美国民航业已有9年没有发生任何乘客死亡事故,然而这周却被美国西南航空的事故打破了。

美国东部时间4月17日早上10:43,美国西南航空1380号班机从纽约拉瓜迪亚机场(LGA)起飞,开往达拉斯。然而,恐怕整架飞机上的5名工作人员与143名乘客都不会预料到,仅仅20分钟后,他们将在万米高空上经历一场生死惊魂。

在距离纽约不到250公里的宾夕法尼亚州Hershey镇上空,西南航空1380的左发动机爆炸了。由爆炸产生的残骸打穿了发动机罩并打碎了机舱的一扇窗户。由于机舱迅速失压,坐在这扇窗户旁边的一位女乘客被「推」往机外,尽管多名乘客出手相救,她最终没有被吸出机舱,但是她最终还是因为受伤太重在医院死亡,另还有7名乘客因伤住院。

这场空难在美国民航业里造成了一场大地震。要知道,在过去数年里,美国民航的安全记录几乎完美,离上一次导致乘客死亡的空难已有9年之久。而在全球范围,2017年也是民航最安全的一年。而放大了看,由发动机碎片导致乘客死亡的空难是十分罕见的,上一次发生在美国航空公司还是在1996年。

图:本次事故的西南航空1380号班机爆炸的发动机

当美国国家运输安全委员会(NTSB)的调查人员赶到现场时,他们立刻发现其左侧发动机的24片扇叶中少了一片。

「这片扇叶在叶毂处直接断掉了,而经过初步检查,我们发现扇叶分离处有金属疲劳的痕迹」,NTSB委员长Robert Sumwalk说道。

金属疲劳指的是由于重复使用而导致金属在局部高应力区形成微小裂纹,再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂。金属疲劳可能发生在涡轮扇叶发动机的扇叶片上,飞机上的铝皮上,以及任何其他金属部件上。

而惊人的是,这次空难并不是西南航空首次发生发动机故障引起的事故。2016年8月,西南航空的同一型号飞机(波音737-700)的同一型号发动机(CFM56-7B)同样在巡航高度产生发动机爆炸,将发动机罩前部炸飞。从乘客拍摄的照片来看,这两起空难中发动机的惨样相似度惊人。

所幸与这次不同的是,虽然2年前那场空难也产生了机舱失压,但那是由于左翼上方的机身上被打穿了一个大洞,并没有任何残骸射入机舱,因此没有发生人员伤亡。但是,那场事故直接导致该发动机的制造商和监管机构联手要求各航空公司对这款发动机风扇叶片进行超声波检测,找出可能存在的金属疲劳。

图:2016年8月同样在万米高空产生发动机爆炸的西南航空3472号班机,左图机翼上方红圈内为机身被打穿的洞

「旋转中的万剑」:涡轮风扇发动机

涡轮风扇发动机是现代商业航空的标配。它们基本上是涡轮螺旋桨与涡轮喷气推进发动机的二合一。其核心为一个喷气发动机,通过对空气加压、燃烧加热、驱动涡轮、喷射而出来产生推力。而由喷气驱动的涡轮不仅会为压缩空气提供动力,它们还会驱动发动起最前方的一个大大的风扇。这个风扇会像一个函道螺旋桨一样,将一小部分空气推入喷气发动机前面的压气机,但它还会将大部分空气直接从喷气发动机外部的外涵道推出,产生额外的推力。

因此,虽然涡轮风扇发动机的最高速度比不上纯喷气式发动机,但它们在慢一点的速度下却可以实现更小的单位推力小时耗油率,让它们十分适合利益最大化的商业航空。目前市场上绝大多数涡轮风扇发动机皆采取了「高涵道比」,意味著风扇在外涵道产生的推力要比核心的喷气发动机大许多。

西南航空旗下波音737-700所使用的CFM56发动机是全球最受欢迎的高涵道比涡轮风扇发动机。由法国赛峰飞机发动机公司和美国通用电气航空合资组建的CFM国际制造,自1974年上市以来,目前全球有超过500家航空公司都在使用CFM56系列发动机。而在其总和超过8亿小时的飞行记录上也罕有重大事故。西南航空所使用的具体型号,CFM56-7B,目前被用于全球6700多架飞机上,总共历了3.5亿小时的飞行。

因此,从设计角度来看,这款发动机是十分安全的。但多种因素都可以导致最安全的发动机成为「旋转中的万剑」,其中最常见的就是维修失误和金属疲劳。

随著发动机逐渐变老,其钛合金制成的中空、弯刀形扇叶会变脆并开裂。而当一个含有裂纹的扇叶以每分钟8000转的速度飞速旋转时,它很有可能成为一把致命的武器。若是它往前飞,飞出发动机罩还好。但如果它往后飞,进入喷气发动机的压气机和燃烧室部位,被打碎的压气机叶片和燃烧室碎片很可能引起整个发动机的全面爆炸。

「剑刃风暴:乱飞的扇叶

而发动机爆炸的危险不是来自于爆炸本身,而是来自于脱落后高速乱飞的扇叶以及被它打掉的碎片对机身的威胁。想像一下,大量坚固的钛合金尖刀高速打击机身铝合金表皮会产生什么样的惨案。因此,发动机罩必须被造的十分坚固,用来抵抗可能发生的「剑刃风暴」。

其实我们不用想像,商业航空史上已有多次因为扇叶打穿发动机罩,射入机身而造成的空难。比如1989年美联航232号班机,就是因为其尾翼发动机扇叶脱落,损坏了大量的飞行控制装置而导致机上296人中111人死亡,172人受伤。而1989年另外一场由扇叶造成的空难,英伦航空92号班机,也造成了47人死亡,74人重伤。值得一提的是,英伦航空92号班机使用的是CFM56早期的一款发动机。

图:美联航232号班机尾翼发动机风扇的残骸

幸运的是,近些年来由发动机故障导致的空难已经鲜有美联航232那种规模的伤亡了。在1996年,最近的那场空难中,只有一位母亲和她的孩子身亡,5人受伤。而直到今天之前,已经有22年没发生因发动机故障而死亡的空难了。

2年前的西南航空3472号班机丢失的扇叶至今还没有被发现,NTSB的调查也还未结束。但是该发动机的叶毂断口显示出金属疲劳裂纹生长的痕迹。而这次1380号班机也很有可能拥有同样的痕迹。本次空难中,尾号为N7772S的波音737-700上面的发动机自2000年进入服务后,已经历过4万多次飞行;其中有1万多次是上次大修之后进行的。对于西南航空来说,这并不算多。毕竟,西南航空的平均机龄在业界中属于偏老。不过在此次空难之后,西南航空估计会提高发动机大修的频率吧。也希望所有使用波音737-700和CFM56系列发动机的航空公司可以从西南航空两次空难中吸取教训,及时处理扇叶金属疲劳问题。

但是,大家一定要记住,飞行还是要比开车安全的多。


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