周 強(qiáng)
2009年1月15日,一架美國合眾國骯空公司空客A320起飛后遭鳥群撞擊,兩臺發(fā)動機(jī)停車,機(jī)長薩倫伯格當(dāng)機(jī)立斷,駕機(jī)在紐約哈德遜河上迫降,挽救了飛機(jī)和所有乘客,他也因創(chuàng)造了一個(gè)飛行奇跡而成為美國家喻戶曉的英雄。薩倫伯格和他的乘客無疑是幸運(yùn)的,他們成功迫降的關(guān)鍵恰恰是飛行員選擇了合適的迫降場。從飛行軌跡俯視圖可以清晰看出,在逆向河流的方向起飛后,飛機(jī)發(fā)動機(jī)瞬間失去了動力,飛行員果斷地掉轉(zhuǎn)機(jī)頭順著哈德遜河的方向迫降,并最終成功著陸。
發(fā)動機(jī)空中停車后最佳的選擇當(dāng)然是在機(jī)場迫降。然而,由于停車發(fā)生大都比較突然,能夠在機(jī)場上追降的機(jī)會并不多。有些飛行員情急之下選擇在野外開闊地迫降,大都造成機(jī)毀人亡。2009年2月25日,一架土耳其航空公司的波音737客機(jī),在荷蘭阿姆斯特丹的斯希普霍爾機(jī)場迫降時(shí)發(fā)生了慘劇,其原因是在現(xiàn)代的城市和鄉(xiāng)村已經(jīng)很難找到開闊的平坦地帶,因此,水上著陸不失為無奈之中的最佳選擇。
在世界飛行界有三大技術(shù)難題:失速螺旋槳、發(fā)動機(jī)空中停車和操縱系統(tǒng)失效。這些難題引起的空難屢見不鮮,相對于失速螺旋槳和操縱失效,飛行中發(fā)動機(jī)停車的處置尤為困難,前兩個(gè)故障飛行員比較容易作出決策,無法恢復(fù)操縱就可以棄機(jī)跳傘。而發(fā)動機(jī)停車時(shí)飛機(jī)的操縱基本正常,而要駕機(jī)返場迫降卻難如登天,歷史上這樣的嘗試大多以慘痛的結(jié)局告終。
發(fā)動機(jī)停車后,人和飛機(jī)就像游樂場的海盜船突然被掀上了天空,此時(shí),利用飛機(jī)的滑翔功能,仍然可以安全著陸?;杩刂频年P(guān)鍵是速度和姿態(tài)角,駕駛員根據(jù)速度高度表控制滑翔速度和滑翔軌跡,根據(jù)天地線與座艙的關(guān)系位置控制下滑角度。著陸階段的關(guān)鍵是控制目測,即根據(jù)飛行高度和與著陸點(diǎn)的距離,控制進(jìn)入著陸的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)和下降航線。著陸的操縱需要飛行經(jīng)驗(yàn)和很好的操縱感覺,要求極為精確。
迫降開始后,飛機(jī)幾乎是在做俯沖,在無動力的情況下保持20度左右的下滑角度只能維持400千米/小時(shí)左右的滑翔速度。而對正跑道在高度20米后,此時(shí)飛機(jī)需要一邊抬頭減小下滑角度和速度,一邊急速下墜,飛機(jī)幾乎是拍在了迫降的地方。
螺旋槳時(shí)代的迫降
在二戰(zhàn)結(jié)束前的活塞式飛機(jī)飛行時(shí)代,迫降是飛行員救生的期飛機(jī)采用較多的輕質(zhì)材料,例如木材以及織物等,飛機(jī)質(zhì)量較輕,這使得飛機(jī)容易獲得足以抵消自重力的升力,其三,活塞式飛機(jī)相對于現(xiàn)代高速飛機(jī)其滑翔性能更好。在人類早期的飛行實(shí)踐中,成功迫降的事例比比皆是,迫降幾乎成為每個(gè)飛行員都能掌握的駕駛技術(shù)。
現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)無動力迫降
飛機(jī)進(jìn)入噴氣時(shí)代后,現(xiàn)代科技在不斷創(chuàng)造飛行奇跡的同時(shí),也給無動力飛翔帶來了新的特點(diǎn)。首先,現(xiàn)代飛機(jī)大都采用金屬結(jié)構(gòu),質(zhì)量大大增加,飛行所需的升力也要增加,因此現(xiàn)代飛機(jī)的飛行速度更降場地。這也是現(xiàn)代飛機(jī)停車迫降罕有成功范例的原因。
現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)在飛行中如果沒有動力是不可想象的。飛機(jī)的動力系統(tǒng)大致可分為三種產(chǎn)生向前推力的發(fā)動系統(tǒng),為機(jī)上用電設(shè)備提供能源的電源系統(tǒng),以及為操縱系統(tǒng)提供能量的液壓系統(tǒng)。現(xiàn)代飛機(jī)上這三種動力系統(tǒng)的能源均來自于發(fā)動機(jī)。那么發(fā)動機(jī)停車后如何保證電源系統(tǒng)供電和操縱系統(tǒng)油壓呢?這就需要應(yīng)急動力系統(tǒng),也就是備份動力系統(tǒng)。為確保發(fā)動機(jī)停車后能維持飛機(jī)的操縱和顯示,現(xiàn)代飛機(jī)在應(yīng)急動力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上可謂絞盡重要手段。那時(shí)飛機(jī)彈射救生裝置還沒有發(fā)明出來。飛行員要想跳傘,只能自己爬出飛機(jī)。比起和高大的垂直尾翼碰撞或是被氣流吹襲的風(fēng)險(xiǎn),駕駛受損的飛機(jī)迫降不會是更糟的選擇。只要飛機(jī)尚可操縱,飛行員大多會選擇野外迫降。
活塞式飛機(jī)滑翔迫降成功率在當(dāng)時(shí)還是很高的。成功率高的原因首先,活塞式飛機(jī)采用的是低速飛行、機(jī)翼截面比較彎曲有利于產(chǎn)生更大的升力,獲得同樣的升力只需要較小的飛行速度,其二,由于早高,其二,軍用飛機(jī)為了實(shí)現(xiàn)高空高速的飛行性能,在氣動設(shè)計(jì)上采用了高速氣動布局,包括后掠翼、小展弦比、薄型機(jī)冀等。這些設(shè)計(jì)使得飛機(jī)的滑翔性能降低;第三,現(xiàn)代飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)更為復(fù)雜,飛機(jī)的操縱系統(tǒng)需要液壓動力驅(qū)動,機(jī)上設(shè)備和系統(tǒng)需要電源系統(tǒng)供電。在發(fā)動機(jī)停車的情況下,必須采用應(yīng)急動力系統(tǒng)為液壓和電源系統(tǒng)提供能源。因此,現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動機(jī)空中停車后的處置和操縱也更加困難。簡單地說,現(xiàn)代飛機(jī)的無動力飛翔存在缺動力、缺信息、缺時(shí)間、缺迫腦汁。然而應(yīng)急動力系統(tǒng)提供動力的時(shí)間是有限的,因此,當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障或停車時(shí)可供飛行員處置的時(shí)間很短,需要飛行員果斷決策,迅速處置。
通常發(fā)動機(jī)發(fā)生故障后并不是馬上進(jìn)入停車狀態(tài),一個(gè)優(yōu)秀的飛行員會合理地利用這段發(fā)動機(jī)告警和降級的階段,為返場和迫降創(chuàng)造有利條件。按照一般的理解,為了減緩發(fā)動機(jī)的故障擴(kuò)展,應(yīng)該把轉(zhuǎn)速減到最小,然而問題并沒有如此簡單。隨著發(fā)動機(jī)推力的降低,維持飛行速度越來越難當(dāng)速度無法維持時(shí),飛行員不得不提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,這樣做反而會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)。一個(gè)老練的飛行員通常會選擇一個(gè)比較合適的轉(zhuǎn)速,盡可能維持飛機(jī)的高度和速度。一旦發(fā)動機(jī)空中停車,那么飛機(jī)的飛行高度和速度就是迫降成功的關(guān)鍵了。