飞机因突发状况返航,为何要在空中兜兜转转?

2022-03-30 11:16:来源:新浪科技综合 原文链接:点击获取

来源: 把科学带回家

撰文 | Mirror

不久前,川航货运航班3U3839在从重庆飞往莫斯科的途中,突然出现机械故障,机组人员出于安全考虑决定返航。

3U3839航班飞机着陆前的轨迹 | 图源:Flightradar24

3U3839航班飞机着陆前的轨迹 | 图源:Flightradar24

令人意外的是,这架飞机并没有直接返航,而是在空中兜兜转转了数小时后才在机场安全降落。

按一般人的想法,飞机遇到紧急情况需要降落时,难道不是应该尽快飞到目标机场降落,为什么要花这么长时间兜圈子?

飞机的导航系统并没有问题,地面的状况也不复杂,这其实是驾驶员在特意绕圈,为安全着陆做准备

飞机在盘旋过程会消耗燃油,从而减轻机身重量,这样在着陆时就不会超重。

可飞机起飞时载油量分明更重,怎么着陆时才担心超重?

飞机着陆 | 图源:Wikimeida Commons

飞机着陆 | 图源:Wikimeida Commons

不同于汽车的固定载重限制,飞机的起飞和着陆分别有两个不同的重量限制——最大起飞重量最大着陆重量。前者通常远大于后者,例如波音747-400的最大起飞重量比最大着陆重量多了100吨。

这不难理解,毕竟飞机是以相当大的速度落向地面,乘客都能感受到那股冲击力。如果飞机载重过大,冲击力就会超出机身结构的承受力。此外,携带过多燃油着陆也有起火风险。

所以飞机在加燃油时不是像汽车那样加满就行,而是要同时考虑起飞和着陆时的重量限制。不同航线的燃油消耗显然不同,如果航线比较短就少加点,让飞机的着陆重量能及时减轻到安全范围内。

然而,普通客机正常航行时的油耗只有几吨每小时,万一途中遇到十万火急的情况,比如有病人需要抢救,而飞机又处于超重状态又该怎么办?

此时的飞机显然没有时间花数小时盘旋耗油,这时候还有两种更快的选择:超重着陆或者直接放油

超重着陆的风险显而易见,不过如果没有超重过多(一般不超过1%),在机组和空管的配合下,也可能安全着陆,因为飞机在设计时已经考虑到了这种紧急情况。

当然最稳妥的还是避免超重,把油放掉。这可不是把油箱打开就行了,而是需要专门的应急放油系统

图源:王鹏,朱德轩(2016)

图源:王鹏,朱德轩(2016)

这个系统通常与供油系统整合在一起,飞机的大部分燃油都装在机翼那段,应急放油系统能够把燃油泵到翼尖喷出,并且能够控制放油速率

机翼放油装置 | 图源:Wikimeida Commons

机翼放油装置 | 图源:Wikimeida Commons

应急放油程序启动后,飞机的重量将在15分钟内降到安全着陆标准,每分钟就会放掉数吨燃油。

2018年,东航MU587航班的波音777-300ER从上海飞往纽约的途中,机组人员就曾为抢救一名病情危急的乘客,而排放掉约30吨的燃油,然后备降阿拉斯加的安克雷奇机场,这位乘客因此得到及时救治。

既然放油更快,遇到突发状况的飞机为什么不都选择直接放油?

不是所有飞机都有应急放油系统,它通常应用在受超重影响大的大型飞机上,比如波音747和空客A380。如果飞机的最大起飞重量和最大着陆重量相差不大,则不配备这个系统,比如波音737、空客A320。还有一些飞机出于性价比等因素的考虑将应急放油系统作为可选项,比如波音767和空客A330。

波音767-300 | 图源:Wikimeida Commons

波音767-300 | 图源:Wikimeida Commons

2020年,加拿大航空837航班的波音767-300的左发动机失火,飞机需要紧急降落,但由于没有应急放油系统,飞机在空中盘旋耗油4小时后才降落。

加拿大航空837航班飞行轨迹 | 图源:Flight Radar

加拿大航空837航班飞行轨迹 | 图源:Flight Radar

这次川航返航的空客A330同样没有选装应急放油系统,所以也得盘旋耗油。

应急放油过程需要机组和空管时时掌控飞机自身和周边的情况,以免造成更大的伤害。中国民用航空局和美国联邦航空管理局(FAA)都对飞机应急放油的要求有详细规定,包括以下几点(摘自《中国民用航空规章》):

上面这些保障的是机上人员的安全,那么放油会不会威胁到地面上的人呢?比如下一场燃油雨?

大多数情况下,飞机是在数千米的高空中放油,燃油高速喷出后会雾化、蒸发,因此对机身和地面上的人都不会造成直接影响,但污染大气无可避免。

当飞机处于5000~6000英尺(1524~1828米)的高度时,释放的燃油一般能在落地之前完全蒸发。所以在条件允许的情况下,飞机放油时的高度要超过这个范围,尽量高于3000米,并且要远离居民区和其他飞机

除此之外,飞机放油还要小心避开空中的强静电区,因为搞不好一个静电火花就会引火上身,让情况火上浇油,静电也是加油站着火事故的元凶之一。

当然,放太多也不行。中国民航局应急放油规定:剩余油量至少要保证飞机能从海平面爬升3000米,然后以最大航程速度巡航45分钟。

然而,我们无法预料飞机会在何时何地出现何等程度的突发情况,所以很多时候要靠机组和空管的临场判断,必要时也可打破常规,目的都是尽可能避免或降低人员损伤。

如果客观条件不可控或者操作不当,地面居民就可能受到波及。2020年,达美航空89航班的波音777-200ER飞出不久后就因为单侧压缩机失速而返航,当时机长表示情况可控,机上人员最终全部安全着陆。

达美航空飞机低空放油 | 图源:BNONews

达美航空飞机低空放油 | 图源:BNONews

然而,由于机组在未告知空管的情况下低空放油,大量燃油未完全蒸发就淋到了地面上,而那片区域又是居民区,还有几所学校,至少56人因此皮肤或肺部受伤。

总体而言,当飞机面临突发状况时,应急放油或盘旋耗油是一种有效的安全措施。和飞机起飞前的安全提示一样,我们很容易忽视它们,但为了生命安全,准备再多也不多余。

作者:佚名