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2020-10-15 11:35:43

调查人员如何在格陵兰的冰盖下找到喷气发动机

2017年9月,法航从巴黎飞往洛杉矶的66号航班飞行了四个小时,飞机的四个引擎之一自发爆炸。“存在问题”,阅读从空中交通管制员给飞行员的消息。这架载有500多人的飞机正在比以前的 高度低4000英尺,确实存在问题。发动机的前部坠落,坠落到下面冻结的格陵兰冰原上超过七英里。

据法国监管机构关于这一事件的报道,飞行员们被一小撮闪烁的警示灯打招呼,但他们直到一个空乘人员进入驾驶舱才意识到问题的严重性。他们从一位乘客那里带来了一部电话,上面有一张发动机损坏的照片,可以从机舱右侧的乘客窗户轻松看到。

这架飞机是空中客车A380,本来可以在37,000英尺的高度舒适巡航,但两小时后在加拿大紧急降落,没有人受伤。但是监管机构警告说,如果爆炸产生的碎屑击中了飞机而不是掉到了地上,则事件的发生可能大不相同。

这场磨难使法国当局承担了长达数年的任务,以寻找丢失的发动机零件并查明问题的根本原因,这要求调查人员调查因格陵兰冰原深处看不见的裂缝以及极地不断受到威胁而危险的几英里地形承受攻击。几个月的恶劣风暴,有限的日光和低能见度也阻碍了这项工作。美国研究人员Austin Lines说,研究人员最终偶然发现了关键的碎片-发动机的风扇-当一个机器人绘制的冰川裂缝恰好滑过它从天上掉下将近两年后被掩埋的地方时,协助恢复工作的基础工程师。它被包装在四米(或约12英尺)的雪和冰中。

当局上个月透露,发掘工作至关重要。

研究人员最初预测,对回收的碎片进行的研究表明,该发动机在维护期间未损坏。相反,该问题似乎与用来制造发动机巨型前风扇的金属薄弱有关-根据法国调查与分析局9月份的报告,这首先看起来像是一个怪胎事故,可能不是孤立的事件。负责调查的民航安全局(BEA)。发动机制造商已经在努力解决该问题,但是BEA现在呼吁美国和欧洲的监管机构仔细研究飞机发动机的设计,制造和飞行认证方式,希望通过更加仔细的审查可以消除这种情况。缺陷发生之前。

据美国和欧洲当局称,飞行中的发动机故障仍然极为罕见。但是,BEA调查中出乎意料的结论凸显了如何在21个月内艰苦地寻找丢失的发动机零件是了解如何防止同一场灾难两次发生的关键。

搜索格陵兰的苔原

在2017年法国航空飞行之后的第二天,BEA调查人员以及飞机和发动机制造商的代表(包括空客,通用电气和普惠)聚集在加拿大机场以调查飞机的损坏情况。

BEA的报告说: “在调查的早期,就确定了丢失零件的恢复,特别是风扇轮毂的碎片,对于确定造成这种事故的情况和因素至关重要。”

调查人员仔细检查了飞机飞行数据记录仪(或“黑匣子”)中的数据,以准确算出爆炸发生的时间,并确定碎片可能从格陵兰西南部的纳萨尔苏格(Narsarsuaq)降落了约60英里。几天之内,就派出了直升机,调查人员在纯白色的土地上搜寻了大风扇的迹象。但是经过一周的搜索飞行和三次失败后,该地形已经被新雪覆盖。

随着数月的严冬天气的到来,调查人员决定在次年春天恢复搜索。他们将使用配备合成孔径雷达(SAR)的飞机-用来创建地球3D地图的相同类型的雷达-试图在冰盖表面以下寻找看不见的物体。

一组研究人员也将徒步行走,挥舞着探地雷达, 这是一种看起来像割草机的装置,是 考古学家通常使用的搜寻埋葬文物的装置。他们在机载雷达指示的可能成为发动机残骸的地方归零,同时抵抗冰冻温度并躲开了冰盖中通常被称为裂缝的大裂缝。

但是,这两项最初的努力都失败了,部分原因是雷达没有在冰面以下搜寻得足够深。

随着另一个残酷的冬天临近,搜寻再次暂停。

Lines告诉CNN Business,调查人员曾一次将一台发动机风扇的副本掉入雪中,只是为了确保他们用于搜索的雷达能够准确地检测出埋藏的金属。但是他们不能。几个月以来,副本碎片也丢失了。

法国的Onera研究实验室致力于在飞机上使用SAR雷达来定位碎片,该实验室还发现其收集的数据太乱了-或从工程角度讲是“嘈杂的”-而且Onera团队花费了数月的时间开发了新的分析方法根据BEA的报告,在最终将搜索范围缩小到几个可能的位置之前,这些信息就可以了。

Lines开发了一个名为FrostyBoy的四轮机器人,该机器人旨在绘制裂缝,BEA聘请了Lines来帮助恢复工作-但最终,该机器人成为了整个项目的关键。在寻找裂缝时,流动站的传感器获取了一个异常的读数,纯粹出于偶然,机器人被重新滑过了发动机风扇的确切静止位置。

莱恩斯在谈到FrostyBoy的机会发现时说:“我们很幸运能像它那样发生。” 它给了他的机器人一个他在达特茅斯(Dartmouth)攻读博士学位时所从事的项目,这是一个很小但怪异的名声。

他开玩笑说:“我想,如果一群笨拙的家伙带着一个机器人出去而对它不做任何事情,谁也不会在乎。”

但是,实际上检索风扇集线器片段时会遇到一系列问题。根据BEA的文件,它被埋在距离13英尺宽的裂缝不到20英尺的地方,裂缝可能深达数百英尺。

去年6月,包括Lines和一支冰岛登山向导在内的5人小组乘直升机飞往挖掘现场。在为期三天的挖掘工作中,搭建了一个小圆顶形帐篷以抵御强风。晚上,他们在步枪旁边的睡袋里睡觉,这是预防北极熊袭击的预防措施。

隐藏的裂缝使船员的脚不断塌陷,地面不断冒着危险,他们使用金属棒检查冰层的深度,然后再徒步进入新的领域。挖坑的下方甚至还隐藏着一条看不见的缝隙,因此当他们铲雪时,他们戴着带有绳索的吊带,将其固定在附近的锚点上。

Lines先前曾帮助从冰盖上挖出发动机风扇副本,是五支团队救援人员中唯一参与该工作的成员,并且知道这项工作的艰辛程度。

发动机风扇上方的头几米积雪很容易铲除,但莱恩斯用链锯将厚而致密的霜冻劈开,进一步向下。机组人员在开挖场上雕刻了一个坡道,以便可以使用由滑轮系统操作的雪橇将大约20公吨的雪从坑中穿出。

莱恩斯说:“我们有很多阳光,因为(一年中的那个时候)太阳没有真正落下。” “所以我们只是整夜工作,然后上床睡了几个小时,然后醒来,才再次开始挖掘。”

最终,在第三天,发动机风扇叶片的尖端出现了。

在临时滑轮系统将冰拖到地面之前,使用工业加热器将冰从风扇上融化。在团队捕获的发掘镜头中,Lines和其他机组人员在直升机空运时大叫并鼓掌,这片巨大的风扇碎片从2017年爆炸中被扭曲并稍稍扭曲,但仍基本完好无损。

后来被撞碎的碎片被证明对于了解2017年法航航班实际出了什么问题至关重要。研究人员确定这不是以前认为的维护问题。引擎实际上是由于一种称为“冷滞疲劳”的现象而失效的,这种现象导致引擎风扇中的金属失效的时间比预期的要早得多。问题的部分原因可能是由于喷气发动机设计人员没有完全了解用于这种发动机的钛类型(称为Ti-6-4)的局限性和弱点。这种材料在整个航空航天业中也非常普遍。

实际上,根据BEA的最终报告,“在事故发生时,仍未完全理解引起冷驻留疲劳裂纹的机制,而今天仍不为人所知。”

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