如何用高科技防止航空災(zāi)難

高 峰

飛機(jī)的出現(xiàn)，使得人們的遠(yuǎn)距離出行更方便、更快捷。然而，空難，即便是虛驚一場的事故，總是會在人們心里投下莫大的陰影。因此，人類對于飛行安全的追求，一刻也沒有停步，工程師們不斷探索更先進(jìn)的技術(shù)來保障航班安全……然而，所有的努力，還是無法杜絕空難的發(fā)生。

作為最重要的跨國交通工具，飛機(jī)真的如一些研究所說是最安全的交通工具嗎？歷次空難后，人類如何在傷痛中改進(jìn)飛機(jī)安全性能？現(xiàn)有科技是否有無法突破的安全瓶頸？

用“數(shù)據(jù)”防止災(zāi)難

數(shù)十年來，美國一直在研究如何防止空難的發(fā)生，對數(shù)據(jù)的搜集極其重視。美國航空業(yè)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)——美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）被稱為“航空業(yè)的偵探”。

他們專門成立了“飛行安全小組”，該小組由經(jīng)驗豐富的飛行員、計算機(jī)分析師組成。每天，他們都會梳理記錄，下載數(shù)以千計的航班信息以及飛行員的事件報告。一旦有事故發(fā)生的苗頭，他們立即啟動緊急預(yù)案，將危險“扼殺在搖籃中”。

近年來，這個團(tuán)隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)起因不安全降落或起飛故障而可能發(fā)生事故的事件，并第一時間通知了航空公司和該航班，提前將危險排除。安全小組曾因某架飛機(jī)的輪胎異常，在佛蒙特州的一個機(jī)場跑道上發(fā)現(xiàn)了一個大的凸起。這個事件告訴人們 ，“飛行安全小組”的存在非常有必要。

飛機(jī)上還安裝著記錄飛行細(xì)節(jié)的內(nèi)存盤（并非“黑匣子”），它記錄著包括速度、俯仰角度、發(fā)動機(jī)溫度等一切重要數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)異常，內(nèi)存盤會發(fā)出警報，引起注意。

業(yè)內(nèi)人士表示，分析這些信息可以令我們對行業(yè)安全問題有更深入的了解，促使大家行動起來，對問題按照輕重緩急進(jìn)行解決。對待安全問題，行業(yè)組織和其他利益相關(guān)方的態(tài)度都是一致的，那就是使用數(shù)據(jù)可以幫助業(yè)內(nèi)人士預(yù)判安全問題，發(fā)現(xiàn)管理死角，以便在其真正構(gòu)成威脅之前能夠及時采取行動。

在過去的一段時間內(nèi)，這個數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成功地對數(shù)個國際機(jī)場的跑道發(fā)出過警報，比如拉斯維加斯國際機(jī)場。

飛機(jī)制造商的努力

飛機(jī)制造商在提高飛行安全方面也扮演了重要角色，他們可以提供更好的飛機(jī)設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計和程序設(shè)計，安裝更先進(jìn)的設(shè)備。

近年來，空客在安全技術(shù)方面的進(jìn)步，首推防沖出跑道系統(tǒng)（ROPS)，這個系統(tǒng)已成為空客A380的標(biāo)配。去年11月，A320系列飛機(jī)的ROPS也通過了FAA的適航認(rèn)證。這項駕駛艙機(jī)載系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)，可以有效增強(qiáng)飛行員降落時的情境意識，降低飛機(jī)偏離跑道的風(fēng)險，而且在必要的情況下，該系統(tǒng)可以為飛機(jī)提供主動保護(hù)。今年3月，美國航空公司開始為其空客A320機(jī)隊安裝ROPS。

此外，空客A380配備了霍尼韋爾的新一代天氣雷達(dá)技術(shù)，即三維氣象雷達(dá)技術(shù)。該雷達(dá)產(chǎn)品能夠以全三維形式顯示天氣情況，從地面到1.8萬米高空，以及320海里范圍內(nèi)進(jìn)行自動探測，并提供多種水平與垂直剖面氣象分析和解析選項。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，使用此款雷達(dá)后，飛行員在飛行時的決策效率可提高37%。

發(fā)生事故后旅客和機(jī)組人員該如何求生？這是多年來波音公司一直關(guān)注的問題。為此，公司做了大量研究：開發(fā)了更實用的旅客座椅，以降低傷害程度和縮短旅客逃離時間；對飛機(jī)起落架和發(fā)動機(jī)也有特別設(shè)計，使它們能夠從機(jī)身上拆去以減少損壞；增強(qiáng)了油箱結(jié)構(gòu)的完整性，以降低斷裂的風(fēng)險；整個機(jī)身也增加了阻燃材料。

1996年，一架美國環(huán)球航空公司的波音747飛機(jī)起飛后不久，在長島上空發(fā)生爆炸。美國官方認(rèn)為，它是飛機(jī)的中央油箱過于靠近熱源，使得燃料和空氣混合產(chǎn)生爆炸。自此之后，波音開發(fā)了油箱惰化系統(tǒng)。

飛機(jī)燃油箱惰化系統(tǒng)的核心裝置是空氣分離裝置，分為分子篩型和滲透膜型惰性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)。滲透膜型惰性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)采用中空纖維膜，利用空氣中不同氣體在有機(jī)高分子膜中的不同滲透速率，實現(xiàn)氧氣和氮?dú)夥蛛x。當(dāng)有一定壓力的空氣通過中空纖維膜時，氮?dú)庖驖B透速度慢將留在隔膜中，氧氣、二氧化碳及水蒸氣會快速透過膜壁滲透到纖維外。

氮?dú)夥肿幼詈筝斎氲娇沼拖渲?，可避免燃燒爆炸事故?006年，燃油惰化成為硬性規(guī)定，所有的新飛機(jī)都必須裝配這一系統(tǒng)。

近地警告系統(tǒng)“保駕”起降

得益于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、高速及大存儲容量的計算機(jī)技術(shù)，以及精確而復(fù)雜的世界地形數(shù)據(jù)庫，自1998年以來，一些飛機(jī)制造商開始在飛機(jī)中安裝增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)。

據(jù)介紹，安裝這種系統(tǒng)的飛機(jī)在一定高度飛行時，如果相對地面有較大的下降幅度，系統(tǒng)就會發(fā)出“下降率”以及“拉起”的警告聲音。這一系統(tǒng)主要針對飛行撞地事故的發(fā)生。

科學(xué)家研發(fā)近地警告系統(tǒng)，原因主要由于飛機(jī)自身系統(tǒng)設(shè)計的警告時間不夠，在飛機(jī)接近危險地形時，沒有足夠反應(yīng)時間避讓，一般都發(fā)生在機(jī)場附近，即在飛機(jī)著陸的最后階段。為了減少可控飛行撞地，美國聯(lián)邦航空局1974年要求所有在美國空域飛行的飛機(jī)，必須安裝近地警告系統(tǒng)。1996年于飛機(jī)上使用的增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)通過引入地形數(shù)據(jù)庫和地形顯示預(yù)警功能，可提前60秒進(jìn)行預(yù)警。

全球空中交通監(jiān)視

目前，地球表面只有10%的地區(qū)擁有雷達(dá)基礎(chǔ)設(shè)施，沙漠、海洋以及澳大利亞的某些區(qū)域都存在巨大的雷達(dá)信號覆蓋缺口。

歐洲和北美團(tuán)隊已開始研發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，讓人們能更準(zhǔn)確地標(biāo)示出飛機(jī)的位置，并繪制出其飛行路徑。這些系統(tǒng)將利用以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)的傳感器而非雷達(dá)接收信號，包括飛機(jī)每秒自動發(fā)出的關(guān)于其位置和速度的數(shù)據(jù)。

陸基雷達(dá)目前能接收有關(guān)某架飛機(jī)位置的信息，但它的覆蓋范圍不包括海洋和遙遠(yuǎn)的區(qū)域。陸基雷達(dá)也可與機(jī)載人造衛(wèi)星通信工具共同使用。但這些通信工具需要提前進(jìn)行試用，許多受到預(yù)算約束的航空公司也必須為之付費(fèi)。

盡管飛機(jī)自動發(fā)出的信號能指示出其所在位置，但這些信號仍會被切斷，失聯(lián)的MH370或許就出現(xiàn)了這一情況。新的衛(wèi)星傳感器可以為搜救工作提供援助，并幫助航空公司節(jié)省燃料。

據(jù)悉，由美國人造衛(wèi)星運(yùn)營商銥星系統(tǒng)公司、加拿大空中導(dǎo)航機(jī)構(gòu)和三家歐洲空中交通管制機(jī)構(gòu)成立的合資企業(yè)艾雷恩公司表示，將從2018年開始提供全球空中交通監(jiān)視空基系統(tǒng)。

更精確的速度感應(yīng)器

澳大利亞新南威爾士大學(xué)的工程師奧布萊恩開發(fā)出了一種新技術(shù)，有望降低飛機(jī)墜毀率。

革新在于對速度感應(yīng)器的改進(jìn)?，F(xiàn)今的飛機(jī)采用皮托管作為速度感應(yīng)器。當(dāng)遇到障礙物，如灰塵積聚、飛鳥或昆蟲，皮托管顯示速度的功能就會失效。另外，在糟糕的天氣環(huán)境下，它極易凍結(jié)阻塞并可能造成致命事故。最著名的例子，就是2009年法航447在大西洋墜毀，228人罹難。

這款新開發(fā)出的激光速度感應(yīng)器可以精確快速地確定飛機(jī)速度。該新型設(shè)備利用激光技術(shù)來計算飛機(jī)在空中的速度。原理在于氧分子吸收光子時，傳感器能夠探測到激光束中光子的多普勒移動速度。

它的感應(yīng)原理是利用激光光線，并沒有物理部件暴露于氣流中，所以，當(dāng)遇到極寒或是突然升溫時，它并不受影響。激光速度傳感器已成功地在高速風(fēng)洞中通過測試，但仍需更多反復(fù)測試才能投入使用。

裝降落傘靠譜嗎

飛機(jī)上配備降落傘并不是什么新鮮事，大約有10%的直升機(jī)和私人飛機(jī)上配備大型降落傘，發(fā)生緊急事故時這種降落傘能迅速打開，吊住整架飛機(jī)穩(wěn)穩(wěn)落地，不至于發(fā)生墜機(jī)。既然降落傘的作用這么大，為什么民航客機(jī)上不配備大型降落傘，來拯救整架飛機(jī)上的乘客呢？

BRS公司是整機(jī)降落傘的主要生產(chǎn)廠商之一，總部設(shè)在美國佛羅里達(dá)州邁阿密，由鮑里斯·波波夫創(chuàng)建。在經(jīng)歷一次滑翔機(jī)失控事故之后，波波夫創(chuàng)建了BRS公司。當(dāng)時，他駕駛的滑翔機(jī)從大約150米的高度墜落，最后落進(jìn)湖里。正是這場事故，促使他研發(fā)提高航空安全的技術(shù)裝置。BRS降落傘適用的最大飛機(jī)最多也不過搭載5個人，波波夫計劃在5年內(nèi)為能夠搭載20名乘客的飛機(jī)安裝降落傘。

據(jù)專家測算，為了讓大型商業(yè)客機(jī)——可以搭載大約500名乘客的波音747安全著陸，需要使用21個波波夫設(shè)計的降落傘，每個降落傘的尺寸相當(dāng)于一個足球場。這種做法顯然不可行。為了減少降落傘傘蓋數(shù)量，一種方式是在發(fā)生緊急情況時拋棄飛機(jī)的所有重型組件―—機(jī)翼和發(fā)動機(jī)，降落傘只負(fù)責(zé)拯救客艙。但這同時也是一種極端做法，波波夫說：“如果你一定要這么做，拋棄機(jī)翼和發(fā)動機(jī)，我只能希望這種事情不會發(fā)生在城市上空?！?/p>

另外一款安全設(shè)計是使用特制的刀片切掉機(jī)翼，而后將客艙分割成幾段，每一段配備一個降落傘。這種降落傘能夠大幅延緩速度，避免在起飛和降落事故中造成人員傷亡。不過，這種降落傘不可能在短期內(nèi)投入使用，因為這需要對客機(jī)進(jìn)行全面的重新設(shè)計。

另外，有人提出，民航客機(jī)是否可以像戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)艙那樣設(shè)置彈射裝置？機(jī)內(nèi)座椅可被設(shè)計成球形或卵形的密封保護(hù)艙，在危急時刻可打開，能供氧、能照明，還配有自動助力系統(tǒng)和降落傘，即使離開飛機(jī)，也能自動飛行一段時間，保證安全降落……這一想法看上去很完美，但安全專家表示，彈射裝置一般安裝在可打開的駕駛艙內(nèi)，目前的客艙是密封的，且體積較大，彈射裝置的猜想并不符合安裝條件。加上設(shè)計成本耗資太大，短期內(nèi)估計無法實現(xiàn)。