“低空杀手”风切变的危害,民航史上两次事件如何与死神擦肩而过
风切变是一种大气现象,风切变按风向可分为水平风的水平切变、水平风的垂直切变、垂直风的切变。
垂直风切变的存在会对桥梁、高层建筑、航空飞行等造成破坏。发生在低空的风切变是飞机起飞和着陆阶段的一个重要危险因素,被人们称为“无形杀手”。它不仅能使飞机航迹偏离,而且可能使飞机失去稳定。如果驾驶员判断失误和处置不当,则常会产生严重后果。从1964年到1985年,美国境内因为风切变摔了26架民航客机,造成600多人丧生。
1985年8月2日,达美航空191号航班在美国达拉斯-沃斯堡国际机场坠毁,造成137人死亡。
2009年3月23日,联邦快递80号班机在日本成田国际机场降落时,因风切变坠毁,2名驾驶员遇难。
2014年7月,台湾失事飞机2个黑匣子找到,怀疑风切变是元凶。
突遇风切变前轮脱离
2018年8月28日8点17分,首都航空JD5759北京—澳门航班从北京首都国际机场起飞,在澳门国际机场降落时疑似遭遇风切变,备降深圳宝安国际机场。
调查报告显示,当时,这架空客A320飞机在进入澳门机场跑道350米后第一次着陆,但主起落架垂直方向受到了最高2.36G的加速度冲击(重力加速度的2.36倍),然后被弹回空中。4秒钟后,飞机第二次着陆,前起落架又受到了垂直方向最高3.41G的加速度,导致前起落架受损、轮胎脱落,碎片进入两侧发动机导致发动机也受损。
非本次视频,只是示意图
在第一次着陆前,飞机就已经遭遇了剧烈的风速变化。当飞机从100英尺(约30.5米)下降到5英尺(约1.5米)的12秒钟内,风速从9节变为了27节,增加了18节。而当垂直位移100英尺内发生超过12节的风速变化时,就已经被视作严重的风切变了。
地面的风速和风向变化激烈,但由于澳门机场没有低空风切变探测系统,飞机上的风切变警告也未被触发,导致飞行员未能及时察觉风向变化和空速的突然减小。
“飞机突然直接拍到跑道上。”机长报告道。然后飞机被弹起,飞行员进行操作试图将机头按下,使得飞机的俯仰角在4秒内由7.8度变为-1.8度。第一次接触跑道的姿态是前轮先着地,前轮液压支柱动作桶被机身重量压缩超过极限造成结构损坏。
被弹起往前飘飞了300米后,飞机第二次着陆,这次是三个起落架同时着地,前起落架受到了3.41G的加速度冲击。根据空客的标准,垂直方向承受2.86G的加速度时就属于严重的硬着陆,载荷超过限制会对机体造成损坏,严重的硬着陆事件甚至可能导致机毁人亡。
该飞机的前起落架经历两次猛烈撞击,导致其两个轮胎脱落,其他结构也被严重损坏。起落架的碎片进入两侧发动机,对发动机也造成了损坏。其中,左发的36个叶片全部损坏,压缩机、燃烧室、涡轮机、隔音板等也受到严重损坏;右发6个叶片受损;机身多处变形。
复飞复飞!
第二次着陆失败后,飞机以低爬升率再度升空。由于发动机受损,当时左发的转速只有正常转速的50%-60%,右发为90%。起落架在飞机起飞后本应被收起,但在驾驶舱录音中飞行员说,“收不了,收不了,起落架损坏了”。
复飞30秒后,澳门空管告知机组,看到飞机左发起火。但飞行员没有弄清,说道,“Fire,Fire,右发,右发有…右发有火”,并将右发的转速由90%降低到了27%。
由于推力下降,飞机高度开始下降。系统警告“don‘t sink(不要下沉)”,失速警告也发出两次。飞机高度从1047英尺掉到最低622英尺(约189米)。当时驾驶舱中共有三人,录音显示,有人向澳门空管问到,“是Left还是Right”?澳门空管由于正忙于指挥其他飞机,没有及时回复。
A320驾驶舱
35秒后,机组再次向空管询问,到底是左发还是右发着火。空管立刻回答,是左发。然后机组才降低了左发的推力,恢复了右发的推力,飞机得以保持正常飞行。
由于深圳天气良好且距离不远,复飞后机组决定前往深圳机场降落。猛烈的撞击导致飞机的导航系统失效,备用导航系统被激活。在飞往深圳途中,飞行员还与空乘人员讨论了疏散计划,认为左侧发动机可能着火,所有人员应从右侧撤离,并跟地面沟通做好应急处理。
安全降落
飞机在深圳降落时已经挂出了7700代码,飞行员意识到前起落架的轮子可能已经不在了,所以尽可能长时间地让机头保持上扬。不过最终,飞机还是在深圳机场的跑道上留下了一道395米长的印记,3个跑道指示灯也被撞坏;同时,在澳门机场的跑道上也留下了12.7米的摩擦痕迹。
最终飞机安全降落在深圳宝安国际机场,包括机组成员在内的166名人员安全撤离,其中5人受轻伤。
受损的左发动机
事后调查结果显示,发动机并未着火,空管看到的可能是起落架碎片进入发动机后,碰撞发出的火光。
变形的机身外蒙皮
而对于飞机在复飞过程中,首都航空飞行员错误地将受损较轻的右侧发动机收到怠速位,直接导致了飞机两次发出失速警告。孟斌表示这是极度危险的操作,台湾复兴航空2015年发生的“复兴航空235”空难就是因为飞行员错误的关闭了正常发动机而导致的。孟斌表示,此次JD5759航班没有重蹈覆辙,就是因机组中立刻有人质疑了塔台的火情报告“是左还是右”,并连续三次向澳门塔台管制员求证看到了哪一发有火,最终成功的将飞机上166人从险境中拉回。
757重着巫家坝
1991年4月25日,一架隶属于中国南方航空公司的波音757-200型客机(民航注册编号B-2801,1987年9月交付给中国南方航空公司,至事发时机龄不满4年,还是一架新机,是中国南方航空公司接收的首架波音757客机,也是中国民航接收的第一架波音757客机)从泰国曼谷廊曼国际机场顺利起飞,该机执飞的是从泰国曼谷廊曼国际机场经停昆明巫家坝国际机场前往汕头外砂机场的CZ392航班。
客舱内的乘务组和乘客总数为172人,整架飞机此时搭载人数为176人。如果飞行顺利的话,CZ392航班将在北京时间下午13时25分降落在昆明巫家坝机场。
13时25分19秒,CZ392航班进近至21号跑道端,此时飞机的无线电高度为54英尺(约16.5米),空速150节,大于规定的137节的进近空速,虽然进近空速有点偏高,但考虑到五边时遭遇的不稳定气流的影响,这个进近速度还是在波音757客机的飞行手册规定的范围内。
可刚刚进入跑道范围后情况突变,两秒钟内顶风减少了9.887节,使得空速也相应降低了9节,导致飞机下跌了20英尺的无线电高度,为此机长命令副驾驶略加油门并带杆,初步化解了第一级风切变带来的影响。但恰在此时第二级风切变接踵而至,在4秒钟内顶风风速又加大了10.84节,飞机的空速也随之增加了10节,导致飞机在无线电高度8英尺上开始平飘并呈机头上拱的姿态。
机长:“收油至慢车位,慢慢来。”
副驾驶:“好的,收油至慢车。”
13时25分27秒,局势急转直下,顶风风量突然再度减少,在2秒钟内降低了8.482节,使得已经收油至慢车位的CZ392航班的空速锐减了13节,随之飞机的升力严重损失,副驾驶本能的拉杆但毫无效果,导致飞机迅速下沉以5.1°仰角接地形成重着陆,随后又被反弹回空中。由于第一次接地的撞机惯性作用使得操纵杆不受人力控制的前倾,让飞机很快以2.5°的仰角第二次重着陆接地,随即第二次弹起。
巫家坝机场
机长:“稳住,让它平飘。”
就这一句话,失误铸就。
由于在第二次被弹起后机组错误的稳杆操作,非但没让飞机平飘,反而让其成4.1°的俯角第三次以前起落架重着陆的姿态接地,幸亏波音757的前起落架足够坚固,硬是扛住了这重重的一击,最终中国南方航空公司CZ392航班B-2801号波音757-200型客机在昆明巫家坝机场21号跑道着陆并自行滑行到了停机坪,全机176人安然无恙。
待全部乘客下机后,机组和技术人员对B-2801号机进行了检查,发现该机的前起落架及固定部位的框架结构出现严重破损,附近的隔框桁条出现不同程度的变形和弯曲,蒙皮表面也出现轻微的扭曲和褶皱或者裂纹,后判定飞机具备修复价值。
现在民航客机和机场已经有了很多预报切变风的设备的手段。进一步保障了飞行安全。