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2014年1月5日 星期日

飛機的地面損害 ----- 談華航747空中解體事件 (摘自兵器戰術圖解第五期)


編按:華航CI611班機在台海上空分裂成4大塊解體,由於其中一塊逆向墜落,嚴重衝擊一般人的「慣性」思維,所以網路上盛傳該機遭匿蹤偵察機衝撞而同歸於盡的推測說法;而其他各界專家、學者乃至業者,則利用媒體針對事故發生的原因:金屬疲勞、油箱爆炸、恐怖破壞、機械故障、飛機老舊等,陸續發表多種高見與評論,隨後又一一否定;而今則又不排除各種可能性;眾說紛紜,莫衷一是;而最重要的一點是,上述發言者到底有幾位真正接觸過該型巨無霸客機?!

因此,本刊特別邀請具有37年飛機維護經驗的盧宏緒先生提出其專業判斷,他自1965年即進入亞洲航空公司,1974年首度赴美接受B747訓練,1979年更在西雅圖波音總公司接受該型機的製造廠維修訓練(Factory Maintenance Training),爾後各種訓練未曾間斷,因此具有相當程度的知識與認識,他的見解可以提供讀者合理的聯想推論。

所謂「地面損害」(Ground Damage)就是指當飛機在停機坪進行維修作業、加油、裝卸旅客行李、餐飲等物品或貨物時,任何地面裝備對飛機機體擦撞而造成蒙皮的凹陷或刮傷,以及起飛時在跑道上高速滑行,由機輪滾動所揚起的雜物,如小石塊、散落的小零件等,撞擊到機體而造成蒙皮的傷害(Foreign Object Damage,即所謂F.O.D.)之統稱。
在本刊截稿前的719日,新加坡航空SQ 029班機在中正機場走錯滑行道,右機翼撞到機坪千斤頂,當然也是一種地面損害;並由於新航機師未停機檢查,反而冒險起飛,所以造成軒然大波!
通常在台灣民航界,除了上述情況以及即時可以判別的嚴重損壞必須立即修補之外,則大多都會被視為「小」問題而忽略其後續可能產生的嚴重後果,尤其位於靠近蒙皮接合點附近的任何由外力所造成的蒙皮凹陷皆有可能已經造成鉚釘的損傷或鬆動(該處使用張力鉚釘而非剪力鉚釘),甚至使蒙皮上的鉚釘孔擴大;凹陷面積越大(不必然要深),損傷或鬆動的面積也越大。
鉚釘斷裂
B.747-200而言,上述現象經常可能發生在後貨艙門或散貨艙門下方位置,再加上頻繁的座艙加壓、洩壓、溫度以及其它外界環境的改變,都會使已受損或鬆動的鉚釘斷裂,蒙皮前緣彈脫或突出隆起,等到飛機加速前進時,就在機身右側下方形成一個勺形進氣孔(Scoop)
B.747-200在爬升時的空速應在0.720.79馬克(550600英里)之間,如此高速的風便由該開口灌入;又因為後貨艙並無地板鋪設,而散貨艙則為不鏽鋼板覆蓋的複合材地板,所以在後貨艙及散貨艙內會形成一個壓力腔,此壓力應該與客艙設定高度壓力8,00010,000英尺(1011PSI)6.7.1PSI(平方吋磅)的壓差(Differential Pressure)相等或稍高,但是並未超越艙壓釋壓閥(Cabin Pressure Relief Valve)的設定值(Remote static differential pressure9.26PSI, and Local static differential pressure9.75PSI),沒有失壓亦無超壓現象產生,所以並不會有任何警示聲響或燈號發生。
而位於散貨艙後方的調壓閥(Outflow Valve)仍然依照位於鼻端(Nose section)下方的電氣裝備艙(E/E Compartment)內,安裝在艙壓控制器(Cabin pressure controller)面板上的感壓口(Cabin pressure sensing port)的感應壓力也維持正常自動運作。

蒙皮掀開
等到空氣動力氣流(Aerodynamic flow)持續鼓動受損的蒙皮,終於導致部份向後掀開而產生抗()(Drag force),就會造成飛機減速(對照大陸方面所測得的「一次減速…」記錄),並使飛機向右偏航(Yaw);這時設定在自動駕駛的方向舵會自動左移調整(以為是側風效應)以維持正確航向(On course)

蒙皮飛脫
而斷斷續續的蒙皮被掀開、撕裂、脫落與氣流的鼓動,使機尾下方產生不穩定氣流,造成飛機的起伏顛簸(註一)與鼻端向下(Nose down)現象,所以飛行員或自動油門(Auto-throttle)都會將油門前推增加馬力以保持爬升率(大陸雷達測曾測得「兩次加速」)

機尾脫離
等到機尾下方蒙皮完全剝離、脫落,直到輔助動力機組(APU)前方的隔框為止(右下側應力結構已遭嚴重破壞)!當時右後側的抗()力也瞬間消失,於是飛機會急速向左傾斜,而原先為修正偏航而置於左方(Over trimmed rudder)的方向舵也會立即向右側移動,以改正、維持飛機水平姿態與航向;然而大面積的垂直安定翼(Vertical stabilizer)和右移的方向舵所承受的氣流衝擊(Impact),使已遭破壞的右下側結構由原先的擠壓(Compression),改變成為拉()(Tensile force)而無法負荷,加上後貨艙內已形成之壓力腔的助力,會使整個機尾向左上方崩裂、斷開,並且產生強烈的左傾扭力(Torque),沿機身向前傳遞。

右翼斷裂
與方向舵移動瞬間一併動作,試圖將右翼下壓以修正飛機姿態而展開的右翼飛行擾流板(Flight spoiler #9#10#11#12 and #8?)所施加於右上翼面的壓力,與前述機體扭力相抗衡,終致無法承受而自翼根斷裂!同時撕裂前貨艙門後緣與機翼前緣之間的蒙皮,亦破壞了機身前段與中段間之結構。

機頭脫落
雖然左機翼所產生的升力可以抵消或延緩機體左傾的部份扭力,但是卻沒有足夠的反轉力量擔負消除持續向沈重機鼻前端,包含更大直徑的上客艙及駕駛艙(Upper deck and Flight compartment)所傳送的扭力,再加上鼻端重力產生的離心力,以致前段機身從主客艙地板向上掀開,與機身中段和左機翼分離、斷落。

以上所述,皆為筆者長期從事此型飛機的維修實務經驗所作的判斷與認定,其中相關數據,仍需經學者、專家的模擬、實驗與計算方能證實,在事件發生的過程中,某些細節因篇幅有限,不克詳述,期待各位先進不吝指教,一起討論、研究。
本文的發表,一來希望能拋磚引玉,共同尋求此事件發生的原因,以慰逝者在天之靈。二來提供航空業界一個檢討與改進的方向,儘量避免因「小事」而可能引發的嚴重後果。


  
註一:按照該機失事前的飛行時間計算,當時機艙服務人員應該已經起身工作,然而其座艙長遺體被尋獲時,竟然是在座位上並繫著安全帶;由此可推斷當時飛機曾發生劇烈顛簸。
註二:座艙通話記錄器(CVR)與飛行資料記錄器(FDR)兩具黑盒子都會隨機尾脫離,所以無法記錄到以後數十秒發生的悽慘過程。

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