重蹈覆轍的伊爾62發動機渦輪盤事故,183人死亡刷新波蘭空難記錄

2023-08-20     航空之家

原標題:重蹈覆轍的伊爾62發動機渦輪盤事故,183人死亡刷新波蘭空難記錄

在這批交付的伊爾-62M中,有一架註冊號為SP-LBG,它是我們接下來故事的主角。1987年5月9日,這架伊爾-62M執飛從波蘭華沙到美國紐約的波蘭航空5055號航班。飛機一共搭載了183人,包括172名乘客和11名機組成員。

圖、事故前的SP-LBG號機

航班機長是齊格蒙特·帕拉奇克(Zygmunt Pawlaczyk ),59歲,他累計飛行19745小時,其中伊爾-62型為5542小時。副駕駛利奧波德·卡徹(Leopold Karcher),44歲,他累計飛行10899小時,其中伊爾-62為2357小時。飛行工程師沃伊切赫·克洛塞克(Wojciech Kłossek),43歲,他累計飛行5100小時,其中伊爾-62為291小時。領航員萊斯勞·萊科夫斯基(Lesław Łykowski),57歲,他累計飛行9520小時,其中伊爾-62為3156小時。

當地時間上午10點18分,5055號航班從華沙奧肯切機場33號跑道起飛。機組人員獲准爬升至9400米高度,他們對發動機施加最大推力,9分鐘後,飛機以810公里/小時在8200米高度巡航,2號發動機內的故障軸承溫度達到1000℃時發生爆炸,渦輪軸斷裂,脫離的渦輪盤以極快速度旋轉,並在幾秒內爆炸。爆炸產生的碎塊向四處飛濺,刺穿了機身,切斷了飛控系統和電纜,損壞了最左側的1號發動機,並導致其起火。一片碎塊射入貨艙,艙內開始迅速燃起大火。

圖、5055號航班返航示意圖

機組成員很快就感覺到飛機升降舵出現故障,只有俯仰配平在工作,兩台發動機停車。他們並不知道飛機發動機發生爆炸,最初懷疑飛機被外來物擊中 ,於是開始緊急下降至4000米高度。此時5055號航班距離最近的是格但斯克機場,機組人員無法傾倒足夠的燃油進行緊急降落,當時飛機的重量為161噸,規定的飛機最大著陸重量為107噸,他們決定返回華沙。

圖、一名遇難者在她的聖經開篇寫的遺言:「飛機損壞了…上帝啊,現在會發生什麼…」

在兩分鐘的時間裡,飛行員需要和多個故障的飛機「作鬥爭」。此外,飛機在起飛時裝滿了燃油,現在飛機超重,為了防止降落時損毀起落架,飛機需要在空中放油。飛機的四台發電機中,有三台發生故障,其中兩台由停車的發動機提供動力,另一台的繼電器可能受損,機組成員開始關閉不必要的電氣設備。

兩台工作的發動機讓5055號航班無法保持高度,飛行員還有一個選擇,降落在更近的莫德林機場。在1987年,莫德林機場是波蘭的空軍基地,在華沙西北約33公里處,機場跑道較短,基礎設施相對簡陋,但是距離更近,有機組成員提議降落在莫德林機場。5055號航班並未得到管制員的及時許可,莫德林機場屬於軍用機場,他們需要得到空軍的同意。

在等待的過程中,飛行員討論了飛機故障的功能,飛機高度也在不斷下降。突然飛機又發生一次爆炸,管制員傳來允許他們降落在莫德林機場的消息。

實際上,5055號航班面臨比發動機故障更糟糕的問題:一塊發動機碎片射穿了機身,卡在後部行李艙里一直在燃燒,現在溫度已經超過700℃。碎塊切斷飛機電線,導致駕駛艙的火災警報始終未響起。飛機的爆炸可能是大火燒穿了行李艙壁,點燃了燃油管路中的燃油蒸汽。

機組成員並未意識到機上大火已經失控,他們還在向莫德林機場進近。飛行工程師提到,他們雖然傾倒了大量燃油,但飛機依然超重。有人提出一個事關生死的建議:「飛向華沙不是更好嗎?」

機組成員的意見很快達成一致,他們決定返回奧肯切機場。現在飛行員面臨一個新問題:是直接從北面順風降落在15號跑道上,還是從南邊轉彎逆風降落在33號跑道上?飛行員考慮到22公里/小時的順風後,決定繞飛到機場南邊降落。

圖、5055號航班最後的飛行軌跡

機上大火在燃燒27分鐘後,駕駛艙的警報才響起,火勢現在已經蔓延到煙霧探測器工作的區域。兩個「黑匣子」停止記錄,駕駛艙語音記錄儀(CVR)留下最後一句話是「等等!不要恐慌!」頃刻之間,飛機的狀態開始急轉直下,機頭向下傾斜12°,向左傾斜11°,以475公里/小時的速度墜向地面。飛機摧毀了一片樹林,機身被撕裂成碎片,撞擊還引發了大火。

5055號航班墜機地點距離華沙機場約5.6公里,救援和消防人員很快趕赴事故現場,他們看到猶如地獄般的慘景,飛機的碎塊、遇難者的屍體、被摧毀的樹木混雜在一起。機上183人全部遇難,只有121人的身份得到確認。5055號航班事故不僅是伊爾-62最致命的事故,還刷新了波蘭最致命航空事故的紀錄。

事故發生後,波蘭當局立刻成立了調查委員會,委員由高級航空官員和技術專家組成。調查員從5055號航班飛機殘骸中仿佛看到了007號航班事故在重演:發動機低壓渦輪軸折成兩截,低壓渦輪盤超速,在0.2秒內失效。渦輪盤碎片被加熱到700℃,並以160米/秒速度向外飛濺。第一片碎塊擊中了1號發動機,並導致後者停車。第二片碎塊穿透了左側機身,切斷電線後,從另一側射出。第三片碎塊穿透地板,穿過升降舵控制推桿,卡在後部行李艙內引發了火災。

後部行李艙沒有防火功能,裡面除了大量的行李,還有很多免稅酒,飛機地板用的是木材,這一切都助長了火勢,最終導致飛機完全失控。波蘭的官方報告對飛機墜毀原因一筆帶過,只是說火災導致飛機失控,其他細節一概沒有。

5055號航班有機會平安降落嗎?實際上,飛機在發動機故障後還堅持飛行了31分鐘,他們還有40秒就能降落在奧肯切機場。事故調查報告顯示,機組成員決定從莫德林機場轉移至奧肯切機場,時間增加大約8分鐘,這是生與死的8分鐘。

事故報告並沒有批評飛行員的決策,但它也指出在莫德林機場和順風降落在奧肯切機場15號跑道是「可以接受的」,使用33號跑道「有利也有弊」。優點是:奧肯切機場跑道更長,消防條件更好(飛機超重降落很可能導致起落架坍塌引發火災)。缺點是:增加飛行時間,飛控系統受損需要額外的機動。假設飛行員第一時間得知飛機起火,他們很可能降落在莫德林機場。現實的決定讓飛行員付出了生命的代價,但很難責怪他們在多重壓力下做出的謹慎選擇。

現在還有一個最關鍵的問題:為什麼2號發動機低壓渦輪軸會失效?5055號航班和007號航班不同的是,後者是因為金屬疲勞導致故障,而5055號航班的軸是因長時間過熱使其失去足夠的強度斷裂的。

圖、滾柱軸承示意圖

在D-30發動機中,低壓渦輪軸在較長的高壓渦輪軸內旋轉,低壓軸轉速為4750轉/分鐘,而高壓軸轉速為10520轉/分鐘。為了防止兩根軸接觸,在兩軸中間安裝了一套中介滾棒軸承,每個滾道由一個包含多個滾棒的環組成,滾棒將軸的旋轉能量傳遞到軸承結構中,內圈安裝在低壓軸外部,外圈安裝在高壓軸內部。

調查顯示,中介滾棒軸承的滾棒過度磨損導致低壓渦輪軸過熱,軸元件接觸摩擦後生熱,最終導致軸的斷裂。發動機處於大修間隔的3000小時內,滾棒過度磨損的原因不詳,報告也沒有提及軸承是否存在製造問題。其他的消息顯示,軸承在製造時只用了一半滾棒,設計師設計了26個,但製造時只用了13個。這意味著每個滾棒會承受更大的磨損,這就需要在內圈鑽孔,以進入更多潤滑油。但是施加在軸承的力導致鑽孔產生疲勞裂紋,最終導致結構失效。

在5055號航班中,發動機加大推力,一個滾棒卡在失效的孔中,導致卡住內圈。內圈的滾棒開始滑動而不是滾動,從而讓軸承摩擦生熱,幾分鐘後,軸承內的溫度就飆升超過1000℃,可能是滾柱軸承過熱使軸的溫度升高,而使軸的強度降低造成軸斷裂,軸斷後渦輪飛轉,輪盤四分五裂。

圖、散落在森林裡的飛機發動機殘骸

波蘭的調查結果並沒有得到蘇聯方面的認同,後者否認波蘭方面的結論:蘇聯低劣的製造工藝導致波蘭再度發生空難。蘇聯方面甚至發布了一份79頁的反駁意見,這比波蘭的事故調查報告還要厚。蘇聯人認為,是事故導致了滾柱軸承磨損,他們還辯稱滾柱軸承在失效前會引起劇烈振動。

波蘭的調查員指出,飛行數據記錄顯示,發動機在故障前幾秒才出現過度振動。波蘭服役的其他D-30發動機上也存在過度磨損的滾柱軸承,這些發動機也處於3000小時的大修間隔時間內,而這些磨損只能在大修期間才能檢測到。針對這些問題,波蘭副總理甚至發出一份正式抗議信,指出參與調查的蘇聯技術專家也同意波蘭方面的意見。

一波未平一波又起。1987年10月,波蘭航空一架僅飛行2100小時的圖-154發動機發生重大故障,事故主角同樣是D-30發動機。事後,蘇聯方面的態度開始大轉彎,他們首次承認糟糕的工藝水平導致兩起伊爾-62客機墜毀。伊柳申設計局下令檢查和更換所有伊爾-62發動機中的滾柱軸承;並為飛機設計一套冗餘的飛控系統;加裝一套振動傳感器,在飛機發生災難性故障前發出預警。波蘭方面建議蘇聯方面清除伊爾-62行李艙中的易燃材料,並提高飛機的滅火能力。

在兩次事故中,都是由於低壓渦輪軸由於不同原因折斷的,蘇聯民用渦扇發動機中沒有採用歐美發動機中普偏釆用的安全設計:即當低壓渦輪軸斷,立即切斷向燃燒室的燃油供油,使低壓渦輪立即停止工作,更不可能超轉,當然更不會使低壓渦輪盤爆裂成幾塊飛出發動機。因此按照美國適航性條例,沒有安裝這種安全設計的發動物機是不適航的,即不能作為客機的動力。

圖、調查員站在飛機殘骸上

5055號航班墜毀僅兩年後,波蘭政局在1989年發生劇變,導致東歐地緣政治重新調整。同年,波蘭航空在1950年代後重新開始購買西方飛機,他們用波音767汰換了伊爾-62,新的飛機使用通用電氣CF-6渦扇發動機。

回顧航空安全史,波蘭航空007號航班和5055號航班的兩起悲劇是「鐵幕」下航空安全的典型案例。在蘇聯的環境中,國家機器和航空業不分你我,安全問題通常被視為有損國家榮譽。他們有足夠的政治動機避免透露任何引起公眾不滿的信息,這是一把「雙刃劍」,會讓國有企業更加忽視自身的問題,例如伊柳申設計局不增加伊爾-62的安全冗餘系統,索洛維也夫設計局不改進D-30糟糕的工藝水平。

圖、刻有遇難者姓名的紀念碑

5055號航班給波蘭人民留下了火和血的沉痛記憶,他們在墜機現場豎立起一座紀念碑。5055號航班機組為了挽救乘客奮戰了31分鐘,他們的行為也贏得了波蘭飛行員的尊重。

前伊爾-62飛行員托馬斯·斯莫利茨(Tomasz Smolicz)為這起事故做了最好的註解:「從華沙到美國的所有航線都經過格魯茲上空。在那裡,所有機組人員都陷入了沉默。聲音安靜下來,飛行員的眼睛聚焦於儀表。飛機仿佛穿過一片陌生的悲傷之雲,仿佛在熟悉的墓地,仿佛在一座看不見的紀念碑腳下為遇難者進行點名。」

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/0324428a2610aebf875cdc470bd6c38a.html