航空安全

航空安全是指航空系统或组织的状态,其中与航空活动相关的,与飞机运行有关或直接支持的风险被减少并控制在可接受的水平。 它包括飞行失败的理论,实践,调查和分类,以及通过监管,教育和培训预防此类失败。 它还可以应用于向公众宣传航空旅行安全的活动中。

航空安全危害

异物碎片
异物碎片(FOD)包括在制造/修理期间留在飞机结构中的物品,跑道上的碎片和飞行中遇到的固体(例如冰雹和灰尘)。 这些物品可能会损坏发动机和飞机的其他部件。 法航4590号飞机在击中另一架飞机掉落的部件后坠毁。

误导性信息和缺乏信息
由打印文件(手册,地图等)误导的飞行员,对有故障的仪器或指示器(在驾驶舱内或地面上)作出反应,或者根据飞行或地面控制的不准确指示或信息,可能会失去空间定位,或者再犯一个错误,从而导致事故或近乎意外。

闪电
波音的研究表明,飞机平均每年闪电两次; 飞机可承受典型的雷击而不会损坏。

直到1999年滑翔机被摧毁之后才能理解更强大的正闪电的危险。从那时起,人们就认为正闪电可能导致1963年泛美航空公司214航班坠毁。那时,飞机的设计不能承受这样的罢工,因为他们的存在是未知的 美国在滑翔机坠毁时生效的1985年标准,咨询通告AC 20-53A,于2006年被咨询通告AC 20-53B取代。但是,目前尚不清楚是否加入了足够的防雷保护措施。

典型的闪电对传统金属覆盖飞机的影响很好理解,飞机雷击造成的严重破坏很少见。 波音787梦想飞机外观为碳纤维增强聚合物,在测试过程中没有受到雷击造成的伤害。

冰雪
冰雪可能是航空事故的主要因素。 2005年,西南航空公司的1248号航班在大雪条件下着陆后滑下跑道尽头,在地面上造成一名儿童死亡。

即使少量结冰或粗霜也会极大地削弱机翼产生足够升力的能力,这就是为什么在起飞前法规禁止机翼或尾翼上的冰,雪甚至霜冻的原因。 佛罗里达航空公司90号航班在1982年起飞时坠毁,原因是机翼上有冰/雪。

飞行过程中冰的堆积可能是灾难性的,1994年American Eagle Flight 4184和1997年Comair Flight 3272的失控和随后的崩溃就证明了这两种情况。两架飞机都是涡轮螺旋桨飞机,直翼,往往更多比后掠翼飞机更容易受到飞机积冰的影响。

当天气涉及结冰条件时,航空公司和机场确保飞机在起飞前适当除冰。 现代客机设计用于通过使用充气橡胶“靴子”将来自喷气发动机的加热空气通过机翼的前缘,入口或较慢的飞机,从而防止机翼,发动机和尾翼(尾翼)积冰。扩大以打破积累的冰。

航空公司的飞行计划要求航空公司派遣办公室监控其航班路线的天气进度,帮助飞行员避免最严重的机上结冰情况。 飞机还可以配备冰探测器,以便在情况变得严峻之前警告飞行员离开意外的积冰区域。 现代飞机和直升机中的皮托管已经具有“皮托管加热”的功能,以防止由皮托管冻结和给出错误读数引起的法航447航班等事故。

风切变或微爆
风切变是大气中相对短距离的风速和/或方向的变化。 微爆流是一种局部的下沉空气柱,在雷暴中下降。 这些都是可能导致航空事故的潜在天气威胁。

来自雷暴的强烈流出导致地面以上的三维风速快速变化。 最初,这种流出导致逆风增加空速,如果他们不知道风切变,通常会导致飞行员降低发动机功率。 当飞机进入下降气流区域时,局部逆风减弱,降低了飞机的空速并增加了下沉率。 然后,当飞机穿过下降气流的另一侧时,逆风变为顺风,减少了机翼产生的升力,并使飞机处于低功率,低速下降状态。 如果飞机太低而无法在地面接触之前恢复,则可能导致事故。 1964年至1985年间,风切变直接导致或导致美国26起重大民用运输机事故,导致620人死亡,200人受伤。

发动机故障
由于燃料不足(例如英国航空公司38号航班),燃料耗尽(例如Gimli滑翔机),异物损坏(例如美国航空公司1549航班),金属疲劳导致的机械故障(例如Kegworth空难,El),发动机可能无法运行Al航空1862航班,中国航空公司358航班),由于维护不当造成的机械故障(例如美国航空公司191航班),发动机原始制造缺陷造成的机械故障(例如澳洲航空公司32航班,联合航空公司232航班,达美航空公司航班1288)和飞行员错误(例如Pinnacle Airlines Flight 3701)。

在多引擎飞机中,单个发动机的故障通常导致执行预防性着陆,例如在转移机场着陆而不是继续到预定目的地。 如果不能进行紧急着陆,第二台发动机(例如US Airways 1549航班)的失效或其他飞机系统的损坏(例如美国联合航空公司232航班)可能会导致飞机坠毁。

飞机结构失效
由金属疲劳引起的飞机结构失效的例子包括de Havilland Comet事故(20世纪50年代)和Aloha Airlines 243航班(1988)。 现在可以更好地理解主题,严格的检查和无损检测程序已经到位。

复合材料由嵌入树脂基质中的纤维层组成。 在某些情况下,特别是当经受循环应力时,材料层彼此分开(分层)并失去强度。 当材料内部发生破坏时,表面上没有显示任何东西; 仪器方法(通常基于超声波)必须用于检测这种材料故障。 在20世纪40年代,几个Yakovlev Yak-9s在其建筑中经历了胶合板的分层。

失速
使飞机失速(将攻角增加到机翼未能产生足够升力的点)是危险的,如果飞行员未能及时纠正,可能导致飞机坠毁。

当飞机的速度接近失速速度时,警告飞行员的装置包括失速警告喇叭(现在几乎是所有动力飞机的标准配置),摇杆和声音警告。 大多数档位是飞行员的结果,允许空速对于当时的特定重量和配置来说太慢。 当冰或霜附着在机翼和/或尾翼稳定器上时失速速度更高。 结冰越严重,失速速度越快,不仅因为机翼上的平滑气流变得越来越困难,而且还因为累积的冰的重量增加。

机翼完全失速造成的碰撞包括:

英国欧洲航空公司548航班(1972年)
美国联合航空公司553航班(1972年)
俄罗斯国际航空公司航班7425(1985)
Arrow Air Flight 1285(1985)
西北航空公司255航班(1987年)
保罗威尔斯通崩溃(2002年)
Colgan Air Flight 3407(2009)
1951年土耳其航空公司航班坠毁(2009年)
法航447航班(2009年)


安全法规控制飞机材料和自动化消防安全系统的要求。 通常这些要求采用所需测试的形式。 该测试测量材料的可燃性和烟雾的毒性。 当测试失败时,它是在工程实验室的原型而不是在飞机上。

火灾及其有毒烟雾是导致事故的原因。 1983年加拿大航空公司797航班发生电气火灾导致46名乘客中有23人死亡,导致楼层照明引入,以协助人们撤离装满烟雾的飞机。 1985年,在英国Airtours Flight 28M事故中,跑道上的火灾导致55人丧生,其中48人因致残和随后致命的有毒气体和烟雾的影响而引发了对生存能力的严重关切 – 这一点尚未在这样的细节。 火灾迅速侵入机身和飞机的布局削弱了乘客撤离的能力,前方厨房区域成为逃离乘客的瓶颈,有些人在离出口很近的地方死亡。 在克兰菲尔德研究所进行了大量关于疏散和舱室和座位布局的研究,试图测量什么是一个良好的疏散路线,这导致Overwing出口的座位布局被任务改变和检查与设计有关的疏散要求厨房区。 虽然两者都被拒绝,但也检查了使用烟罩或雾化系统。

1987年,南非航空公司295航班在印度洋航行,因为机组内的飞机起火无法被船员压制。 大多数客机的货舱现在配备有自动哈龙灭火系统,以对抗行李舱内可能发生的火灾。 1996年5月,由于前方货舱发生火灾,ValuJet 592航班在起飞后几分钟撞向佛罗里达大沼泽地。 机上110人全部遇难。

有一段时间,在紧急着陆之前铺设了灭火泡沫路径,但这种做法被认为只是略微有效,并且由于预发泡导致消防能力耗尽的担忧导致美国联邦航空局于1987年撤回其建议。 。

飞机起火的一个可能原因是接线问题涉及间歇性故障,例如相互接触的绝缘导线,水滴在其上或短路。 一旦飞机在地面上,这些很难被发现。 然而,有一些方法,例如扩频时域反射计,可以在飞行期间可行地测试飞机上的火线。

鸟击
鸟击是鸟类和飞机之间碰撞的航空术语。 致命事故是由于鸟类摄入引发的发动机故障和鸟撞击破坏驾驶舱挡风玻璃引起的。

喷气发动机必须设计成能承受特定重量和数量的鸟类摄入,并且不会损失超过规定的推力量。 在不危害飞机安全飞行的情况下可以摄取的鸟的重量和数量与发动机进气区域有关。 当飞机撞击加拿大鹅时,美国航空公司1549航班上显示了超出“设计”限制的鸟类摄入的危险。

摄入事件的结果以及是否会导致事故,无论是在小型快速飞机上,例如军用喷气式战斗机,还是大型运输机,都取决于鸟类的数量和重量以及它们撞击风扇叶片跨度的位置或者鼻锥。 核心损伤通常会在叶片根部或鼻锥附近产生冲击。

鸟击的最高风险发生在机场附近的起飞和降落期间,以及例如军用飞机,农作物喷射器和直升机的低空飞行期间。 一些机场使用积极的对策,从使用霰弹枪的人到记录的掠食者的声音到使用鹰隼。 可以种植对鸟类不适合的有毒草,也不能种植吸引食虫鸟类的昆虫。 被动对策涉及合理的土地使用管理,避免吸引成群鸟类到该地区的条件(例如垃圾填埋场)。 另一种有效的策略是让机场的草长得更高(大约12英寸(30厘米)),因为如果一些鸟类看不到彼此,它们就不会降落。

人为因素
人为因素,包括飞行员失误,是另一组可能的因素,也是航空事故中最常见的因素。 第二次世界大战期间,Paul Fitts和Alphonse Chapanis等先驱在人类因素分析应用于改善航空安全方面取得了很大进展。 然而,整个航空历史上的安全性都取得了进展,例如1937年试点清单的制定.CRM或船员资源管理是一种利用整个飞行机组人员的经验和知识来避免的技术。只依赖一名船员。

飞行员错误和不正确的通信往往是飞机碰撞的因素。 这可以在空中(1978年太平洋西南航空公司182号航班)(TCAS)或地面(1977年特内里费岛灾难)(RAAS)进行。 有效沟通的障碍有内部和外部因素。 飞行机组人员保持状况意识的能力是航空安全中的关键人为因素。 人力因素培训可供通用航空飞行员使用,并称为单一试点资源管理培训。

飞行员未能正确监控飞行仪表导致1972年东方航空公司401航班坠毁。受控飞行撞地(CFIT)以及起飞和降落期间的错误可能带来灾难性后果,例如导致Prinair坠毁1972年登陆时的191号航班。

试点疲劳
国际民用航空组织(ICAO)将疲劳定义为“由睡眠丧失或延长的觉醒,昼夜节律或工作负荷导致的精神或身体表现能力下降的生理状态”。 这种现象给飞机的机组人员和乘客带来很大的风险,因为它显着增加了飞行员错误的机会。 由于“不可预测的工作时间,长时间工作,昼夜节律中断和睡眠不足”,疲劳在飞行员中尤为普遍。 这些因素可以一起发生,产生睡眠剥夺,昼夜节律效应和“持续时间任务”疲劳的组合。 监管机构试图通过限制飞行员在不同时间段内飞行的小时数来减轻疲劳。 航空疲劳专家[谁?]经常发现这些方法达不到他们的目标。

在陶醉的同时进行试点
极少数情况下,飞行机组成员因工作中陶醉而被捕或受到纪律处分。 1990年,三名西北航空公司机组人员因醉酒飞行而被判入狱。 2001年,西北航空公司解雇了一名飞行员未通过呼气测醉器测试的飞行员。 2002年7月,美国西部航空公司556航班的两名飞行员在他们计划飞行之前被捕,因为他们一直在喝酒。 飞行员被解雇,美国联邦航空局撤销了他们的飞行员执照。 当Aero Flight 311在芬兰Koivulahti坠毁时,至少发生了一起涉及醉酒驾驶员的致命飞机事故,1961年船上25人全部遇难,这突显了人类选择在空难中的不良影响。

人为因素事件不仅限于飞行员的错误。 1974年土耳其航空公司981航班未能正确关闭货舱门导致飞机损失 – 但是,货舱门锁的设计也是事故的主要因素。 在日本航空公司123航班的情况下,对先前损坏的不当修复导致机舱的爆炸性减压,这反过来破坏了垂直稳定器并损坏了为所有飞行控制提供动力的所有四个液压系统。

受控飞行进入地形
受控飞行撞地(CFIT)是一类事故,飞机在地形或人造结构的控制下飞行。 CFIT事故通常是由飞行员错误或导航系统错误引起的。 未能保护ILS关键区域也可能导致CFIT事故[可疑 – 讨论]。 1995年12月,美国航空公司的965航班在接近哥伦比亚卡利时撞到了山坡,尽管在驾驶舱内发现了地形意识和警告系统(TAWS)地形警告,并且在警告后绝望的飞行员试图获得高度。 船员位置意识和导航系统监控对于预防CFIT事故至关重要。 截至2008年2月,已有超过40,000架飞机安装了增强的TAWS,并且在没有CFIT事故的情况下飞行了8亿多小时。

另一种反CFIT工具是最小安全高度警告(MSAW)系统,该系统监测飞机转发器发送的高度,并将其与系统定义的给定区域的最小安全高度进行比较。 当系统确定飞机低于或可能很快低于最低安全高度时,空中交通管制员接收声学和视觉警告,然后警告飞行员飞​​机太低。

电磁干扰
部分或全部禁止使用某些电子设备,因为它可能会干扰飞机的操作,例如引起罗盘偏差。 当飞机低于10,000’,起飞或降落时,禁止使用某些类型的个人电子设备。 大多数航班禁止使用移动电话,因为飞行中的使用会对地面电池造成问题。

地面伤害
各种地面支持设备在机身和机翼附近操作以维修飞机,并且偶尔会以油漆中的划痕或皮肤中的小凹痕形式造成意外损坏。 但是,由于飞机结构(包括外壳)在飞行安全操作中起着如此重要的作用,因此所有损坏都要经过检查,测量和测试,以确保任何损坏都在安全公差范围内。 一个典型的问题是2005年阿拉斯加航空公司536航班的减压事件。在地面服务期间,一名行李搬运工用拖轮拖着一列行李车撞到了飞机的侧面。 这损坏了飞机的金属外壳。 没有报告这次损坏,飞机起飞了。 爬升到26,000英尺(7,900米)处,在飞机内部和外部空气之间的压力差下,受损的皮肤部分让位。 机舱爆炸性地减压,需要快速下降到密集(透气)的空气和紧急着陆。 机身着陆后检查显示飞机右侧有一个12英寸(30厘米)的洞。

火山灰
活火山附近的大量火山灰会损坏螺旋桨,发动机和驾驶舱窗户。 1982年,英国航空公司9号航班飞过灰云,暂时失去了四台发动机的动力。 飞机严重受损,所有前缘都被划伤。 前挡风玻璃被灰烬严重“沙子”撞击,无法用于降落飞机。

在2010年之前,空域监管机构采取的一般做法是,如果灰烬浓度超过零,则空域被认为是不安全的,因此被关闭。 火山灰咨询中心实现了气象学家,火山学家和航空业之间的联络。

跑道安全
跑道安全事故的类型包括:

跑道游览 – 仅涉及一架飞机从跑道上退出的事件。
跑道超限 – 一种特定类型的游览,飞机在跑道结束前不会停止(例如,法航358航班)。
跑道入侵 – 跑道上的车辆,人员或其他飞机的不正确存在(例如,特内里费岛机场灾难)。
跑道混乱 – 机组人员错误识别着陆或起飞跑道(例如,Comair 191航班,新加坡航空公司6号航班)。
恐怖主义
通常训练机组人员来处理劫持情况。 自2001年9月11日袭击事件发生以来,已采取更严格的机场和航空公司安全措施,以防止恐怖主义,例如安全检查站和在飞行期间锁定驾驶舱门。

在美国,联邦飞行甲板官计划由联邦空军司令部管理,旨在培训有效和有执照的航空公司飞行员携带武器并保护其飞机免受犯罪活动和恐怖主义的侵害。 完成政府培训后,选定的飞行员将进入秘密执法和反恐服务。 他们的管辖范围通常仅限于驾驶舱或商用客机的舱室或他们在执勤时操作的货机。

有意识的空勤人员行动
尽管大多数空勤人员都接受过心理健康筛查,但有些人已采取过自杀行为。 就埃及航空990号航班而言,看起来副驾驶故意撞向大西洋,而船长于1999年在马萨诸塞州楠塔基特附近离开了他的车站。

1982年,日本航空公司350航班在接近东京羽田机场时坠毁,机上174架中有24架死亡。 官方调查发现,当飞机靠近跑道时,精神病患者上尉试图通过将舷内发动机置于反向推力而自杀。 在飞机停转并坠毁之前,副驾驶没有足够的时间进行反击。

1997年,胜安航空公司的185航班突然从其巡航高度进入高空俯冲。 潜水的速度非常快,以至于飞机最终在苏门答腊巨港附近坠毁之前就开始分崩离析。 经过三年的调查,印度尼西亚当局宣布无法确定事故原因。 然而,美国NTSB得出的结论是,船长故意自杀是唯一合理的解释。

2015年,3月24日,德国之翼9525航班(一架空中客车A320-200)在法国阿尔卑斯山西北100公里(62英里)处坠毁,在最后例行接触空中交通管制后一分钟开始不断下降在飞机达到其指定的巡航高度后不久。 所有144名乘客和6名机组人员遇难。 这次事故是由副驾驶Andreas Lubitz故意造成的。 在没有告诉雇主的情况下被宣布“不适合工作”,Lubitz报告了值班,并在飞行期间将飞行员锁在了机舱外。 为了应对这一事件以及Lubitz参与的情况,加拿大,新西兰,德国和澳大利亚的航空当局实施了新的规定,要求两名授权人员始终在驾驶舱内。 事件发生三天后,欧洲航空安全局向航空公司发出临时建议,确保至少有两名机组人员,包括至少一名飞行员,在飞行的任何时候都在驾驶舱内。 几家航空公司宣布他们已经自愿采取了类似的政策。

军事行动
在和平时期和战争中,客机很少受到攻击。 例子:

1955年,保加利亚击落了El Al Flight 402。
1973年,以色列击落了利比亚阿拉伯航空公司的114航班。
1983年,苏联击落了大韩航线007航班。
1988年,美国击落伊朗航空公司655航班。
2001年,乌克兰空军在一次演习中意外击落了西伯利亚航空公司的1812航班。
2014年,俄罗斯航空航天国防部队导弹系统击落马来西亚航空公司17号航班。

意外生存能力
早期的悲剧调查和改进的工程设计已经允许许多安全改进,使航空业的安全性得到提高。

机场设计

机场设计和位置对航空安全产生很大影响,特别是因为芝加哥中途国际机场等一些机场最初是为螺旋桨飞机而建,许多机场都在拥挤的地区,很难达到更新的安全标准。 例如,美国联邦航空局于1999年颁布了一项规则,要求建立一条跑道安全区域,通常每边延伸500英尺(150米),跑道末端超过1000英尺(300米)。 这旨在通过提供没有障碍物的缓冲空间来覆盖飞机离开跑道的百分之九十的情况。 许多旧机场不符合此标准。 在拥挤区域的机场跑道末端替换1,000英尺(300米)的一种方法是安装工程材料制动器系统(EMAS)。 这些系统通常由轻质,可压碎的混凝土制成,吸收飞机的能量使其快速停止。 截至2008年,他们已在肯尼迪机场停止了三架飞机。

紧急飞机撤离
根据美国国家运输安全委员会2000年的一份报告,在美国大约每11天就会发生一次紧急飞机疏散事件。虽然有些情况非常严重,例如飞机起火时,在许多情况下乘客面临的最大挑战可能是使用疏散幻灯片。 在一篇关于这个主题的时间文章中,Amanda Ripley报告说,当新的超大型空中客车A380在2006年进行了强制性疏散测试时,873名撤离志愿者中有33人受伤。 虽然疏散被认为是成功的,但是一名志愿者腿部骨折,而剩下的32人受到了烧伤。 这种事故很常见。 在她的文章中,里普利提供了如何在没有受伤的情况下将其放下飞机滑道的提示。 飞机撤离的另一项改进是联邦航空管理局要求飞机表现出90秒的疏散时间,其中一半的紧急出口被阻挡在其机队中的每种类型的飞机上。 根据研究,90秒是飞机开始燃烧前撤离所需的时间; 在可能发生非常大的火灾或爆炸之前; 或者在烟雾充满小屋之前。

飞机材料和设计
诸如更换座椅面料和隔热层之类的变化使船上人员在充满火灾和可能致命的烟雾之前撤离的时间增加了40至60秒。 多年来的其他改进包括使用适当额定的安全带,抗冲击的座椅框架,以及设计用于剪切以吸收冲击力的飞机机翼和发动机。

雷达和风切变检测系统
由于风切变和其他天气干扰导致的事故,最引人注目的是1985年达美航空191号航班坠毁,美国联邦航空管理局要求所有商用飞机在1993年之前都有机载风切变探测系统。自1995年以来由于强制船上探测以及在地面上增加多普勒气象雷达装置(NEXRAD),由风切变引起的主要民用飞机事故数量已降至大约每十年一次。 在通常受风切变影响的许多美国机场安装高分辨率终端多普勒天气雷达站进一步帮助飞行员和地面控制器避免风切变条件。

航空安全调查员
航空安全调查员经过培训并获得授权,可以调查航空事故和事故:研究,分析和报告他们的结论。 他们可能专注于飞机结构,空中交通管制,飞行记录器或人为因素。 他们可以被负责航空安全的政府组织,制造商或工会雇用。

安全改进举措
安全改进计划是监管机构,制造商,运营商,专业工会,研究组织和国际航空组织之间的航空安全伙伴关系,以进一步加强安全。 全球一些主要的安全举措是:

美国商业航空安全小组(CAST)。 商业航空安全小组(CAST)成立于1998年,其目标是到2007年将美国的商业航空死亡率降低80%。

欧洲战略安全倡议(ESSI)。 欧洲战略安全计划(ESSI)是EASA,其他监管机构和行业之间的航空安全合作伙伴关系。 该倡议的目标是通过安全分析,实施具有成本效益的行动计划以及与全球其他安全举措的协调,进一步加强欧洲和全世界公民的安全。