空难纪录之——'如果你拉动N1的转速--那个自动油门会不会有反应...？'

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'如果你拉动N1的转速--那个自动油门会不会有反应...？'

- DC-10飞行工程师对机长说。

航空公司机长的职业不仅仅是能够熟练、精确和大胆地驾驶和指挥一架大型飞机。它还涉及到作为一种生活方式的自我约束，一种持续的决心--年复一年--在任何时候和任何情况下都要在规定的安全和飞机性能参数内飞行。

国家航空公司（NATIONAL AIRLINE）的DC-10（注册号N60NA），是交付给该公司的16架三引擎宽体型客机中的第一架，到1973年11月3日只使用了两年零两天。

这一天，它被安排运营该公司的27号航班，从佛罗里达州的迈阿密到加利福尼亚州的旧金山。这次飞行不是直达的，而是包括在新奥尔良、休斯敦和拉斯维加斯的中途停靠港。负责指挥的是威廉-布鲁克机长，他是一位经验丰富的高级飞行员，自1946年以来一直在国家航空公司工作。作为战时优异飞行勋章和三枚航空奖章的获得者，他令人印象深刻的记录包括在活塞发动机的洛克希德-北极星客机、柯蒂斯-突击队员运输机、康维尔340和440客机、道格拉斯DC-6和DC-7客机、涡轮螺旋桨的洛克希德-伊莱克特拉以及波音727喷气式客机上的经验。他在18个月前晋升为DC-10客机的机长，在54岁的时候，已经累计飞行了近22,000小时。

布鲁克机长的机组人员也有令人印象深刻的经验。副机长埃迪-桑德斯（Eddie Saunders），33岁，在公司工作了8年，作为飞行员有7000多个小时，并在一年多前完成了DC-10的培训。飞行工程师金-汉克斯的经验与机长不相上下--在国家航空公司工作了23年，总时间接近18000小时，在DC-10上的时间超过1200小时。

这次前往路易斯安那州新奥尔良，然后前往德克萨斯州休斯敦的例行飞行在各方面都很正常--在高气压的影响下，天气晴朗，适度多云，盛行西北风，这是一次日常的、无事故征兆的航空飞行，DC-10表现无误。

当地时间下午2点40分，DC-10客机再次从休斯顿起飞，进行下一段飞行，即前往内华达州拉斯维加斯的长途飞行，预计需要2小时50分钟。对于在客舱和下层厨房值班的9名空姐来说，这将是一个相对轻松的阶段；DC-10的249个乘客座位中只坐了116个人，还不到这架大飞机的一半，而且在这个时候，没有正餐需要供应。

从休斯敦起飞后，被允许进入11900米高度，机组人员启动了自动驾驶和自动油门系统进行爬升。

当DC-10平飞后，其巡航速度稳定在0.82马赫，飞行员解除了自动油门，飞行工程师手动重新设置动力以保持速度设置。随后，飞行在11900米高度继续顺利飞行。

大约两小时后，当DC-10在新墨西哥州索科罗附近时，副机长桑德斯离开驾驶舱，去客舱进行例行检查。在他不在的时候，机长和资深飞行工程师开始讨论DC-10的自动油门系统的操作，猜测该系统从哪里获得在各种自动油门模式下控制发动机油门设置所需的电子输入。

麦道DC-10配备了两个独立的自动油门系统，但只有在自动降落模式下运行时，两个系统才会同时启动--以提供完全自动驾驶控制降落所需的冗余度。在所有其他的飞行阶段，两个自动油门系统--两个飞行员位置各有一套--是单独使用的。每一个都有相同的功能--能够自动定位飞机的油门以保持选定的空速，或基于发动机低压压气机转速的发动机推力水平--通常被称为N1。

两种自动节气门系统都可以由飞行员使用，并在飞行员挡风玻璃上相应的自动节气门控制面板上选择所需的工作模式--空速或N1。当使用空速模式时，所需的空速也同时通过自动油门控制板上的控制旋钮来选择。选择的速度显示在自动油门控制面板上的一个 "窗口 "中，同时也显示在飞行员空速指示器上的一个内部 "速度记录器 "上。

在与布洛克机长进行了一些讨论后，飞行工程师汉克斯大声问道，如果N1转速表的断路器被拉开，自动节气门会有什么反应。布鲁克承认他不知道，但同意了飞行工程师的建议，即他们尝试一下，看看会发生什么。

N1转速计的断路器安装在飞行甲板的头顶紧急断路器控制面板上，所有三名飞行机组成员都可以轻易地接触到。

因此，布洛克在空速模式下重新启动了自动油门系统，并选择了475公里的自动油门指令速度。在让飞机的速度在自动油门控制下稳定在这个数字上大约10秒钟后，汉克斯从他的工程师座位上伸出手来，连续拉开1、2、3号发动机的N1转速表断路器。

断开连接似乎根本没有影响到油门的设置，这使布洛克和汉克斯相信控制自动油门系统的输入来自N1转速表以外的某个地方。但为了进一步检查系统的反应方式，布洛克又将选定的自动油门速度降低了大约9公里，用他的空速指示器上的指针作为参考。他很感兴趣地看到，在这种效果下，油门略微迟缓。他满意地对汉克斯说："就是这样，"。

这时，机长再次解除了自动油门系统，打算手动调整发动机功率，而汉克斯再次伸手重设N1断路器。在他这样做后不久，从飞机的右侧传来了一声巨大的爆炸声，伴随着可怕的转轮声，一阵剧烈的振动和严重的缓冲，整个飞机都在震动。

'该死--那是什么？布鲁克向汉克斯叫道，他的眼睛因恐惧而睁大。

*****

在客舱里，直到那一刻，一切都很平静。从休斯顿出发的飞行时间很长，而且相当无聊，但天气很好，飞行条件平稳而舒适。

现在已接近傍晚，再过40分钟，他们就会在拉斯维加斯着陆。

许多乘客在细心的乘务员为他们提供了愉快的午后点心后，放松了下来，现在正坐在椅子上打瞌睡；其他人在阅读。还有一些人，他们漫长的飞行的单调性现在被简餐打破了，又开始热烈地交谈起来。

在客舱经济舱的前部右侧，在头等舱隔板后面不远处，乔治-加德纳正靠在座位上，喝着空姐刚给他带来的饮料。他是一个来自德克萨斯州博蒙特的已婚父亲，在伯利恒钢铁公司担任机械师，在休斯顿登机，是去新加坡工作的第一站。虽然他在飞往拉斯维加斯的航班上有一个靠窗的座位，但从窗外看不出什么来--坐在17H的位置上，他向下的视线基本上被机翼的前缘和飞机右翼下发动机的巨大罩子所限制。

他接受了机长在飞行早期通过客舱扩音系统提出的合理建议，一直系着安全带--但为了让自己更舒适，他把安全带松弛了几厘米。

下午4点40分左右，在没有任何警告的情况下，机上所有的人都被一场可怕的爆炸突然把他们从沉思中惊醒了。爆炸似乎来自于右侧，在同一时刻，开始了严重的震荡，整个飞机的晃动令人震惊。几秒钟后，机身的右侧出现了一连串快速而响亮的撞击声。

在经济舱的前部，效果是戏剧性的；有什么东西猛烈地撞击着17H座位的加德纳先生旁边的舷窗。窗户外侧的蒙皮裂开了，在一瞬间，窗户的内外透明玻璃都爆炸性地炸开了，这次爆炸的声音在机舱内响起。随着整个压力机体仍在震荡，一股巨大的气流随之而来，开始通过裂缝减压。

又过了一会儿，在所有坐在附近的人的惊愕中，不幸的加德纳先生被吸了进去，头和肩膀先被吸进了他身边的窗户缺口。他被松开的安全带固定在那里，一半在飞机内，一半在飞机外，而隔壁座位上惊恐的乘客，自己在机舱减压的强大冲击力下挣扎，拼命想把他拉回来。但是，这就像试图把一个游泳者从强大的漩涡中救出来一样--吸引他的力量实在是太大了，无法克服。在几秒钟内，加德纳先生的身体已经完全从松弛的安全带中滑落，在一瞬间，他消失了，坠落到数千米的圣奥古斯丁平原上。

一架国家航空公司的DC10，与乔治-加德纳事故的那架型号类似。

在客舱的更后面，突然的减压使飞机上充满了刺激性的蓝灰色烟雾，乘客的氧气面罩立即从头顶上垂下。在下层甲板的厨房里，两名值班的空姐在听到爆炸声时正坐在折叠椅上。几分钟后，当整架飞机开始剧烈振动时，机身右下方出现了巨大的撞击声，显然就在厨房的舱外。几乎就在同时，厨房里出现了一股强大的空气涌动，将餐巾纸和锅垫卷起，通过气流迅速吸向客舱的后部。储藏室和服务车室的舱门被拉开，一些手推车被拉进厨房。

意识到加压舱正在快速减压，并看到她们头顶上的氧气舱未能展开面罩，这两个女人站起来去拿储存在厨房里的便携式氧气设备。但是两人在到达之前都失去了知觉。

与此同时，在驾驶舱里，飞行工程师看到3号发动机燃料关闭手柄上的火灾警告灯已经亮起。他试图拉动手柄，但发现它无法移动。在几次尝试失败后，他拉动了3号发动机防火墙的关闭手柄，并向3号发动机排放了两个灭火器瓶。他还意识到客舱正在减压，于是关闭了机舱排气阀并启动了乘客氧气面罩的手动释放开关。

在汉克斯这样做的时候，副机长桑德斯赶紧回到驾驶舱里坐下，飞行员们开始紧急下降。与空中交通管制员的无线电通讯似乎已经失效，但桑德斯打开了飞机应答器上的紧急发送代码，提醒阿尔布开克进场控制中心，该航管单位在飞行的这一阶段处理DC-10的紧急情况。

工程师仪表板上的警告灯现在显示3号发电机（在右发动机上）已经失效，3号发动机的交流和直流电路也都失效。1号（左）发动机的发电机也出现了故障症状，而左发动机的油压和液压含量表都出现了异常低的指示值。

下午4点45分，发动机爆炸后约5分钟，随着所有驾驶舱系统的电力成功恢复，桑德斯与阿尔布开克进场控制中心重新建立了联系，DC-10被允许下降到2500米以下。阿尔布开克，距离飞机位置东北方向仅110公里，是最近的适合紧急降落的主要机场。

在客舱内，尽管机舱内烟雾弥漫，但空姐们现在正在乘客中穿梭，帮助他们戴上氧气罩。并非所有的面罩都是一次性展开的，在机舱的一些区域，在面罩落下之前，有几秒钟到三分钟的延迟。在左后舱，氧气面罩根本没有展开。在这个区域，乘客不得不自己撬开氧气舱的盖板，或者坐到机舱内有氧气罩垂下的空位上。

一些乘客显然不知道如何使用氧气面罩。有些人在取出氧气面罩后，向前戴上，而不是将面罩拉向自己。这样就不能拉动启动氧气供应的绳索，所以没有提供氧气。其他乘客在短时间内就不再尝试使用面罩，因为他们无法确定氧气是否在流动，或者因为氧气面罩的储气袋没有充气，导致他们认为设备有问题。在三个案例中，乘客太用力拉下面罩，以至于产生氧气的气瓶从支架上被拉下来，掉到了座位上，氧气产生过程中氧气瓶中产生的高温化学反应严重烧毁了座位上的装饰材料，造成了机舱内火灾的危险。

机舱工作人员帮助乘客做好紧急降落的准备，指导他们在时机到来时如何支撑自己。在下层的厨房里，当DC-10飞机下降时，在那里值班的两名空姐恢复了意识，其中一名空姐通过服务手推车电梯回到了上层客舱。

当DC-10继续下降时，阿尔布开克进场控制中心向飞行员提供了进入阿尔布开克国际机场26号跑道的参数。机场的紧急服务部门被启动，站在跑道上等待DC-10的降落。

在飞机下降和进场的整个过程中，仅靠左侧的发动机，左侧发动机的油压和液压油继续减少，但发动机及其系统的运行似乎没有受到影响。机翼前缘襟翼和后缘襟翼能够正常伸展，但起落架却没反应，机组人员不得不使用紧急伸展系统将其放下。最后，在下午4点59分，即机上紧急情况发生后近20分钟，DC-10飞机安全着陆。

布洛克机长决定不再冒险，乘客和机组人员将立即通过紧急疏散设备离开飞机。因此，当DC-10在跑道上刹车停稳后，机舱人员立即打开机舱门，展开充气式逃生滑梯。左前舱门的滑梯意外地从门框上脱落，而右机翼出口的滑梯则毫无用处地延伸到机翼顶部，但其他六个滑梯都正常充气，整个疏散过程在大约60秒内成功完成。

直到这时，机组人员才得知，有一名乘客在飞行中被吸出飞机。他们还看到，3号（右侧）发动机的巨大进气罩和风扇都不见了，显然是在飞行中被撕掉了。

20名乘客和4名机舱服务员后来在附近的科特兰空军基地的军事医院接受了检查。10人因缺氧和减压病接受了治疗，10人因吸入烟雾接受了治疗，2人因在匆忙撤离过程中遭受擦伤接受了治疗。其余两人不需要治疗。

*****

在DC-10被拖到阿尔布开克机场的维修设施后，对其进行了检查，发现3号（右侧）发动机的第一级风扇组件在飞行中解体，带走了整个进气罩、旋转锥和几乎所有第一级风扇叶片，只剩下6片。丢失的进气罩隔板上的部分多孔材料被发现卡在风扇出口导流叶片上。除了进气口整流罩、旋转锥和38个第一级风扇叶片中的32个之外，风扇叶片密封环也不见了。

剩下的6个一级风扇叶片都被严重损坏。发动机的2号和3号主轴承已经解体，承载第一级风扇组件的N1轴在其前端附近有一个螺旋状断裂。它在裂缝的地方也有轻微的弯曲。3号发动机机舱内的电线被从交流发电机上扯下来。

除了与3号发动机风扇组件直接相连的机舱窗户被毁之外，飞机的结构还遭受了风扇叶片解体所造成的其他严重损害。机身下部有许多撕裂和穿孔，其中一些相当严重，大小从3250到1062平方厘米不等。在右机翼的内侧前缘和机身融合区域发现了较小的穿孔和蒙皮损伤。机翼底部的一个穿孔延伸到机翼内侧的油箱。

DC-10的1号（左侧）发动机也被3号发动机的风扇组件的碎片击中。一个风扇的部分叶片击穿了发动机油箱，1号发电机的恒速驱动器的电线被切断了。

对2号（机尾）发动机的检查表明，它也被3号发动机的小碎片击中了。一小块风扇叶片嵌在进气罩的前部，2号发动机的两个风扇叶片的前缘受到损坏。发动机内部的内窥镜检查显示，三个压缩机叶片被吸入的碎片划伤。

对飞机结构的受影响区域进行的内部检查显示，潜在的损害非常严重。右侧升降舵的 "向上 "控制电缆被切断，方向舵调节的 "向左 "电缆也被切断。在右机翼与机身的融合区域，3号发动机的液压管线被撕裂和切断，而3号发电机的6条馈电电缆中的4条，以及差动电流变压器的线路也被切断。

在左侧的1号发动机机舱内也发生了线路和液压管线的损坏。连接1号发动机的燃油流量泵和其相关的燃油流量电子装置的导线被切断，1号发动机的液压系统用于伸展襟翼的液压管线有凹陷，部分被压断。1号和3号液压油箱都是空的，里面的液压油通过断裂的液压管线漏完了。

这架DC-10配备了一个多参数的洛克希德209数字型飞行数据记录器，类似于近一年前在佛罗里达州迈阿密附近的大沼泽地坠毁的洛克希德三星客机（注册号N301EA）所配备的记录器。该记录器没有因发动机解体而受到任何损害，但所有试图读出它在飞行期间的记录的努力都被证明是徒劳的。国家航空公司和DC-10机组人员都不知道，飞行数据记录器在飞行前的一段时间内已经无法使用，记录器内完全没有任何数据，这大大增加了调查发动机故障及其原因的复杂性。

然而，幸运的是，安装在DC-10上的Sunstrand驾驶舱语音记录仪是完全可用的，它不仅提供了飞行最后30分钟的驾驶舱对话的清晰记录，而且还提供了解体前的发动机声音、爆炸本身以及随后的振动和机舱减压的声音。这段音频记录提供了宝贵的数据，成为对所有三台发动机在实际故障发生前和发生时的运行状况进行技术评估的基础。

计算机分析了失踪的3号发动机部件的可能下落轨迹，以及不幸的乘客加德纳的下落轨迹，他在舷窗破裂时被吸出客舱。然后，新墨西哥州警察和当地组织在发动机解体时对DC-10飞行路线下的沙漠地区进行了广泛的搜索，并使用了这些结果。

尽管这一分析被证明非常成功地帮助找到了分离的发动机进气罩、风扇叶片密封环，甚至是18个失踪风扇叶片的残骸，但最初并没有找到失踪乘客的尸体。在阿拉莫附近的菲尔德牧场，当地人发现了太阳镜和一个烟斗，后来被加德纳先生的家人确认为属于他。但直到两年后--在新墨西哥州的超大阵列射电望远镜施工期间--一个施工人员偶然发现了他的骸骨，才被送回了德克萨斯州的加德纳家族。

进气口罩被发现时相对完整。它的后部连接处已经断裂，最后面的部分在撞击地面时已经破碎。许多风扇叶片的碎片撕裂了整流罩的内壁，外部有八个地方被击穿。整流罩第一块隔音板上的多孔板有很大一部分丢失。在阿尔布开克发现的夹在发动机风扇出口导向叶片上的声学材料就来自这个缺失的部分。

风扇叶片密封环已经断裂，并被撕裂和扭曲。有证据表明，将密封环固定在进气罩上的螺栓在发动机旋转的方向上被切断了。

从沙漠中找到的18个第一级风扇叶片的残骸显示出与向前移动超过叶片限制装置和脱离叶片固定槽相一致的损坏。

3号发动机的第一级风扇解体时造成的损害。解体的风扇叶片在巨大的离心力作用下从风扇盘中甩出，将进气罩整个击穿，切断了电线、液压管线和控制电缆，并击穿了加压客舱的上下甲板。

在风扇旋转的平面上，坐在客舱窗户旁的一名乘客被叶片碎片击中，从客舱里被吸了出来。飞出的碎片还击中了1号（左侧）发动机，并被吸入2号（机尾）发动机的进气口。

*****

为确定发动机部件发生故障的顺序以及引发其故障的确切情况而进行的调查旷日持久且高度复杂。

涉及到对整个计算机控制的自动节气门系统及其局限性的研究；道格拉斯飞机公司和通用电气公司（飞机上安装的三台CF6-6D发动机的制造商）对驾驶舱记录器磁带上记录的声音进行的独立分析；以及对故障发动机的详细检查。

还研究了以前两次CF6风扇故障的历史，这两次故障都是在有关发动机在试验室运行时发生的。

对DC-10的3号发动机上损坏的风扇叶片、风扇叶片盘和叶片固定装置的检查显示，叶片在极高的动力作用下被迫向前移动并离开其固定槽。然而，没有证据表明有任何机械故障可能导致风扇叶片以它们的方式离开固定槽。

此外，单单是机械故障不可能造成所发生的那种叶片脱落。事实上，如果没有高振动效应来对抗风扇叶片上极高的离心力，以及同时增加叶片上的前向轴向负荷，风扇叶片就不可能向前移动到离开它们的固定槽口的程度。风扇旋转速度产生的大约25公吨的离心力所产生的叶片末端对其密封圈外表面的摩擦力，通常会比任何倾向于使叶片在其固定槽内向前移动的力量更大。因此，如果没有所述的相互作用，在发动机大功率下旋转的叶片不可能从其固定槽中脱落。

在这方面，叶片的损失与两次试验中的故障中所经历的情况相似。在这两次故障中，叶片损失的振动机制是相同的 - 风扇转子和风扇壳体之间的共振，导致风扇叶片尖端在风扇壳体上的严重摩擦。

在每一个例子中，严重的风扇尖端摩擦是由风扇的快速加速和在高离心力下风扇叶片尖端的轻微延伸造成的。叶片在其固定槽中的摇晃，结合这些条件产生的摇晃，克服了离心力产生的摩擦，使叶片向前移动，直到它们剪断了叶片固定器并完全离开其固定槽口。

因此，从试验室的经验和理论上看，很明显，快速旋转的风扇，加上高频率地交替加载和卸载叶片的振动条件，对于叶片离开它们的固定槽是必要的。因此，无论证明是什么原因导致的振动状况的发生，都是发动机解体的起始因素。

全国运输安全委员会的调查员发现很难将机长和飞行工程师描述的行动与发动机故障的顺序相协调。在飞行工程师拉开N1断路器的时候，飞机处于稳定的飞行状态，其空速接近于自动油门系统的指令。虽然他的行动取消了自动节气门的限制权限，但只有当飞机的速度低于系统的指令时，节气门本身才会工作。

此外，由于机长和飞行工程师在拉动断路器的情况下调查节气门的反应，他们很可能会对不理想的推力增加保持警惕。事实上，机长将自动油门的指令速度降低9公里的操作应该产生了油门的延迟。因此，调查人员发现很难看到发动机是如何在正常巡航功率设置之外工作的。

即便如此，显然这种情况已经发生了。事实上，从发动机压力比和燃料流量指示器的指示来看，当3号发电机线路被发动机碎片切断时，这些指示器被有效地 "冻结 "了，很明显，在3号发动机解体的那一刻，DC-10的所有三个发动机都在以异常大功率运行。

调查人员认为，机长可能在没有N1转速表的情况下，在手动调整时，无意中把油门杆推进到了所需的设置之外。或者自动节气门仍在运行，指令空速设置高于现有空速，产生了增加推力的信号。然而，没有证据支持这两种假设。

为了研究3号发动机解体的其他可能的触发机制，对通用电气公司的驾驶舱记录器录音带的分析进行了详细的研究。这表明，在飞行工程师提出问题：'如果你拉动N1转速--那个自动节气门会不会反应到N1？'时，3号发动机的转速是97%N1--对于当时的巡航飞行条件来说几乎是正常的。24秒后，3号发动机的N1转速增加到100%，其他两个发动机的功率也与之同步增加。对这一整体功率增加的明显解释是，它是由自动节气门系统产生的。

驾驶舱记录器的分析还显示，在飞行工程师提问后的31到44秒之间，3号发动机的转速在94%到100%的N1之间震荡。爆炸发生时，即飞行工程师提问后48秒，3号发动机的转速为99% N1，但仅再过1.42秒就加速到110% N1，之后就听不到3号发动机的声音了。1号和2号发动机在爆炸后不久也加速到大功率状态（分别为105.5%和107%），并在这些设置上又保持了27秒。

同样，发动机加速到这些大功率设置表明它们被自动油门系统所控制，但没有得到其推力限制功能的好处。尽管调查人员不能确定这种无限制的N1加速对3号发动机的解体有什么影响，但他们认为这很重要，因为以前的两个试验单元的发动机故障也是在发动机快速加速时发生的。

调查人员因此得出结论，DC-10的3号发动机的解体是由于风扇叶片尖端在风扇外壳上的严重摩擦而引起的，产生了叶片激荡，使叶片被迫向前移动并脱离了它们的固定槽。叶片尖端的摩擦可能是由发动机加速到异常高的N1速度引起的，无论是通过自动油门系统无限制的增加功率，还是通过机长的手动油门推进，在发动机的风扇部分产生了一个共振频率，以及随后的破坏性振动模式。

然而，不管在故障时风扇高转速的确切原因是什么，调查人员发现飞行员实际上是在对自动节气门系统进行未经测试的故障分析。调查人员评论说，在没有经过培训或具体指导的情况下，这样的实验在正常的航空飞行中是不应该进行的。

由于这起事故，联邦航空管理局立即向DC-10飞机的运营商发出了适航指令，要求检查发动机进气罩的安装，以纠正其结构完整性中可能存在的缺陷。

此外，通用电气公司，作为防止同类问题发生的预防措施，立即规定增加风扇壳体内的风扇叶片末端间隙。该公司还引入了一个广泛的开发和测试计划，以提高叶片固定装置的有效性。其中一个主要的叶片固定装置被迅速地重新设计，为每个风扇叶片提供了27215公斤的后向固定强度，而故障发动机的固定强度为8165公斤。改良后的叶片固定装置迅速被纳入所有在役的通用电气CF-6发动机中。

在结束对事故调查的正式报告时，全国运输安全委员会强调，飞机运营商和飞行员应该充分认识到他们以专业方式进行飞行的操作责任。他们绝不应该在飞机系统上进行没有接受过专门培训的实验。