現(xiàn)代客機(jī)是如何做到單引擎飛行的?


現(xiàn)代飛機(jī)之所以能區(qū)別于風(fēng)箏和無動力滑翔翼、滑翔傘,就在于飛機(jī)都是有動力飛行。對當(dāng)代的噴氣客機(jī)來說,發(fā)動機(jī)也就是飛機(jī)引擎,是整個飛機(jī)上最為關(guān)鍵的設(shè)備。發(fā)動機(jī)不僅僅是提供飛行動力的來源,還是飛機(jī)上的飛控、電力、液壓、空調(diào)等所有主要系統(tǒng)的電力來源。一旦主發(fā)動機(jī)失效,若備用供電系統(tǒng)不能及時啟動,那么整個飛機(jī)的操控系統(tǒng)將全部黑屏,空調(diào)會停止運行,甚至起落架都無法收放。最重要的,還是在引擎失效后能不能再確保安全的平飛和降落。發(fā)動機(jī)失效,在起飛、平飛和降落(進(jìn)近)過程中面臨的挑戰(zhàn)并不相同。一般來說,起飛階段出現(xiàn)引擎失效最麻煩。而在平飛和進(jìn)近階段,現(xiàn)代客機(jī)仍然有一定的無動力滑翔能力,若在6000米以上高空出現(xiàn)動力完全失效,仍然可以滑翔幾十甚至上百公里,尋找迫降地點。
現(xiàn)在絕大多數(shù)運行中的客機(jī)之所以采取雙發(fā)布局,包括渦槳雙發(fā)飛機(jī),就在于當(dāng)代的引擎技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完善,在確保檢查到位和保養(yǎng)到位的情況下,渦扇發(fā)動機(jī)的安全壽命甚至可以高達(dá)數(shù)萬到十幾萬小時,已經(jīng)超過了機(jī)體本身的安全壽命。不過因為外部飛行環(huán)境復(fù)雜,大氣中常年有沙塵和雨雪的影響,還有一些材料、制造、裝配質(zhì)量隱患,因此當(dāng)代客機(jī)的發(fā)動機(jī)仍然有一定的單發(fā)失效的概率。采取翼吊設(shè)計的雙發(fā)民航客機(jī),一臺發(fā)動機(jī)發(fā)生故障,無法正常提供推力,簡稱空中“單發(fā)失效”。單發(fā)失效后,停車的發(fā)動機(jī)會產(chǎn)生風(fēng)車阻力,加上機(jī)翼一側(cè)沒有動力,飛機(jī)機(jī)翼的推力平衡被打破,飛機(jī)會向發(fā)動機(jī)失效的一側(cè)偏轉(zhuǎn),從而導(dǎo)致飛機(jī)向內(nèi)側(cè)產(chǎn)生坡度。如果不采取行動,飛機(jī)機(jī)頭會偏轉(zhuǎn)和滾轉(zhuǎn)。為了阻止這種情況發(fā)生,飛行員會通過垂直尾翼的方向舵進(jìn)行偏航調(diào)整,通過相反的力矩阻止飛機(jī)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

若是在起飛的過程中出現(xiàn)單發(fā)停機(jī),飛機(jī)的推力會隨即減小一大半,最多可以達(dá)到80%。在巡航時單發(fā)失效,平飛最大速度會減少至少30%,對飛行安全造成嚴(yán)重的威脅。單發(fā)失效除了造成偏轉(zhuǎn),還會導(dǎo)致動力不足。如果動力不足,空氣就不能給機(jī)翼提供足夠的升力。所以單發(fā)失效后,飛行員一般還會加大工作發(fā)動機(jī)的推力。如果還是無法維持飛機(jī)在原有高度層飛行,飛行員會根據(jù)飛行管理計算機(jī)的提示,適當(dāng)降低飛行高度,下降到僅憑單臺發(fā)動機(jī)也能維持正常飛行的高度層,并保持工作發(fā)動機(jī)的最大連續(xù)推力,使飛機(jī)加速至單發(fā)遠(yuǎn)程巡航速度,維持飛機(jī)繼續(xù)飛行。但是單發(fā)飛行畢竟不是一種正常的狀態(tài),若再出現(xiàn)失效將非常麻煩,所以單發(fā)失效后,飛行員通常會傾向于選擇盡快在就近的備降場著陸,以確保旅客和飛機(jī)的安全。
巡航階段遭遇單發(fā)失效,雙發(fā)客機(jī)可以依靠一臺發(fā)動機(jī)飛到航線附近的機(jī)場備降,這種能力叫做“延程飛行”,即ETOPS能力。到目前,777機(jī)型擁有330分鐘ETOPS能力,也就是理論上可以依靠一臺發(fā)動機(jī)繼續(xù)飛行高達(dá)5個半小時,可以單發(fā)飛行4000公里以上,這也是越洋洲際飛行的重要保障,因為中途可能沒有可以備降的機(jī)場。ETOPS能力越強(qiáng),航線設(shè)計受備降機(jī)場位置的影響越小,可以允許更加直線的國際航線。

現(xiàn)代民航客機(jī)的設(shè)計制造已經(jīng)考慮了保障雙發(fā)飛機(jī)在一個發(fā)動機(jī)失效情況下,憑另一發(fā)動機(jī)安全飛到備降機(jī)場的可能。所以單發(fā)失效的飛機(jī)是完全有能力安全到達(dá)備降場并著陸的。
單發(fā)失效已經(jīng)屬于一項常規(guī)訓(xùn)練,是每個飛行員都必須熟練掌握的技能。最近5年,全球記錄的客機(jī)發(fā)動機(jī)自身故障相關(guān)事件共300余起,全部是單發(fā)出故障,只有一起墜機(jī),其余全部安全著陸,可見事故處置成功率極高。這唯一一起出問題的,是一架渦槳小型客機(jī),問題出在了起飛階段A發(fā)動機(jī)突發(fā)停車,而飛行員卻錯誤的把正常工作的B發(fā)動機(jī)當(dāng)故障發(fā)動機(jī)關(guān)了,說的就是某島上的二把刀!