问题

如果飞机某个部件毁坏了,还能正常飞行吗?

回答
飞机,这个人类的智慧结晶,是工业设计和工程技术的集大成者。它的每一次升空,都凝聚着无数工程师的心血和严谨的科学计算。那么,如果飞机在某个部件上出现了损伤,它还能像往常一样安全抵达目的地吗?这个问题,远比听起来要复杂得多,答案也并非简单的“是”或“否”。

首先,我们需要明白,飞机并非像一部汽车那样,哪个零件坏了就直接瘫痪。飞机的设计遵循的是一套极其严谨的冗余性原则(Redundancy)和故障容错性设计(FaultTolerant Design)。这意味着,为了应对各种可能的突发状况,关键系统往往拥有不止一套备份。即使某个组件失效,系统仍然可以通过备用组件继续运行,或者以一种受限但安全的方式完成任务。

理解飞机的“重要性分级”

要回答这个问题,我们首先要给飞机上的每个部件排个“等级”。

至关重要(Critical)的部件: 这些是飞机能够安全起降和维持基本飞行的核心要素。例如,发动机(特别是主发动机)、主要的液压系统、飞行控制面(如副翼、升降舵、方向舵)、起落架、部分电子系统(如飞行计算机、导航系统)等。如果这些关键部件受到严重损坏,飞机很可能无法继续正常飞行,甚至无法安全起飞。想象一下,如果主发动机彻底失效,或者飞行控制面完全失灵,飞行员将无法控制飞机的姿态和方向,这种情况下的安全飞行是谈不上的。

重要(Important)的部件: 这些部件虽然不是直接维持飞行,但它们的失效会严重影响飞机的性能、效率或乘客舒适度。比如,部分辅助动力单元(APU)、某些通信设备、部分燃油系统组件、某些机身结构件等。如果这些部件损坏,飞机可能仍然能够飞行,但会受到一定限制,例如飞行速度、航程,或者需要采取特殊的飞行程序。

非关键(Noncritical)的部件: 这些部件的失效对飞机的整体飞行安全影响微乎其微。比如,机舱内的娱乐系统、某些照明设备、座椅的某些调节功能等。这些东西坏了,飞机照样能飞,只是乘客的体验可能会打折扣。

部件损坏的“程度”是关键

即使是某个关键部件,损坏的“程度”也至关重要。

轻微损伤(Minor Damage): 例如,机身蒙皮上有一些细小的划痕或凹痕,或者某个非关键的传感器失灵。在这些情况下,飞机通常可以继续飞行,但地面维护人员会在下次检查时对其进行修复。许多时候,即使是轻微的结构损伤,如果位于非承重区域且远低于设计极限,也可能在短时间内不影响飞行安全。飞机在设计时,会考虑一定的安全裕度,以应对这些小问题。

中度损伤(Moderate Damage): 比如,一个辅助液压泵失效,或者某个襟翼不能完全放出/收回。在这种情况下,飞机可能仍然能够飞行,但飞行手册(Airplane Flight Manual AFM)或飞行员操作手册(Pilot’s Operating Handbook POH)会详细规定在这种“局部失效”(partial failure)下的操作程序和限制。飞行员可能需要关闭某些系统,降低飞行速度,或者改变航线以适应飞机的受限性能。例如,一个发动机的性能有所下降,但另一个发动机仍然正常工作,飞机仍然可以继续飞行,但可能需要更长的跑道起飞,并在爬升过程中限制爬升率。

严重损伤(Severe Damage): 这是最危险的情况,意味着部件的功能或结构完整性受到了严重威胁。例如,发动机叶片断裂并对其他部件造成破坏,或者某个主要的机翼结构出现严重的裂纹。在这种情况下,飞行安全已经受到严重威胁,飞行员的首要任务是立即评估情况,并根据飞机制造商提供的紧急程序,考虑紧急迫降或备降到最近的合适机场。继续飞行,尤其是飞往原定目的地,通常是极其危险的。

制造商的“限制手册”和飞行员的判断

每架飞机在出厂时,都会附带一本厚重的操作手册,其中包含了关于飞机各种系统以及在不同故障情况下的处理方法的详细规定。飞机制造商会进行大量的测试和模拟,来确定在什么样的情况下,飞机仍然可以安全飞行,以及需要采取哪些预防措施。

飞行员在每一次飞行前都会进行详细的检查,并且在飞行过程中会密切监控飞机的各项参数。一旦出现异常,他们会根据手册和自身的经验进行判断。有时,即使出现了一些“故障指示”,但只要飞机仍在可控范围内,并且满足手册中的“允许继续飞行”的条件,飞机就会继续飞行。但如果故障超出了手册的允许范围,飞行员就会毫不犹豫地做出最安全的决定,比如返航或备降。

一个常见的例子:发动机失效

大多数现代客机都配备有两台甚至四台发动机。这是一个典型的冗余设计例子。如果其中一台发动机失效,飞机仍然可以凭借剩余的发动机以受限的性能继续飞行。然而,飞行员需要立即按照程序操作,例如调整油门以平衡剩余发动机的推力,并可能需要降低飞行高度和速度。飞机手册会明确说明,在单发失效的情况下,飞机能够飞行的最大重量、最大高度以及所需的最低航速等。这种情况下,飞机虽然还能飞,但就不再是“正常”飞行了,而是“受限”飞行。

总结来说:

飞机某个部件毁坏后能否正常飞行,取决于毁坏部件的重要性、损坏的程度,以及飞机本身的设计冗余度以及制造商提供的操作规程。

轻微、非关键性的损伤,飞机通常可以继续正常飞行。
中度、重要部件的损伤,飞机可能可以“受限”飞行,需要飞行员遵循特定的操作程序并可能限制航程或飞行性能。
严重、关键部件的损伤,飞机将无法安全飞行,需要立即采取紧急措施。

飞机是一个极其复杂的系统,它的安全性是多层保障的结果。部件的损伤只是一个环节,更重要的是整个安全体系如何应对这个突发情况。飞行员的专业判断和严格遵守操作规程,是确保最终安全的关键。因此,下次当你听到飞机因为某个小问题而延误或改变航线时,请理解这正是飞机设计严谨和安全至上的体现。

网友意见

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如果飞机某个部件损坏了,也许不能正常飞行,但有极大的可能性可以安全飞行。

在飞机设计时,每一种故障都会按照其严重程度分级。

失效分级

再根据它的严重程度来决定可容忍发生几率,下图单位为每飞行小时发生几率。

翻译一下就是,越严重的失效越少发生,而越轻微的失效可以经常发生。

例如客舱里的阅读灯坏了,看不了书了,虽然有点讨厌,但是没啥严重后果。(我自己就经历过几次客舱的显示器死机)

可是驾驶舱里的飞行员用的仪表坏了,那麻烦就大了。

如果飞机设计师把所有失效可能性不论轻重缓急都设计成极为可靠,那么我们将得到一台贵到没人买得起的飞机。

冗余设计

造成灾难性后果(比如坠机)的失效,发生概率需要低于每10亿小时1次。如此高的可靠性的单一系统会极为昂贵,而通过多套冗余设计,可以更经济地达到目的。(必须所有冗余的设备同时失效,这个功能才算是完全失效)

比如喷气式客机都不止有一台发动机,不管有几台发动机,在单台完全失效的情况下,还可以继续爬升再紧急降落。也是因此,双发飞机的推力相对于四发是略微过剩的。

(我在这个回答拿空客A330和A340对比过:为什么波音 757 没有应急自动放油系统?

液压作为飞机操纵的主要驱动力,也有多套作为冗余,一套完全失效也没关系,别的还能顶上。

除了几套互为冗余的液压系统外,电驱动也作为液压操纵的冗余。

如果几套液压系统都失效了,电池也没电了。飞机还有撞风涡轮来发电(这个东西也可以给液压系统提供动力)。

此外每个功能也有冗余,比如飞机的滚转一般是由副翼操纵的。

但是当副翼失效时,减速板不对称的打也可以操纵滚转。

双发飞机的两台发动机经常也不在一起进厂维修,避免修出的问题同时出现在两台发动机上。

飞机的起落架机轮刹车和发动机反推也是一定程度上互为冗余。

我在这个回答详细讲过:客机降落时是怎么减速的?

两个飞行员吃的也不一样,降低了食物有问题,两个都不舒服的概率。而且,两个飞行员也是互为冗余嘛。

共因失效

其实我在上面稍微提了几个避免共因失效的操作。

在飞机的整个生命周期,都要避免共因失效,其又分了很多种。

三套液压系统不会在一个地点同时出现,避免一个外因(比如撞上啥了)导致全部失效。

飞机一侧的发动机的侧面投影不重叠,一个发动机炸了射出零件不会把隔壁的也弄炸了。

飞机的发动机的旋转部件都在机翼前面,保证就算发动机炸了射出零件不会伤到机翼的液压、前缘缝翼等结构。

结尾

我只是列举了一部分人类是如何保证飞机在某个部件(系统)损坏情况下安全飞行的。这些理念很多都是用血换来的,是它们使得飞行乍一看这么不安全的出行方式成为现在最安全的出行方式。

最后,讲一个我认为民航中最传奇的飞行员救飞机故事。

2003年11月22日一架DHL的空客A300货机从巴格达起飞,爬升到8000尺时,被伊拉克民兵一发肩扛式地对空导弹击中。

飞机左翼被撕裂了5米,左翼油槽漏油,拖着一道火光。最严重的是三套液压系统全部漏油失效。飞机进入不稳定的飞行状态,所有操作舵面都不能动了。襟翼也无法操作,甚至起落架也无法放出。


机智的机长只通过两台发动机的推力控制了飞机的飞行姿态,小心地飞回机场。在这整个过程中,他只是也只能操作两个发动机推力杆!

并通过俯冲把起落架甩了出来,这一甩差点失速坠毁。放(甩)出起落架后,惊喜地发现,飞机更容易操纵了。

由于没有襟翼,飞机以300节的超高空速降落了,而通常飞机的降落空速低于140节。

起落架因为过高的速度而受损。最后冲出了跑道。幸运的是,飞机机身没有受太大损伤,而不幸的是,飞机停在了一片地雷区。

最终,机组人员还是安全的离开了。这台飞机经过修复后又重返蓝天,并于2005年被持有者DHL出售。

扩展阅读:

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我听过另一个版本关于B52的段子:

一架F16飞行员因为机械故障要求优先降落.

塔台回答说, 只能安排他在另一架B-52后面降落, 因为人家一台引擎停摆了.

F16飞行员酸溜溜的答道:"是啊是啊, 好危险的七引擎着陆啊..."


还有一个:

有架F16为B52护航,长路漫漫,闲极无聊。于是F16的飞行员操纵飞机绕着B52来了两个机动动作,并通过无线电问对方:伙计,看我的小鸟多能干,你那家伙能干的她都能干。

B52:是吗,那我就做个动作你学吧。

F16:OK!

若干分钟后,F16见B52未有任何变化,于是又问到:伙计,你干什么了?

B52:我刚去上了个厕所……该你了

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