法国航空447号班机空难的启示

据统计,飞机造成多人伤亡的事故率约为三百万分之一,远低于汽车、火车、轮船等。如果有人每天坐一次飞机,要3223年才遇上一次空难事故。另外,飞机在软件上也较其他交通工具配备更齐全、安全,譬如在登机前就设有安检等各道手续,机上还有保护乘客的空中警察等,因而现在大家在理性上都认知到飞机是最安全的旅行交通工具。但由于航空的特殊属性,通常在空难中,尤其是空中发生灾难很少会有幸存者。全体罹难的概率远远高于部分生还或是全员生还。因而对飞机事故及其安全性又额外关注。

今天我们就看一起法国航空447号班机空难。此空难为法国航空亦是A330最严重及首次商业飞行空难,更是天合联盟自成立以来死亡人数最多的空难。机上载有216名乘客以及12名机组人员,全数罹难。

最终报告

注:法国航空安全部门民用航空安全调查局(BEA)

时间回到2009年6月1日,法国航空447号航班是一架空中客车A330-203客机(注册编号:F-GZCP),原定由巴西里约热内卢加利昂国际机场飞往法国巴黎戴高乐机场,在巴西圣佩德罗和圣保罗岛屿附近坠毁。

一般情况下,大约八成的航空事故都发生在客机起飞或降落过程中。现代客机在巡航状态下坠机非常罕见。会不会是飞机本身有问题呢?

法国航空447号班机所使用的飞机为空中客车A330-203,发动机采用通用电气CF6-80E1,生产编号660,在法国飞机注册编号F-GZCP,在2005年2月25日首飞,失事前已飞行18,870小时。

飞机基本信息

事故发生的前一天,巴黎-里约热内卢航班到港之后,机长曾报告无线电管理面板1(RMP1)上的VHF1选择键有问题。飞机上有3个RMP:RMP1在左手边,RMP2在右手边,RMP3在头顶的面板上。地面工程师为了让飞机起飞,对RMP1和RMP3进行了切换,这是符合操作规程的(MEL起飞操作规程)。这条MEL起飞操作规程不会带来任何作业后果。而从ACARS系统(飞机通信寻址与报告系统)有24条维修记录中显示出一条细微的线索——皮托管出了故障。

皮托管

皮托管用于测量压强,位于飞机外部,它是一个小圆筒状的传感器,它通过测量管中流过的气流计算空速,但有时皮托管会暂时性失灵。皮托管失灵最明显的一个例子就是结冰,但其结冰并不会直接导致坠机。

如果不是飞机本身的原因,有可能是天气吗?就像咱们在电影里经常给人的印象。

法航447号航班失事的地方,处在赤道低气压带上,南北半球的季风在这里汇合,天气变化无常,很容易引发猛烈的风暴。夜间,飞机通常会改变航道以避免这片易发的风暴区。当然除了风暴之外,闪电也能造成无可挽回的后果,特别是在飞机上的绝缘材料上有瑕疵存在时,客机的设备可能遭到损坏,从而引发其他的问题。

从气象学角度来看,6月份大西洋上空热带辐合带的总体状况和位置都属正常。当时存在此区域常见的积雨云簇,空间异质性特别突出、持续时间达数小时。

红外成像图

地球同步卫星Meteosat 9每隔15分钟拍摄的红外成像是目前反映这些云簇演变过程的最佳信息来源。从红外图片分析并不支持航班失踪区域的暴风雨活动非同寻常以致会发生空难,但分析显示,在计划的飞行路线上存在一簇强大的爆米花状积云,可辨识时间在30分钟以上。这一积云是四个小的云簇聚合而成,其东西广度大约为400公里。

搜救人员只找到一些飞机残骸和未使用过的救生衣,这意味着事故发生的非常突然和迅速。调查员发现,所有的撕裂痕迹都表明447号航班失事并没有金属疲劳造成破坏迹象。

飞机残骸

飞机残骸检查总结

撞击的痕迹显示这架飞机在落水前并没有解体,从而排除了恐怖袭击和恶劣天气因素。通过对尾翼和客舱部件,包括厨房、厕所门、工作人员休息舱的观察表明,飞机可能曾以很高的垂直加速度直线撞击水面。

至此,飞机、天气、恐怖袭击都被排除,那还有可能有什么原因呢?“黑匣子”成为解开所有秘密的钥匙。而复杂的海底也给搜寻工作带来了重重难题,搜寻工作一无所获。直至2011年3月25日,BEA启动最后一次搜寻计划。他们利用水下载具在飞机最后位置方圆37公里进行搜索。皇天不负有心人,搜索人员在位于飞机最后位置东北方向12公里,深度4000米的地方找到了飞机残骸。随即进行的第二轮搜索中,通过潜艇搜寻到了飞机的“黑匣子”。幸运的是,即使在海底待了2年,“黑匣子”里的数据然保存完好。调查人员得以通过获取数据分析出了当时的情况:

2009年5月31日,班机在里约热内卢当地时间19时29分起飞,原定于6月1日上午10时03分到达巴黎。01时35分,客机与航管作出最后一次通话,并在1时49分离开巴西雷达监管范围。当时机长迪布瓦及副机师博南在驾驶席上,而另一位副机师罗贝尔则在驾驶舱后方。

1时55分,机长离开座位去休息并换上副机师罗贝尔。当时博南为控制机师,而罗贝尔则为监控机师。

2时06分,机师通知空服员飞机将会进入乱流区域。之后飞机的皮托管因结冰而失效,无法侦测飞机速度,在系统发现了不正常数值的情况下,飞行控制模式切换至替代规律(Alternate law)。

2时10分5秒,飞机解除了自动驾驶模式,之后自动节流阀亦自动解除,这意味机师们开始手动飞行。飞机由于受到乱流的影响而向右倾侧,于是博南便把操纵杆左压进行修正,但与此同时他却抬高机鼻使飞机爬升,这动作在当时并没有需要。据飞行纪录仪的资料,当时飞机以每分钟7,000英尺的高速率爬升,空速由274节瞬间降至52节。皮托管结冰只维持了一分钟多后便恢复正常。但飞机仍继续增加攻角。

操纵杠

2时11分10秒,飞机已爬升至38,000尺,攻角达16度,推力全满,2时11分15秒,飞机因为没有升力开始下降,攻角又增加至30度。由于飞行控制规律在备用模式,系统原定自动推头(将机首降低)的失速保护没有启动,飞机陷入失速却没有回复动作,这在刻意操作下也几乎不可能出现在空客的飞机上。

2时11分40秒,机长返回驾驶舱。他扫视着整个仪表盘,试图解决问题,但飞机坠落的速度太快,完全没有给他们足够处理危机的时间。当时飞机攻角已达40度,飞机已降至35,000尺,虽然指示器已经不结冰,失速警告却不响起,这次是由于此时攻角过高,空速指示器值被判定无效。22秒后,博南稍微降低机鼻,空速指示器恢复,失速警告间歇性响起。录音显示,副驾驶博南说了一句话成为了事件的关键:“我已经一直在拉机头,不过一点反应都没有!”。机长终于搞清楚是博南一直拉杆造成了失速。但这一切都为时已晚,飞机下降至10,000尺,此时机长发出重要讯息,博南应降低机鼻挽救失速。罗贝尔接管飞机操控权,飞机已下降至4,000尺、2,000尺,地面迫近警告系统响起。飞行纪录仪于2时14分28.4秒停止,最后一句说话为机长:“仰角10度(ten degrees pitch attitude.)”,撞击时地速为107节,所有人员瞬间死亡。

机身残骸

由38,000尺至撞毁期间历时3分30秒,整个过程飞机都处于失速状态,记录显示驾驶直至坠机都不知道飞机已经失速。

从上面的过程来看,三位机师都没有采取任何有效的措施,是他们的经验不足吗?不是的。

机长马克·迪布瓦(Marc Dubois),58岁,1988年加入法国航空,有10,988小时的飞行经验,驾驶空中客车A330时间为1700小时),6258小时作为机长,1747小时作为A330的机长;两名副机师为大卫·罗贝尔(David Robert)与皮埃尔-塞德里克·博南(Pierre-Cédric Bonin),分别为37岁及32岁。罗贝尔于1998年7月加入法航,飞行时数达6,547小时,其中4,479小时为A330;博南于2003年10月加入法航,飞行时数达2,936小时,其中807小时为A330。

但事实却是在飞机发出警告以后,博南采取了一连串错误操作,尽管罗贝尔在不断提醒他。在皮托管失效1分38秒之后,机长迪布瓦终于被叫醒进了驾驶舱,但他似乎还没弄清楚究竟发生了什么,并没有立即接管飞机,而是站在后面指导。这种混乱局面又持续了2分多钟。最终,在皮托管失灵近4分钟后,飞机坠入大海,机上228人全部遇难。

2012年7月5日,BEA发布最终调查报告,事发时客机侦测空速用的空速管(pitot probe,俗称皮托管)结冰,机组人员却因准备不足,无法在飞机下坠时做出正确判断,才会酿成悲剧。也就是说447号航班事故是一起人为操作错误引发的事故。由于这次事故的发生,各大航空公司都改进了新的训练程序,用以训练机组在空速数据错误时人工驾驶飞机,以及如何在高空风暴中平稳飞行。

安全建议

在报告的安全建议中,不断提及的是对基础操作和各种场景的训练。其实,只要是机器,不管有多精密可靠,都有可能损坏,自动化不会自我修复。任何从自动化处理到手动处理,都是十分关键的。人在从一个工作项目转到另一个项目的时候,大脑要上下文切换,得多消耗15%的能量,进入新状态需要一段起飞时间。在法航447号航班事故中,从警示灯亮起到坠毁,驾驶舱内大呼小叫,和失速警告交织在一起,整个3分半内一团糟。事后一大帮专家安安静静地仔细分析了几个月,才搞清楚当时应该怎么做。

在现代越来越多的自动化处理的系统辅助下,老司机无论是开飞机还是开汽车或者其他任何专业人士,切换大脑的工作场景绝非易事。反而是人工处理能力的退化,人还在那,只是能力已经不在了。越是先进的系统,越是要加强基础操作的训练和团队成员之间的协调合作。

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