只有主动式雷达才能看到飞机。在这种情况下,空管人员只能看到雷达屏幕上的一个小点,空管人员无法辨认这个小点的身份,也无法知道飞机的高度。


  2、GPS定位能让飞机“不失踪”


  马航MH370事件以后,如何让飞机不再“失踪”,这已经是技术上必须要解决的问题。航空安全专家、前美国航空管理局安全调查员大卫·苏西也指出,目前太过于依赖应答器数据,但一旦像MH370上发生的跟踪系统被人工关闭的情况,结局就像现在一样,人们需要花费一个月甚至更长的时间来寻找其最终的踪迹。


  苏西认为,未来追踪技术一定会是飞机和地面的讯息流的不间断的双向实时信号追踪。他说最为重要的是,如果飞机在不寻常的情况下突然下坠,特别是机上有幸存者,需要立即知道飞机在哪里。


  奥布莱恩说,如果空管人员使用在轨卫星而不是雷达来跟踪航班的话,我们可能知道更多有关MH370的信息。在美国,在轨卫星被称作“下一代空中运输系统”,装备这一系统的飞机通过使用GPS来确定方位,通过无线电将这一数据发给空管人员,无线电比雷达拥有更大的工作区域。这种技术被称作广播式自动相关监视系统,它是下一代空中运输系统的重要组成部分。不过,当飞机是在海洋上空飞行时,它仍在工作区域范围之外。


  所以航空业正在测试一种天基系统,飞机通过GPS卫星来确定方位,通过通信卫星网络来报告这些方位。这方面仍然需要解决大量的技术细节问题,但是从雷达过渡至在轨卫星最终将解决民航客机追踪盲点的问题。


  3、自动飞行信息报告系统监控“黑匣子”


  另一项可能帮助我们了解更多马航MH370航班情况的新技术叫自动飞行信息报告系统,它是由一家名为FLYHT的加拿大公司研发的。自动飞行信息报告系统监控飞行数据记录仪(即黑匣子)的数据。当它发现故障或者在机组人员和地面控制人员的指令下可以开始自动传输关键信息。


  加拿大“第一航空”是首批安装这一系统的航空公司,这套系统的价格为每架飞机10万美元。如果所有的航空公司都装备了这一系统,我们可以知道航班是否遭遇了故障,即便是机组人员无法通过其它方式进行联系。它将使搜寻黑匣子成为过去式。


  还有部分其它重要的措施可以被用来保障航空安全。苏西认为,为了做到这一点,飞机上需要配备紧急位置指示无线电警示装置, 这些设备已经在运输船上被运用了多年。


  全球共有17个卫星,随时侦测从这些设备发出的460兆赫频率的信号,这样就可以在几秒钟之内知道船只的准确位置。


  遗憾的是,目前配备这样装置的只有军用飞机,民航客机并没有,但实际上民用客机需要配备这样的设备。


  救命技术为何没有被应用?


  既然现在从科技的角度而言可以让航空飞行变得更加安全可靠,为何这些技术在现实中还没有被予以应用呢?


  这主要涉及到航空的成本问题。航空专家表示,如果应用这些技术,将导致飞机的制造成本及运营成本大幅上升,从而丧失在运输市场的竞争力。因此对飞机制造商和飞机运输公司而言,他们需要在新技术应用和成本方面找到一个比较好的平衡点?


  当制造飞机的其他部分的成本降低时,就可以适当提高用于安全设施和技术的成本,这也是客机制造商未来的生产趋势。


  以上任何一种航班通信技术的改进是否能帮助世界吸取马航MH370航班的教训?答案是有可能的。不幸的是,我们无法知道确切答案。尽管技术在通讯方面不断缩小世界的距离,但悲剧总是能够苦涩地提醒人们,失去一架满载乘客的飞机是多么容易发生的事情。


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