野蠻駕機尾舵飛去,回顧美國航空587航班2001.11.12貝爾港空難

牛仔開灰機,開來開去開掉了方向舵,265人為這塊方向舵陪了葬

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美國航空公司標誌

2001年11月12日(當天是美國的退伍軍人節,距離著名的“9·11”恐怖襲擊事件過去僅僅兩個月零一天)上午8時左右,位於紐約皇后區的約翰·菲茨傑拉德·肯尼迪國際機場22號登機口,一架隸屬於美國航空公司的空中客車A300B4-605R客機(註冊編號N14053,1991年交付給美國航空公司,至事發時機齡10年,屬於一架中年機)正在進行乘客登機程序,該機將要執飛的是從紐約約翰·菲茨傑拉德·肯尼迪國際機場前往多米尼加聖多明各拉斯維加斯美洲國際機場的AA587航班。當天機上一共有2名機組成員、7名乘務組成員和251名乘客(乘客多數為去多米尼加度假的遊客和趁著休假返鄉探親的在美國打工或者讀書的多米尼加人,其中包括時年26歲的原世貿中心一樓的餐廳服務員希爾達·約蘭達·馬約爾,在“911”恐怖襲擊事件當天她幸運的在世貿中心雙塔樓倒塌之前逃離現場,撿回一條性命。為了放鬆心情調整心態,她購買了前往聖多明各的機票,準備在這個度假勝地給自己因“911”恐怖襲擊事件遭受重創的心理“療傷”。另有5個不佔座位的初生嬰兒)。

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美國航空公司N14053號空客A300B4-605R客機生前遺照

執飛AA587航班的機長為時年42歲、在美國航空公司擁有16年資歷和8050小時飛行經驗的原美國空軍戰鬥機飛行員愛德華·斯坦德,他的副駕駛為時年34歲、擁有4403小時飛行經驗的斯滕·莫林。不過當天的分工是由副駕駛斯滕·莫林駕駛飛機,機長愛德華·斯坦德則負責監視儀表和對地聯絡。

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空中浩劫畫面:愛德華·斯坦德機長和斯滕·莫林副駕駛

愛德華·斯坦德機長(以下簡稱“機長”):“你來飛這一程,檢查方向舵。”

斯滕·莫林副駕駛(以下簡稱“副駕駛”):“方向舵已檢查。”

機長:“好的。”

副駕駛:“滑行檢查單執行完畢。”

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滑出停機位的AA587航班

由於距離“911”才剛剛過去兩個月,美國機場的安檢程序空前強化,開箱,翻包、搜身、脫鞋等附加的檢查措施大大拖慢了安檢效率,導致原本8時45分就要起飛的AA587航班直到9時才獲准推出停機坪。落後於一架原本排在AA587航班後面起飛的日本航空所屬的波音747-400客機。

機長:“引氣打開,溫度檢查。”

副駕駛:“我得再確認一下這裡的風向怎麼樣——101.1,風向風速確認。”

機長:“起飛數據設定好了。”

肯尼迪機場塔臺:“呼叫美國航空587,請跟隨前方的日航波音747滑行。”

機長:“跟隨日航747,美國航空587收到。”

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紐約肯尼迪國際機場俯瞰

機長(打開客艙廣播):“各位乘客,這裡是機長廣播,久等了,我們終於排上第二起飛順位準備起飛了。起飛之後,我們將左轉飛向海岸線,再過兩三分鐘就該到我們起飛了。”

肯尼迪機場塔臺:“肯尼迪塔臺呼叫美國航空587,請注意31L跑道有尾流,進入跑道等待。”

機長:“美國航空587收到,進入31L跑道等待。”隨後他轉向副駕駛:“你來控制飛機。”

副駕駛:“好的,我來控制。”

9時13分,排在AA587航班前面的日航波音747-400從31L跑道順利起飛,隨後斯滕·莫林副駕駛控制著飛機緩緩的進入31L跑道起始點。

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等待排在前面的日航波音747起飛後準備進入跑道起始點的AA587航班

肯尼迪機場塔臺:“美國航空587,31L跑道可以起飛。風向300°,風速9節。”

機長:“31L跑道,美國航空587明白。”

副駕駛:“這段距離你看可以了嗎?”(副駕駛這麼問的意思是是否已經留出了足夠的安全距離以免受前一架日航客機留下的尾流影響)

機長:“嗯哼,到我們滑行起飛的時候就可以了。我們離地的時候它(指日航客機)應該距離我們有5英里了,我認為就是這樣。”

副駕駛:“所以你的意思是覺得沒問題嘍?開燈!”

機長:“嗯哼,燈開了。”

副駕駛:“起飛檢查單完成。我要出發了!”

斯滕·莫林設定了起飛推力後對機長說:“油門交給你了,謝謝,先生。”

機長:“好的,V1。”

機長:“VR,抬輪。”

9時14分,美國航空AA587航班順利的從肯尼迪國際機場31L跑道起飛。

肯尼迪機場塔臺:“早安,美國航空587,請爬升至13000英尺高度保持。”

機長:“爬升至13000英尺高度保持,美國航空587明白。”

肯尼迪機場塔臺:“美國航空587,左轉飛躍橋後請聯絡紐約離場,再見。”

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AA587航班離場路線

機長:“好的,再見。”切換了頻率後,機長聯絡紐約離場管制:“紐約離場,這裡是美國航空587,早安,我們現在1300英尺,正往5000英尺爬升。”

紐約離場:“收到,美國航空587,請繼續爬升至13000英尺高度。”

機長:“13000英尺高度,美國航空587收到。”

起飛後不久,左轉爬升過程中的AA587航班就飛入了前方日航的波音747留下的尾流中,飛機變得顛簸起來。隨後機組聽到了短暫的“吱吱”聲和“咔噠”聲。緊張的副駕駛不斷的左右帶杆、交替打左滿舵和右滿舵的方式希望盡力維持飛行姿態的平衡。

機長:“遇到點尾流啊。”

副駕駛:“對啊,最大推力。”

機長:“你還行吧?”

副駕駛:“我沒事,還行。”

機長:“穩住,穩住。”

隨後飛機的抖動越發的激烈,副駕駛左右打滿舵的動作也越來越頻繁。

副駕駛:“麻煩加大油門吧,先生。”

還沒等機長有所回應,災難突然降臨,在爬升至2400英尺的高度時,AA587航班N14053號空客A300B4-605R客機的垂直尾翼突然整個從機身上被扯了下來。隨即沒有尾翼的機身開始失去平衡直線下墜,8秒鐘後駕駛艙傳來失速警報聲。

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空中浩劫畫面:AA965航班失去垂直尾翼的連續畫面

副駕駛:“噢,我的媽呀!這飛機是怎麼了?”

機長:“拉起來,拉起來!”

副駕駛:“我們改不出來了!”

機長:“改出!快點改出啊!”

同時紐約離場注意到飛機運動軌跡異常,立刻通知肯尼迪機場塔臺:“肯尼迪塔臺,注意南邊,有飛機要墜毀了!”

在急墜的過程中,AA587航班N14053號空客A300B4-605R客機的兩具普拉特·惠特尼引擎也先後被扯離了“派龍”吊架,徹底宣判了這架客機和機上人員的死刑。

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空中浩劫畫面:兩臺引擎脫離機翼的AA965航班

9時17分N14053號客機墜毀在紐約市皇后區附近的貝爾港海灘131街的一處居民區中,隨即機上攜帶的31噸航空燃油被點燃並爆炸,騰起的火球升出五十多米,撞擊瞬間摧毀了這片居民區的三座房屋,火勢還點燃了附近的房屋,事發地如同煉獄一般。當地的局勢剛從“9·11”的事件中平復下去,這起空難讓當地居民陷入恐慌之中,他們以為恐怖分子又捲土重來。機上260人則無一生還,而在地面則造成5人死亡,成為美國境內僅次於美國航空191航班芝加哥奧黑爾空難(詳情請看本廠長 一文)的死傷第二慘重的單機空難。

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從哈德遜河裡被打撈上岸的AA965航班的垂直尾翼部件

時任紐約市長的魯迪·朱利安尼得知空難消息後,立刻站出來安撫民眾,並向白宮尋求幫助。紐約在短時間內便關閉了位於紐約的所有機場(這是兩個月內第二次關閉紐約的全部機場,第一次是因為“9·11”恐怖襲擊事件)並取消了全部航班,機場內滯留了大量旅客。

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魯迪·朱利安尼

事故調查由國家安全運輸委員會負責(NTSB),聯邦調查局(FBI)也派出探員協助調查。事故的原因成為每個人關注的焦點,這是起普通空難,抑或涉嫌恐怖襲擊?

NTSB的調查員來到災難現場開始了艱難的取證。事故現場中客機和建築殘骸混雜在一起,他們必須從中尋找答案。事發地處人口稠密的住宅區,目擊者的證詞也是眾說紛紜,有人稱飛機在空中就爆炸然後墜落地面。

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被AA965航班撞擊起火後的民宅

調查員仔細研究飛機殘骸後,並沒有發現爆炸物遺留的痕跡,殘骸的樣品中也沒有提取到爆炸物的證據。令調查員感到不解的是,他們在幾英里外的河道中發現了飛機的垂直尾翼,這證明飛機在飛行途中脫離了機身。機尾包含垂直尾翼和水平尾翼兩部分,這是客機的重要部件,失去尾翼的那一刻已經註定了587號航班的悲劇。

調查員轉而開始研究客機的“黑匣子”,排除了恐怖襲擊的選項後,他們開始探索A300客機設計方面的問題,空客A300活躍於民航航線,如果這是設計方面問題,那帶來的安全隱患更讓人擔憂。

飛機改變方向依賴於方向舵引導迎面的氣流,方向舵偏轉的角度越大,飛機轉向的角度越大。解析出來的飛行數據記錄儀顯示,方向舵曾左、右快速擺動數次,調查員很不理解這一異常現象。

飛機在事故發生前30秒鐘陷入了失控的境地,幾秒種後飛機突然加速向下俯衝,這表示此時飛機的尾翼脫離了機身。調查員希望從駕駛艙語音記錄儀中找到事故線索,他們聽到飛行員討論亂流的信息。副駕駛斯滕·莫林打算加速飛過亂流區域,一聲巨響傳來之後便是部件斷裂的聲音。

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本廠長繪製的美國航空N14053號空中客車A300B4-605R客機二視圖

調查員仔細研究打撈上來的垂直尾翼。垂直尾翼依靠三對連接件固定在機身尾部上,它和機身的斷口顯示連接件完全失效。打造尾翼的材質是堅固的複合材料,由數百層碳纖維和玻璃纖維合成,重量輕、強度高,廣泛運用於現代民用飛機設計中。

如果是這種新型材料失效造成的空難,將對民機制造商是沉痛的打擊。如果飛機的設計有缺陷,將會對整個A300系列運營機隊造成影響。

調查員從A300客機的製造商資料中,發現了關於尾翼連接件的更多信息。早期的製造記錄顯示,垂直尾翼在檢查時曾發現複合材料大面積脫層現象。脫層意味著數百層纖維合成的複合材料出現分離,這會導致整個尾翼的結構強度降低。

空客將該部件維修後,才將客機交付給美國航空公司。但是如果這些複合材料脫層失效過,那它也可能再度失效。調查員用顯微鏡對這種材料再次進行檢查,但這次沒有發現材料脫層的問題。

飛機的材料沒問題,會不會是連接件的設計問題?調查員開始檢測飛機尾翼的連接件,空客也在盡力提供幫助,他們不希望這件事影響公司的聲譽。結構件能否承受空客聲稱的45.4噸壓力?最終的測試結果顯示,結構件承受大約90.7噸的壓力才失效,這幾乎是設計標準的兩倍。那麼什麼情況下才能達到如此極端的條件呢?調查員陷入了苦思苦想中。

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調查員翻閱整個記錄發現,AA587航班尾隨一架日航波音747客機起飛,這股尾流會是引發事故的罪魁禍首嗎?

不同機型產生的尾流湍流的大小也不同,小型飛機面臨的風險係數較大,尤其是尾隨在大飛機之後,更容易產生災難性的後果。飛行員在訓練時為躲避亂流,被刻意要求保持安全距離。調查員懷疑AA587航班機組在等待波音747起飛後,算錯了起飛時間。

記錄顯示,日航的波音747在9時11分至12分左右起飛,塔臺管制員還特意提醒AA587航班機組注意尾流問題。一分半鐘之後,AA587航班得到起飛許可。副駕駛莫林還特意向斯坦德機長詢問了飛行距離的問題,如果他們誤判了起飛間隔距離,機場的雷達會顯示出來。

調查員標示出兩架客機的飛行軌跡和距離,計算結果顯示AA587航班處於安全距離範圍內。尾流湍流的力度並不會對他們造成影響,間隔距離完全符合聯邦航空管理局(FAA)的相關規定。但是詭異的是,當AA587航班的尾翼遭遇氣流的時候,它卻被某種巨大的力扯掉了。

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影響尾流湍流力度和方向的原因有多種,而天氣方面的比重最大。某種程度下,尾流湍流和天氣會相互影響。在無風條件下,尾流湍流會呈現筆直狀態,這會對飛機的正後方向造成影響。在側風條件下,尾流湍流會受較大影響,尾流會旋轉的向兩邊漂移。氣象記錄顯示,AA587航班起飛時處於無風環境。

美國宇航局(NASA)的科學家同樣進行了一個實驗,試圖計算出當時的尾流湍流強度。A300型客機的垂直尾翼能承受高達90噸的應力,即便遭遇尾流湍流的正面撞擊,這一力度也不足以將客機的尾翼折斷,更何況AA587航班處於安全距離。

調查員開始研究飛行員方向舵操作方式,他們發現AA587航班的方向舵快速向左右大幅擺動多次,這個異常的動作會不會是扯掉垂直尾翼的元兇?通常情況下,飛行員只會用方向舵向一個方向偏移幾度用以轉向,調查員認為AA587航班機組的極端操作方式會產生強大的氣流將尾翼扯掉,他們在電腦上模擬A300客機的飛行軌跡,並重演了副駕駛莫林的操作模式,將方向舵左右擺動3次,幅度達到11度。

調查員發現大幅偏轉方向舵會導致尾翼的氣動載荷急速增加,最終連接件不堪重負導致垂直尾翼斷裂,他們認為是飛行員的操作失誤導致了空難發生,並進一步指出:如果副駕駛莫林及時停止額外的操控,飛機就會自動穩定下來。

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調查人員正在查看AA965航班的方向舵殘骸

這雖然能解釋AA587航班墜毀的過程,但是背後的原因依舊撲朔迷離。飛行員在起飛階段應該如何正確應對尾流湍流?調查員不能理解,為什麼經驗豐富的航線飛行員會犯如此低級的錯誤。

調查員走訪了和莫林副駕駛共事過的飛行員,其中有人反映莫林經常以這樣劇烈的動作處理尾流湍流問題。機長還問他為何如此劇烈的操作動作,莫林稱航空公司在訓練時就如此要求。這一細節引起了調查員的重視,如果航空公司在培訓的時候採取錯誤的方式,會造成更嚴重的安全隱患。

訓練記錄顯示莫林有一個壞習慣,美國航空訓練飛行員的課程中,有一項要求,讓他們從機翼呈90度翻滾中改出,儘管這一現象永遠不會在現實生活中出現。航空公司為了提升訓練效率,模擬機的程序在設計時不會對飛行員的動作做任何改變,飛行員只能通過不斷踩方向舵改出這一動作。

莫林曾有一個訓練科目:模擬操作波音747產生尾流的改出過程,學員會被告知尾流湍流會是飛機突然翻轉,但實際上最多傾斜10度左右。錯誤的訓練潛意識的讓飛行員養成壞的操作習慣,當AA587航班真的遭遇日航波音747留下的亂流的時候,莫林的操作讓垂直尾翼不斷受力,他的過激反應葬送了乘客的生命。

空中客車和美國航空就此事的責任和賠償問題展開爭論,美國航空指出事件大部份是空中客車公司的錯,因為空中客車A300的設計應該能夠對方向舵的不正常操作有反應。大部份的航機都需要增加方向舵的壓力,來在高速的環境下獲得相同的操作效果。而空中客車A300和其後續機種A310都不是使用電傳飛控系統來操作,而使用常見的機械飛控系統。所以,調查當局認為“因為其高敏感度,A300-600的方向舵控制系統在高速的環境下操作,容易引起潛在危險”。

空中客車指出事件大部份是美國航空的錯,因為航空公司沒有好好訓練機師有關方向舵的特點和技巧。航機的尾翼是設計成可承受在設計的速度下,向一個方向施以全力。不過,方向舵沒有設計成可承受突如其來的壓力。不少美國航空公司的飛行員都相信方向舵可以在任何速度下承受任何壓力。

當然,這場爭吵最終不了了之。

美國航空AA587航班貝爾港空難發生後,美國航空公司修改了處理尾流湍流的訓練計教程,以避免類似事故的再次發生。訓練模擬機經過修改之後也更加符合現實情況。學員在模擬機上的訓練不再有延遲現象,他們在訓練時被要求在高速飛行時不能使用方向舵。駕駛艙也安裝了新型警示燈,一旦客機的方向舵偏轉過度就會示警,防止再出現過度使用方向舵的現象。

美國航空AA965航班貝爾港空難被收入加拿大空難紀錄片《空中浩劫》第十三季第五集《拆翼難飛》。

N14053號機性能數據

機型:A300B4-605R

設計商:空中客車飛機公司

乘員:機組2人+載員220人(典型)

長度:54.08米

翼展:44.84米

高度:16.62米

空重:89445千克

最大起飛重量:157400千克

發動機:兩臺普拉特·惠特尼公司PW4158渦輪風扇發動機,單臺推力258千牛

經濟巡航飛行速度:890千米每小時

最大載重航程:5930千米​​​​


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