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【博評】William:西南航空737飛機事故初探


外電報道,美國東部時間星期二上午11時左右(香港時間星期三凌晨12時),一架原定由紐約飛往達拉斯,編號WN1380多停站航班的西南航空公司737客機,在賓汐凡尼亞州達恩韋爾市上空發生引擎失控事故,引擎艙罩突然碎裂並射出碎片,不但損毀機身及機翼,更擊穿一個機艙窗,令其中一名女乘客嚴重受傷之餘,機艙突然失壓導致的機內外壓差更將該乘客上半身吸出機外,幸而數名男乘客上前將她拉回機艙之餘,一名男乘客更拿東西頂住破窗(!),企圖阻止向外衝的強烈氣流。客機最後於事發後16分鐘降落費城機場。事故造成一死七傷,女乘客(一間著名投資銀行的地區主管)雖然被眾人扯回機內,但因被硬物擊中頭部,最終返魂乏術。


27880號機初入役時的照片,照片來自網絡。

涉事機型是737-7H4型(737-700其中一個版本),飛機生產序號27880,所用引擎為兩台CFM56-7B24引擎(每個引擎24200磅推力,由美國通用航空及法國斯奈克瑪合資組成的民用發動機公司CFM國際所生產,該系列引擎是民航界的「標準引擎」),是該系列第46架飛機,飛機出廠年份為2000年6月,座位是137或148個(本機現時應為載客148位的模式)。


 


經由Flightaware網站所知該航班的基本資料。由下降時間所知,事發時應為11:04AM左右

由此航班飛行資料追綜網頁所見,事發前飛機應該處於最後爬升階段,大約只有1500米就到達預定空層。機師在意外發生後立即大幅轉向並在6分鐘內由9900米急降至3400米(相當於1分鐘1千米高度),以脫離機艙失壓,這速度已接近該機許可的下降速度上限了,同時機師在初段大幅減速後後再提高空速,以保持降落時的速度。飛機最後於上午11時20分降落費城機場。


碎片擊第14A座位側的機艙窗口。平面圖來自西南航空網站

作為國內民航最發達的國家,美國近年其實已鮮有致命民航事故,不過本月就接連發生兩宗致命航空安全事故,而且其中一宗還涉及民航,確實令人有點意外。雖然NTSB剛剛介入調查,但事故起因明顯是引擎問題:根據現場拍得的照片顯示,左引擎其中一塊扇葉在空中突然脫離傳動軸,並撕碎前半部的引擎艙外罩,持續飛散的外罩碎片擊中機身及令左前襟翼多處損毀,最致命的一塊碎片擊毀14A號座位旁的機艙窗戶,並造成嚴重的失壓事故。


英航5390事故中後,調查人員在飛脫的機師觀景窗上搜證。下圖為加拿大製作著名紀錄片Air Crash Investigation 第二季第一集中的模擬片段。圖片來自網絡。
阿魯哈243號班機,為早期的737-200。由圖片所見,破壞相當嚴重,能平安降落實屬奇跡。照片來自網絡。

今次碎片飛散進而令加壓機艙失壓、個別人員被吸出機外的事故十分罕見。過去少數有個別人員被吸出機外的意外中,比較著名的是1990年英航5390班機事故及1988年阿魯哈航空243號班機事故,但這兩次事故的起因都不同:5390班機事故是駕駛室玻璃窗鬆脫,機師上半身被強大氣流吸出機外;243號航班則因蒙皮黏合劑失效,令機身鉚接處出現金屬疲勞,最終令加壓機艙破裂,空姐被吸出機外時因流體錘效應令破洞及裂痕進一步擴大,結果機艙前半部的上蓋整個「飛走」。


法航66號班機事故中,A380客機引擎受破壞更為嚴重,扇葉盤整過脫離並不翼而飛。照片來自英國衛報。

相對於吸走乘客,渦扇扇葉事故就相對稍多,去年年底法航A-380空中巴士即曾發生四號引擎扇葉盤飛脫,連帶整個發動機外罩亦炸飛的事故,幸而沒有造成任何傷亡;而這類事故中最為聞名的,要算是29年前的蘇城空難,那次是因為鈦合金扇葉盤製作時滲入太多氧氣,連續多年運轉後發生金屬疲勞並在空中斷裂脫落,碎片切斷主要液壓及垂尾的控制系統,令全機幾乎無法操控,並在緊急降落時機身翻轉全毀。只是由於機組人員(及臨時加入的其中一位乘客Dennis E. Fitch,他是一名休班的機長訓練導師)臨危不亂,才能保住全機2/3乘客的性命。


法國三角快帆客機是民航史上首次採用引擎置於後機身兩旁構形的客機;中間的為麥道MD-88型客機,註冊編號N927DA;該機於1996年7月發生引擎爆炸事故(達美航空1288號班機事故),造成一對母子死亡,右圖為當時客機所受的破損情況,NTSB相信是扇葉盤後方的壓氣機扇盤破裂,進而嚴重破壞引擎。照片來自網絡。

事實上,737或類似經典構型的民航機若發生引擎扇葉事故,對乘客的危險性已較過去為少了。過去部分民航機是在後機身左右方配置引擎(或者在垂直尾翼翼根佈置第三個引擎),例如法國的三角快帆、英國三叉戟、波音727、麥道DC-9、MD-80/90,以及今天大批支線客機等。這種構形的飛機,機翼可造得更輕巧,而且連結構更穩固(因為是連續結構),升力及低速操縱能力更好(例如在早期客機發展史中,727是低速穩定性最強的客機之一),可以在跑道更短的機場起降。然而,這種構形除了後座噪音可能較強外,另一個隱患在於:由於引擎距離機身相當接近,若果引擎爆炸飛出碎片,有很大機會插進機身中,殺傷乘客,例如前圖所述達美航空1288號班機事故;另方面,如果有更多動能更強的碎片打中機身,可引致更嚴重的失壓,甚至破壞液壓控制系統,令飛機失控,前述的蘇城空難,即是此例。


最上為聯合航空232號班機緊急降前的最後影像,藍色箭嘴為水平尾翼上被碎片擊穿的部分;中圖為蘇城空難現場照片,飛機翻轉解體後,殘骸在跑道上滑行了很遠距離;下為肇事的扇葉盤,整個鈦合金扇盤裂成兩半。照片來自網絡。

至於一般翼下引擎吊艙構形的飛機,由於引擎普遍較遠離機身,加上主翼遮擋了部分角度,就較少有這顧慮了。以下面提到的2016年西南航空3472班機為例,機身雖被碎片擊中,但破洞不算大,失壓狀況亦較輕;就算扇葉脫落後被吸入引擎壓氣機甚至燃燒室,引擎有可能爆炸解體,射出硬度更高的碎片,亦未必對乘客構成即時的危險(但機翼可能構成嚴重損傷了)。今次事故中,有碎片剛巧擊中飛機窗,導致較嚴重失壓並令乘客給捲出飛機外,實屬不幸的小概率事件。


箭頭所示,應是被碎片擊中的機翼及機艙窗戶。照片來自網絡。

 


NTSB調查員調查扇葉的情況,可見其中一塊(紅箭咀位置)已經不翼而飛。照片來自網絡

然而,由現時少數幾張近距離照片顯示,今次的扇葉斷裂情況和過往大部分意外有些不同;扇葉既不是中間折斷,也不是整個鈦合金扇葉盤解體,反而是根部仍保留在扇葉盤托架上,但其它部分就整個分離。這有可能是鈦合金制葉片在熔鑄過程中出現瑕疵,有稍多氧氣滲入到合金中,令部分結構脆化,經年累月下因金屬疲勞而斷開;然而,由於斷裂地方是在受力最強的根部與扇葉盤接合處,而那裏有等離子噴塗方式塗上抗磨損度更高的銅鎳銦合金層,以防止鈦合金被劃傷及磨損;同時,接觸點亦有足夠的潤滑,以進一步減少磨損,理論上不會那麼容易斷裂。


2016年西南航空3472號班機事故中,碎片擊中機身,但只是造成裂口,未有貫穿機身,方不致造成嚴重傷亡。照片來自網絡。

更令人驚訝的是,兩年前另一班西南航空同型號客機(737-7H4,生產序號MSN29086)亦發生類似意外,同樣是整塊扇葉由根部斷裂並撕毀引擎罩,而意外客機的出廠時間更非常接近(其實就是同月),由生產流程來看,引擎甚至應是同一批次產品。由這點看來,有可能是製作葉片或抗磨合金鍍層時已出現工藝問題。


一位從事航空界的友人指出,大部分飛機引擎的扇葉和扇葉盤都可以獨立裝拆,只要依照 ATA 手冊 Chapter 70″Engines & Standard Practices” 記載的相關程序進行的可,而任何符合 MRO資格的機構都可以執行相關維護工作,拆除相關扇葉甚至扇葉盤,等一段時間後即可送回專門維修廠房維修。亦即是說,只要西南航空以X光機進行例行檢查時,應能發現相關暇疪並自行進行更換工作的(照理,西南航工維修部的員工不會在保養時忘了加潤滑劑吧)。上次事故後聯邦航空安全局(FAA)已要求西南航空加強對飛機零部件的檢查,但今次又出現幾乎一樣的事故,實在令人懷疑西南航空是否有跟足要求進行詳細檢查。



CFM-56 7B扇葉裝崁程序片段

無論如何,意外已經發生了,航空界總是有句有點「風涼」的諺語:每次意外,都可以令航空交通更安全。問題是,這是以認真吸取經驗及教訓,並確立解決方案為前題。話說西南航空雖是美國第一大廉航,但過去所獲投訴不少,而且亦兩次因為維修不善而被FAA重罰;今次事故,雖然可能涉及葉片製作工藝或後期加工問題,但西南航空的維修部門似乎亦有疏於檢查,以至無法及時發現及維修暇疪的嫌疑(尤其是同一航空公司同一機型兩年前已發生幾乎一樣事故的情況下)。另外,737系列客機及CFM56引擎幾乎是今日民航界最重要的客機與引擎,尤其CFM56幾乎已成為中型支線及幹線客機的「標準」裝備之一,若設計、製作工藝存在問題,或者固有維修流程有可能損害相關結構,將對航空安全構成很大的風險,有關部門及公司應該盡快查出問題,以保障乘客的安全。



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