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空客电传往事:客机变"过山车" 台湾摔两架

2019-03-19 10:15:05 来源: 网易航空 举报
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作者 | 忠义双全袁宫保

出品 | 网易航

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作者注:部分文字本人曾在2013年发表,并被广泛转载,限于当时条件错误不少,在此重新校对并进行了订正。

“这该死的资本主义科技!”——东德飞行员。

1991年2月11日,东德国家航空公司Interflug (Internationalen Flugverkehr德语:国际航空)注册号为D-AOAC的A310-300飞临莫斯科谢列明季沃机场准备降落。

在最后进近阶段高度约1550英尺时,自动飞行控制系统(AFCS)突然进入复飞模式,AFCS操作水平安定面配平到抬头12度位置,飞机高度开始上升。机长发现后迅速推杆试图降低高度,升降舵被调整至低头14度位置,但是飞机仍然没有停止爬升。

当上升到2100英尺时AFCS认为复飞成功,于是自动解除复飞模式,将操纵交还给机组。机长见高度已经太高,也放弃推杆决定复飞。

机长的推杆输入一停止,飞机急剧上仰爬升,最高达到88度仰角接近垂直,高度也窜升到4300英尺,空速掉到30节以下

由于空速已经降至可用计算值以下,连失速警告都不工作了。随后飞机迅速以42度俯角失速下坠,机组在1500英尺245节空速下奇迹般地拉了一个1.7G的机动改出俯冲。

注册号为D-AOAC的东德国家航空A310客机
注册号为D-AOAC的东德国家航空A310客机

随后这架A310着魔似的再次快速爬升,仰角达到70度,第二次失速后做出32度的俯冲,机组在1800英尺高度空速239节时再度改出。

然后飞机又以74度仰角第三次上升到7000英尺后失速32度俯角俯冲,越战越勇的机组在3600英尺空速300节改出。

在第四次急剧上升中,坐了三次“过山车”的机组终于搞明白了自动驾驶仪定格在复飞模式!在第四次冲高到8700英尺时机组关闭了自动驾驶,并开始手动控制水平安定面,在11755英尺时改平,最终安全降落。

莫斯科机场空管惊的下巴都要掉下来了,不愧是诞生过鲁德尔,哈特曼,马尔赛尤等超一流飞行员的德国,这相当于做了四次尾冲机动并且成功改出,听说过茹科夫斯基的试飞员配合超一流气动布局的SU27可以飞尾冲,真没想到德国人能把A310飞成这样!

遗憾的是,当时苏联和东德民航体系和西方并不完全接轨,留下资料不多。

而且1991年的苏联和东德处于刚刚解体之后的剧变和动荡之中,东德国家航空也即将被汉莎吞并,社会主义的飞行员战胜资本主义科技这样的壮举在当时并不合时宜,东德飞行员的英勇行为并没有被人广泛纪念,他们的名字至今无人知晓。

尾冲机动示意图
尾冲机动示意图

“没想到啊,没想到,你这浓眉大眼的家伙也叛变革命了。”

其实这不是空客的第一次类似故障,1989年1月,芬兰航空注册号为OH-LAB的A300也发生了类似的情况。

当飞机在进近阶段高度为865英尺时,AFCS莫名其妙进入复飞模式,飞机迅速抬头仰角升高到35.5度,冲高到2254英尺,速度下降到94节。

机长反应迅速,复飞模式接通后8秒钟就发现了问题所在,迅速推杆同时指挥副驾驶手动配平水平安定面,两人配合在1,539英尺处稳定了飞机。

事后调查,A300/310的复飞手柄在油门下方,飞行员在收油门时容易误操作,将复飞手柄打开。复飞模式一旦接通,AFCS将全面接管俯仰控制,而且在达到2000英尺前,通过操纵杆上的自动飞行开关不能关闭自动驾驶。

A310造成事故的油门杆
A310造成事故的油门杆

A300/310是航空业从传统机械操控到电传操控的过渡设计产品。传统机械操控依靠钢索、连杆等将驾驶杆与飞机舵面刚性连接,加上助力设备或者简单的机械计算设备,比较直观的输出飞行员操作指令。

随着技航空术的发展,传统机械操控的弊端越来越大。第一,现代客机可控舵面增多,机械传动系统也越来越复杂。

第二,传统机械式操控各舵面收到指令都是机械信号,跨系统交输数据困难,计算就难上加难,而科技发展则要求各系统之间的紧密配合。

第三,现代客机越来越大,操作指令传输距离也越来越大,机械信号传输变得非常困难,而且由于传输导致的失真越大。

电传操控是将飞行员在传统操纵杆、油门上输出的操作指令用传感器变成电信号,通过电缆或者光缆传输到计算机,统一进行计算后再通过电缆或者光缆输出到各个舵面的作动装置。

在笔者看来,这是革命性的设计。电传的出现彻底解决了操作指令传输距离和失真的问题,飞机所有指令数据可以统一汇总交由计算机进行计算,极大简化了操控,补偿和自动驾驶的程序,而且节省了机械传动所需要机械设备占用的空间和重量,解放了设计。

一个简单的电传循环反馈系统示意图
一个简单的电传循环反馈系统示意图

电传系统也实现了计算机直接干预飞机操控的硬件条件,并且事实上参与操控。

问题来了,飞行员的输入信号要经过计算机计算后输出。行员和计算机,大家意见不统一怎么办?

具体到A310的复飞,自动驾驶仪的逻辑是:飞行员决定复飞,那么再次强行着陆就会有危险,强制完成复飞完成之前俯仰控制由自动驾驶控制,而且复飞模式断开开关不能断开自动驾驶。

芬兰航空事件促使空客1990年5月在图卢兹召开了一次“运营商会议”,所有运营两人制机组A300-310机型的航企均受到影响,需参加会议。

与客户进行的沟通包括技术说明、服务公告、FCOM程序修订、警告和运营工程公告。机组人员被告知复飞模式下和手动干预俯仰控制可能会导致失控,不要在自动复飞过程中试图干扰自动驾驶。

这两次事件都是从机组误操作自动驾驶仪开始的,也许这段时间大家的看法是机器是不会犯错的,只有人的错误输入会导致机器犯错。第一回合,大家别和计算机抬杠,先听它的吧。

芬兰航空注册号为OH-LAB的空客A300客机 作者:Pedro Aragao
芬兰航空注册号为OH-LAB的空客A300客机 作者:Pedro Aragao

“人不可能两次踏进同一条河流。”

1994年4月26日晚8点,中华航空执行140航班的B-1816号A300-600客机接近日本名古屋机场准备降落。

在离跑道3海里,高度1000英尺时,飞机突然停止下降,偏离着陆下滑道平飞了十几秒钟,然后机头抬高,速度越来越慢并不断掉高度。

当高度降到500英尺时,发动机推力增加,机头上仰最高52度急速爬升,爬升到1500英尺后失速俯冲,机组曾试图将飞机拉起改出,但是高度不足最终坠毁在跑道旁。

事后的调查显示,降落阶段飞行员将自动驾驶误设置在复飞模式,自动驾驶仪控制水平安定面使飞机抬头偏离下滑道。

飞行员随机压杆试图降低高度,但是越压杆飞机在自动驾驶控制下机头越上扬。当A300飞机仰角达到11.5度,空速127节,高度570英尺时,触发失速保护程序,自动油门增加发动机推力使飞机迎角急剧上升直至失速。

华航140空难以后,空客更改了自动飞行系统的逻辑,当机组推动操纵杆达到一定的力以后,所有模式的自动驾驶都可以强制解除,同时伴有音响警告。

这一回合,飞机操纵回到飞行员控制优先,双方输出不一致,计算机信号将被抑制,但也导致四年后华航再次踏进这个坑里。

与B-1816类似涂装的华航A300客机 图片来源:contri
与B-1816类似涂装的华航A300客机 图片来源:contri

1998年2月16日,中华航空执行676次航班的B-1814号A300返回台北桃园机场。

当时风雨交加,能见度在1公里左右,飞机已经接近跑道时仍然高出下滑道1000英尺,机长向塔台报告复飞。

复飞之后A300收起起落架却没有拉起,而是平飞十几秒钟伴随高度缓降,然后猛地拉起机头,仰角最高达到42.5度,飞机迅速爬升到2750英尺然后失速俯冲坠毁,机组同样试图拉起飞机但是没有成功。

根据台湾民航部门调查,在降落阶段机长误推动了驾驶杆,根据新的自动驾驶逻辑飞机迅速断开了自动驾驶,而自动驾驶解除的提示警告被机组随手关掉,于是复飞阶段整整11秒中飞机出于纯无人驾驶状态。

当飞机开始异常摆动时机长迅速拉杆,但是自动驾驶已经断开,自动油门没有自动增加推力,机组再控制油门时已经为时已晚。

由于此前已经更新飞控软件,自动驾驶这一次在接到错误的断开信号之后,迅速撒手不管了。这也使得,本为预防人为失误的计算机辅助,成了摆设。

华航A300客机 作者:Dmitriy Pichugin
华航A300客机 作者:Dmitriy Pichugin

前后四次事故,东德和芬兰飞行员凭借敏锐的感觉和精湛的技术,最终挽回了飞机,而华航则在正反两个计算机逻辑下犯了相反的错误,导致两次空难。

虽然科技在进步,但对飞行员基本技术和科技知识的水平反而实际更高。在技术带来的安全性发展和民航发展带来的人才资源短缺两方推动下,部分航司出现了以人为本的缺失。

华航在676空难之后停飞所有空客飞机,所有飞行员重新进行模拟机考核,第一和第二次考核竟然都有十几名飞行员挂科。

机械按照固定的逻辑进行工作,原理上讲是不会发生错误的。但是输入错误的信号得出的错误结果,机器也会机械的执行。

这个错误信号有可能是人的失误输入,也有可能是传感器故障。

如何判断输入信号是错误还是正确呢?也许下一步的发展方向是飞控计算机AI化,具备自主判断比对能力。

但这也必将引起新的争论。

全文完,感谢您的耐心阅读~

木寺晨 本文来源:网易航空 责任编辑:林持恒_NY9285
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