如何用高科技防止航空災難

高 峰

飛機的出現，使得人們的遠距離出行更方便、更快捷。然而，空難，即便是虛驚一場的事故，總是會在人們心里投下莫大的陰影。因此，人類對于飛行安全的追求，一刻也沒有停步，工程師們不斷探索更先進的技術來保障航班安全……然而，所有的努力，還是無法杜絕空難的發生。

作為最重要的跨國交通工具，飛機真的如一些研究所說是最安全的交通工具嗎？歷次空難后，人類如何在傷痛中改進飛機安全性能？現有科技是否有無法突破的安全瓶頸？

用“數據”防止災難

數十年來，美國一直在研究如何防止空難的發生，對數據的搜集極其重視。美國航空業的監管機構——美國聯邦航空管理局（FAA）被稱為“航空業的偵探”。

他們專門成立了“飛行安全小組”，該小組由經驗豐富的飛行員、計算機分析師組成。每天，他們都會梳理記錄，下載數以千計的航班信息以及飛行員的事件報告。一旦有事故發生的苗頭，他們立即啟動緊急預案，將危險“扼殺在搖籃中”。

近年來，這個團隊已經發現了數起因不安全降落或起飛故障而可能發生事故的事件，并第一時間通知了航空公司和該航班，提前將危險排除。安全小組曾因某架飛機的輪胎異常，在佛蒙特州的一個機場跑道上發現了一個大的凸起。這個事件告訴人們 ，“飛行安全小組”的存在非常有必要。

飛機上還安裝著記錄飛行細節的內存盤（并非“黑匣子”），它記錄著包括速度、俯仰角度、發動機溫度等一切重要數據。一旦數據異常，內存盤會發出警報，引起注意。

業內人士表示，分析這些信息可以令我們對行業安全問題有更深入的了解，促使大家行動起來，對問題按照輕重緩急進行解決。對待安全問題，行業組織和其他利益相關方的態度都是一致的，那就是使用數據可以幫助業內人士預判安全問題，發現管理死角，以便在其真正構成威脅之前能夠及時采取行動。

在過去的一段時間內，這個數據系統已經成功地對數個國際機場的跑道發出過警報，比如拉斯維加斯國際機場。

飛機制造商的努力

飛機制造商在提高飛行安全方面也扮演了重要角色，他們可以提供更好的飛機設計、系統設計和程序設計，安裝更先進的設備。

近年來，空客在安全技術方面的進步，首推防沖出跑道系統（ROPS)，這個系統已成為空客A380的標配。去年11月，A320系列飛機的ROPS也通過了FAA的適航認證。這項駕駛艙機載系統領域的技術，可以有效增強飛行員降落時的情境意識，降低飛機偏離跑道的風險，而且在必要的情況下，該系統可以為飛機提供主動保護。今年3月，美國航空公司開始為其空客A320機隊安裝ROPS。

此外，空客A380配備了霍尼韋爾的新一代天氣雷達技術，即三維氣象雷達技術。該雷達產品能夠以全三維形式顯示天氣情況，從地面到1.8萬米高空，以及320海里范圍內進行自動探測，并提供多種水平與垂直剖面氣象分析和解析選項。調查數據顯示，使用此款雷達后，飛行員在飛行時的決策效率可提高37%。

發生事故后旅客和機組人員該如何求生？這是多年來波音公司一直關注的問題。為此，公司做了大量研究：開發了更實用的旅客座椅，以降低傷害程度和縮短旅客逃離時間；對飛機起落架和發動機也有特別設計，使它們能夠從機身上拆去以減少損壞；增強了油箱結構的完整性，以降低斷裂的風險；整個機身也增加了阻燃材料。

1996年，一架美國環球航空公司的波音747飛機起飛后不久，在長島上空發生爆炸。美國官方認為，它是飛機的中央油箱過于靠近熱源，使得燃料和空氣混合產生爆炸。自此之后，波音開發了油箱惰化系統。

飛機燃油箱惰化系統的核心裝置是空氣分離裝置，分為分子篩型和滲透膜型惰性氣體產生系統。滲透膜型惰性氣體產生系統采用中空纖維膜，利用空氣中不同氣體在有機高分子膜中的不同滲透速率，實現氧氣和氮氣分離。當有一定壓力的空氣通過中空纖維膜時，氮氣因滲透速度慢將留在隔膜中，氧氣、二氧化碳及水蒸氣會快速透過膜壁滲透到纖維外。

氮氣分子最后輸入到空油箱中，可避免燃燒爆炸事故。2006年，燃油惰化成為硬性規定，所有的新飛機都必須裝配這一系統。

近地警告系統“保駕”起降

得益于全球衛星定位系統、高速及大存儲容量的計算機技術，以及精確而復雜的世界地形數據庫，自1998年以來，一些飛機制造商開始在飛機中安裝增強型近地警告系統。

據介紹，安裝這種系統的飛機在一定高度飛行時，如果相對地面有較大的下降幅度，系統就會發出“下降率”以及“拉起”的警告聲音。這一系統主要針對飛行撞地事故的發生。

科學家研發近地警告系統，原因主要由于飛機自身系統設計的警告時間不夠，在飛機接近危險地形時，沒有足夠反應時間避讓，一般都發生在機場附近，即在飛機著陸的最后階段。為了減少可控飛行撞地，美國聯邦航空局1974年要求所有在美國空域飛行的飛機，必須安裝近地警告系統。1996年于飛機上使用的增強型近地警告系統通過引入地形數據庫和地形顯示預警功能，可提前60秒進行預警。

全球空中交通監視

目前，地球表面只有10%的地區擁有雷達基礎設施，沙漠、海洋以及澳大利亞的某些區域都存在巨大的雷達信號覆蓋缺口。

歐洲和北美團隊已開始研發相關系統，讓人們能更準確地標示出飛機的位置，并繪制出其飛行路徑。這些系統將利用以人造衛星為基礎的傳感器而非雷達接收信號，包括飛機每秒自動發出的關于其位置和速度的數據。

陸基雷達目前能接收有關某架飛機位置的信息，但它的覆蓋范圍不包括海洋和遙遠的區域。陸基雷達也可與機載人造衛星通信工具共同使用。但這些通信工具需要提前進行試用，許多受到預算約束的航空公司也必須為之付費。

盡管飛機自動發出的信號能指示出其所在位置，但這些信號仍會被切斷，失聯的MH370或許就出現了這一情況。新的衛星傳感器可以為搜救工作提供援助，并幫助航空公司節省燃料。

據悉，由美國人造衛星運營商銥星系統公司、加拿大空中導航機構和三家歐洲空中交通管制機構成立的合資企業艾雷恩公司表示，將從2018年開始提供全球空中交通監視空基系統。

更精確的速度感應器

澳大利亞新南威爾士大學的工程師奧布萊恩開發出了一種新技術，有望降低飛機墜毀率。

革新在于對速度感應器的改進。現今的飛機采用皮托管作為速度感應器。當遇到障礙物，如灰塵積聚、飛鳥或昆蟲，皮托管顯示速度的功能就會失效。另外，在糟糕的天氣環境下，它極易凍結阻塞并可能造成致命事故。最著名的例子，就是2009年法航447在大西洋墜毀，228人罹難。

這款新開發出的激光速度感應器可以精確快速地確定飛機速度。該新型設備利用激光技術來計算飛機在空中的速度。原理在于氧分子吸收光子時，傳感器能夠探測到激光束中光子的多普勒移動速度。

它的感應原理是利用激光光線，并沒有物理部件暴露于氣流中，所以，當遇到極寒或是突然升溫時，它并不受影響。激光速度傳感器已成功地在高速風洞中通過測試，但仍需更多反復測試才能投入使用。

裝降落傘靠譜嗎

飛機上配備降落傘并不是什么新鮮事，大約有10%的直升機和私人飛機上配備大型降落傘，發生緊急事故時這種降落傘能迅速打開，吊住整架飛機穩穩落地，不至于發生墜機。既然降落傘的作用這么大，為什么民航客機上不配備大型降落傘，來拯救整架飛機上的乘客呢？

BRS公司是整機降落傘的主要生產廠商之一，總部設在美國佛羅里達州邁阿密，由鮑里斯·波波夫創建。在經歷一次滑翔機失控事故之后，波波夫創建了BRS公司。當時，他駕駛的滑翔機從大約150米的高度墜落，最后落進湖里。正是這場事故，促使他研發提高航空安全的技術裝置。BRS降落傘適用的最大飛機最多也不過搭載5個人，波波夫計劃在5年內為能夠搭載20名乘客的飛機安裝降落傘。

據專家測算，為了讓大型商業客機——可以搭載大約500名乘客的波音747安全著陸，需要使用21個波波夫設計的降落傘，每個降落傘的尺寸相當于一個足球場。這種做法顯然不可行。為了減少降落傘傘蓋數量，一種方式是在發生緊急情況時拋棄飛機的所有重型組件―—機翼和發動機，降落傘只負責拯救客艙。但這同時也是一種極端做法，波波夫說：“如果你一定要這么做，拋棄機翼和發動機，我只能希望這種事情不會發生在城市上空。”

另外一款安全設計是使用特制的刀片切掉機翼，而后將客艙分割成幾段，每一段配備一個降落傘。這種降落傘能夠大幅延緩速度，避免在起飛和降落事故中造成人員傷亡。不過，這種降落傘不可能在短期內投入使用，因為這需要對客機進行全面的重新設計。

另外，有人提出，民航客機是否可以像戰斗機機艙那樣設置彈射裝置？機內座椅可被設計成球形或卵形的密封保護艙，在危急時刻可打開，能供氧、能照明，還配有自動助力系統和降落傘，即使離開飛機，也能自動飛行一段時間，保證安全降落……這一想法看上去很完美，但安全專家表示，彈射裝置一般安裝在可打開的駕駛艙內，目前的客艙是密封的，且體積較大，彈射裝置的猜想并不符合安裝條件。加上設計成本耗資太大，短期內估計無法實現。