动作片充满了戏剧性、悬念、动作和危险,所有这些只有在事件发生在9144米(30000英尺)的高度时才会被放大!虽然好莱坞大片和超级英雄电影可能会让人觉得乘飞机是一种冒险,但如果在飞行途中发生意外情况,即使发动机出现故障,也会有无数的安全协议和应急计划!虽然飞机引擎不工作的想法听起来很可怕,但引擎故障却出人意料地普遍存在,而且有很多策略和解决方案可以保证每位乘客的安全。在某些情况下,机上的乘客甚至不知道发动机何时出现故障,尽管飞行员和机组人员肯定会知道!
那么,如果飞机一个引擎出故障,它是如何保持在空中飞行的呢?飞行物理学
在解释发动机的功能和故障时的危险之前,先简要回顾一下飞行的物理原理。虽然我们通常认为飞机是一个单独的飞行单元,但两个关键部件是发动机和机翼,它们的用途完全不同。
简单来说,空气被吸入飞机的发动机,在那里与燃料混合,并以可控的速度燃烧。这种空气/燃料混合物膨胀,推动活塞,从而转动曲轴和螺旋桨。每个气缸内的活塞将通过进气、压缩、动力和排气四个步骤的循环来积聚力。飞机的引擎设计用来推动飞机以非常快的速度前进,但这不是飞机能够飞行的原因。毕竟,很多东西可以在没有引擎的情况下飞行,如滑翔机或纸飞机。一旦发动机以很快的速度推动飞机前进,空气也会在机翼上快速移动。飞机机翼的弯曲特性是专门为产生升力而设计的,升力使飞机保持在空中。当机翼在空气中运动时,它使空气在上方和下方偏转,从而影响气压。弯曲的机翼上部将降低其上方的气压,而扁平的机翼下部将增加其下方的气压。这种压力差和随后的空气速度使飞机向上移动,而发动机使飞机向前移动。
当发动机发生故障时会发生什么?
在9144米(30000英尺)的巡航中,发动机故障听起来像是一个灾难性的问题,但这并不一定意味着就会发生坠机悲剧。事实上,每年大约有150-200起事故或事件是由于发动机故障造成的,但在每年估计的5000万次飞行(国内、私人、军事等)中,这些都是相当安全的几率。发动机可能会因许多原因而失效,例如发动机内部的机械故障、涡轮或螺旋桨损坏、漏油、燃油污染,甚至有异物(如鸟)进入发动机!虽然这种故障很少发生(如前所述,约为百万分之一),但飞行员和飞行机组人员必须接受适当的培训,以冷静和安全地处理这种情况。
有趣的是,如果一台发动机发生故障,不会被当作严重的紧急情况来处理,因为这是一个非常容易处理的问题。在一架四引擎飞机上,如波音747或空客340,乘客甚至可能不会被告知这个问题,因为其他引擎本身就完全有能力弥补这个不足。在一架有两个或三个引擎的飞机(分别是波音737和波音727)中,失去引擎也不是紧急情况,因为其中一些飞机可以单引擎飞行5-6小时。在这种情况下,目标通常是在具有足够设施来解决问题的机场降落,而不是在第一个可用的简易机场进行紧急降落。虽然发动机故障对机上乘客不是死刑,但需要飞行员进行一些调整。失去一个引擎意味着飞机的最大功率将降低,因此剩下的引擎将被接通以弥补差异。这将产生一个不对称的力,导致飞机偏离运转的引擎。如果飞行员不能通过使用方向舵踏板来补偿,这会导致飞机失去平衡和控制。
此外,功率和空速的下降意味着飞机将无法在9144米以上的稀薄大气中飞行。如果飞机不能以足够快的速度移动,大气层中较高的稀薄空气将无法维持升力。飞行员可以降落到较低的高度,但必须迅速降落,通常降到4572-7620米,在这里一个引擎可以维持均匀的飞行。着陆也将是一个更大的挑战,因为飞机中止着陆的能力将受到影响。因此,如果需要改变目的地,飞行员需要仔细考虑机场的类型和可用跑道的长度。最后,飞机的一些系统是由发动机驱动的,因此如果一个系统发生故障,就有可能影响液压或电气系统。这些类型的系统通常有冗余,这意味着另一个引擎可以承担额外的任务,但在引擎出现故障的情况下,一些非必要的系统可能会受到损害。
作为一名乘客,听到引擎失灵的消息会相当可怕,但飞机的设计是为了在引擎比实际少的情况下安全运行。在某些情况下,飞行员甚至可能切断一个或多个发动机的电源以进行怠速滑行,这是让发动机系统重新启动或复位的一种手段;除了飞机外部发动机体积的减少之外,你甚至可能没有注意到这一点!如果所有的发动机都坏了怎么办?
首先,一架飞机上的多个引擎在同一次飞行中发生故障的可能性非常小。大多数发动机问题从一开始就很少出现,也不是系统性问题,而是单个发动机中的一个严重问题(即燃料泄漏或鸟飞入螺旋桨)。然而,如果所有的引擎都出了故障,那肯定是紧急情况,但仍然不是无法克服的。
允许飞机飞行的力同样也允许飞机在没有额外动力的情况下滑行。缺乏前进推力将不得不被失去高度(作为能量的一种形式)所取代,但这并不意味着像岩石一样从空中坠落。通过调整机翼和方向舵,一架商用飞机的升阻比可以达到10:1,这意味着每向前滑行16公里,它将损失1.6公里的高度。在平均商业飞行高度9144米的情况下,飞机可以在没有任何引擎动力的情况下滑行80公里。飞机仍能左右转弯,并保持稳定,但将不再能够拉起或升高高度。在这种极不可能发生的情况下,飞行员有望在滑翔范围内找到跑道,或者至少找到一段相对平坦的陆地或水体。这是2009年美国航空公司1549航班奇迹般着陆的情况,当时飞机遇到一群鹅后,两个引擎都失灵了。如前所述,这种双引擎故障是极其罕见的,也许世界上每十年才发生一次。最后一句话
对许多人来说,飞行可能是一种压力很大的经历,但即使在发动机出现故障或故障的罕见情况下,训练有素的飞行员和专业飞行人员也能应对危机。有了冗余和安全措施,飞机可以快速调整高度和导航,所以虽然乘客不一定能到达他们要去的机场,但他们将安全返回地面!