空港記憶:當波音747遇到火山灰
“圣艾爾摩之火”是自古代船員看到的一種自然現象,它通常發生在雷雨中,例如船只桅桿頂端之類的尖狀物上,會產生如火焰般的藍白色閃光。然而執飛英國航空9號的飛行員卻在空中看到這種現象。更加詭異的是客機在印度洋上空巡航時,在空中突然失去動力,4個發動機相繼停車,一時間客機便遭遇生死劫,英國航空9號航班到底遭遇了什么呢?
英國航空9號航班從倫敦希思羅機場飛往奧克蘭國際機場,中途停孟買、清奈、吉隆坡、柏斯及墨爾本的國際航班。1982年6月24日,9號航班飛越印度尼西亞上空,他們還有三個小時他們將降落在西澳大利亞首府珀斯。
圖1、英國航空涂裝的波音747型客機
執行英國航9號航班的是一架波音747-236B型客機,注冊編號G-BDXH。由于航程過長,9號航班在吉隆坡的時候更換了一批飛行員。
英國航空9號航班的機組成員是機長艾瑞克‧穆迪(Eric Moody),41歲。副駕駛羅杰·凱文斯(Roger Greaves),32歲。飛行工程師巴里·特里福瑞門(BarryTownley-Freeman),40歲 。穆迪機長從16歲就開始學習滑翔機,他還是首批接受波音747駕駛訓練的飛行員之一。
副駕駛凱文斯也已擔任副駕駛有6年時間,不過這一次是他首次和穆迪機長合作。英航9號航班飛越雅加達后在1萬1千英尺高度巡航,穆迪機長檢查了氣象雷達,雷達顯示接下來5百公里的天氣晴好,他看到沒有異常后起身去洗手間。
由于此航段為紅眼航班,許多乘客都已熟睡,大家沒有注意到的是,一陣詭異的煙霧從他們頭上飄過。
圖2、英國航空9號航班在空中看到了在海中才見到“圣艾爾摩之火”
在1982年的時候,民用航班上并無禁煙令,乘客們仍可以抽香煙,不過煙霧和香煙的味道有明顯不同。機組成員察覺出這股煙霧的異常濃厚,他們擔心機上可能在某處升起了悶煙。飛機在萬米高空失火是一件異常危險的事情,空乘人員必須馬上找到起火點。
在駕駛艙,飛行員們也察覺到了異常的變化,當日夜晚艙外一片漆黑,不過在擋風玻璃上出現了細光點,類似于“圣艾爾摩之火”得樣子。
飛機通過強大雷雨云時有時會看到這種現象,不過當日的天氣并沒有雷雨。三萬英尺的高空一般只會看到卷云,在機艙外落地燈的照耀下,兩人看到有薄云環繞飛機四周,所以他們只是感到疑惑而已。氣象雷達上也沒有異常情況發生,他們意識到可能會影響飛行安全,于是提示乘客扣好安全帶。
飛行員檢查完天氣雷達后,打開了發動機的除冰系統及客艙安全帶警示燈。據機上的乘客回憶,飛機只是遇上了輕微亂流,但是能清晰的看到飛機的左翼籠罩在明亮的閃光之中。機艙內的煙霧越來越濃,空乘人員也一直沒有找到煙霧的來源。機長返回駕駛艙,發現有股濃烈的硫磺味道在蔓延,他認為是某個電子設備著火了。
圖3、插畫圖英航9號航班闖入了火山灰中
副駕駛凱文斯環顧四周發現1號和4號發動機都被火光所包圍,所有的機組人員未曾遭遇此事,但這僅僅是事故的開始。
飛行工程師福瑞門不斷檢查客機儀表數據,他也聞到了煙味,但儀表并沒有顯示飛機的那個部件出了問題。隨著時間的推移,量變引起了質變,煙霧越來越濃,這導致駕駛艙中警鐘響起。
有些乘客望出窗外時,發現發動機尾部有不尋常的火光,如同探照燈一樣亮,在發動機扇葉中亦可看到火光。客艙內的煙霧也越來越濃,還有乘客看到發動機后部噴出長達6米的火焰。
這時,客機四號發動機加速轉動后功率下降逐漸熄火,機長馬上關閉了發動機。緊接著,2號發動機也失去動力,當機長準備執行第2個發動機關閉程序的時候,1、3號發動機亦突然相繼停止運作。
四具正常的發動機在一分半鐘之內陸續停車,飛機的情況急轉直下。
圖4、事發前9號航班的客艙照片
雅加達時間20點44分,穆迪機長宣布客機進入緊急狀態。副駕駛凱文斯向雅加達空管中心通報:客機所有的4具發動機停車,飛機高度不斷下降。三次“Mayday”呼叫宣告英國航空9號航班進入危機狀態,飛行高度旋即降至3萬6千英尺以下。
印尼的航管員由于語言問題無法正確了解英航9號航班的實際情況。凱文斯說4具發動機同時熄火,雅加達航管中心還一直以為是客機的第4號發動機罷工。最后直到附近的一架航班轉達求救信號,空管員才完全了解狀況。
這架波音747變成了一架滑翔機,在無動力的情況下,波音747下降1公里可以滑行15公里的距離。這意味著以9號航班當時的高度約11280米,他們距離海面只有169公里距離可用。飛行員知道波音747還從未有過4具發動機全部熄火的情況,他們必須馬上找出原因,否則他們距離墜機只是時間問題。
按照這樣的推算9號航班還有不到半小時,飛機將會在印尼以南的海面上墜毀。飛行員在日常訓練中有發動機空中停車的訓練科目,他們會在模擬機上練習這項程序,但實際情況卻與之大相徑庭。
圖5、從太空俯瞰火山灰飄散的樣子
在模擬機中4具發動機全部停車時,自動駕駛儀會自動關閉,但英航9號航班的自動駕駛儀仍然在工作,飛行員也感到很困惑,為何遭遇到的情況和受訓情況不一致。
情況十萬火急,飛行員沒有時間去弄清楚自動駕駛儀為何沒有關閉,他們試圖再次啟動發動機,重新啟動發動機的標準程序需要耗時三分鐘。飛機已經在墜落,飛行員只有大約不到10次的重啟次數,時間就將耗盡。
重啟程序一再失敗,穆迪機長決定返航。他決定將客機開到距離自己最近的雅加達哈利姆機場,但是在飛機的發動機不能重新啟動的前提下,他們也沒有足夠的滑翔距離。
副駕駛凱文斯同雅加達空管中心聯系要求返航,但是雅加達的雷達根本顯示不了英航9號航班的位置,他們只能輸入緊急識別信號用以對接信息。現在飛行員要將飛機飛到無法在雷達上發現他們的機場。
沒有了發動機的轟鳴聲,客艙內一片寂靜。沒有機長廣播,乘客們只能盲目猜測。乘務員也在盡力的安撫乘客,并告知這只是小問題,機長有能力解決,盡管這時乘務員心里也沒底。
機長要求折返雅加達,并控制飛機開始向左調頭。飛機一路下滑,機上的儀表更一個接一個失靈,飛行員只有把飛機的速度保持在250-270節的速度才有生還的可能,空速表的損壞讓英航9號航班雪上加霜。
飛行員不知道飛機的確切速度,但穆迪機長必須讓飛機保持適當的速度才最有可能成功重啟發動機。為了調整飛機速度,穆迪機長關閉了自動駕駛系統,接著他慢慢的拉起機頭以降低飛機的飛行速度,接著又放下機頭以提高時速。
圖6、英航9號航班闖入火山灰的樣子
上下起伏的飛行姿態讓機艙內的乘客更加的驚慌。發動機除了能提供電力支持,還能令機艙保持在加壓狀態,飛機持續急速下降,加壓空氣快速流出,艙內的含氧量也逐漸減少,導致乘客開始咳嗽不已。
飛行員準備帶上氧氣面罩,但副駕駛凱文斯的面罩出現了故障,面罩和供氧管分開了。穆迪機長不得不讓飛機急速下降,這樣他們才能到達一個含氧量相對充沛的高度,飛機在1分鐘之內下降了6千英尺的高度。
客機內艙壓的下降和急速俯沖帶來另外一個負面效應,客艙的氧氣面罩都跳了出來,乘客按照空姐的示范帶上面罩,但氧氣面罩的氧氣供應又出現故障。
空乘人員試圖通過機艙廣播設備向乘客們解釋當前的境況,但是機上的廣播設備也無法正常使用,乘務長只好拿出擴音器提醒大家氧氣面罩的正確使用方式。
圖7、加隆貢火山噴發的樣子
套用國足的一句話:隨著時間的流逝,留給穆迪機長的機會不多了。
在飛機和雅加達機場中間,有座山橫跨在爪哇島上,而飛機要至少飛到3千5百米高度才有希望躲避撞山的危險。如果無法及時重啟發動機,他只能駕駛飛機轉向,然后想辦法降落在大海上。
副駕駛凱文斯終于修好了氧氣面罩,騰出手來繼續重啟發動機程序,他和飛機工程師福瑞門縮短了重啟發動機的標準程序,以換來更多的重啟次數。
穆迪機長故作鎮靜的開始播放機長廣播,告訴空乘人員和乘客,飛機出了點小問題,4具發動機全部熄火,他們正在盡全力控制飛機恢復正常,請大家不要過于擔心。
乘客們明白這是安慰大家的話,大多數人已經做了最壞的打算。英國航空9號航班能躲過劫難嗎?
飛機距離山體越來越近,機組人員仍在嘗試重啟發動機,突然4號發動機恢復正常工作,發動機做功的聲音帶給整個客機的人以希望。
不過危機仍未解除,穆迪機長知道單單1具發動機并不足以驅動一架747客機避開高山。飛機飛行高度降到4千米以下的時,千鈞一發之際,又有1具發動機起死回生。不久后,最后2具發動機也恢復正常運轉。
原本失去動力的飛機滿血復活,英航9號航班死里逃生。
副駕駛凱文斯帶著劫后余生的欣喜向雅加達空管中心通報信息:飛機恢復正常,4具發動機全部重新啟動。
圖8、飛越火山灰后的客機插畫圖
這次當地空管員聽懂了他們的對話,并要求英航9號航班備降雅加達哈利姆機場。
機長廣播再次響起,乘客們聽到機長用輕松的口吻通報情況的時候,他們懸著的心也可以落地了,機艙內也迸發出歡呼和掌聲。
飛機預計15分鐘后落地,穆迪機長讓飛機開始爬升,以拉開和下方山體之間的距離。
但就在飛機爬升之際,飛機艙外又重現“圣艾爾摩之火”。
飛機在1萬5千英尺的高度,奇怪的火光再次環繞在飛機周圍,飛行員急忙操控飛機開始下降,飛機的2號發動機又開始顫抖,這是故障的前兆。
圖9、掃描電鏡下的火山灰
穆迪機長當機立斷開始執行關閉發動機程序,副駕駛凱文斯緊急通知雅加達空管中心,自己的高度從1萬5千英尺降至1萬2千英尺。當前飛機只有3具發動機正常工作,飛機在最后的近進過程中,凱文斯發現有水氣吸附在風擋玻璃上,讓能見度變得很差,打開吹風器(類似于汽車的除霧器)但也不見成效。
風擋玻璃也嚴重受損,穆迪機長從駕駛艙的側面觀察能看到一些機外的情況,但從正面看卻是一片模糊。
英航9號航班準備降落的時候,聽到一則壞消息:雅加達空管中心告知他們哈利姆機場的著陸引導系統不能正常使用。顯示跑道中間標線左、右兩側的下滑道定位器可以使用,但提供降落狀態相關信息的下滑道指示器失靈了,飛行員必須以手動方式降落飛機。
關鍵時刻彰顯英雄本色,穆迪機長操縱飛機,副駕駛凱文斯負責喊出飛機應該保持的距離和高度,穆迪機長通過凱文斯提供的數據調整下降速度。“200(英尺)、100、50、30……”,隨著數字的遞減,英國航空9號航班平安落地。
圖10、降落在機場的英國航空9號航班
9號航班的事故原因成為大家亟需了解的重點,沒有起火點,為什么客艙內冒出那么多濃煙?
4具發動機為何同時停車?
還有更為神奇的“圣艾爾摩之火”現象,怎么會發生在干燥的天空?
飛機停放好之后,機組成員馬上翻閱相關文件,他們想知道這些詭異的事情是不是由于自己的錯誤操作造成的。
機組成員發現這架波音747客機受損嚴重,他們在飛機外面觀察到駕駛艙風擋玻璃遭受了嚴重的刮傷。飛機尾部的油漆也脫落了,機體的金屬裸露在外面,但依靠這些推斷不出來事故的原因。
事故調查組在哈利姆機場將飛機的3具發動拆卸下來,用貨運飛機送回羅爾斯·羅伊斯公司進行拆解檢修。剩余的任務由羅·羅公司的前工程師麥克姆·葛雷本負責。
葛雷本看到拆解后的發動機后也表示很震驚,發動機的內部大部分遭受了嚴重的刮傷磨損,里面塞滿了粉塵、石頭和沙子。
圖11、火山灰堆積在渦輪定子葉片上
調查員經過詳細的研究調查之后,他們發現這些碎屑的成分居然是火山灰!
印度尼西亞是一個火山活動頻繁的國家,當地有130多座活火山記錄,加隆貢火山曾在1982年4月、5月、6月噴發的格外強烈,火山的大規模噴發也給當地造成了嚴重傷害,迫使火山周邊六萬余人背井離鄉。
在英航9號航班經過火山附近的晚上。有一座火山正在活動,釋放出的火山灰涌至15000尺高空后,風將火山灰吹向西南方向,剛好經過英航9號航班的機線上。
火山灰和煙囪以及森林大火留下的灰塵不同的是,它不是柔性的物質,而是由堅硬的巖石和礦物質磨成的細小顆粒組成的,這些物質非常的粗糙形狀也不盡相同,如果用顯微鏡來看會發現火山灰有尖銳的棱角。
飛機以時速800公里的速度飛入火山灰中,火山灰經過高速運動后會極大的磨損發動機的部件。
由于高空中空氣非常干燥,這樣摩擦起電會產生所謂的“圣艾爾摩之火”現象,起電作用也會干擾機組和空管中心的無線電通話。
圖12、艾瑞克‧穆迪機長
發動機吸入破碎的火山灰,被吹入機艙內部,所以乘客會吸入帶有硫磺味的空氣。
接著調查人員開始研究火山灰對發動機的影響程度,渦輪風扇在運行過程中會吸入大量空氣,緊接著發動機壓縮機會加壓空氣,高壓空氣與燃油混合后開始燃燒,這種會產生巨大的力量推動飛機飛行。
火山灰進入溫度高達2千攝氏度的燃燒室后開始融化,火山灰的熔點大約在1千3百度到1千4百度之間。形成液態的火山灰會更加的深入發動機內部,而溫度下降到熔點之下后又變成一種粘稠的物質,積累到一定量后便會堵塞住發動機。
進入到發動機的氣流收到干擾,發動機內部燃油過多而氧氣供給不足,燃燒不完全時會產生回火現象,從而導致發動機空中停車。
正是一種驚人的化學作用挽救了英航9號航班,發動機停車后,溫度開始下降,導致融化后的火山灰開始掉落,當有一定數量的火山灰掉落后,發動機也得以有時間恢復運作,機組成員們拼命嘗試重啟發動機也得以見效。
圖13、修復好的747客機又重返天空
調查組發布了災難的調查報告后,航空公司也將學到的東西納入到飛行員的培訓中去。飛行員知道飛入火山灰云層的特征有:機艙內出現的硫磺味、機艙內有越來多的灰塵、夜晚見還能看到飛機前緣因摩擦引發的“圣艾爾摩之火”現象。
英航9號航班的也帶來一項重要的改進,用來探測水汽的天氣雷達無法顯示干燥的火山灰,令機員無法得知狀況,這點促使航線經過火山的國際航空公司更多的聯系研究火山的地質學家,以避免此類事故的發生。
當事的747客機經過完全整修后,又重返英航機隊,一直飛到2004年。現在的英國航空9號班機改由倫敦飛往曼谷,并啟用新的波音777-236ER客機。事故之后該航班機組員和乘客組成“加隆岡滑翔俱樂部”,至今他們仍保持密切聯系。
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