突然卡死的方向舵

喬善勛

美國西北航空85號航班（NW85）是從底特律大都會國際機(jī)場飛往東京成田國際機(jī)場的定期國際航班。2002年10月9日，執(zhí)飛該航班的一架波音747-400客機(jī)在飛越白令海峽時，方向舵突然發(fā)生故障，一時險象環(huán)生，所幸客機(jī)在4名飛行員的通力合作下安全降落在阿拉斯加安克雷奇機(jī)場。穩(wěn)定可靠的波音747飛機(jī)怎么會突然發(fā)生機(jī)械故障？死里逃生的機(jī)上乘員到底經(jīng)歷了怎樣的驚魂時刻？

飛機(jī)突然向左偏轉(zhuǎn)

2002年10月9日，美東夏令時14時30分，NW85號航班從底特律大都會機(jī)場起飛，航班上搭載了18名機(jī)組成員和386名乘客。美國飛往日本的航班大多需要飛越白令海峽，NW85號航班也不例外。越洋長途航線通常配備多人制機(jī)組，此次航班的機(jī)長是約翰·漢森和副駕駛大衛(wèi)·史密斯，替班機(jī)長是弗蘭克·蓋布和副駕駛邁克·法根。

NW85號航班升空后很快便在萬米高空巡航，為了避免飛行員疲勞駕駛，4名飛行員分成兩個機(jī)組，他們在飛行6個多小時后進(jìn)行了換班，航班還需要再飛行6個多小時才飛抵東京。

阿拉斯加夏令時17時40分，NW85號航班已飛行約7小時，這架波音747突然開始向左偏航和滾轉(zhuǎn)，角度傾斜在30°～40°之間！客機(jī)一度陷入失控境地，當(dāng)班機(jī)長蓋布需要作出及時而準(zhǔn)確的反應(yīng)，他迅速切斷了客機(jī)的自動駕駛儀，手動修正客機(jī)飛行姿態(tài)。

飛行員在奮力調(diào)整飛機(jī)姿態(tài)，但客機(jī)操縱面卻沒有作出正確回應(yīng)，這意味著方向舵出現(xiàn)了問題。與此同時，駕駛艙中的偏航阻尼器發(fā)出警報聲，印證了飛行員的判斷。

方向舵是垂直尾翼上實現(xiàn)客機(jī)航向操縱的活動翼面，其主要功能是反向偏航和調(diào)節(jié)非對稱負(fù)載，它通過改變流經(jīng)機(jī)身的氣流來調(diào)節(jié)客機(jī)的方向。飛機(jī)方向舵通過液壓、機(jī)械或線控的方式和駕駛艙相連。

2001年11月12日，美國航空587號航班（AA587）從肯尼迪機(jī)場起飛后不久便墜毀在紐約市貝爾港，并引發(fā)大火，共造成265人遇難，事故的起因就是執(zhí)飛飛機(jī)的方向舵使用過度，增加了氣流壓力，最后導(dǎo)致整個垂直尾翼脫落。

波音為增加747飛機(jī)的安全冗余，給方向舵設(shè)計了4套獨立的液壓系統(tǒng)，分別由4臺發(fā)動機(jī)提供動力。每個方向舵連接兩套液壓系統(tǒng)，其中一套連接左側(cè)發(fā)動機(jī)，另外一套連接右側(cè)發(fā)動機(jī)。該方向舵分為上、下兩個部分，正常情況下方向舵上下兩段會呈整體運動，而NW85號航班面臨的問題是：方向舵的下段突然向左偏移了17°并呈卡死狀態(tài)。

飛行員只能盡量通過調(diào)整上段方向舵和副翼，讓客機(jī)保持微妙的平衡。蓋布機(jī)長知道這只是權(quán)宜之計，他讓副駕駛法根查找客機(jī)緊急檢查單，同時決定召回正在休息的第一機(jī)組成員，并打算降落在2小時航程外的安克雷奇機(jī)場。

驚魂后安全著陸

副駕駛法根開始聯(lián)系安克雷奇機(jī)場管制員，打算向地面宣布客機(jī)進(jìn)入緊急狀態(tài)。然而，NW85號航班所處的位置恰好位于通信盲區(qū)，他們無法直接聯(lián)系到安克雷奇方面。所幸在安克雷奇和NW85號航班之間，正好有西北航空NW19號航班飛過。NW19號航班幫助他們向安克雷奇發(fā)送了緊急報告。

客機(jī)的方向舵發(fā)生故障后，蓋布機(jī)長只能小心翼翼地通過控制副翼讓客機(jī)轉(zhuǎn)向。過了不久，漢森機(jī)長和副駕駛史密斯趕到駕駛艙，雙方進(jìn)行了短暫交流，但是他們也從未經(jīng)歷過類似的模擬機(jī)訓(xùn)練，而飛行手冊也無相應(yīng)解決辦法，飛行員只能憑經(jīng)驗隨機(jī)應(yīng)變。

經(jīng)驗更為豐富的漢森機(jī)長決定接手飛行。他一上手就被操縱桿反饋的巨大力道所震驚，而且此時他們還不清楚方向舵受損有多嚴(yán)重，操作上稍有不慎，就可能陷入萬劫不復(fù)的深淵。

蓋布機(jī)長決定通過客艙廣播向乘客通報客機(jī)受損情況，并要求乘客做好緊急迫降的準(zhǔn)備。機(jī)長廣播讓客艙氣氛陡然緊張起來，他們需要做好最壞的打算。

駕駛艙中，漢森機(jī)長發(fā)現(xiàn)越來越難以操控客機(jī)平穩(wěn)飛行，他打算將客機(jī)降至較低的飛行高度。高度越低，空氣密度越大，提供的升力也就越大。下降高度對于正常的飛機(jī)而言是再尋常不過的基礎(chǔ)動作，但是對于受損的NW85號航班而言，就需要更加小心。

手動操縱客機(jī)耗費了漢森機(jī)長很多體力，他中途不得不讓副駕駛法根頂上，讓自己稍微喘口氣。受過專業(yè)訓(xùn)練的乘務(wù)員也開始將物品歸位，并為即將到來的迫降做準(zhǔn)備。與此同時，乘務(wù)員還要撫慰驚慌失措的旅客。

漢森機(jī)長通過無線電系統(tǒng)和地面技術(shù)人員取得聯(lián)系，但是后者并未提供實質(zhì)性的幫助。NW85號航班的遭遇太罕見了，這也是考驗飛行員飛行技藝的時刻。

安克雷奇機(jī)場是阿拉斯加州最主要的機(jī)場，位于市中心西南方向約8公里處，機(jī)場以美國前參議員特德·史蒂文斯命名。安克雷奇機(jī)場擁有3條3千米長的跑道，其中7R/25L跑道長3780米，15/33跑道長3312米，7L/25R長3231米。在1960～1980年代，受限于當(dāng)時客機(jī)的航程，很多往來于北美和亞洲的航班都要經(jīng)停安克雷奇。時至今日，安克雷奇仍是世界著名的貨運機(jī)場。

漢森機(jī)長和安克雷奇機(jī)場的管制員進(jìn)行了溝通，他們將使用7R跑道，這也是三條跑道中最長的一條。但是，由于客觀條件限制，他們只有一次平安降落的機(jī)會。

漢森機(jī)長在飛往安克雷奇的途中，操縱客機(jī)進(jìn)一步下降高度，他也借此機(jī)會試探客機(jī)的受損程度。按照降落時的程序，漢森機(jī)長逐步放出客機(jī)襟翼，并放下起落架。此時，方向舵的力反饋更強了，兩名飛行員不得不交替上陣。

駕駛艙資源管理的好處也開始顯現(xiàn)出來，當(dāng)副駕駛法根操縱客機(jī)時，漢森機(jī)長和他的搭檔史密斯還能討論降落的技術(shù)性問題，而蓋布機(jī)長則去發(fā)布客艙廣播。對于乘客而言，見到機(jī)長能讓他們安心不少。

降落是最關(guān)鍵的階段，一招不慎，滿盤皆輸。

副駕駛史密斯也幫忙操控油門力度，他增加左側(cè)發(fā)動機(jī)功率，并減少右側(cè)發(fā)動機(jī)輸出。安克雷奇機(jī)場也做好了應(yīng)急準(zhǔn)備，消防車和救護(hù)車都準(zhǔn)備在跑道邊。

飛機(jī)著陸速度超過300公里/小時，損壞的方向舵可能會導(dǎo)致客機(jī)失控。客機(jī)接地后，漢森機(jī)長和副駕駛法根使盡全力把控住操縱桿，以防止客機(jī)偏離跑道。

NW85號航班最終停在了跑道上。客機(jī)停穩(wěn)后，客艙中傳來劫后余生的掌聲。空管看到這架客機(jī)下段方向舵被卡死的情景，也為NW85號航班的機(jī)組發(fā)出陣陣贊嘆。

但航班的安全著陸并未讓航空公司和調(diào)查機(jī)構(gòu)松口氣。世界上還有很多747飛機(jī)在飛行，如果方向舵故障是共性問題，那么下一次發(fā)生故障就不一定能這么幸運了。

美國國家運輸安全委員會（NTSB）派出調(diào)查組趕赴安克雷奇機(jī)場。調(diào)查員發(fā)現(xiàn)停在地面的NW85號航班的機(jī)尾仍在漏出液壓油，這些油來自飛機(jī)的液壓系統(tǒng)。飛行員使用腳踏板通過液壓系統(tǒng)控制方向舵組件，這也被稱為動力控制模塊（PCM）。當(dāng)飛行員踩動腳踏板時，PCM會促使液壓油流動，從而控制方向舵移動。

加裝特制閂

調(diào)查員拆開垂直尾翼的擋板后，發(fā)現(xiàn)PCM的端蓋破裂并完全脫落。這是一個直徑6.35厘米的圓蓋形零部件，它的脫落直接導(dǎo)致PCM失效，模塊內(nèi)部的活塞移動也超出設(shè)計范圍，并導(dǎo)致下段方向舵偏移卡死。

NW85號航班方向舵卡死的原因被查明了，但令人疑惑的是，動力控制模塊的端蓋為什么會失效？

端蓋的材質(zhì)通常是鋁合金，也就是在鋁材中加入一些銅、鎂和鋅。鋁合金相比單純的鋁材而言會更加堅固耐用。材料專家對脫落的端蓋進(jìn)行失效分析，從裂縫的形狀判斷PCM發(fā)生了金屬疲勞現(xiàn)象。

波音在設(shè)計747的時候，就將其定位于越洋長途飛行，也就是要經(jīng)受住每天12～15小時的飛行，其零部件也需要經(jīng)受數(shù)十年的使用。而脫落部件的設(shè)計失效時間就長達(dá)數(shù)十年！也就是說，即便這架飛機(jī)報廢了，這個部件還能用。

調(diào)查員將失效的零部件送回工廠進(jìn)行更詳細(xì)的檢測。鋁合金這樣的金屬是由小晶粒構(gòu)成的，晶粒太大、太小或形狀不規(guī)則，都會帶來負(fù)面效應(yīng)。但零件返廠檢查后沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)方面的問題，調(diào)查員只能另尋他法。

調(diào)查員追查涉事客機(jī)的背景資料后發(fā)現(xiàn)，執(zhí)飛NW85號航班的客機(jī)為波音747-400的首架原型機(jī)，注冊號為N661US。該客機(jī)進(jìn)行了嚴(yán)苛繁瑣的飛行測試后，于1989年12月8日被交付給美國西北航空公司。

也就是說，涉事客機(jī)是當(dāng)時機(jī)齡最長的波音747-400飛機(jī)，其累計飛行時長超過5.5萬小時，起降循環(huán)超7000次，這兩個數(shù)據(jù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通運營的747客機(jī)。客機(jī)過度使用也會讓某些瑕疵提前暴露。有了NW85號航班事故的前車之鑒，NTSB建議航空公司對波音747的動力控制模塊進(jìn)行更為仔細(xì)的檢測。

2006年，法國航空的一架波音747型貨機(jī)下段方向舵也發(fā)生了失效故障，并緊急迫降成功。調(diào)查人員將失效的零部件送至實驗室，但并未在零件上發(fā)現(xiàn)失效的痕跡，反而發(fā)現(xiàn)了制造方面的瑕疵。兩起事故的結(jié)果非常相似，但是調(diào)查員卻沒能發(fā)現(xiàn)事故的起因，正確的預(yù)防建議也就無從談起。

為了提升安全性，波音在747的動力控制模塊中增加了一個特制閂，它能在端蓋脫落后，防止方向舵進(jìn)行大范圍偏移。FAA也發(fā)布了適航指令，強制要求所有波音747型飛機(jī)加裝特制閂，它雖然不能完全避免該部件失效，但起碼能將風(fēng)險降至最低。

此外，波音公司還專門開發(fā)了方向舵PCM的無損檢測方法。2003年7月24日，波音發(fā)布警報服務(wù)公告747-27A2397，公告建議航空公司需要定期對PCM部件進(jìn)行超聲波檢查。

NW85號航班遭遇了下段方向舵卡死的極端情況，但仍平安落地，一方面得益于波音747方向舵的兩段式設(shè)計，如果方向舵是一體式的，飛行員將面臨非常嚴(yán)峻的后果。另一方面，機(jī)組成員的通力協(xié)作同樣功不可沒，尤其是故障發(fā)生時，蓋布機(jī)長的快速反應(yīng)更是挽救客機(jī)的關(guān)鍵一環(huán)。

2004年1月，國際航空飛行員協(xié)會向NW85號航班機(jī)組成員頒發(fā)了“高級航空獎”，以表彰機(jī)組成員的卓越表現(xiàn)。

2009年2月24日，注冊號為N661US的747飛機(jī)作為西北航空公司機(jī)隊的一員，一起加入了達(dá)美航空公司。2015年9月8日，該機(jī)完成了最后一次飛行，抵達(dá)美國亞特蘭大國際機(jī)場，并在2016年4月底轉(zhuǎn)移至達(dá)美航空博物館進(jìn)行公開展示。