書評,好書推薦,書籍推薦,好書導讀,書籍導讀導讀 | 每天替你導讀好書 | 知識家

  • 飛航解密:美國航太專家關於飛航安全、訓練與管理的大解密


    23 八月 2017 遠流出版

    (圖片來源:pixabay)

    為什麼發動機會掉下來?

    美航一九一班機墜毀的十五分鐘之內,國家交通安全委員會就收到通報,立刻組成一個調查小組,當天就由華盛頓趕到芝加哥,著手調查這個可怕的失事案件。

    根據多位目擊者的證詞及躺在跑道上的那具發動機,這起空難最明顯的原因就是飛機的一號發動機在起飛過程中脫落。但是,調查員想知道的卻是為什麼那具發動機會由機翼下脫落,及為什麼在一具發動機脫落後,飛機竟然會墜毀。根據飛機公司的設計,三引擎的DC10不但可以只靠兩具發動機維持飛行,更可以在起飛時只靠著兩具發動機爬高,所以調查員想瞭解到底是飛機公司的設計錯誤,或是在飛機失去一具發動機後,驚慌的飛行員操作錯誤導致飛機墜毀。

    失事調查小組成員在失事當天傍晚抵達現場,兵分二路展開工作:一部分人去跑道上檢查脫落的發動機,另一部分人則到墜機現場去檢視飛機的殘骸。

    在跑道上檢視脫落發動機的檢查員找到一枚斷掉的螺栓。這枚螺栓應該裝置在發動機派龍後方隔板(Bulkhead)上,負責將派龍與機翼骨架拴緊。檢查員當時認為,那枚螺栓早先已經斷掉,斷掉之後使派龍前方隔板上所承受的扭力加大,導致前方隔板上的兩枚螺栓也相繼被巨大的扭力扯斷。派龍原本是被三枚螺栓固定在機翼下,等這三枚螺絲都相繼扯斷,整個發動機就由機翼脫落。這個理論在當時看起來合情合理,所以失事調查小組在幾天後就宣佈他們已經找到發動機脫落的元凶了,並在記者會上展示那枚斷落的螺栓。

    雖然調查小組已經對外做了如此的宣佈,調查小組中的一位金屬專家麥克.馬克思(Michael Marx)卻不這麼認為。他仔細檢查過那枚螺栓之後,發現螺栓的斷裂處相當平整,斷裂處也很新,並不是老舊的裂痕,因此他覺得那枚螺栓是在這次意外中折斷的,而不是意外之前折斷的。簡單的說就是:折斷的螺栓是結果,而不是起因!

    馬克思雖然如此認為,但他必須有更強有力的證據來證明自己的論點。於是他開始追查失事飛機的所有維修資料,希望能由維修檔案中找出蛛絲馬跡。

    沒有遵照維修程序

    結果他不必花太多的時間就找到一個相當明顯的線索:那架飛機在失事前八個星期曾經做過維修,維修時把一號發動機由機翼上卸下,維修過後再重新裝回機翼上。而就在發動機拆卸、重裝的過程中,美航並沒有按照製造商麥道公司所建議的維修程序來進行。

    根據麥道公司所提供的發動機維修程序,發動機必須先由派龍上卸下,然後再將派龍由機翼上卸下。但馬克思卻發現美國航空公司的維修部門自己發展出一套「省時」的辦法,就是將發動機與派龍當成一個單元,一次就將發動機與派龍同時由機翼上卸下。根據美國航空公司維修部門的說法,這套新的程序替公司節省了百餘小時的工時。

    這套「省時」的程序,看在馬克思眼裡卻是殺死兩百七十三人的元凶!

    美國航空公司這套「省時」維修程序是將發動機及派龍的整個單元裝在一個貨物托盤上,然後由技工在一旁引導堆高機的操作員,用堆高機將托盤緩緩抬起,使發動機派龍上的前後兩個隔板與機翼上兩個吊掛點對準,然後裝上螺栓並鎖緊,就功德圓滿。

    聽起來這是相當容易的步驟,但在現實環境裡並沒有那麼簡單,因為機翼上的吊掛點是固定的,所以派龍上的前、後兩個隔板必須在一個『恰好的位置』,才能精確地將前隔板上的兩個螺栓洞與後隔板上的一個螺栓洞,和吊掛點上的三個螺栓洞同時對齊。但是要用堆高機將派龍上的兩個隔板放在「恰好」的精確位置,非常不容易,而如果僅有一個或兩個洞可以對齊時,技工勢必要用其它方法試著去將另外的幾個洞口對正。這其它的方法可能就包括使用蠻力,且運用蠻力的過程就會讓螺栓或隔板受到不該承受的應力。

    有了這個發現之後,馬克思再回頭到飛機殘骸處去尋找一號發動機派龍上的前後兩個隔板,結果,果不如其然的讓他在派龍的後隔板上發現了陳舊的裂痕!馬克思根據這些證據,寫出了一號發動機為何會在那天起飛時脫落的原因:

    ● 一號發動機派龍的後隔板在八星期前進行維修時,因為程序不對而承受到了超限的應力,導致後隔板上發生裂痕。
    ● 此後的八個星期當中,每次飛行在發動機的巨大推力下都會讓裂痕擴大。
    ● 最後到了五月二十五日,飛機起飛時發動機所產生的四萬餘磅推力,終於將那塊後隔板扯斷。
    ● 後隔板扯斷之後,後隔板與機翼吊掛點之間的螺栓也隨即被拉斷,此時整具發動機僅靠著前隔板上的兩枚螺栓吊掛在機翼下面。
    ● 而那兩枚螺栓及前隔板卻無法承受四萬餘磅的力量,於是在那巨大的推力之下,發動機以那兩枚螺栓的吊掛點為圓心,以順時鐘方向,朝著前方、上方衝去。
    ● 發動機在前衝的過程中,把派龍上的前隔板扯斷,同時將派龍與機翼間的蒙皮及附近的液壓管路撕裂,發動機及派龍隨即由機翼上方飛脫!

    這場意外能避免嗎?

    根據馬克思所呈現的證據及他所述說的經過,發動機由機翼上脫落的過程真相大白。在知道這個原因之後,下一個問題就是:這架三引擎客機在設計上可以靠著兩具發動機飛行,為什麼在一具發動機脫落之後,竟然會墜毀?

    通常在飛機失事調查時,黑盒子及通話記錄器是兩項協助調查的利器,因為通話記錄器提供了飛機失事前飛航組員在駕駛艙內的對話內容,由這份資料調查員可以瞭解飛航組員在最後三十分鐘內做了什麼處置。而黑盒子則可以提供飛機失事前的各種數據如空速、姿態、發動機及各種不同系統的資訊。調查員根據這些資料,就能瞭解飛機在墜毀前的狀況及飛行員在那些狀況下做了哪些處置。

    調查員在失事當天就在殘骸中找到了黑盒子及通話記錄器,兩個儀器雖然在墜毀時受到巨大的撞擊及大火高溫的摧殘,外觀及內部零件均已破損不堪,但經過國家交通安全委員會的專家小心還原後,其內的資料就在調查員前重現。

    調查員們聆聽駕駛艙內的錄音帶時失望的發現,錄音機竟然在飛機離地的那一瞬間停止錄音,所錄到的最後一句話就是副駕駛所說的那句「幹!」停止錄音的原因很簡單:通話記錄器的電源是由一號發動機提供,一號發動機脫落之後,錄音機就因失去電力而停止錄音。

    在沒有通話記錄的狀況下,調查員只能根據黑盒子中的資料來研判飛機最後的五十餘秒中,飛航組員在座艙中做了什麼事情。

    調查員發現,通話記錄器因為失去電源而失效的同時,正駕駛的儀錶板、失速警告器及翼前緣襟翼不對稱警告燈也在同時失效。理由還是一樣:那些儀錶的電源都是由一號發動機所提供。

    正駕駛的儀錶板上所有儀錶失效雖然是個問題,但不是大問題,因為副駕駛的儀錶板電力是由三號發電機所提供,所以副駕駛前面的儀錶仍然有效,而且那時是由副駕駛在操縱飛機,所以正駕駛前面的儀錶失效所引起的問題並不是很大。

    但是,失速警告器及翼前緣不對稱警告燈這兩個儀器失效就是個大問題了:這兩個儀器都在正駕駛那邊,副駕駛儀錶板上並沒有備份。而最後飛機失事的原因之一,就是因為座艙裡所有的組員都沒有人知道左翼外側的翼前緣襟翼已經因為液壓油的外洩而收回,右翼的翼前緣襟翼卻沒有收回,左右兩個翅膀的翼前緣襟翼不對稱,繼而導致左翼失速。

    換句話說,正駕駛眼前的儀器已經失效,無法告訴組員「翼前緣襟翼不對稱」,而副駕駛的儀器又不能告訴他這個情形。假設駕駛艙裡的組員有辦法瞭解這種情況的話,這場悲劇很可能是可以避免的。

    起飛之前,飛航組員根據當天飛機的三十七萬九千磅總重量,計算出起飛的V1速度是一百卅九浬,帶機頭的速度該是一百四十五浬,一具發動機失效時的安全爬升速度(V2)是一百五十三浬。根據黑盒子的資料,正駕駛在飛機達到上述速度時,叫出「V1」及「帶機頭」的指令,副駕駛在一百四十五浬空速時拉回駕駛桿,然後飛機在空速一百五十九浬的時候離地。如果一號發動機早幾秒鐘在達到V1之前脫落的話,這次失事也可以避免。

    飛行員並無過失

    事實上,一號發動機就是在飛機達到「帶機頭」速度之後脫落,那就是副駕駛喊出「幹!」的原因。而也在那個時候,正駕駛前面的所有儀錶全部失靈。當時駕駛艙內的緊張氣氛不難想像。然而黑盒子中的資料顯示,擔任操縱飛機的副駕駛雖然驚呼了一句非常情緒化的「幹!」但還是很專業的按照DC10的緊急操作程序將油門收回,試圖將飛機當時已達每小時一百七十二浬的速度,降到緊急程序上指定的V2速度(一百五十三浬)。

    副駕駛一面收油門,飛機還是保持正常爬升的姿態,但是發動機脫落後,控制左翼外側前緣翼襟翼的液壓管路也被扯斷,造成液壓油外洩,而翼前緣襟翼也在液壓油外洩的當兒,逐漸被風吹回到「收起」的位置。

    飛機左翼外側的翼前緣襟翼收回之後,不但造成左右雙翼前緣襟翼不對稱的危險狀況,更使得左翼的失速速度提高到每小時一百五十九浬,而副駕駛則是按照規定將飛機的空速保持在一百五十三浬。所以在這速度下,左翼就開始失速,而失速警告器卻因為失去電源而無法對飛行員做出警告,於是飛機的左翼失速之後,左翼下垂,整架飛機向左翻滾。

    飛行員此刻並不知道飛機左翼已經失速,所以並未將油門即時推上,而僅試圖用副翼及右舵來將飛機改正。這些動作對於一架左翼失速的飛機來說是起不了任何作用的,而當時三百多呎的高度也沒有任何空間可以讓這種大飛機改正。幾秒鐘後那架飛機左翼先觸地,接著墜毀!

    正式調查報告

    在知道這次失事的來龍去脈之後,國家交通安全委員會在失事調查報告中指出,這次重大失事的直接原因是左翼外側前緣襟翼在液壓油外漏之後收回,造成雙翼的外型不對稱而導致左翼失速。

    失事的間接原因則是美國航空公司的維修部門擅自改動了發動機拆卸程序,且沒有仔細考慮若利用堆高機來安裝、拆卸發動機,會不會引起不良後果。而八個星期之前在維修這架飛機時,因為採用有瑕疵的程序來安裝發動機,導致派龍的後隔板承受過大的應力產生裂痕,裂痕又在後續的幾個星期中繼續擴大。最後,後隔板終於在那天起飛的巨大推力下斷裂。

    失事調查報告也指出,飛行組員沒有犯錯,根據黑盒子所提供的資料,兩位飛行員完全遵守緊急程序中的每一項規定。相當諷刺的是,大多數的飛機失事是因為飛行員沒有按照緊急程序操作飛機而導致墜毀,而這架飛機卻是在飛行員完全依照緊急程序的情況下墜毀!

    DC10型客機大挫敗

    在這次失事之前,DC10客機就因為先前發生了好幾次空難事件而惡名昭彰。在這次失事調查當中,調查員釐清了發動機脫落的原因:派龍上的隔板發生裂痕,導致隔板斷裂,使發動機脫落。這時聯邦航空總署立刻發出緊急通知,要求所有使用DC10的航空公司,立刻檢查旗下DC10的發動機派龍隔板。

    不檢查還好,一檢查竟然有好幾家航空公司發現自己的飛機隔板上都有裂痕。聯邦航空總署得知這個消息之後大驚,認為美航一九一不是單一案例,而可能是整個系統都出了問題,於是在當年的六月六日撤銷DC10的適航證書(Type Certificate),等於是下令美國境內所有的DC10立刻停飛,外國籍的DC10也不許再進入美國。

    這道命令立刻在全球航空界丟下一顆震撼彈,因為聯邦航空總署從來沒有對任何機種下過這麼嚴格的命令,況且DC10在當時是許多航空公司的主要生財工具,一旦將它停飛,公司裡幾乎沒有相似的機種可以即時填補它所留下的空隙。一時之間航空業一片混亂。

    為了重新取得適航證書,麥道必須證明,導致那架DC10失事的幾個設計上重大瑕疵,都已經被解決。於是麥道公司的工程部門急著打開原來的設計圖,將那些有問題的系統加以檢討並重新設計:

    ● 機翼前緣襟翼的液壓系統增添了保險裝置,日後即使再有液壓系統漏油的狀況,前緣襟翼也不會自動收回。
    ● 失速警告器及翼前緣襟翼不對稱警告器也增添了備用電源,使它們以後不致於因為單一電源消失而失效。

    至於美國航空公司,則因為不安全的維修程序而遭聯邦航空總署開罰五十萬元美金,聯合航空公司(United Airlines)及大陸航空公司(Continental Airlines)也因為使用同樣的「省時」維修程序,各被罰了十萬美金。

    DC10的停飛禁令一直延續了一個多月,一直到七月十三日,聯邦航空總署批准麥道公司對飛機系統的修改之後,這型廣體飛機才再度升空擔任航運任務。

    雖然DC10重回藍天,但麥道公司的商譽卻已受到相當大的打擊。在媒體不斷渲染下,「不可靠」的標籤已經永遠的貼在DC10客機之上,許多人在選購機票的同時也會特別指明不要搭乘DC10。這對麥道來說更是雪上加霜,即使後來麥道將DC10重新設計,於一九九零年代初期改成全新的MD11機型上市,也無法贏回大眾對麥道的信心。終於在一九九六年,麥道被它的頭號宿敵波音公司併購。

    不勝欷噓

    倖免於難的女星林西,日後不大願意多談那次上飛機前的不祥預感,她僅表示她的守護天使在當天即時的給她一個她可以理解的訊號。

    斯多爵的家人從此不再搭乘美國航空公司的飛機。經歷了兩次空難、三位家人罹難之後,斯多爵的哥哥發現:一棟房子是有可能被雷擊中兩次的。

    迪維多一直到多年之後都還會做惡夢,夢到飛機失事。他一直很難接受他女朋友在與他吻別後三十分鐘就在這個世界上消失的事實。

    在尋求保險公司理賠的時候,林樹人醫師的家人所委託的律師,除了替他的家人爭取到了一筆賠償金之外,還替林醫師本身爭取到了一筆賠償金。律師表示,因為林醫師的座位就在飛機左翼稍後的位置,在那個位置上林醫師「親眼目睹了整個發動機脫落及最後墜地的過程」,他在那三十餘秒的過程中所受到的「煎熬與痛苦」,不是常人所能忍受的,所以航空公司必須為林醫師所受的這個罪負起賠償的責任。且因為林醫師在這場意外中喪生,所以這筆給他本人的賠償金必須算在他的遺產中。這種賠償據說在保險界也是開了先例。

    一切都來自降低成本……

    這些年來,一般公司都會想盡辦法節省開銷,以增加利潤。不過在設定新的「省時」程序時,通常都會先做一個研究,來衡量新的程序對於公司的營運會產生什麼樣的影響。當初美國航空公司的那個「省時」維修程序,不知是在什麼情況下被批准實施的;經理人員在批准該程序時,所考量的大概僅有「工時」這個因素而已,而沒有想到在槓桿的另一邊卻是兩百七十三條人命!

    以上內容由遠流出版授權刊登,未經允許請勿轉載。
    ◎更多精彩內容,請見:《飛航解密:美國航太專家關於飛航安全、訓練與管理的大解密

    知 識 家
    INSTAGRAM

    知 識 家