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乌拉尔航空客机硬着陆事故分析

2019-09-03 10:59:59 中国航空报 张玉杰,白俊丽

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中国航空报讯:当地时间8月15日,乌拉尔航空公司一架空客A321客机从莫斯科飞往辛菲罗波尔,机上共载有包括7名机组人员在内的233人。客机从莫斯科附近的茹科夫斯基机场起飞后不久,飞鸟撞入发动机导致发动机起火,客机紧急在茹科夫斯基机场进行硬着陆时冲出跑道,最终滑到距机场跑道1千米外的玉米地里。事故造成76人受伤,无人身亡。

执飞此次航班的机长达米尔·尤苏波夫讲述了决定在玉米地实施硬着陆的原因。据尤波夫称,他原本打算返回机场,但由于发动机功率不足无法继续飞行,便决定直接在自己面前的玉米地处迫降。迫降时,机组人员出于安全考虑决定不再打开起落架而进行硬着陆,机组人员在迫降前将发动机关闭,迫降后飞机机身未起火。

鸟撞和坠撞

首先,来了解一下鸟撞。从定义上讲,鸟撞是指飞机飞行中与鸟类发生碰撞的现象,由于飞机飞行速度快,遭遇鸟撞后常产生极大的破坏,严重时会导致机毁人亡,目前鸟撞是威胁航空安全的重要因素之一。

据美国联邦航空局统计显示,在1990~2014年之间,共有133940起鸟类撞击飞机的报告,其中造成飞机损伤的次数为15472,平均每年约619次,而发动机损伤占比最高,约28.5%。统计表明,美国每年因鸟撞事故造成的经济损失约6.5亿元。

鸟可能会撞击到飞机的任何部位。这也意味着,因为撞击部位和损伤程度的不同,会导致不同的后果,当然最严重的就是坠撞。

美国NTSB航空事故报告研究了1999~2011年美国本土发生的48起飞机坠撞事故,事故中死亡人数占比高达58%,同时飞机遭到完全破坏和严重破坏分别占比60%和38%,说明几乎每一次的坠撞事故都会造成巨大的人身和财产损失。

此次坠撞事故,迫降后的飞机机身未起火原因在于:其一,飞行员能够稳住飞机姿态,有效控制下降速度,即减小了飞机触地的初始碰撞动能和冲击载荷;其二,茂盛的玉米形成了天然的缓冲平台,玉米受到迫降压迫后弯折吸收了飞机的部分动能,使飞机能够软着陆;其三,A321飞机在结构设计中充分考虑了适坠性设计,并通过了坠撞试验验证,保证乘员在紧急迫降中能够安全撤离。

飞机的适坠性设计

在飞机设计阶段,飞机设计师就考虑了适坠性设计。

第一,鉴于鸟撞和坠撞事故的严重危害性,CCAR等适航条款针对民用飞机的抗鸟撞及抗坠撞设计提出了明确要求,例如:25.571(e)规定了结构鸟撞后损伤容限评定标准,25.631条款规定了尾翼结构的抗鸟撞设计要求,25.775(b)规定了风挡的抗鸟撞设计要求,33.76条款规定了发动机吸鸟合格审定要求;25.561规定了应急着陆情况下的一般设计要求,25.562规定了应急着陆动力要求。

第二,为了满足飞机抗鸟撞设计的适航条款要求,航空工程师们常采用仿真分析与试验研究相结合的方法来表明结构的适航符合性。目前国内已经建立一套较为完整有效的结构鸟撞分析方法及“积木式”试验体系,为ARJ21、C919、“新舟”700等型号的结构抗鸟撞设计提供了有力的技术保障。

第三,为了避免鸟撞发动机造成影响飞机飞行安全的事件并尽量降低事故发生率,航空发动机在研制中采用了一系列抵抗鸟撞造成机件严重损伤的措施,例如,发动机吸鸟试验。在测试中,将一只或多只鸟弹通过空气压缩炮射入发动机,检查发动机吸鸟后的性能,以验证发动机是否具备足够的吞鸟能力。

美国早期的坠撞事故调查结果显示,如果能在飞机设计的最初阶段就考虑到坠撞安全性(适坠性)设计,那么坠撞事故中的92.8%都将成为可生存或部分生存的,从而可以大大提高坠撞后的乘员生存率。可见,适坠性设计对保证飞机安全性至关重要。适坠性涉及的主要因素包括:人体耐受容限、材料可燃性、座舱布置、逃生装置、旅客通告、应急撤离和应急设备等。适坠性要求的实质是客舱安全。

经过长期研究,目前针对飞机适坠性设计总结出了一些经验,例如:采用具有一定突出部位的机头、机身结构的连接件必须具有足够的强度、起落架的连接必须牢固可靠、舱内采用耐火光滑壁板、机身下腹部应尽可能光滑,另外制定合理可行的应力着陆操作程序和撤离程序也很关键。

目前国内在民用飞机适坠性设计方面基础薄弱,正在通过专项课题和型号研制建立起符合适航要求的应急着陆适应性及客舱安全设计评价体系,以提高民机安全性设计水平。

责任编辑:助理编辑 把炜