美航191號空難解密(上):這套「省時」的程序,就是殺死273人的元凶

美航191號空難解密(上):這套「省時」的程序,就是殺死273人的元凶
Photo Credit: Jon Proctor GNU Free Documentation License

我們想讓你知道的是

美航一九一班機墜毀這個可怕的案件,根據多位目擊者的證詞及躺在跑道上的那具發動機,這起空難最明顯的原因就是飛機的一號發動機在起飛過程中脫落。但是,調查員想知道的是為什麼那具發動機會由機翼下脫落,及為什麼在一具發動機脫落後,飛機竟然會墜毀。

美國航空一九一號班機是美國航空一班從芝加哥奧黑爾國際機場前往洛杉磯國際機場的定期航班。1979年5月25日,執行該飛行任務的一架DC-10-10型客機起飛時因左邊引擎突然脫落,導致前緣襟翼失控和主儀表斷電,加上飛行手冊中單引擎失效之緊急處理未涵蓋前緣襟翼失效的狀況,導致按照訓練的飛行組員仍無法挽救。

飛機最終失速墜毀,導致機上兩百五十八位乘客、十位空服人員、三位飛行組員及兩位地面人員罹難。以機上人員罹難人數計,是次事件至今仍為美國本土史上傷亡最多的空難。以總傷亡人數計,則是九一一恐怖襲擊事件前美國本土傷亡最慘重的空難。

文:王立楨

為什麼發動機會掉下來?

美航一九一班機墜毀的十五分鐘之內,國家交通安全委員會就收到通報,立刻組成一個調查小組,當天就由華盛頓趕到芝加哥,著手調查這個可怕的失事案件。

根據多位目擊者的證詞及躺在跑道上的那具發動機,這起空難最明顯的原因就是飛機的一號發動機在起飛過程中脫落。但是,調查員想知道的卻是為什麼那具發動機會由機翼下脫落,及為什麼在一具發動機脫落後,飛機竟然會墜毀。根據飛機公司的設計,三引擎的DC10不但可以只靠兩具發動機維持飛行,更可以在起飛時只靠著兩具發動機爬高,所以調查員想瞭解到底是飛機公司的設計錯誤,或是在飛機失去一具發動機後,驚慌的飛行員操作錯誤導致飛機墜毀。

失事調查小組成員在失事當天傍晚抵達現場,兵分二路展開工作:一部分人去跑道上檢查脫落的發動機,另一部分人則到墜機現場去檢視飛機的殘骸。

在跑道上檢視脫落發動機的檢查員找到一枚斷掉的螺栓。這枚螺栓應該裝置在發動機派龍後方隔板(Bulkhead)上,負責將派龍與機翼骨架拴緊。檢查員當時認為,那枚螺栓早先已經斷掉,斷掉之後使派龍前方隔板上所承受的扭力加大,導致前方隔板上的兩枚螺栓也相繼被巨大的扭力扯斷。派龍原本是被三枚螺栓固定在機翼下,等這三枚螺絲都相繼扯斷,整個發動機就由機翼脫落。這個理論在當時看起來合情合理,所以失事調查小組在幾天後就宣佈他們已經找到發動機脫落的元凶了,並在記者會上展示那枚斷落的螺栓。

雖然調查小組已經對外做了如此的宣佈,調查小組中的一位金屬專家麥克.馬克思(Michael Marx)卻不這麼認為。他仔細檢查過那枚螺栓之後,發現螺栓的斷裂處相當平整,斷裂處也很新,並不是老舊的裂痕,因此他覺得那枚螺栓是在這次意外中折斷的,而不是意外之前折斷的。簡單的說就是:折斷的螺栓是結果,而不是起因!

馬克思雖然如此認為,但他必須有更強有力的證據來證明自己的論點。於是他開始追查失事飛機的所有維修資料,希望能由維修檔案中找出蛛絲馬跡。

沒有遵照維修程序

結果他不必花太多的時間就找到一個相當明顯的線索:那架飛機在失事前八個星期曾經做過維修,維修時把一號發動機由機翼上卸下,維修過後再重新裝回機翼上。而就在發動機拆卸、重裝的過程中,美航並沒有按照製造商麥道公司所建議的維修程序來進行。

根據麥道公司所提供的發動機維修程序,發動機必須先由派龍上卸下,然後再將派龍由機翼上卸下。但馬克思卻發現美國航空公司的維修部門自己發展出一套

「省時」的辦法,就是將發動機與派龍當成一個單元,一次就將發動機與派龍同時由機翼上卸下。根據美國航空公司維修部門的說法,這套新的程序替公司節省了百餘小時的工時。

這套「省時」的程序,看在馬克思眼裡卻是殺死兩百七十三人的元凶!

飛航解密224插圖
Photo Credit: 遠流出版

美國航空公司這套「省時」維修程序是將發動機及派龍的整個單元裝在一個貨物托盤上,然後由技工在一旁引導堆高機的操作員,用堆高機將托盤緩緩抬起,使發動機派龍上的前後兩個隔板與機翼上兩個吊掛點對準,然後裝上螺栓並鎖緊,就功德圓滿。

聽起來這是相當容易的步驟,但在現實環境裡並沒有那麼簡單,因為機翼上的吊掛點是固定的,所以派龍上的前、後兩個隔板必須在一個『恰好的位置』,才能精確地將前隔板上的兩個螺栓洞與後隔板上的一個螺栓洞,和吊掛點上的三個螺栓洞同時對齊。但是要用堆高機將派龍上的兩個隔板放在「恰好」的精確位置,非常不容易,而如果僅有一個或兩個洞可以對齊時,技工勢必要用其它方法試著去將另外的幾個洞口對正。這其它的方法可能就包括使用蠻力,且運用蠻力的過程就會讓螺栓或隔板受到不該承受的應力。

有了這個發現之後,馬克思再回頭到飛機殘骸處去尋找一號發動機派龍上的前後兩個隔板,結果,果不如其然的讓他在派龍的後隔板上發現了陳舊的裂痕!

馬克思根據這些證據,寫出了一號發動機為何會在那天起飛時脫落的原因:

  • 一號發動機派龍的後隔板在八星期前進行維修時,因為程序不對而承受到了超限的應力,導致後隔板上發生裂痕。
  • 此後的八個星期當中,每次飛行在發動機的巨大推力下都會讓裂痕擴大。
  • 最後到了五月二十五日,飛機起飛時發動機所產生的四萬餘磅推力,終於將那塊後隔板扯斷。
  • 後隔板扯斷之後,後隔板與機翼吊掛點之間的螺栓也隨即被拉斷,此時整具發動機僅靠著前隔板上的兩枚螺栓吊掛在機翼下面。
  • 而那兩枚螺栓及前隔板卻無法承受四萬餘磅的力量,於是在那巨大的推力之下,發動機以那兩枚螺栓的吊掛點為圓心,以順時鐘方向,朝著前方、上方衝去。
  • 發動機在前衝的過程中,把派龍上的前隔板扯斷,同時將派龍與機翼間的蒙皮及附近的液壓管路撕裂,發動機及派龍隨即由機翼上方飛脫!

這場意外能避免嗎?

根據馬克思所呈現的證據及他所述說的經過,發動機由機翼上脫落的過程真相大白。在知道這個原因之後,下一個問題就是:這架三引擎客機在設計上可以靠著兩具發動機飛行,為什麼在一具發動機脫落之後,竟然會墜毀?

通常在飛機失事調查時,黑盒子及通話記錄器是兩項協助調查的利器,因為通話記錄器提供了飛機失事前飛航組員在駕駛艙內的對話內容,由這份資料調查員可以瞭解飛航組員在最後三十分鐘內做了什麼處置。而黑盒子則可以提供飛機失事前的各種數據如空速、姿態、發動機及各種不同系統的資訊。調查員根據這些資料,就能瞭解飛機在墜毀前的狀況及飛行員在那些狀況下做了哪些處置。

調查員在失事當天就在殘骸中找到了黑盒子及通話記錄器,兩個儀器雖然在墜毀時受到巨大的撞擊及大火高溫的摧殘,外觀及內部零件均已破損不堪,但經過國家交通安全委員會的專家小心還原後,其內的資料就在調查員前重現。

調查員們聆聽駕駛艙內的錄音帶時失望的發現,錄音機竟然在飛機離地的那一瞬間停止錄音,所錄到的最後一句話就是副駕駛所說的那句「幹!」停止錄音的原因很簡單:通話記錄器的電源是由一號發動機提供,一號發動機脫落之後,錄音機就因失去電力而停止錄音。

在沒有通話記錄的狀況下,調查員只能根據黑盒子中的資料來研判飛機最後的五十餘秒中,飛航組員在座艙中做了什麼事情。

調查員發現,通話記錄器因為失去電源而失效的同時,正駕駛的儀錶板、失速警告器及翼前緣襟翼不對稱警告燈也在同時失效。理由還是一樣:那些儀錶的電源都是由一號發動機所提供。

正駕駛的儀錶板上所有儀錶失效雖然是個問題,但不是大問題,因為副駕駛的儀錶板電力是由三號發電機所提供,所以副駕駛前面的儀錶仍然有效,而且那時是由副駕駛在操縱飛機,所以正駕駛前面的儀錶失效所引起的問題並不是很大。

但是,失速警告器及翼前緣不對稱警告燈這兩個儀器失效就是個大問題了:這兩個儀器都在正駕駛那邊,副駕駛儀錶板上並沒有備份。而最後飛機失事的原因之一,就是因為座艙裡所有的組員都沒有人知道左翼外側的翼前緣襟翼已經因為液壓油的外洩而收回,右翼的翼前緣襟翼卻沒有收回,左右兩個翅膀的翼前緣襟翼不對稱,繼而導致左翼失速。

換句話說,正駕駛眼前的儀器已經失效,無法告訴組員「翼前緣襟翼不對稱」,而副駕駛的儀器又不能告訴他這個情形。假設駕駛艙裡的組員有辦法瞭解這種情況的話,這場悲劇很可能是可以避免的。

起飛之前,飛航組員根據當天飛機的三十七萬九千磅總重量,計算出起飛的V1速度是一百卅九浬,帶機頭的速度該是一百四十五浬,一具發動機失效時的安全爬升速度(V2)是一百五十三浬。根據黑盒子的資料,正駕駛在飛機達到上述速度時,叫出「V1」及「帶機頭」的指令,副駕駛在一百四十五浬空速時拉回駕駛桿,然後飛機在空速一百五十九浬的時候離地。如果一號發動機早幾秒鐘在達到V1之前脫落的話,這次失事也可以避免。

美航191號空難解密(下):「降低成本」的槓桿另一邊是273條人命

書籍介紹

本文摘錄自《飛航解密:美國航太專家關於飛航安全、訓練與管理的大解密》,遠流出版

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作者:王立楨

  • 即將準備降落,鼻輪指示燈卻出了問題,該怎麼辦?
  • 飛機兩個發動機在41,000呎的高度同時熄火了,還可以重新啟動嗎?
  • 起飛沒多久,尾翼卡住了,是否盡快掉頭,返場落地?
  • 失去空速指示,飛機仰角達18度,要如何飛出這個困境?
  • 還沒飛到目的地,還在三萬多呎高空,飛機燃油已經漏光,能夠安全飄降嗎?
  • 在兩萬兩千呎高空,右艙門突然整個掉落,8-12排座椅全都掉落機外,要如何緊急回航?

本書作者王立楨畢業於美國紐約航太學院,曾長期任職於全球最大航太國防公司之一洛克希德馬汀公司,對於飛機及航太科技有著深度的瞭解與實務經驗,也對飛航事故發生的原因有精闢的研究。作者以淺顯易懂的文字說明飛機座艙資源分配、飛行人員工作,另一方面,藉由通話記錄與黑盒子等檔案資料還原事發當時過程,解釋許多在飛行途中飛行員遇到的狀況、問題,以及解決方法。

飛航解密
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責任編輯:游家權
核稿編輯:翁世航