沉默的“幽灵航班”,缺氧失能坠机——99年美国里尔45喷气机事故

2023-06-05     航空之家

原标题:沉默的“幽灵航班”,缺氧失能坠机——99年美国里尔45喷气机事故

乔善勋/文

一架原定飞往得克萨斯州达拉斯的里尔45喷气式公务机,起飞不久便偏离航线,它并没有按计划向西飞,而是向北飞去。随后这架公务机便和管制员失去了联系,为了防止意外发生,美国国民警卫队相继派出4架F-16伴飞。

这架里尔45本身看起来没有问题,但是窗户因冷凝而变得不透明,这也是机舱失压的一种现象。飞机在自动驾驶仪的操纵下又飞行了4个小时,最终因燃料耗尽坠毁在南达科他州阿伯丁附近的一块空地上,事故导致机上6人遇难。

图、飞机残骸

1999年10月25日,一架注册号为N47BA的里尔35A喷气机,执行从美国佛罗里达州奥兰多国际机场到得克萨斯州达拉斯/沃斯堡国际机场的任务。这是一架机龄23年的公务机,搭载两台霍尼韦尔格莱特TFE731-2-2B发动机。

里尔35A是里尔喷气机公司生产的一款小型公务机,最早的用户是美国空军,其在1983年订购80架里尔35A作为空军支援飞机使用。作为公务机使用时,里尔35A可以搭载8名乘客。

图、左为军机监视公务机示意图,右为迈克尔·克林

公务机的飞行员是迈克尔·克林 (Michael Kling) ,42岁,他拥有航线运输飞行员执照(ATPL,执照编号:389484668,1999年9月21日颁发)。他曾在美国空军服役,在1981年到1984年驾驶KC-135A。1984年到1988年担任E-3A指挥官。1988年至1993年担任KC-135E飞行教员。1999年9月,他被双捷航空聘用。

克林机长大部分飞行经验都在军中积累,一共累计飞行4280小时,执飞里尔喷气机的时间为38小时。双捷航空的员工表示,克林机长是一名优秀飞行员,他对这架飞机了如指掌,对驾驶也很有信心,拥有良好的态势感知能力。

副驾驶斯蒂芬妮·贝勒加里格 (Stephanie Bellegarigue),27岁,她拥有商用飞行驾驶执照(CPL,执照编号:595521666,1999年4月15日颁发。她累计飞行1751小时,其中里尔喷气机为99小时。她的同事评价称,贝勒加里格是一名知识渊博的飞行员,具有良好的飞机操纵技能,在驾驶舱的操作“一丝不苟”,同时也是一名自信的飞行员,拥有出色的无线电沟通技巧。

机上的4名乘客中,包括PGA 高尔夫球手佩恩·斯图尔特(Payne Stewart)、高尔夫球场设计师布鲁斯·博兰 (Bruce Borland) 以及斯图尔特的经纪人范·阿丹 (Van Ardan) 和罗伯特·弗雷利 (Robert Fraley) 。

上午(下同)9点19分,N47BA号机从奥兰多国际机场起飞,当时飞机上加注了2400千克燃油,足以飞行4小时45分钟。公务机的巡航高度通常比民航客机要高一些,在空气稀薄的高空巡航还能更省油。9点27分,杰克逊维尔航管中心指挥N47BA号机爬升至约11890米高度。副驾驶贝勒加里格回复道:“ three nine zero,bravo alpha(390,BA)”,而这也成为N47BA号机和地面的最后联系。

管制员发现N47BA号机并未改变航线。9点22分,管制员指示N47BA号机更改无线电频率,并联系下一位管制员。在接下来的4分半钟里,管制员连续呼叫N47BA号机5次都没有获得回应。根据飞行计划,N47BA号机起飞后将向西北方向飞行,在经过克罗斯城后,再向西飞向达拉斯,而这架飞机则是向西北方向飞去,飞机一旦坠入人口稠密的大城市,后果不堪设想,管制员开始将这一异常情况上报。工程师也大致计算出N47BA号机将燃料耗尽后可能坠毁的区域。

图、绿色为原定航线,红色为飞行路线

大约9点52分,佛罗里达州埃格林空军基地第40飞行试验中队的试飞员奥尔森上校,当时正在驾驶F-16战斗机训练,被管制员引导拦截N47BA号机。战斗机一度距离里尔45A约600米,奥尔森上校连续发出两次无线电呼叫,均未获得回应,他开始对N47BA号机进行目视检查:飞机外观正常,外部没有结冰,两台发动机运转正常,红色旋转防撞信标也亮着。

但是奥尔森上校看不到飞机驾驶舱内部的景象,窗户似乎很暗,驾驶舱风挡玻璃结霜而呈不透明状。他甚至还飞到N47BA号机前,做了几个机动动作,试图引起驾驶舱里飞行员的注意,这一动作并没有得到任何回应。大约10点12分,奥尔森上校结束对N47BA号机的检查,降落在伊利诺伊州斯科特空军基地。

图、战斗机监视公务机示意图

现在N47BA号机成了一架“幽灵航班”,在自动驾驶仪的操纵下向西北方向飞去。美国电视台也开始追踪报道,这件事儿甚至引起了美国总统的关注。N47BA号机上还乘坐着一名高尔夫明星运动员,斯图尔特曾赢得11场PGA巡回赛,其中包括3场大满贯冠军。在事发前几个月,斯图尔特以一杆优势赢下1999年美国公开赛。

美国空军警卫队再度派出战斗机拦截N47BA号机。11点13分,在N47BA号机自主飞行近3小时后,俄克拉何马州空军国民警卫队第138战斗机联队派出两架F-16(呼号:TULSA 13)。战斗机飞行员报告称,他们看不到驾驶舱内的任何动静,风挡玻璃很黑,也无法判断风挡玻璃是否结冰。11点39分,两架战斗机脱离,并和加油机会合。

11点50分,北达科他州空军国民警卫队第119联队派出两架F-16(呼号:NODAK 32)拦截N47BA号机。随后经过加油的两架F-16也赶了上来,此时里尔45公务机附近有4架战斗机伴飞。新的报告显示:N47BA号机驾驶舱窗户被冻住了,飞机任何操纵面都没有动作。

图、迈克尔·克林

媒体也开始猜测,如果里尔45喷气机可能坠毁在人口稠密地区,战斗机准备将其击落。而五角大楼的官员则否认了这种可能性。

加拿大总理让·克雷蒂安 ( Jean Chrétien )则授权加拿大皇家空军,在N47BA号机未经允许进入加拿大领空时将其击落。克雷蒂安的回忆录中提到:“这架飞机正飞往温尼伯市,管制员担心它会坠入马尼托巴省首府,我批准了加拿大军方在必要时击落飞机的程序。但是在作出决定不久后,这架飞机就坠毁在南达科他州。”

12点10分,N47BA号机燃油耗尽,驾驶舱语音记录仪(CVR)记录下发动机停止运转的声音,随后就传来类似于飞机抖杆器和自动驾驶仪断开的声音。飞机很快就消失在雷达屏幕上,

伴飞的战斗机飞行员报告称:飞机以螺旋下降的姿态坠地。

图、飞机坠地后起火并引发了浓烟

让人松一口气的是,N47BA号机坠毁在南达科他州阿伯丁附近的一块空地上,并没有造成其他人员伤亡,机上人员无人生还。

美国国家运输安全委员会(NTSB) 立刻成立调查组展开调查。调查员进场后的第一件事儿就是勘察事故现场收集飞机残骸。飞机坠地速度高达804公里/小时,坠机现场显得很惨烈,巨大的冲击力给地面留下一个大坑,飞机残骸呈碎片化散落在泥土中。调查员搜集残骸的过程更像是考古挖掘现场。

调查员寻找“黑匣子”的同时,也开始梳理手上掌握的资料。战斗机飞行员表示,N47BA号机飞行高度波动显得不同寻常,这架飞机飞行时会有规律的上下摆动,类似于高空“海豚跳”(porpoising)。这可能是因为飞机的自动驾驶设定在爬升模式,但飞机的爬升有上限,到了一定高度就会下降,然后接着爬升。而飞行员不会故意做出这种行为。

图、烧焦的公务机残骸

战斗机飞行员还表示,他们看到驾驶舱风挡玻璃上有霜,表示驾驶舱内的温度很低,这个细节让调查员开始猜测飞机遇到失压问题。

调查员很快就找到了N47BA号机的CVR,他们马上将其送到NTSB的实验室进行数据解析。CVR记录下坠机前30分钟的声音,录音中并没有飞行员的声音,而是各种提示声和警报声,更多线索开始指向机舱失压问题。

在现实世界中,高度越高,气压就会越低,每升高12米,大气压强降低1毫米汞柱高,1万米高空约198.3毫米汞柱,相当于海平面的1/4。氧气也会越稀薄,含氧量约为地面1/5。温度也会越来越低,每上升1000米,气温降低6摄氏度。民航客机巡航高度在1万米以上,因此客舱都会进行加压。

图、不同的高度和人有意识的时间对照表

相关数据显示,脑部大约会留存4~5秒氧气,血液循环系统大约有12~15秒氧气。这些氧气耗尽后,人的身体状况就会出现大麻烦。在万米高空,人类大约有30秒到1分钟的有用意识时间(TUC)。

调查员只从事故现场找到飞机增压系统几个损坏的阀门。其中的流量控制阀是用来控制发动机输入客舱空气的流量,这个设备故障有可能导致飞机失压问题。调查员使用高倍显微镜在N47BA号机的流量控制阀上取得重大发现:流量控制阀的金属管壁上布满了细小的划痕,这表明飞机坠毁时,流量控制阀是关闭的。

现在导致流量控制阀关闭的原因被聚焦为两个:

图、调查员和飞机残骸

调查员一直没有找到设置流量控制阀的开关,这条线索也被搁置了。CVR只能保留半小时录音,他们决定从管制员的录音中寻找有价值的信息。客舱中增压的空气来自发动机,因此也会比较热,有些飞行员会在最后一刻打开流量控制阀,如果飞行员忘记打开,也会出现N47BA号机类似现象。

如果飞行员忘记打开流量控制阀,当飞机超过4500米的时候,他们就会出现缺氧症状,随着高度的快速爬升,人有意识的时间也会迅速缩短。而缺氧会严重影响人的精神状态,表现类似于醉酒,说话的时候语速会变慢。

调查员发现,飞行员和管制员最后一次沟通并没有什么异常,当时N47BA号机飞行高度约在8500米,4分钟后,当飞机升至约1.1万米高度的时候,就和管制员失去了联系。

里尔45配备有紧急氧气罩,里面能给飞行员提供氧气,足够让他们平安落地。氧气面罩会不会失效了?

图、调查员在检查飞机残骸

N47BA号机的维修记录显示,里面的设备一切正常。在此前的飞行中,飞行员也能正常使用氧气面罩。

调查员决定回到模拟机中重现N47BA号机最后的场景,他们发现在没有氧气的环境中,大约只有15秒钟有意识的时间。 当客舱失压时,飞机的紧急检查单关于客舱失压的解决方法并不是“戴上氧气面罩”,而是“自动控制系统故障,将解除自动模式,并停止客舱高度继续上升”。而此时的当务之急是戴上氧气面罩,而不是解决失压问题。

调查员根据以上线索推测,N47BA号机在7300米高度以前一切正常,但是客舱由于某种原因失压了,飞行员开始执行紧急检查单,当他们读这段冗长的答案时,缺氧症状开始显现,短短十余秒,飞行员意识就开始快速模糊,并很快失能,最终因缺氧而死亡。

当客舱失压时,最有效的提醒是:马上戴上氧气面罩,迅速下降高度。 检查单不科学的设置,成了N47BA号机灾难的“隐形杀手”。

图、事故纪念碑

事故调查结束了,调查员虽然并未查清飞机失压的确切原因。但当时如果飞行员及时戴上氧气面罩,灾难就会化解于无形。

NTSB发布N47BA号机最终事故报告,这起事故的原因可能是机组人员因机舱失压后,未能获得补充氧气而丧失能力,原因不明。并做出重要安全建议:要求修改可能会误导飞行员的检查单。FAA也迅速响应,现在当飞机遇到类似故障时,飞行员的第一要务就是戴上氧气面罩。

图、美国里尔45喷气机事故调查报告封面,调查耗时1年1个月,全文7页

N47BA号机事故也让航空业更加深入理解紧急检查单的意义:最大程度上保障航班安全。

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/497ea10c98214cbf9ddd24aa222d091d.html