川航飞机这个部分的损坏,比风挡炸裂更危险

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北京时间2018年5月14日早上，四川航空 A319/B-6419 号机执行3U8633 重庆至拉萨航班，在成都附近9800 米高度，驾驶舱右座前风挡玻璃发生爆裂并全部脱落。在机舱失压，飞行仪器损坏的危急情况下，机长刘传健临危不惧，以精湛的技术和过人的胆识手动操纵飞机，通过目视导航于07:46将飞机安全降落在成都双流国际机场，人机平安。

8633航班机组的英勇表现堪称奇迹，将与这次事故一道载入民用航空史册。在这次事件背后，有许多细节，能够对航空安全与民航飞机的总体设计带来启示，笔者将在结合历史记录与客观数据的基础上，尝试与各位读者进行分析探讨。

第一个也是最值得关注的地方，也许读者朋友会很自然地认为是“风挡为什么会破裂”，但在笔者看来，比风挡破裂更值得引起警觉的是客机在风挡爆裂后出现的电子系统问题。



A319驾驶舱（左）与事故客机驾驶舱（右）

把着陆后拍摄的驾驶舱照片与正常A319驾驶舱进行对比，不难发现事故客机的前飞控面板出现了严重的损伤：图中红框部分，即副驾驶一侧的130VU面板已经消失；图中黄框部分，即客机的飞行控制单元（FCU）已经向右上方翘起，并且在右下方还能看到裸露的电缆。



副驾驶一侧的面板布局，130VU面板已经在事故中脱落

而受损的面板对飞行有极端重要的影响，FCU是自动驾驶系统的输入端，飞行员可以轻松调节飞机的速度、航向、升降速率等参数，让飞机自动而精准地飞行。FCU受损后，机组成员只能依赖自己的侧杆控制飞机。

根据刘传健机长在接受采访时的描述，在风挡爆裂后自动设备不能提供帮助，他完全靠手动和目视完成着陆，这说明翘起的FCU已经完全失效。根据进一步掌握的情况，飞行员的主显示器（PFD）和导航显示器（ND）尚可工作，但笔者不得不去思考一个更可怕的情况：扯脱的控制面板组件如果影响到了PFD和ND，导致机组只能通过小小的备用仪表进行迫降，将会导致怎样的后果——这无疑是让飞行员回到驾驶初教6学习飞行的时代，只有最简单的仪表，只能进行最基础的操纵。看一看下图中飞行显示器（绿框）和备用仪表（蓝框），不难体会到在气温骤降、气流扑面、剧烈抖动的驾驶舱内看清仪表的艰难。



飞行显示器（绿框）和备用仪表（蓝框）的位置

空中客车公司的设计理念，一贯是把重要的和复杂的操作交给电脑，飞行员在某种程度上更像是“控制指令输入员”，真正操纵飞行的还是飞控计算机。举个例子，A320系列（包括本次事故中的A319）的控制律主要有三种：正常律、替代律、直接律，各系统正常工作的情况下，飞控处于正常律，飞行员无论如何操作，飞机都不会做出超越设计极限的动作——有笑话说空客飞行员“作死也不会死”，其实就是这种保护机制发挥的作用。A320系列有机械备份操纵能力，但仅靠机械备份无法保证安全着陆，机械备份的作用是“为飞行员争取时间，排查故障，至少恢复到最低等级的‘直接律’”。

这种设计理念无疑是划时代的，大大简化了飞行员的工作，极大提高了飞行的安全性。干线客机领域的后起之秀C919也采用了类似设计思路，甚至与空客理念相悖，一直将飞行员的判断放在首位的波音公司，近来也有向其靠拢的趋势。

但是，空中客车的设计师必须确保飞行数据从输入，到计算，再到执行并显示给飞行员的全过程绝对可靠——尤其是飞行控制面板FCU，更是需要在任何情况下都要能够有效输入。是的，就算FCU失效了，我们还有英雄机长，能靠驾驶杆和目视进近把飞机安全带回来，但设计师在系统设计中绝对不能把希望寄托在飞行员身上——因为不是所有飞行员面对这种事故都能平安返航。

系统设计的水平是不断发展并体现在方方面面的。在英航5390航班事故中，肇事机型是英国生产的BAC 1-11，于上世纪60年代初完成设计，这种机型的前风挡是从外部安装，用90根螺钉固定在风挡隔框上的，在高空飞行时，机内压力大于外部，螺钉要承担很大的拉力。因此当地勤人员选用了错误尺寸的螺钉后，风挡终于在飞行中被机内压力冲开。



执行5390航班的BAC 1-11客机，能够看出风挡是从外面安装的

而A320系列的风挡是从内部安装，“堵”在隔框上的，因此机内更大的压力会在高空将风挡牢牢地顶住，确保不发生5390航班那样风挡整体脱落的事故。这种设计理念同样在波音737的客舱门上有所体现，如果读者朋友留心观察的话，不难发现波音737是采用了向内打开的客舱门，就是为了确保安全。



从舱外打开波音737的舱门，注意舱门有向内的动作

这种细节上体现出来的，正是系统设计的水平，从风挡上来看，空客无疑比BAC做得好。但有意思的是，根据官方报告，英航5390航班事故中，驾驶舱的控制台只受到轻微损伤，并且没有影响到飞机的操纵——这与A319事故中控制台被重创有显著区别。

在笔者看来，原因有二。

其一，BAC 1-11是在17000英尺（5181.6米）高度发生风挡脱落，机舱内外压强差没有川航奇迹中那么大，须知A319是在9800米高度发生风挡爆裂，其内外压差大概相当于英航事故中的3倍，因此对驾驶舱设备造成一定破坏是可能的。

但第二个原因没有那么简单，川航A319控制台受损的位置是被称作遮光罩（glareshield）的部分，在飞行员显示器的正上方，向里凸起一大块，一方面如字面意思为显示器遮光，保证在高空刺眼的阳光下飞行员依然能看清，另一方面也布置飞控单元FCU和警告灯等面板。而这种设计是巧妙的，但在这次事故中则暴露出了强度不足的问题，被巨大气压差带来的强烈气流严重破坏。而老式的BAC 1-11的遮光罩上就干净得多，就算风挡脱落也没有进一步损伤控制面板，不得不说是“因旧得福”。



A319与BAC 1-11的风挡对比

诚然，高空突发风挡爆裂是小概率事件，但是我们简单查询一下近年来涉及风挡的事故/事故征候不难发现，客机的风挡并没有我们想象的那么安全。



全球2018年（截至5与16日）含有“风挡”关键字的航空安全事件

截至5月16日，2018年全球已经发生了20余起涉及风挡的安全事件，其中大部分是风挡裂缝。这并非今年独有，全球每年都要发生数十起类似事件，可见客机面对的风挡隐患是客观存在的，应当充分考虑风挡爆裂对驾驶舱设备带来的安全隐患，尤其是更依赖于自动设备的空客飞机。笔者之前强调过，必须确保飞行数据从输入，到计算，再到执行并显示给飞行员的全过程绝对可靠，而A319客机在这次事故中表现出的问题是足以致命的。

至于解决方案，一个合理的设想是：空客公司应当模拟本次事故中造成控制台损坏的气流强度，重新校核并补强控制台的结构，并有针对性地对电缆和数据线进行固定，以确保在同等或更严重情况下仪器的可靠性。尽管根据美国“经验”，不付出生命的代价飞机制造商不会轻易检讨设计问题，我国的民航部门有必要也有责任，对事故进行详细调查，并以我方为主，在科学分析的基础上，督促空客公司拿出方案，彻底解决类似安全隐患。

笔者相信，这次事故对我国的干线客机C919，以及未来的CR929的设计，也具有特殊的参考价值，航空安全无小事，出色的系统设计是确保旅客生命财产安全的必要前提。关于川航奇迹中还有那些值得关注的热点，对航空安全以及民航客机的系统设计有什么启示，笔者将在下一篇文章中继续与各位读者探讨。