川航3U8633航班事件调查报告解读（机坪夜话）

CAAC自由飞行员 · 发表于 2021-5-7 23:36:14

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对川航3U8633玻璃爆裂事件（《中国机长》原型事件）的调查报告进行了专业的解读。

大家好，我是张驰，欢迎来到机坪夜话

中国机长的科普是我的第一个视频，很高兴获得了一个很不错的播放量，在这个视频里我有提的，等官方事故调查报告出来之后，我们再仔细讨论这块风挡玻璃。

2020年6月2号，中国民航局公布了四川3U8633航班风挡玻璃空中爆裂脱落事件的事故调查报告，全文一共142页，还有271页的附录，记载了14项专门为此次调查而进行的实验和检测。抛开电影里那些真真假假的细节，我们再通过报告来简单回顾一下事件发生时的整个过程。

早上6点27分，飞机从重庆江北机场起飞，半小时后爬升到了巡航高度9800米（32100英尺），此时飞机内的座舱大气压力相当于海拔1900米。

7点零7分零5秒的时候，飞机话音记录器出现了“砰”的一声。这时候风挡发生了第一次碎裂。玻璃产生了放射网状裂纹。机组用“非常碎”来形容当时的情景。仅过了5秒，话音记录器第二次出现了嘭的一声。机长立即申请下降高度，决定备降并系好安全带，7分45秒，也就是第一次碎裂的40秒后，话音记录器记录了最后一次“嘭”的闷响，随后记录器里便只剩下连续的噪音。显然这次嘭声的来源就是风挡碎裂脱落产生的噪音。

跟风挡一起失效的还有直流汇流条1和2。直流系统在飞机上主要是给各种计算机和传感器供电，这两个汇流条挂了以后，直流系统理论上还剩下直流紧急汇流条、电瓶汇流条和热电瓶汇流条。它们三个加起来的供电能力可能都还比不上半个直流汇流条。所以这就导致了相对不重要的2号和3号扰流板和升降舵计算机（Spoiler and Elevator Computer, SEC 2 + SEC 3）失去供电。这两部计算机负责控制的1、2、5号扰流板也就失效了。跟着一起断电的还有负责自动刹车的BSCU计算机。负责飞行指引的FMGC 2号计算机。不过相比机器，飞行员承受了更为严重的冲击。在风挡脱落后仅过了5秒，飞机内的座舱高度就从1900米飙升到了7300米，平均每秒上升1300米。大家平时坐飞机总是抱怨因为气压变化过快耳朵疼，其实那个时候的座舱高度的变化也就8米／秒，最多不会超过13米。

驾驶舱门在风挡脱落的第一时间就打开了，因为驾驶舱门的电磁锁控制装置里有气压传感器，在检测到气压骤变后会自动解锁，不然仅以驾驶舱那点空气，我感觉都不用一秒就能升到7300米。

至于为什么没有和外界环境一样，是因为飞机当时的表速有0.76马赫，如果当时风挡玻璃还在的话，气流从0.76马赫降到风挡表面0速度就是一个动压转换为静压的，最后静压和总压相等的过程，我们可以通过公式计算出这个马赫数的空气静止后的总压是399hpa，大概相当于海拔7200米的气压水平，实验又表明即使风挡不存在了，这个高压区依然存在，所以经过紧急失压后座舱内的气压高度就稳定在了海拔7300米，和计算的数值很接近。

在经历了第一波断电导致的计算机失效后，一号升降舵和副翼计算机（Elevator and Aileron Computer, ELAC 1）也无法正常工作。这个计算机有两部，主要负责控制副翼，也就是横滚的操作，ELAC 1失效后由2号计算机接管控制，飞机出现了向左最大51.7°的横滚，正常情况下横滚超过33°飞行员就需要持续压杆了，这50多°肯定不太正常，果然没几秒之后ELAC 2也提示失效（这50°的偏转也可能是机长做紧急下降时的应激反应，编者按）。ELAC 1+2 的失效意味着飞机的横滚操纵进入直接法则，俯仰和偏航降级成备用法则，到这里飞控系统算是稳定了，其实也没剩几个能用的了。SEC计算机一共三部没了俩，ELAC两部全挂了，好在比较重要的飞行增稳计算机（Flight Augmentation Computer， FAC）两部都正常。FAC计算机除了负责飞行包络保护还兼职控制方向舵。

机组接下来的选择肯定是下降高度，从7点8分46秒到16分39秒（8分钟），飞机逐渐从9400米下降到了7100米，在这期间第二机长进入了驾驶舱并协助更改了飞行计划。逐渐恢复了对飞机的掌控后，机组在7点41分成功备降在成都双流机场。

回顾完事件的大致经过后，我们来看看损伤情况：机组成员两人受伤，119名乘客无一伤亡，仅有27人接受了辅助或者心理治疗。首当其中的副驾驶受到了气流外泄造成的拉扯伤害，以及还有撞击仪表造成的划伤，最后鉴定为轻微伤。除此之外还有一名正在发餐食的乘务员，因为飞机的剧烈颠簸被抛起造成了腰椎骨折，最后被鉴定为轻伤。大家仔细琢磨一下，系好安全带的副驾驶的受伤等级还没有因为不得不站立的乘务员高，所以下次不管乘坐什么交通工具，都应记得全程系好安全带。能在紧要关头保护自己的一命。

飞机的损伤处理那块再也回不来的风挡，还有副驾驶的耳机和他面前的130VU（右前中央操纵面板），机长的电子飞行包（EFB），头等舱的窗帘，靠枕也没了一些。驾驶舱飞控组件的下部还找到了窗帘的纤维，除此之外还跳出了17个跳开关（C／B）。跳开关和家里的空气电闸有点像，系统有过载的情况会自动弹出，给受影响的设备断电，防止过热产生火灾。他们的跳开其实就是造成飞控系统降级的元凶，从这个表里我们能看出来，除了APU防火的两个跳开关对飞行系统影响不大外，剩下的15个多多少少都和电源系统有关联，比如在125VU面板上CF01位置的TR1 CONTROL SPLY，TR就是变压整流器Transformer Rectifier的缩写，它能把发电机发出来的交流电转换成直流电。TR 1转换的直流电提供给一号直流汇流条，它的控制开关跳开，直流汇流条自然就没电了。表里还有 TR 2 CONTROL SPLY，二号变压整流器，BAT BUS电瓶汇流条等一堆和电源有关的系统。空客在测量这些跳开的跳开关内阻后判断，它们的跳开是由于在快速减压过程中，驾驶舱门向内打开的巨大冲击能量，导致了跳开关的机械性跳开，并没有发生实际的电气故障。不幸中的万幸是门的内力只震开了这几个，虽然使飞控系统降级但并未到完全失控的程度。右侧的两个主轮易熔塞熔化，轮胎泄压。这个易熔塞会在轮毂高温时主动熔化漏气，目的是为了防止轮胎因高温爆炸产生的轮胎碎片会击穿油箱引起更严重的事故。轮毂过热的直接原因肯定是刹车高能造成的，飞机本身就是超重着陆，用于减速的扰流板一共五对，因为SEC 2+3的断电坏了三对，双发反推同样因为控制液压的关断活门掉电也没了。在跑道干燥的条件下，气动减速和刹车减速在飞机着陆过程中的制动比例是3:7左右，现在不仅这30%的气动减速效果几乎没有，刹车因为BSCU的断电也失去了防抱死功能，只能靠飞行员凭感觉用脚踩刹车，这样恶劣的条件机组还能稳稳当当的把飞机停在跑道上，没有冲出跑道，飞行技术确实一流。机身外表多处凹坑和划痕，右发的低压压气机孔探发现了一处刻痕，不排除是碎裂的玻璃造成的。看来电影里发动机喘振冒火的特写也不是完全虚构的情节。

这些七七八八的损伤看完了，我们来看看究竟是什么原因导致了这块风挡玻璃爆裂。

调查这个事故最难的是关键物证丢失。风挡简单点说就是一块有加热功能的玻璃，现在玻璃没了，留给计算机的故障信息只有一条风挡加温失效。我们当然知道加温失效了，玻璃都没了还加什么温嘛。好在右侧的风挡玻璃也不是完全没留下任何遗物，负责给风挡加温的控制盒仍然附着在机身上。上面还残留了一些玻璃碎片，这些仅有的物证就成了破案的关键。

不同制造商生产的风挡在结构上是有轻微区别的，这块SGS公司生产的风挡一共有三层玻璃，内层和中层是两块8毫末厚的化学强化玻璃。通过聚乙烯粘合在一起。他们主要起到结构承力的作用。理论上碎一块，另一块也完全能坚持到降落。话音记录器里的前两次嘭声就是这两层玻璃的碎裂声。外层玻璃通过聚氨酯附着在中层玻璃上，这层玻璃的作用就像你给手机贴的钢化膜，起到防撞耐磨的作用，风挡的加温膜也在这层玻璃内，加温膜的工作原理类似电热毯，通过左下角的电插头给加热膜供电，调查组通过残留的玻璃裂纹分析出玻璃的起裂点就位于电插头引出的导线附近，这枚电插头共连接有六根导线，其中四根是传感器信号线，用的是12V额定电流8毫安的直流电，功率不超过0.1瓦特，两根是加热膜供电线，传输的是200V额定电流17安的交流电，功率最大3400瓦特。除了负责传输信号的C导线完全丢失外，插头上还残留五根导线，这些导线都分别出现不同程度的烧损，依据程度不同从变色到碳化甚至有熔化痕迹。导线的主要材质是铜，熔点1028°。也就是说风挡脱落前这里至少达到过1000度以上的高温。显然额定电流8毫安的12伏直流电无论如何也没有这个能量，我们把视线转移到额定功率3400瓦的加热膜供电线。导线B残存长度95毫米，无烧损痕迹，导线A残存长度38毫米，烧损37毫米，于是调查组根据烧蚀长度画出了高温区的最小范围，发现两层结构玻璃不仅刚好位于高温区域内，而且越是远离A的导线，残存长度越长。到这里风挡玻璃破裂的直接原因应该就很清晰了。导线A因为某种原因发生了意外放电，在短时间内产生了超过1000°以上的高温，两块承担结构力的玻璃因为热应力局部急剧膨胀而爆裂，最终导致脱落。

那是什么原因导致的意外放电呢？空客给出了以往因为导线过热导致的双层玻璃破裂案例共六起，其中两起是因为产品质量问题，通过加强生产管控解决。四起是设计问题，通过引入新的型号解决。需要注意的是玻璃完全碎裂和只是有裂纹产生的后果是完全不同的。有裂纹虽然不好看，但承压功能还是依然有的。碎裂就完全失去了设计功能。所以以上六起破裂并未造成实质性的后果。那在3U8633上一定发生了更为严重的过热才导致这样的碎裂。调查组在交流电供电线上发现了腐蚀产物和电蚀特征，进一步检查电插头发现插钉内部存在水渍，C钉的接线端内部甚至还产生了较为严重的腐蚀。又通过调查同型号的其他风挡，发现部分风挡存在因气象封严受到严重风蚀，导致包裹在玻璃外侧的硅胶密封封严遭到水汽入侵，而电插头的导线正好位于水汽入侵最为严重的风挡拐角处。因为玻璃边缘和密封硅胶之间还有一层铝胶带，在拐角处胶带的褶皱使得硅胶无法与玻璃紧密贴合存在空腔。这些空腔的存在使得水汽在侵入后可以存留并持续腐蚀导线。于是调查组委托中国民航科学技术研究院进行了加温导线在潮湿环境下的电弧放电实验，发现在潮湿环境下的导线在电弧放电后表面的微观特征与导线A相符。又委托DGA公司进行了湿电弧放电实验，证明了在潮湿环境下金属导线的电弧放电不仅更剧烈，持续时间也更长。

那现在风挡玻璃爆裂的原因就一目了然了：风挡的大气封严因为长期受到风蚀影响，水汽得以进入，侵入到风挡内部，侵入的液体因为硅胶封严和玻璃存在的空隙得以留存并腐蚀线路，当线路腐蚀到一定程度后发生持续且剧烈的电弧放电，由此产生的局部高温导致双层玻璃结构碎裂。

其实说了这么多，大家最关心的还是既然有了前车之鉴，这块风挡玻璃以后还会不会再次碎裂？国内航司之前发生过数起类似的导线过热导致控制盒熔化事件，但都没有造成玻璃破裂，或者说在导线温度达到不可控之前，风挡加温计算机就检测到了电流不正常并及时切断了电源供应。所以如果没有水汽的影响，现有的控制功能是有能力把放电产生的过热控制住的。我们从历史的破损记录也能看出来，六起双层玻璃破裂事件中的五起是SGS公司生产的，PPG唯一的一起是因为利器割伤这种意外事件。所以在SGS公司彻底解决设计问题前航司已经解决了SGS公司，我了解到的情况是许多公司已经暂时停止了同型号风挡的安装。空客也对此事件发布了诸多升级措施，希望能在以后给风挡加温计算机加入检测电弧放电的能力。

另外民航局已经要求各航司更新了快速检查程序，要求机组在发现风挡裂纹的第一事件做好足够的应对措施，吸取这次事件的经验教训，保证即便风挡发生碎裂，机组也不会因为身体原因失去对飞机的控制。

我相信这种从零部件供应商到飞机制造商再到航空公司的全方位整改，能把击穿漏洞的最后一丝可能抹除。川航3U8633机组绝对是对得起英雄的称号的。也正是因为他们顽强的意志力和精湛的飞行技术，我们今天才能用一个相对轻松的心态来读这份调查报告。

以上就是本期视频的全部内容了，这里是机坪夜话，下次节目见。

扩展阅读：

Mentour Pilot 对川航事件的分析

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