走过航空百年——纪念飞机诞生100周年

走过航空百年走过航空百年 纪念飞机诞生纪念飞机诞生 100100 周年周年 1911 年美军平均飞行 64 83 小时发生一起严重飞行事故 至 2000 年美 国空军平均飞行 96153 小时发生一起严重飞行事故 万时率 0 104 飞机 的安全性水平在九十年间提高了 1482 倍 世界民航定期航班已达到平均飞 行 1428571 架次发生一起严重飞行事故 百万飞行架次事故率 0 7 的水平 人类航空这一高危行业 在走过了百年坎坷历程后 终于使民航客机成为世 界上最安全 最便捷的交通运输工具 航空安全工程取得了辉煌的成就 人 类在航空安全工程发展中倾注了巨大的智慧 积累了丰富的经验 在飞机诞 生百年纪念时 回顾这段历程 仍可给予我们许多宝贵的启迪 1903 年 12 月 17 日莱特兄弟设计的 飞行者 1 号 飞机试飞成功 从此 揭开了人类从事航空活动的新纪元 至今 在环球辽阔的蓝天上已有近 50 万 架飞机在翱翔 其中通用航空飞机 喷气运输机 直升机近 40 万架 军用 战斗机 军用运输机 军用直升机 无人驾驶飞机约 9 7 万架 航空技术在 一百年间取得了令人瞩目的成就 但是 在这辉煌成就的背后 航空安全走过了坎坷的历程 一百年来因 飞行事故坠毁了十万计的飞机 付出了无数的生命代价 当 1921 年美国开 始统计飞行事故万时率时 平均每飞行 1 万小时发生 46 83 起严重飞行事故 至今 世界民航飞机的飞行事故万时率已达到平均每百万飞行小时发生 1 起 飞行事故的水平 按人 亿公里死亡率计算 民航飞机成为世界上人类外出 长距离旅行的最便捷 最安全的交通工具 没有现代航空业 也就不可能实 现全球经济一体化 在军用飞机方面 美国空军的飞行事故万时率已降到万 分之 0 2 以下 对伊战争再次表明 航空武器装备的发展正改变着战争的方 式和进程 这使世界各国认识到 在当今的世界上没有强大的空军就没有国 防 飞行事故曾使最早加入航空活动的国家付出了沉重代价飞行事故曾使最早加入航空活动的国家付出了沉重代价 飞机发明后不久就发生了第一 二次世界大战 在作战需求产生强劲的 牵引作用下 军用飞机作为应用机种首先诞生并得到了迅速的发展 这使得 我们在回顾这段历史时首先要从军用飞机的发展历程开始叙述 1908 年 9 月 17 日 美国陆军从莱特兄弟公司购买第一架飞机 也是莱 特公司售出的第一架飞机 在验收的最后一次飞行中发生严重飞行事故 驾 驶者之一陆军中尉塞尔弗里奇在飞机坠地后不久死亡 飞机发明人 另一驾 机者奥维尔 莱特受重伤 事故原因是一片螺旋桨桨叶折断 损坏了方向舵 使飞机失去操纵 这是军队拥有世界上第一架军用飞机之前发生的飞行事故 1908 1914 年 美国陆军共发生 11 起严重飞行事故 13 名军官丧生 其中 1911 年平均每飞行 64 83 小时发生一起严重飞行事故 1912 年为 74 98 小时 1913 年为 105 56 小时 1914 年为 125 41 小时 1912 年 英 法等国在其军队里成立航空队 世界上军队里的一个新成 员 航空兵 诞生了 这年的 9 月 10 日 英国皇家军队航空队的一架飞机 在飞行中因机翼蒙布撕裂而坠毁 2 名飞行员死亡 自此开始 飞行事故也 就一直伴随着各国航空兵部队的成长历程 第一次世界大战 1914 1918 年 中 在 4 年 3 个月的战争期间 参战 国共生产出 20 万架军用飞机 其中法国 67982 架 德国 47637 架 英国 55093 架 意大利约 20000 架 美国约 15000 架 当时 一切为了战争的 胜利 为最高行动准则 而把飞行事故的损失看成是战争代价的可以接受的 一部分 参战国发生飞行事故损失的飞机 比战损的飞机高出近 3 倍 从 1921 年起 美军开始统计飞行事故万时率 当年飞行 77000 小时 发 生严重飞行事故 361 起 飞行事故万时率为 46 8 1922 年发生严重飞行事 故 330 起 万时率达 50 6 第二次世界大战 1939 1945 年 中 参战国共生产出 70 多万架飞机 其中美国 20 44 万架 德国 11 35 万架 苏联 10 5 万架 英国 9 35 万架 日本 7 万多架 意大利 1 万多架 法国 0 36 万架 参战国因发生飞行事 故损失的飞机 是战损飞机的 1 1 倍 美国在第二次世界大战中战损飞机 20500 架 包括在地面被炸毁 而因飞行事故损失的飞机则达 21000 架之 多 在空战最激烈的 1943 年 美国空军战损飞机 3847 架 死亡飞行员 2392 人 却发生了 20389 起飞行事故 损失飞机 5024 架 死亡飞行员 3426 人 朝鲜战争 1950 1953 年 中 按照美军的统计 被中 苏 朝部队击 落的飞机有 963 架 另有 78 架坠毁原因不明 我方公布的击落美机的数据 为 1309 架 但因飞行事故损失的飞机则达 945 架 共计死亡飞行员 1144 名 美军前往伊朗营救人质的 蓝光行动 1980 年 4 月 24 25 日 中 出动 8 架直升机和 6 架运输机 因机械故障 1 架直升机中途返航 1 架迫降 后无法继续飞行 另 1 架与运输机相撞起火 造成直升机和运输机各 1 架烧 毁 特遣队员在大火中 8 死 5 伤 营救行动被迫中途夭折 海湾战争 1991 年 中 多国部队在作战中损失飞机 29 架 因飞行事 故损失飞机则达 34 架 美军在打击阿富汗塔利班的战争 2001 年 10 月 2002 年 6 月 中 在 享有绝对制空权的情况下 没有飞机被击落 却有 9 架飞机因飞行事故坠毁 造成 11 人死亡 15 人受伤 其中 b 1b 轰炸机 mc 130p 和 mc 130h 运 输机各 1 架 直升机 3 架 无人驾驶飞机 4 架 还有 1 架 c 17 运输机夜间 粗猛着陆冲出跑道严重损伤 喷气式客机于 40 年代末诞生 在其初期发生的事故也很严重 例如 1949 年 7 月 27 日 英国首先试飞成功世界上第一架喷气式民航客机 慧星 号 1952 年至 1954 年间 21 架慧星客机中发生 8 起飞行事故 综观世界航空史 飞行事故曾经使最早加入航空活动的各有关国家付出 了沉重的代价 技术进步 科学管理 人员培训三大措施促进航空安全显著进步技术进步 科学管理 人员培训三大措施促进航空安全显著进步 1 1 针对飞行事故原因调查所采取的工程技术措施 促进了飞机研制技术针对飞行事故原因调查所采取的工程技术措施 促进了飞机研制技术 的进步的进步 自 1908 年 9 月 17 日至 1911 年 2 月 9 日 全世界共发生 34 起严重飞行 事故 死亡 37 人 其中由于飞机某一部分结构损坏导致的严重飞行事故发 生 11 起 发动机故障导致 1 起 机械原因导致的飞行事故占事故总数的 1 3 当时人们采用提高飞机局部的设计强度来解决这类问题 这是一种最 直观的处置办法 它未能研究与消除导致飞机局部结构破坏的外在因素如颤 振等 因此不能有效地制止同类事故再次发生 在此后的飞行事故调查工作 中人们逐步发现 机械原因导致的飞行事故调查常常揭示出该系统的一种失 效模式 通过故障再现试验 理论分析 从机理上弄清楚这种失效模式 有 针对性地改进系统的设计 才能防止这类失效再次发生 有效地降低飞机的 事故发生率 这种对飞行事故和系统失效的科学处置方法一直延续至今 颤振事故 30 年代英国蛾式歼击机连续发生 9 次在大速度时空中解体事 故 40 年代 英国台风歼击机在 3 年间发生 20 起空中解体事故 研究这些 事故 发现蛾式飞机在高亚音速时机翼发生的颤振 台风歼击机发生的由升 降舵振动引起的水平尾翼颤振 是导致事故的直接原因 为此制订了新的强 度规范 使后来设计的飞机尽量避免发生同类问题 疲劳事故 1952 年 10 月 1954 年 4 月间 最早投入使用的喷气式客机 英国 慧星 客机先后发生 8 起飞行事故 其中 1954 年 1 月 10 日和 4 月 8 日 连续发生两架客机在空中解体 从深海中打捞出的残骸上找出了最初破 坏的结构件 后经机身水槽疲劳试验验证 确认事故原因是机身结构在高空 发生疲劳断裂 从此 金属疲劳概念引入了飞机设计 新的飞机设计规范要 求飞机必须确定其整机疲劳寿命 从此实行了整机疲劳试验制度 超音速解体事故 40 年代末 在突破音速的试飞中发生了多起飞机解体 事故 1949 年苏联 米格 17 歼击机第一架样机在大速度俯冲时意外坠毁 与此同时 法国的 神秘 式歼击机空中解体 美国 天光 式飞机在试图 超音速时失事 研究这些事故发现了飞机超音速飞行时的特有现象 音障 为突破音障而进行的飞机设计产生了现代超音速飞机 尾旋事故 1966 1970 年 5 年间 美国空军因进入尾旋 即螺旋 而坠 毁 226 架飞机 60 年代初投产的 f 4 鬼怪式 战斗机 到 1972 年底因尾 旋事故已坠毁 170 架 1974 年至 1976 年 美国民用飞机也发生了 723 起尾 旋事故 尾旋事故极大地刺激了对尾旋研究工作的开展 此后新设计的飞机 广泛采用翼身融合体和失速特性较好的翼型 提高舵面效率 采用主动控制 技术 在飞机上加装失速迎角传感器等 使防尾旋研究工作有了很大进展 70 年代末投产的 f 16 战斗机号称从未发生过尾旋事故 俄罗斯苏 27 飞 机也做出了迎角超过 110 的 眼镜蛇机动 飞行 而未进入失速尾旋 舰上起降事故 1911 年和 1916 年 美 英两国飞机先后在军舰上起降 试飞中发生严重飞行事故 对防止发生此类事故的研究而诞生了航空母舰 并促进了适合于在舰上起降的舰载飞机的改进设计 损伤容限设计 1977 年 一架使用 5 万小时的波音 707 300 型客机因水 平尾翼折断而坠毁 断口显示出明显的疲劳断裂区 检查同型飞机 发现 33 架有同样裂纹存在 进一步的分析认为 根本原因是当时执行的疲劳寿 命和 破损 安全 概念还不能保证飞机的飞行安全 从此 损伤容限 概念在新的飞机设计规范中得以迅速推广 这次事故还引出了 飞机老年病 的研究课题 余度设计 50 年代初 人们认识到飞机系统的单一通道设计不能保证系 统功能的可靠实现 必须采用多通道设计 例如 当液压系统失效不能实现 飞机起落架正常放下时 就必须由冷气系统或人力操纵系统来实现起落架应 急放下 由此产生了系统的余度设计技术 并迅速被飞机操纵系统 机轮刹 车系统 导航系统 通讯系统等采用 有的系统甚至采用了两余度或三余度 设计 从而大幅度提高了系统完成预定功能的能力和飞机的整体安全性水平 计算机参与控制 计算机在航空装备上的使用 引发了航空技术的又一 次革命 自 70 年代以来设计的新机中大量采用计算机进行复杂系统的信息 处理和自动控制 最大限度地减少了人的计算和操作负担 也减少了人的失 误 飞机的操纵性 安定性等技术难题也得到了很好解决 飞机操作的自动 化水平进入一个崭新的阶段 使飞机的性能发挥和系统的安全性水平得到了 再一次的提高 飞行事故万时率随之出现了新的下降 在飞行事故原因调查处理中 航空界趋同于共同遵循的一个准则是 一 旦查明原因 对采取预防同类事故再次发生的措施必须坚决 果断 同一原 因系统失效导致的飞行事故 不应当再发生第二次 2 2 针对飞行事故原因调查所采取的管理措施 促进了航空安全管理科学针对飞行事故原因调查所采取的管理措施 促进了航空安全管理科学 的进步的进步 飞行事故是对安全工作的一种终极捡验 它从不同角度暴露出了组织指 挥 气象 飞行员身体和技术 飞机设计 生产质量 维修捡测 后勤保障 等有关方面存在的薄弱环节 克服这些薄弱环节 站在新的层次上进行管理 促进了航空安全管理科学的进步 在历次飞行事故原因调查的基础上形成的 飞机设计规范 对飞机设计中的结构强度问题 气动平衡问题 人机界面问 题 系统可靠性问题 整机疲劳寿命问题 飞行员逃逸救生问题等 都做出 了极为详细的规定 对形成的飞机维修规范 维修制度 维修方式 维修等 级 维修检测手段 以及飞机机载部附件的寿命管理等都制订了详细的文件 在后勤保障方面 有了详细的机场设计标准 建立了机场区域及航线的气象 预测 预报网 建全了完善的航行管制机构 设备设施 管制规则 对航空 油料 航空器材的供应保障 质量检验形成了一整套规章制度 航空医学的 发展 制度的完善和医疗技术手段的进步 已使飞行员身体原因发生的飞行 事故大幅度减少 乘客安全监测和管理制度也有了相应发展 这些都使得航 空安全管理工作取得了长足进步 在长期的航空安全研究中 形成了一些公认的安全性原理 安全性定律 和推论 形成了航空安全法学的基础 成为安全理论研究的宝贵资料 国际 民航组织机构和世界各国极力推动的航空安全技术和航空安全管理的研讨会 议 交流活动 对推动航空安全科学的发展 提高安全管理水平 都起到了 十分有益的作用 3 3 严格的培训和考核制度 促进了各类航空专业人员素质的提高严格的培训和考核制度 促进了各类航空专业人员素质的提高 在有人驾驶的飞行器发生的飞行事故中 在世界范围内无论是民航还是 军航 占总数 60 70 的飞行事故仍然是由人的错误所导致的 因此 提高 人的可靠性水平始终是航空安全工程中的一个极为重要的目标 要达到这一 目标 离不开对航空各专业人员的严格培训和考核 培训分为院校培养和在 职培训两大类 进入航空专业就业的各类人员几乎无例外地都经过了各类院 校的正规教育 其中飞行人员持有大学本科以上学历证书 飞机维修人员 飞行管制人员也都经过相应院校培训 我国现有 30 多所航空院校在为航空 工业集团 民航 军航培养各类航空专业人才 这些人员进入各自的就业岗 位后还要继续接受在职教育培训 包括各有关单位举办的专题集训班 一些 院校还承担了对在职干部的轮训工作 在国外 许多国家还设有航空安全学 院负责轮训在职干部 例如 设在美国南加州大学的安全系统管理学院 自 1953 年起轮训空军的安全军官 也为民航开办 10 种安全培练班 美国空军 还在新墨西哥州柯特兰基地的 空军安全中心 设立培训机构 负责培训空 军的安全军官 各种期刊 安全画报 安全通报 文件 录相带 局域网是 安全信息的另一载体 在我国 5000 多种期刊中 航空期刊就有 150 多种 其中仅航空工业一 二集团的航空科技期刊就有 88 种之多 中国航空 学会每年组织召开数十次航空学术问题研讨会议 飞行人员和各重要岗位上 的工程技术人员都执行严格的技术等级制 考核合格才能上岗和晋升技术级 别 对不适合从事该专业的人员便调换其工作岗位 公布每次事故调查的结 论 使所有同行都增加防止同类事故再发生的相关知识和处置能力 经过长 期不懈的安全教育 培养出了一支责任心强 遵章守纪 有良好专业素养的 技术队伍 营造出了安全文化的浓郁气氛 查明事故原因保障飞行安全 国际航空界形成了重要共识查明事故原因保障飞行安全 国际航空界形成了重要共识 在同飞行事故作斗争的过程中 国际航空界形成了一整套处置和预防事 故的准则 方法和共识 通过国际民航组织的规范与交流 其基本准则已为 世界各国航空界所接受 1 1 调查飞行事故的目的调查飞行事故的目的 调查飞行事故的主要目的是查明事故原因 防止同类事故再次发生 国际民航组织颁发的 飞机事故调查手册 指出 调查一起飞行事故 的主要目的在于搞清楚与该次事故有关的事实及环境条件因素 以便确定其 可能的原因 从而可以采取适当的措施来防止类似的事故及其导致因素的再 次出现 同样 还有一个重要的目的就是判明有关乘客的事实 情况和环境 属于可生存还是不可生存 以及失事飞机的耐坠性 美国空军条例 安 全调查与报告 一开头就指出 进行安全调查只是为了找出事故原因 以 便采取预防措施 俄罗斯在 武装力量航空兵飞行事故及事故征候调查条 例 中也指出 飞行事故调查的主要目的是防止其将来再发生 在上述 文件中 围绕飞行事故调查的主要目的 制订了详细的调查工作的组织 调 查工作程序 调查报告撰写方法 提出预防措施的要求等规定 因此 在每 次事故调查中 只有科学地查找到导致事故发生的真正原因 才能制订出有 效的预防措施 达到防止同类事故再次发生的目的 认识这一点 对指导飞 行事故调查工作至关重要 2 2 由独立的专职机构承担飞行事故调查由独立的专职机构承担飞行事故调查 由独立的专职机构承担飞行事故的调查 这是一条规则 独立的事故调 查机构只对事故调查结论的正确性负责 对国家负责 其责任是要保证每次 事故结论的客观性 正确性 1989 年苏联解体后 新独立的 12 个国家一致 认为保持一个独立的飞行事故调查机构致关重要 都愿意出钱保持原苏联的 航空安全机构 由此成立了一个 国家间航空委员会 下设 飞行安全委 员会 负责承担各国的飞行事故调查工作 美国是由国会直接领导的 交 通安全局 ntsb 其主席由总统任命 和由交通部领导的 联邦航空局 faa 来调查民航飞机事故 3 3 飞行事故原因调查是工程技术调查飞行事故原因调查是工程技术调查 飞行事故原因调查是工程技术调查 由飞行事故调查机构的专家进行 飞行事故责任调查是行政 司法调查 由行政或司法部门进行 飞行事故原 因调查和飞行事故责任调查是两类不同性质的调查 通常不混合进行 如果 混合进行调查 被调查者更多地会去考虑责任问题 就难以获得事故原因的 真实情况 会直接影响到对事故原因的调查 对此 俄罗斯 武装力量航空 兵飞行事故及事故征候调查条例 规定 对已确定有实际过失的人员 其 过失及责任程序的法律及行政调查 与按本条例进行的调查分别进行 4 4 飞行事故调查中的飞行事故调查中的 物证物证 分析由认可的专职机构承担分析由认可的专职机构承担 物证 鉴定是极为严肃的工作 有重要的法学意义 必须由国家或行 业经考核认可的机构承担 要确认该机构的权威性和人员技术水平 业务素 质 用于检测分析的仪器设备应符合要求 从事 物证 鉴定的技术人员的 资格应当得到认可 以保证 物证 分析报告的客观性和正确性 近年来 受市场经济影响 国内的物证鉴定机构出现了管理混乱的状况 一些有检测 设备的单位不经认可和人员培训就加入到物证检定队伍中来 并出具检定结 果报告 干扰了国内的 物证 检定工作 造成了极大混乱 我们在对有争 议的失效分析报告复核过程中多次遇到类似情况 做出正确的事故结论必须 由认可的专职机构承担物证分析工作 是世界各国共同遵循的规则 5 5 按照按照 多原因论多原因论 调查飞行事故调查飞行事故 多原因论是将飞行事故的发生看作是一个事件中的若干链环出了问题 最后一个链环的断裂导致了飞行事故 如同多米诺骨牌一样 如果事件链中 有一个环节不发生问题 事故仍然不会发生 国际民航组织曾对以往 8 年间 各国民航客机发