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民用飞机之降落伞纠结(科普.原创)

已有 14994 次阅读 2012-6-1 19:30 |系统分类:科普集锦|关键词:学者| center, 飞机, 民航业, 降落伞

沈海军 文

    对于民用航空来说,2012年并不消停,飞机事故接二连三。每每发生空难,总会有人联想到空中的“救命稻草”-降落伞;甚至有人发问:民航飞机上,为什么不给乘客准备降落伞?关于这个问题,到互联网上搜索一下,会得到五花八门的解释,但无论怎么解释,诘问似乎总是无法平息。事实上,“民航飞机不配备降落伞”,在民航业内,早已是一个盖棺定论的问题,并不存在什么争议。

 

降落伞是怎样发明的

      关于降落伞的发明,目前存不同说法。早在两千多年前,西汉的《史记》中就有相关的记载。史学家司马迁在其著作《史记·五帝本纪》中曾写道:“使舜上涂廪,瞽叟从下纵火焚廪。舜乃以两笠自杆而下,得不死。”他叙述了这样一个故事:上古时代,有个叫舜的人,有一次上到粮仓顶部,瞽叟从下面点火,想害死舜,结果舜利用斗笠从上面跳下来,得以生还。这是人类最早关于降落伞的记载。相传公元1306年前后,元朝有一位皇帝登基,宫廷庆典中表演了这样一个节目:杂技艺人用纸质巨伞,从很高的墙上飞跃而下,艺人飘然落地,安全无恙,这应当说是最早的跳伞实践了。1944年,日本的《落下伞》一书提到了这件事,书中写道:“北京归来的法国传教士发现如下文献,1306年中国皇帝即位大典中,杂技师用纸做成大伞,从高墙上跳下,表演给大臣看。”1977年出版的《美国百科全书》中也写到:“有证据表明,早在1306年,中国的杂技演员们便使用过类似降落伞的装置。”这个跳伞杂技节目后来传到了东南亚的一些国家,不久又传到了欧洲。到17世纪,各种各样的跳伞杂技表演在欧洲各国盛行,伞也由纸质改成布质、绸质,形状由圆形改成多样。

    另外也有资料表明,降落伞是由阿拉伯人首先发明的。在莱特兄弟发明飞机前1000多年,一名阿拉伯人就用木头和斗篷制作了飞行器,他的飞行器被认为是现代降落伞的最初雏形。

    18世纪30年代,随着气球的问世,为了保障浮空人员的安全,杂技场上的降落伞开始进入航空领域。据资料介绍,当时有人制成一种绸质硬骨架的降落伞,以半张开状态放置在气球吊篮的外面,伞衣底下带有伞绳,系在人的身上,如果气球失事,即乘降落伞落地。这是最早用于航空活动的降落伞。飞机问世后,为了飞行人员在飞机失事时救生,降落伞又经过多次改进,1911年出现了能够将伞衣、伞绳等折叠包装起来放置在机舱内,适于飞行人员使用的降落伞,这种降落伞于1914年开始装备给轰炸机的空勤人员。再后来,作为一种救生装置,降落伞在各类军用飞机上得以普及。

    现在,飞机上的降落伞已经演义出了各种各样的用途,派生出了用于飞行人员逃生的救生伞,缩短飞机滑跑距离的减速伞,空投作战人员的伞兵伞,投物资装备的投物伞….等等。

 

民航客机不配备降落伞

    尽管降落伞在军用飞机上得到广泛应用,但实践中出于安全性和经济性等多方面考虑,民航客机上并不配备降落伞。

    众所周知,现代民航客机大多是在离地面近万米的高度做高速飞行,这一海拔空气稀薄,气温可达到零下四、五十摄氏度,气流很强,机舱内完全是一种空调增压密闭的状态。

    从技术角度来看,高空中打开舱门不是问题,不过这种飞行高度打开舱门会出现什么结果呢?舱内瞬间释压,飞机极可能瞬间解体……这种情况下即使有降落伞生存的几率也几乎为零。退一步讲,即使从这一高度跳伞的话,只要一出机舱,人不是冻死就是窒息而死。注意:平时我们看到的都属于低空跳伞,全世界各地都有这样的俱乐部,连几天集训的老太太都可以完成。

    从跳伞的专业性角度来看,跳伞可是个技术活,每个跳伞人员在跳伞前都要接受严格的训练,并非一日就能学会。跳伞过程中,跳伞人员必须要在很短的时间内熟练、准确地完成脱离飞机、打开和操纵伞绳、落地后脱离降落伞等一系列技术要领。作为一般的老百姓,平时哪有机会接触降落伞,接受专业训练又何从谈起。也就是说,让对跳伞一无所知的旅客进行高空跳伞,几乎等同于跳楼自杀。

    从发生地点来看,大多数飞机事故都发生在飞机起飞何降落过程中,并非正常飞行。这时飞机的飞行高度都很低,并不适合降落伞的使用,即使是受过长时间专门训练的空降部队一般都是在千米高度跳伞。超低空跳伞有两大问题:一是时间太短,来不及打开降落伞。二是降落伞打开后这么短的时间内无法迅速产生一个与人的冲量相当的升力,所以超低空跳伞即便开伞成功,落地后也很容易受伤。加之客舱内有那么多的旅客,超低空跳伞也就成了不可能的事情。

    从事故发生的概率来看,飞机是世界上最安全的交通工具,空难概率大概只有10万分之一。现代化的大型客机都有两台或两台以上发动机,即使只有一台发动机正常工作,驾驶员操作正确仍能维持最低安全限度的飞行。客机上还有供旅客使用的紧急出口,配备有紧急自动充气滑梯和救生衣。这些都是紧迫降后,在机组人员指导下完成离机逃生的手段。而实践表明,飞机紧急迫降人员的生还率实际上要比让旅客跳伞要高得多。

    从运营角度来看,降落伞会占用费及内部宝贵的空间,同时会加大起飞重量,这意味着需要更大动力的发动机,而这些都意味着运营成本会变得难以控制,为广大任命群众提供可负担的快速交通工具的理念就无法成为现实。

    设想一下,民航飞机上给乘客及机组人员配备了降落伞,情形又会怎么样呢?

    一有“风吹草动”,有人自然会想到跳伞,即便飞机故障可以排除;一人准备降落伞,便会带动更多的盲从者,引起群体恐慌;而后,几百名情绪失控的旅客蜂涌至飞机前后的舱门,吵闹着要求机组人员打开舱门……机舱内乱作一团;飞机驾驶员见状,慌乱中极可能干脆放弃飞机和乘客,自己先跳伞逃生……

 

              图1“卷云”号SR-20等轻型飞机 

    显然,如果飞机上没有配备降落伞,大家就会断了使用降落伞逃生这一念想,情况就会变得完全不同。飞行员和机组成员只能尽最大的努力来挽救飞机和乘客,而乘客们则会相对平静地坐在座位上配合机组人员的工作。

 

民用客机配备降落伞,还是有可能的

    “民航飞机不配备降落伞”似乎已成为现代民航业的“行规”。不过,一些早期的螺旋桨民用客机却带有乘客用降落伞。这是因为当时的客机飞行速度和高度不高,而且机上可容纳乘客较少。如发生意外,乘客往往可以从容跳伞离机。但这也引发了另外一个问题:当空难发生前,驾驶员往往会抛弃乘客自己先跳伞逃生。这也成为“民航飞机不配备降落伞”的重要原因之一。

    近年来,民航事故接连不断,迫使一些研究人员又不得不想到降落伞。不过,这里所说的降落伞是给飞机本身配置的超级降落伞,而非单人使用的那种。

 

图2 飞机降落伞示意图 

    最近,美国航空航天局已经与飞机紧急降落伞系统公司合作,设计出新一代可用于小型飞机的紧急降落伞系统。这种降落伞系统装置可安装在小型飞机后座的后面。它的强力绳索系住机翼、机身和机尾。降落伞可在1秒之内快速张开。这种降落伞的售价为1.6万美元,已安装在“卷云”号SR-20等轻型飞机(见图1)。2004年,这种降落伞系统已售出约500套,并已有过多次成功案例。如,2004年,加拿大人科尔驾驶的小型飞机夜间在山区失控,科尔使用飞机紧急降落伞系统,飞机得以安全降落。  

    既然这种降落伞可用于轻型飞机,那么,能不能在大型客机、大型商业飞机上也安装降落伞作为一种安全设施呢? 答案是“有可能”。

    2004年,加拿大批准了一款新型未来喷气式飞机的设计专利。该方案建议将客机、货机机身的最内层改装成数个前后相通的密封舱,在各密封舱结合部的机身夹层中安装聚能分离器(即小型爆破装置)。如图2所示,当飞机在空中遇到紧急情况时,飞行员只需按下控制按钮,聚能分离器就会发生小爆炸,使载有乘客和机组人员的密封舱完整地相互分离。而飞机分离后的每一部分都配备有降落伞、震动吸收体、膨胀筏和推进喷射装置,这些设备将引导该部分机体缓慢落向地面,从而保障机上乘客的生命安全。此外,如果在飞机起降时发生紧急情况,也可单独借助各舱段和机头顶部的降落伞进行制动,减小事故的危害性。在着陆之后,密封舱和机头中的通信装置会不断发出求救信号,以便于救援人员发现着陆位置。由于密封舱和机头均由轻型复合材料制成,舱内装有生命保障系统,因此即使降落于水面,密封舱和机头也会浮在水面上等候救援。”

    上述的“飞机分段降落伞”的构思无疑是巧妙的,但这只是一个理想的学术成果,在具体研究上还将有许多需要跨越的障碍。

    首先要考虑的是飞机重量问题。降落伞下降过程中,1平方米的降落伞能够承受20公斤重量,如果是一个200公斤的轻型飞机,降落伞仅需要10多平方米。但是对于30多吨的波音737等大中型民用客机来讲,降落伞的面积就需要上千平方米,显然,在大中型飞机上使用如此巨大的降落伞实在是太困难了。

    其次是降落伞的强度问题。据悉,区域性往返喷气客机时速可以达到600英里以上。这将使得作用在伞上的张力大大超出目前最先进飞机降落伞所能承受的极限。

    再次是成本问题。据估计,民用客机上安装了述救生系统之后,飞机的制造成本会上升7%至8%。

    此外,分段降落伞的可靠性也值得怀疑。因为,即便是安装在“卷云”SR-20飞机上的那种小降落伞系统,也有多次工作失败的记录。 



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