天宇创通科技

两个典型操作错误

先看视频


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然后我们看看两个历史事件


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2008年2月23日,关岛美军基地

堪萨斯幽灵号(AV-12)刚刚从地面拉起

突然跌了几米,然后继续爬升

可爬了没多远转了个弯,左翼戳地,炸了

好彩两位飞行员都及时弹出,安全逃生

之后整个B2舰队都被立即勒令停飞

53天后终于查出事故原因

原来是飞机传感单元(空速管)受潮导致传输故障

飞行控制计算机算出错误的空速和负迎角

下令飞机向上仰30度升高


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单机经济损失最高的空难之   B2坠毁

对于其确切单价,不同的资料有不同说法:有22.5亿美元的,有21亿美元的,有12亿美元的,而维基百科上说B-2的单机成本价格是7.37亿美元(1997年币值);但是根据其项目总耗资447.5亿美元,分摊到21架上面,平均下来确实是每架约21亿美元(2004年币值)


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法航447 空难


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照片是在一名遇难者的CasioZ750数码相机的记忆棒中恢复的,清楚的记录了飞机断裂的过程


447空难这个部分文字来自新浪博客。


2009年6月1日凌晨2时多,法航AF447航班(空客A330型),在靠近巴西的大西洋上空失事坠毁,机上216名乘客和12名机组人员全部遇难。因为这架飞机上有多名中国乘客,他们的遇难,在中国引起轰动,一时间,很多网友猜测这架飞机的失事原因,在网络上争论不休。


接下来,众所瞩目的AF447的黑匣子找到并修复。根据对其中内容的分析,法国事故调查当局BEA,在七月发布了一份报告。报告充满术语,难懂。

事实上,AF447飞进了一个巨大的包含一系列雷暴的云系中。飞机穿过冰冷的云层,它的空速传感器的风孔一度结冰,堵塞了,失效了,表盘上的指示为零。因而,飞机的自动驾驶仪断开。在随后的混乱中,飞行员们没实施对飞机的正确控制,因为其中一个“菜鸟”飞行员惊慌失措,反应失当。导致AF447厄运的关键,是这位飞行员身上的简单却持续的错误:向后拉偏杆,抬升机头。在飞机失速(飞机产生的升力,小于飞机的重力),导致飞机的高度急速下降时,本来应当是在增加发动机功率的同时往前推杆,以此来增加飞机的速度。让升力大于飞机的重力后,再拉杆上升。对飞行员来说,这是基本常识。

在此事故之后,一个极具价值的问题是,世界范围内的飞行员,要巩固基本常识的训练。吸取AF447的教训,不重蹈覆辙。毕竟,使得AF447坠毁的,是三位接受了高等训练的飞行员,所属的又是世界上最具声望的飞行队。如果他们在危急时也使得一架如此完美的飞机坠入大洋,那么又有哪个航空公司的人敢大言不惭:“我们的飞行员决不会那么干”?

这里提供的事件概要,就发生在这趟厄运航班的最后几分钟里。
在当天1点36分,飞机进入了一个热带风暴系统的外围边域。不象其他的飞行机组选择绕飞这一区域,AF447的飞行机组没有改变航路来避开最糟糕的风暴区,一头扎进了无边的云层之中。
在1点51分,一个异常的放电现象照亮了驾驶舱。“那是什么?”右座驾驶员问,他名叫皮埃尔•塞得里克•伯宁,32岁,资历较浅。机长马克•杜波依斯,一个有着11000小时飞行经历的老把式,告诉他:那是圣艾尔摩之火,一种在这一纬度的雷暴云中,常见的物理现象。
接近2点的时候,另一位驾驶员大卫•罗伯特,休息后,回到驾驶舱。罗伯特37岁,比伯宁年长且经验更为丰富,飞行时间两倍于他的同事。机长于是起身,让出左座。
在2点02分,机长离开驾驶舱打算小睡片刻。其后不过15分钟,机上所有的人全部蒙难。
02:03:44(伯宁)热带辐合…看,我们就在里面,在“SALPU”和“TASIL”之间。而且,看,我们恰好在其中…
热带辐合,缩写ITC,是一个赤道附近包涵连续性恶劣天气的区域。有如往常一样,它已经产生了一连串的异常高大的雷暴云,其中有些甚至伸展进了平流层。和今晚的其他一些在此区域飞行的航班机组不同,A447的机组没有仔细研究过风暴图,因而未能申请绕飞来避开最强烈的天气活动区域。(SAPUL和TASIL是两个空中交通位置报告点。)
02:05:55(罗伯特)是的,让我们给后舱打个铃,告诉她们(空姐)一声…
罗伯特按了呼叫按钮。
02:05:09(接听内话的乘务员)有什么事吗?我是玛丽莲。
02:06:04(伯宁)是的,玛丽莲,我是前头的皮埃尔…听着,2分钟后,我们会飞进一块天气区,周围的物件可能会活动地比现在更厉害一些。你得留点儿神…
02:06:13(乘务员)好的,那么我们得坐下喽?
02:06:13(伯宁)嗯,我觉得这个主意不坏。给你的伙伴们提个醒。
02:06:19(乘务员)是,好的。我会告诉后面其他的人,非常感谢。
02:06:19(伯宁)一旦飞出这块区域我就给你回电话。
02:06:20(乘务员)好的。
两个副驾驶员先是讨论了一会机外异常升高的气温,这已经妨碍了他们爬升到所期望的高度层,然后又表达了对于他们正在驾驶的空客330的喜爱,它在高度爬升方面的性能比空客340好得多。
02:06:50(伯宁)让我们接通防冰系统吧,总比什么也没有要强啊。
因为他们在云中飞行,飞行员们接通了防冰系统来试图清除飞行操纵面上的积冰;积冰会降低飞机的空气动力效能,使其负重,并且在极端情况下,可能导致坠机。
02:07:00(伯宁)我们似乎处在云层的尽头了,天气可能要好了。
与此同时罗伯特一直在检查雷达系统并且发现它没有被设置在正确的模式。改变了设置后,他仔细检察了雷达显示,发现他们正对着一个天气活动密集区飞去。
02:08:03(罗伯特)你可能得往左转一点儿。
02:08:05(伯宁)对不起,什么?
02:08:07(罗伯特)你可能得往左转一点儿,我们得说现在是人工选择模式对吧?
伯宁没再说什么,让飞机向左转弯。突然,一种奇怪的气味,似乎是变压器的,弥漫了整个驾驶舱,温度也突然上升。一开始,年轻的飞行员认为是空调系统有问题,但是罗伯特向他保证那是附近的恶劣天气造成的。伯宁似乎有点心神不宁。然后摩擦气流声突然变大,这个据推测是由于积冰在机身外表面积聚所致。伯宁宣称他要降低飞机空速,然后问罗伯特他是否应该打开一个功能来防止喷气发动机在这种严重积冰情况下熄火。
就在这时警告铃声响了2.2秒,指示自动驾驶仪脱开了。原因实际上是飞机的皮托管,一种用来探测空速的机外安装的传感器,被积冰堵塞了。所以飞行员们现在必须手动驾驶飞机。
但是值得注意的是,此时飞机没有遭遇机械故障。除了失去空速指示以外,其他一切工作良好。欧特利的报告称许多航线飞行员(也包括他自己)在事发后都进行过这种情况的模拟飞行而且做起来没有任何问题。但是不管伯宁还是罗伯特都没有接受过如何处置在巡航高度的不可靠空速指示的训练,或者在这种情况下手动驾驶过飞机。
02:10:06(伯宁)我来操纵。
02:10:06(罗伯特)好的。
短短几分钟内接二连三的事件也许已绷紧了他的神经-颠簸,奇怪的放电现象,他的同事没能从潜藏着的危险的雷暴中绕飞出来----伯宁非理性地做出反应。他把侧杆后拉到底,让飞机进入陡升,完全不顾之前刚刚讨论过的飞机由于外界温度过高而不能安全爬升的事实。
伯宁的表现对于职业飞行员来说很难理解。“如果说他在平直飞行中而又失去空速显示,我搞不懂为什么他要向后带杆。”克里斯•纳特尔说,他是一位航线飞行员兼飞行教员。“这时合理的处置应当是交插检查。”-也就是说,用把杆飞行员一侧的空速指示同不把杆飞行员的以及其他的仪表显示。例如地速,高度,发动机参数和升降速率等。在这种情况下,“我们会有一个反复比较和评估的过程。”纳特尔解释说,那是在操纵装置上采取任何操纵动作之前。“很明显这些没能发生。”
几乎在伯宁拉杆爬升的同时,飞机的计算机做出了反应。一个警告谐音在驾驶舱响起,提示他们已经离开了设定的高度,然后失速警告响了起来。这是一种人工合成的声音以英语反复呼叫,“失速!”,其后还伴随着一种响亮而且有意扰人的“咔嚓”声。失速是一种濒临危险的状态,在飞行速度过慢时可能导致。在这个临界的速度下,机翼在产生升力方面突然显著失效,飞机陡然间下坠。当遭遇失速风险时,所有的飞行员都接受过训练要推杆以使飞机低头俯冲来获得空速。
空客飞机的失速警告被设计得不可能被忽视。然而在整个飞行过程中,没有一个飞行员提及它,或者认识到飞机确已失速的可能性----即使刺耳的“失速!”声在驾驶舱里呼叫了75次之多。自始至终,伯宁一直保持着后拉侧杆,这和他要从失速中改出而应当采取的动作恰恰相反。
02:10:07(罗伯特)怎么了?
02:10:15(伯宁)没有正确的…没有正确的速度指示。
02:10:16(罗伯特)我们失去了那个,那个,那个速度了,嗯?
飞机正在以7000英尺每分钟的强劲速率快速爬升。在它获得高度的同时,也失去了速度,到后来它只以93节的龟速爬行,这是小赛斯纳飞机的典型速度而非一架民航客机。罗伯特注意到伯宁的错误然后试图纠正他。
02:10:27(罗伯特)注意你的速度。注意你的速度。
他可能指的是飞机的垂直速度。他们仍然在爬升。
02:10:28(伯宁)好的,好的,我这就下降。
02:10:30(罗伯特)稳住…
02:10:31(伯宁)是。
02:10:31(罗伯特)下降…它指示我们在上升…它指示我们在上升,所以得下降。
02:10:35(伯宁)好的。
由于防冰系统的作用,一个皮脱管开始重新工作。驾驶舱的显示器再次指示了有效的速度信息。
02:10:36(罗伯特)下降!
02:10:37(伯宁)这就好,我们正在下降。
02:10:38(罗伯特)柔和点!
伯宁稳杆放松了一些侧杆上的后拉力,而后因为爬升梯度变缓飞机增速。它一直加速到223节,失速警告声消失了。在这一瞬间,副驾驶员们控制住了飞机。
02:10:41(伯宁)我们在…是的,我们在爬升。
的确,伯宁仍然没有放低机头。意识到情况紧急,罗伯特按下呼唤铃呼叫机长。
02:10:49(罗伯特)该死的,他在哪里?
飞机已经比当初的高度爬高了2512英尺,而且尽管它仍在以一个危险的大速率上升,它还是在其可接受的包线内飞行。但是不知是什么原因,伯宁再一次增加侧杆上的后拉力,拉起机头而飞机掉速度,失速警告再次响起。
同样的,飞行员们继续对此视而不见,而原因可能在于他们确信对他们来说使飞机失速是不可能的事。

这并非一个完全荒唐的看法:空客是一种电传飞机;操纵输入不是直接传递给操纵面,而是先通过计算机,再由它发送指令给作动筒来作动副翼,方向舵,升降舵和襟翼。绝大多数的时间,计算机是以正常法则的方式工作,这意味着计算机不会做出可能使飞机超出其飞行包线的动作。
然而一旦计算机失去了空速数据,它就得断开自动驾驶仪并从正常法则转换到备用法则,这种模式下飞行员操纵动作的限制保护要少得多。“一旦你处在备用法则下,你就有可能使飞机失速。”
很有可能伯宁从未驾驶过处在备用法则下的飞机,或者真正懂得其保护功能的缺失。

按照卡米莱利的说法,合众国航空公司的17架空客330飞机没有一架曾经遇到过备用法则的情况。因而,伯宁大概以为失速警告只是个假信号,他没有意识到飞机会失去对于失速的保护。
又一只皮脱管再次恢复工作。驾驶舱的电子仪表现在全部工作正常。飞行机组现在拥有他们安全飞行所需要的全部信息,而且所有的系统工作完全正常。从这一刻开始所发生的问题全部出于人为错误。
02:11:03(伯宁)我用了TOGA推力,啊?
伯宁的这段话提供了一个重要的窗口来瞥见他的想法。TOGA是起飞复飞的英文缩写。当一架飞机在起飞或者中断落地----复飞----它必须尽可能高效地同时获得速度和高度。在飞行的这一临界阶段,飞行员接受的训练是增加发动机推力到TOGA,机翼水平而且拉升机头到一个特定的俯仰角。
很明显,此时伯宁在试图得到相同的效果:他想增加速度并且爬高来远离危险。但是他不是在海平面高度;他所处的是空气稀薄的37,500英尺高空。在这个高度上发动机产生的推力要少得多,而机翼产生的升力也少得多。拉升机头到特定仰角的做法没有得到相同的爬升角,而是要小得多。事实上,它可能----而且即将----进入下降。
伯宁的表现是非理性的,但不是无法解释的。过大的心理压力会试图切断大脑中负责接受新事物和创造性思维的那部分功能。取而代之的是,我们倾向于返回到熟悉的和曾经反复演练过的场景中。尽管作为复训的一部分,飞行员们被要求练习在所有的飞行阶段手动驾驶飞机,但在他们的日常飞行中他们的大部分的手动飞行却是在低高度的----在起飞,落地和机动飞行中。这也就无怪身处令人惊恐的不辩东西的雷暴云中,伯宁恍恍然地回到近地高度时的操纵方式来驾驶飞机,但是这种反应在这种情境下是完全不合适的。
02:11:06(罗伯特)该死的,他来了没有?
飞机现在爬到了它的最大高度。发动机开足马力,机头上仰到18度,它平飞了一会儿然后开始向大洋跌落。
02:11:21(罗伯特)我们仍然有发动机!这到底发生了什么?我不明白发生了什么。
和波音客机上的驾驶盘不同,空客上的侧杆是“非同步的”----也就是说,它们独立操作。“即使右座的人正在后拉操纵杆,左座的人也是感觉不到的,”

他们的侧杆不会由于另一侧的动作而移动,不同于你在小飞机上见到过的传统机械系统,你转动其中一个,另一边也在以相同的方式偏转。

罗伯特不知道,尽管他们的谈话是关于下降的,伯宁却仍然继续后拉着侧杆。
在参与一个重要进程方面彻底失败,所谓机组资源管理,或者叫CRM。他们基本上没有合作可言。对于他们之中谁来负责什么,以及谁来做什么是不明确的。当由两名副驾驶员来驾驶飞机时这是一种自然的结果。

当你有一位机长和一位副驾驶员在驾驶舱时,谁来负责是很明确的。

机长拥有决定权,他对飞行安全负法律责任。当你把两个副驾驶员放在前面,情境发生了变化,你不再拥有那种有机长在时的传统秩序了。

 往大洋坠落的垂直速率不断增加。如果伯宁松开控制杆的话,机头将会下俯而飞机将会重新获得向前的速度。但是因为他一直把侧杆后拽到底,机头高高仰起,所以飞机完全没有足够的向前的速度来使操纵面有效工作。由于颠簸持续不断地冲击飞机,保持机翼水平几乎是不可能的事。
02:11:32(伯宁)该死的,我控制不了飞机了,我完全控制不了飞机了!
02:11:37(罗伯特)左座来操纵!
终于,资历更深的飞行员(也是对此情境意识的把握更好一些的那位)现在接管了飞机的操纵。不幸的是,他似乎也没有意识到飞机现在已经失速的事实,并且也是在后拉侧杆。尽管飞机机头上仰,它却以40度的角度向下俯冲。失速警告继续响着。其结果是,伯宁很快又接管了操纵。
灾难开始后的一分半钟,机长返回了驾驶舱。失速警告声持续发出刺耳的声音。
02:11:43(机长)你们到底在干什么?
02:11:45(伯宁)我们无法控制飞机了!
02:11:47(罗伯特)我们完全失去了对飞机的控制。我们一点儿也搞不懂…我们什么都试过了。
到目前为止飞机已经回到了它最初时的高度但是下坠得很快。带着15度的机头仰角和100节的前进速度,它正在以10,000英尺每分钟的速率下降,下降角达到41.5度。它就保持着与此差不多的姿态一路坠入海中。尽管皮脱管现在是完全工作的,但是向前的空速太低了----不到60节----以至于测量出的迎角被认为是无效的,因而失速警告声暂时停止了。这可能给飞行员们一种他们的处境正在改善的印象,但事实上其中意味恰恰相反。
奥特利的纪录中还披露了这个航班的机长没有尝试亲自接管操纵飞机。假如说杜波依斯这样做的话,十有八九他一下子就能明白是怎么回事,对于一位有着极丰富轻型飞机飞行经验的飞行员来说,在飞机失速时后拉操纵杆是何其愚蠢。但是没有,他在另外两位飞行员的后面的位子上坐了下来。
对于这点,专家们认为不难理解。“他们可能正在经历某种相当强烈的旋转,”埃瑟说。“在那种情况下,他可能不想因为让其中一名机组成员下座起身而使情况更糟。他可能处在一个更适于观察的位置并从后座发出指令。”
但是从他的位子,杜波依斯无法从他面前的仪表显示中推断出飞机何以表现如此。那个关键的被错过的信息是:在几乎全部时间里有人把操纵杆一直后拉到底的事实,没有人告诉杜波依斯,而他也没有想过要问。
02:12:14(罗伯特)你怎么认为?你怎么想?我们应该怎么做?
02:12:15(机长)噢,我不知道!
失速的警告声响个不停,三位飞行员讨论了一下这种情况但对问题的本质毫无头绪。没有人提到“失速”这个词。由于飞机受到颠簸的冲击,机长催促伯宁改平机翼----这个建议对于解决他们的主要问题来说毫无用处。令人难以置信的是,几个人还简短地讨论了一下飞机到底是在爬升还是在下降,然后才得出结论他们的确是在下降。当飞机接近10,000英尺的时候,罗伯特试着接管操纵并且前推侧杆,但是飞机处于“双操纵”模式,因而系统中和了他与伯宁的操作,后者则持续带杆。机头仍旧高高仰着。
02:13:40(罗伯特)爬升…爬升…爬升…爬升…
02:13:40(伯宁)但是我一直拉着杆呀!
终于,伯宁告诉了其他人这个至关重要的事实,其中意义他自己却一片迷惘。(吓傻了。)
02:13:42(机长)不,不,不…不要爬升…不,不。
02:13:43(罗伯特)下降,然后…我来操纵…我来操纵!
伯宁放开操纵杆,而罗伯特终于推低了机头。飞机开始获得速度。但是它仍在以极陡的角度下坠。在他们接近2000英尺的时候,飞机的传感器探测到过大的近地接近率从而引发了一个新的警告。已经没有时间通过前推机头俯冲来建立速度了。结果,伯宁在没有向他的同事示警的情况下,又一次地接管操纵并把他那一侧的侧杆后拉到底。(吓傻了。)

02:14:23(罗伯特)该死的,我们就要坠毁了…这不可能发生的!
02:14:25(伯宁)但是发生了什么事?(吓傻了。)

02:14:27(机长)仰角10度…
恰恰1.4秒后,驾驶舱语音记录器停止工作。

如今,从法航447调查报告的关键纪录中得出的信息,不是马后炮。它,可以确保:没有飞行员再犯同样的错误。从现在开始,任何一位飞行员,哪怕听到一声失速警告就马上会联想起法航447。世界范围内的航空公司都将修改他们的训练程序来加强那种本可能挽救这架厄运客机的习惯:更加注意天气和你周围其他飞机的情况;在只有两名副驾驶员在驾驶舱里时确切无误地阐明谁来主操纵;理解备用法则的各个参数;在飞行的各个阶段训练飞机的手动飞行。
这次空难,揭示了一个令人不安的可能性,即航空安全一直伴随着种种微妙的威胁,它在人们永无止境地追求更加安全地飞行时爆发出来,使人啼笑皆非。近几十年来,民航客机采用了不断改进的自动飞行控制功能。飞行中他们可能把大部分的不确定性和危险化于无形,但是同时他们也转移了飞行机组对于重要信息的注意力。当飞机的电子系统追踪一些关键性参数,如位置,速度和航向时,飞行员可以把注意力放在其他事情上。但是当问题突然爆发时,计算机已应付不来。此时此刻,可能是一个漆黑的夜晚,可能在颠簸中,远离了陆地,人们这才发现,自己对于发生的事情所知不多。

法航447班机从巴西里约热内卢飞往法国巴黎的途中突然失踪后,在有关黑匣子没破译前,经过长时间的调查研究,PBS发行了一个纪录片,《法航447的坠毁》,其中关键因素是结冰(或结晶)。笔者正好感兴趣,在这里谈一谈,跟大家分享。

凡重大灾难,都要绕过避免灾难发生的自动设计,因此灾难总是一系列错误造成的,不是哪一个简单的错误。这里分析罗列法航447机组曾经经历的灾难,每一个错误都不是致命的,但整合到一起就是致命的。这里是我看PBS纪录片后归纳的结果。有兴趣的读者可以看维基百科,获取更详细的信息。当时有9名中国人在飞机上,连同其他219人丧命于事故,无一生还。第一,由于从巴西到巴黎需要经过赤道,全程11个小时。在起飞3个小时之后,夜航的447班机在凌晨2时经过一片积雨云,通常空中雷达可以发现积雨云,可以做出提前的避让。这一次,法航班机遇到两个积雨云,雷达显示的是后面较大的一个,因此航班不慎飞入了前面较小的一个积雨云。第二,专家估计,当时的积雨云有超纯水处于临界状态,就是温度大大低于零度(当然是热辐射散热的结果),却因为缺乏晶核而无法凝聚。这时法航班机的进入,导致空速管(又称皮托管,通过测量风压来判断机速,全称:空速表感应管)处立即结冰,导致驾驶舱仪表板上的速度表输出数字为零。第三,由于没有速度信息,飞机上的三道自动驾驶系统依次切除,改成手动状态。大量的报警信息涌现,迫使驾驶员在饱和信息量下手动驾驶飞机。第四,现代飞机系统都是自动控制,没有油门的手感,只有显示器的输出(告知油门的大小),这种情况下,驾驶员很可能没有注意到显示器的输出,不知道油门的状态。第五,为了躲避积雨云,飞机正处于自动减速状态,所以当自动系统切除之时,油门正好是最小状态。第六,由于过度依赖自动驾驶系统,驾驶员的经验有所退化。经过相同的驾驶员的现场模拟实验表明,当时的驾驶员没有能力把处于失速(Stalling)状态的飞机拉起来,导致飞机以侧飞的方式冲入大海。因此,有关方面没有接收到任何的报警,只有自动探测设备报告的设备运行信息(就是自动驾驶系统接下来推出的信息,被卫星传送到基地,以便基础维护人员及时诊断和检修飞机)。第七,空速管结冰问题,在同一机型(Airbus330)上早有记录,整个机队正在改装。此时此刻,没想到一个结冰问题就成了葬送一架班机的诱因。纪录片没有任何犹豫地指出这些问题,它应该是较为可靠的失事原因之一


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5.jpg

X31 空速管故障坠毁


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绕了好大好大好大三圈,第一个错误操作示范估计大家已经猜到八九分了

就是飞机起飞地面站操作人员(内部飞行员)要第一时间大声报出飞机的测得空速,以确认是否空速测量正确;及时22亿的飞机仍然不可能保证空速没有问题。


第二个错误是在于飞机起飞之后,飞机刚完成8秒直线爬升之后,就扭头回来没看飞机了。正确的操作是,外部飞行员需要持续观测飞机的飞行状态,一旦飞行姿态,轨迹异常,需要第一时间挽回飞机(就像B2飞行员弹射救生一样),能够第一时间使用遥控器关车开伞。这就是为什么即使我们飞机可以从起飞到降落可以完全全自动控制,无需人工干预的情况下,我们仍然要配置遥控器的原因之一。那么之二呢。。。。。。。。。请听下回分解



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周琼-杭州志卓科技股份 2019/5/5 14:48:32