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航空科普 | 飞机发动机都失效了怎么办?

空客330双发停车事件已发生多起
 
新闻报道5月23日,新加坡航空公司SQ836航班的空客330飞机在新加坡飞往上海的途中,在香港管制区接近汕头时发生双发失效,所幸随后发动机重新成功启动,没有造成飞行事故,应该算是万幸了!
 
在2006年6月1日,也同样是空客330飞机,也是同样飞浦东机场,卡塔尔航空的QR889航班也发生过双发停车的情况,也同样是空中重新启动成功,没有造成飞行事故。
 
笔者记忆中,除了TS236航班在2001年8月24号因为燃油泄漏和机组失误导致飞机燃油不足双发停止工作成功迫降之外,A330还有一起同样的双发停车,也是同样巡航中有进入云层,在下降过程两个发动机失效,但是最后成功启动的例子,但是具体航班和日期已经记不起来了!
 
双发失效飞机靠什么飞行?
 
当两个发动机失效之后,飞行将会面临很多问题:
 
发动机原本是几乎飞机上所有系统工作的动力来源,一旦两个发动机同时失效,几乎所有的关键系统都会受到影响。这时候增压系统基本不工作、客舱空调不工作、多套液压系统可能丢失、电力系统严重受到影响、飞行操纵系统受限。
 
飞机没有发动机提供动力时,只能像滑翔机一样飘降,利用原有的高度优势,下降高度以维持最基本的速度,如果在接地之前不能成功启动发动机,就只能持续下降高度,直到接地。
 
对于波音737及以下的非电传操纵的飞机,即使失去所有的液压系统,飞机仍然可以依靠直接连接于操纵面的驾驶盘来控制飞机。
 
但是像空客A330、A320、波音B757、B767、B777、B787这些双发飞机,因为其重量远远超过仅靠人力极限力量所能控制的强度(扳动飞机操纵面所需力气远大于两个飞行员的最大力气),而且很多(320、330、777、787)也是电传操纵系统的飞机,飞机驾驶舱的驾驶盘(驾驶杆)没有直接像波音737或者更小的飞机一样直接通过钢索连接至飞机的各个操纵面。飞机驾驶盘(驾驶杆)操纵飞机时必须依靠液压系统完成操纵。完全丧失液压系统,飞机就很难控制飞行了!所以这些飞机都是设计了一个叫冲压涡轮的紧急装置:
 
 
当飞机上两个发动机都失效或其他紧急状况时(或者所有发电机失效等情况),冲压涡轮自动放出。冲压涡轮类似一个电风扇叶片一样,因为飞机在空中飞机时,必须保持大于失速速度飞行,这个涡轮就依靠飞机相对运动速度吹动而转动,进而带动一个应急发电机和液压泵,可以提供应急的电力和液压。应急的电力可以提供给最重要的仪表和系统使用,有限的液压可以有限度的安全操纵飞机。
 
飞机也可以在一定高度启动APU(辅助动力装置)提供电力,以及在低高度提供引气供客舱增压或者辅助启动发动机。
 
双发失效是不是很危险
 
当然很危险,因为没有了动力,飞机只能靠消失高度维持飞机的速度,在有限度的时间内设法重新启动发动机,或者寻找合适的迫降地点迫降。
 
从报道事后来看,飞机没有做额外的检查和维修,该飞机应该没有遭到冰雹或雷击,应该只是简单的发动机熄火,具体原因我们期待新加坡航空进一步说明。从原理上说,如果发动机仅仅是因为熄火而没有其他损坏,空中启动是比较容易的。
 
发动机空中怎么启动
 
对于所有双发飞机,如果双发失效了,除了一些具有冲压涡轮的飞机可以获得额外的有电力之外,飞机上的电瓶至少可以提供30分钟的直流和交流应急用电,飞机上还有一个叫APU的,也可以提供一定的辅助。
 
APU(辅助动力装置),通常安装在飞机尾部。简单地说就是一个迷你发动机,不能提供推力,但是能提供有限的电力和引气,而电力可以用于驱动一些液压系统,引气可以供增压使用或者启动发动机。APU空中可以提供一些最紧要的补充,地面可以提供电力和空调。有些飞机APU空中不需要工作,只能在地面工作,比如波音747的APU。
 
启动发动机有两种方法,一种是利用风转自己启动,这时一般需要飞机速度较大,和冲压涡轮原理一样,飞机向前的速度带动发动机转动,当满足一定转速和条件时,发动机控制系统只要供油,点火,发动机就可以启动成功了。第二种是发动机风转的转速达不到自己启动转速时,这时就需要引气辅助启动,如果双发失效,可以通过先启动APU,然后使用APU引气提供给发动机启动机辅助发动机转动,当转速达到最低要求时发动机供油点火就可以启动了,这个和飞机通常在地面启动是几乎一模一样的。
 
如果飞机APU故障或者不可用,飞行员还可以依靠快速下降高度增加飞机的速度,这时发动机风转的速度也会增加到最小启动的转速,这时候也有可能成功启动发动机,但这种方法损失高度很快,因为双发同时失效的几率并不大,同时几种不利情况叠加一起的情形就更小了!
 
发动机熄火的可能原因
 
新航这次空中双发同时失效的原因还没有披露出来,我们不清楚具体发生了什么!
 
对于前两起双发失效事件,在一次和飞机制造商(波音公司)的交流会上,有发动机专家曾经谈起2006年QR889的事件,依照他们的解释,对于这种在空中熄火的情况,他们也一直在研究,但是并没有一个明确的直接的原因可以解释(波音飞机也使用同型号的发动机)。
 
从飞机设计和认证的角度讲,即使通过大雨区,发动机都很难无缘无故同时失效的。所以他们怀疑:发动机在经过一些特定云区后,虽然通常意义上不会发生结冰,也不会导致发动机失效。但是极端情况下,有可能在发动机内部某些区域会有累积积冰,在改变推力或下降之后导致发动机熄火。这些发动机在高度降低之后,积冰融化,又可以重新启动成功,也给他们这个猜想提供了一些佐证。
 
飞机上,通常意义上不会发生结冰的条件一般定义为“飞机TAT(总温)大于10度,或者外界温度(静温)小与零下40度的爬升或者巡航阶段”。
 
该专家说,至于是不是这个原因导致的双发熄火失效,还没有取得直接证据,但是也找不出其他双发同时失效让人信服的原因。
 
只有一个发动机可以飞多久
 
新闻报道最后提及“A330飞机一个发动机失效了,飞机还可以飞4个小时!”这个是错误的说法。
 
A330飞机获得了240分钟ETOPS(延程飞行)认证,这个认证意思是说:飞机在计划飞行的时候,如果一个发动机失效后,可以在航路上任何一点距离最近的可用着陆机场在不超过240分钟飞行的距离,这个仅仅是飞行计划航路时用来计算航路的。
 
如果飞机真的发生发动机失效了,飞行时间并没有4小时的限制,也就是说飞机上只要有油,就可以一直安全的飞下去!
 
这个4小时是对ETOPS的误解。
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