惊心动魄10分钟

陈光

2018年4月17日上午，美国西南航空公司的一架波音737-700型客机执行由纽约飞往达拉斯的WN1380航班任务，机上载有144名乘客和5名机组人员。10点43分，飞机由泰米·莎尔茨（TammieJo Shults）机长驾驶飞离纽约。11点03分，飞机己飞到9900米上空。

惊魂10分钟！

突然，WN1380航班大幅度摇摆颠簸，乘客听到有巨大的爆炸声。靠近第14排座椅处的左侧弦窗玻璃被外物击穿，引起客舱失压，外泄气流将此座位上的一位女性乘客冲出窗外。紧靠这位女乘客的另一位乘客赶快抱住她的双腿，在大家帮助下，将她拖回了座舱。帮忙拉她的这位乘客，恰好是一名内科大夫，与机上另一位退休护士赶紧对她实施心脏复苏急救，但最后还是没有挽回她的生命。

由于弦窗破裂，机舱内气压突然下降，舱顶的氧气口罩立即自动打开并落到乘客前面，大家赶紧戴上吸氧。摇摆不停的机舱内弥漫着血腥气味。有人往窗外一看，更是吓破了胆，因为左侧发动机（CFM56-7B）已经停转了。天仿佛突然塌了！

生死生攸关之际，曾经是美国海军飞行员的女机长莎尔茨在自己受伤的情况下临危不惧，沉着掌握着驾驶杆，有条不紊地和空中交通指挥员联系，报告飞机损毁情况，并紧急请求准备医务人员。布置好一切之后，她准备最后一搏，立即迫降！

飛机向距离最近的费城国际机场方向急速下降，就在所有人的心都揪到嗓子眼之时，飞机竟然平稳地降落到跑道上了，此时的时间是11点13分。距事故发生的11点03分仅仅过了10分钟。

现场

待乘客全部走出飞机后，已经等候在现场的美国国家运输安全委员会（NTSB）的检验员立即检查飞机受损情况，发现飞机有3大部位受损。

左发动机整流罩前部已经没有了。发动机前端暴露在外，一片风扇叶片己由根部处断开，甩离了发动机，其榫根仍残留在风扇盘的榫槽中。榫根断口处有金属疲劳痕迹。这说明该叶片是在工作中疲劳断裂而被甩出发动机，打坏了整流罩，使整流罩脱离了飞机。

由发动机飞出的碎片（包括风扇叶片断块，整流罩断片等）使机翼数处受伤，但不太严重。

关键受损部位是机身舷窗。发动机碎片打破了位于客舱左侧14排座椅处的弦窗玻璃，造成1人死亡，包括机长在内共7人受伤。

这是一次典型的发动机“非包容故障”，对飞机造成了二次损伤。

NTSB在检查了这次WN1380航班受损的发动机后，发现这次与一年前的那次事故如出一辙。

2016年8月27日，西南航空波音B737-700飞机执行由路易斯安纳洲新奥尔良到佛罗里达州奥兰多的WN3472航班任务。机上有99名乘客和5名机组人员。飞机在爬升穿越9450米高度过程中，左侧发动机（CFM56-7B）发生非包容故障，甩出的风扇叶片打坏整流罩，并接连打伤飞机几处，特别是在左翼上方的机身上，打出一个12.7厘米x42.6厘米的洞，但所幸未击穿机身内壁，没有造成客舱失压。机组将损坏一台发动机的飞机安全降落到佛罗里达的彭萨科拉国际机场，无人员伤亡。那是一次严重影响飞行安全的事件。NTSB事后在其金相实验室对“涉事”风扇叶片进行了探伤检查，发现断口位于叶片叶身与榫根交接处。在断口截面上，有长约30毫米、深约5.5毫米的疲劳裂纹。疲劳源区位于距叶片前缘53.34毫米处。这一切说明，该风扇叶片是因疲劳而断裂的。至于什么因素造成叶片疲劳，NTSB未作进一步说明。

包容性试验

现代客机所装备的大涵道比涡轮风扇发动机中，处于进口处的风扇叶片是最长的叶片。发动机工作时，叶片一旦断裂，可能会在极大的离心力作用下被甩出发动机，对飞机结构、各种管道与导线等造成损伤，危害极大。为此，在发动机设计中，必须将包容风扇叶片的机匣做得非常结实，使之可以承受风扇叶片断片的冲击，保证断片不会被甩出发动机。因此机匣也被称为“包容环”。

包容环是否能在发动机最大转速下把从根部断裂的风扇叶片真正包容住？所有新研制的发动机，在取得适航证前的考核试验中，均有一项被称为“叶片甩出”或“包容性”的试验。试验时，有适航审定官员参与监督。

先在叶片叶根处钻出小孔，在孔中埋入雷管。当发动机达到最大转速时，接通雷管的电源，引爆雷管，将风扇叶片从叶根处炸断。如果断片未打穿包容环，而且没有引起发动机失火，说明包容试验成功，也就是说包容环设计是没问题的。

不过，这不意味着万事大吉。更为严重的是，风扇叶片断裂后，发动机振动急剧增加，很可能使转子叶片与静子叶片及机匣发生碰撞。断片随气流向后流动的过程中，大量破坏零部件，新产生的碎片又打坏后续的零部件。像多米诺骨牌效应一样，整台发动机内部被打得乱七八糟，直到大量碎片随着气流由尾喷管喷出。

也就是说，做包容试验时，如果折断的风扇叶片被包容在发动机内了，只能说明包容环设计是成功的。如果断片未能被包容住，击穿了包容环，还可能会对试车间的设备造成损伤，一旦打坏燃油系统的导管或油箱，还会引起试车间失火。

无论成功失败，做包容试验至少都要损坏一台发动机，付出的代价是巨大的。一般发动机在研制中，为取得适航当局颁发适航证的多项试验中，包容试验均放在最后进行。

为什么风扇断片会斜着飞出去

美国西南航空公司的波音737-700客机，在两年内遭遇了两次发动机风扇叶片非包容故障。其飞机所使用的是CFM56-7发动机。同型发动机世界著名，可靠性极高，产量最多，广泛用于波音737、A320等飞机。

CFM56发动机是CFM国际公司制造的。该公司由美国通用电气公司（GE）与法国斯奈克玛国营航空发动机公司（SNECMA）各占50%股份合资组建的。CFM56是在上世纪70年代后期研制的100干牛级的大涵道比风扇发动机，从它的第一个型号CFM56-2于1979年11月取得适航证算起，该系列发动机到2005年已发展出了CFM56-3＼5A＼5B＼5C＼7等6个子系列。

上世纪80年代中期，为满足波音新一代737客机（即波音737-600＼700＼800）的需要，CFM56系列发动机中的最后一个型号即CFM56-7B于1995年4月21日第一次进行地面试车。目前已有14000台CFM56-7系列发动机在航线上使用，它在取得适航证前，是通过了包容试验的。按理说，在这两次发动机故障中，从根部断裂的风扇叶片应该包容在发动机中，怎么会被甩出发动机进而打坏整流罩呢？

在这两次事故中，可以明显地看出发动机的包容环是基本完好无损的，保留在发动机短舱中。这说明，风扇叶片从根部断裂时，断片并不像原先认为的那样，以径向撞到包容环内壁，而是向前斜向甩出，打坏的是发动机短舱的前部。而风扇的包容环并未受到打击。

为什么风扇叶片的断片是向前斜甩出去的呢？如果只有一次，那可能是偶然发生的，但是连续两次出现同一现象，那就肯定是有问题了，其后果不堪设想。

这个问题，将是发动机研制公司需要解答的。笔者经初步分析觉得，一方面可能是发动机工作时，风扇叶片上承受了一个很大的向前的气动力，导致叶片斜向前甩出。另一方面，也有可能是叶片从根部断裂的方向本来就是斜的，导致叶片斜向甩出。是否如此，还得等上半年甚至一年，听听CFM国际公司的答案。

如果经过调查，风扇叶片的断片不像以前公认那样是径向甩出，而是斜向甩出，那么CFM56发动机所有包容环的设计就可能不合适了。因为现有包容环基本上是包在风扇叶片叶尖处的，它只在叶片断裂径向甩出时起作用。这两次故障中，断片由包容环前端斜向甩出，所以没有将断片包容在发动机内。为此，在未来的相关设计中，首先需要将包容环的长度向前延伸一段。其他公司设计的发动机，恐怕也得采取类似措施。

不论如何，叶片断裂是这两次故障的起因。为避免继续发生类似故障，北京时间2018年4月21日，美国联邦航空局（FAA）发布了关于CFM56-7B发动机的紧急适航指令，要求在20天以内，对所有“飞行循环”（发动机经历一次从起动、连续工作到停车的过程，就是“一个循环”）为30000小时及以上的CFM56-7B发动机进行超声波探伤检测，涉及24个风扇叶片燕尾榫根的两个侧面。如果存在裂纹，应在下次飞行前被更换。据估计，美国约有352台发动机，全球有681台发动机，会涉及这次检查。欧洲航空安全局（EASA）同日也发布了类似的紧急适航指令。

为什么坐飞机要系好安全带

顺便说说大气压力和高度的关系。简单地说：高度每增加5千米，大气压力降低一半。例如，地面为1个大气压力时，高度升到5千米时，气压为0.5个大气压力。当高度再升5千米即到10千米时，又降一半，只剩0.25个大气压力。如此类推，到15千米高度时气压为0.125个大气压力；到20千米高度时，气压为0.0625个大气压力。

为了节省燃油，现代客机大多在11到12千米高空飞行。这时大气压力比较小（不到0.5个大气压），空气变得稀薄，飞机飞行时受到的阻力小，所需的前進推力当然就小了，消耗的油量也就少了。但是乘坐飞机的乘客可受不了这么低的气压，所以现代客机座舱都被做成增压的，即飞机在设计高度以下飞行时，始终由发动机高压压气机对座舱增压，以维持座舱里适合乘客正常活动的气压。

飞机在高空飞行时，舱内由于增压了，压力较高，而舱外压力较低。这时飞机座舱就像一个高压锅一样，只要出现一个破口，舱内气体就会由破口冲出。冲出的气流能量很大，会将靠近破口处、未经固定的人员或物品冲出去，从飞机外边的角度看，就是乘客被吸出去。WN1380航班出事时，飞机正在9900米上空飞行，此时舱外气压差不多仅为0.25个大气压力，而舱内气压接近1个大气压力。当弦窗玻璃被击碎时，在内外压差作用下，未系好安全带的女乘客被吸出了窗外，如果她当时是系好安全带的，就不会发生身亡的悲剧。这次事故也告诉我们，乘坐飞机时，最好全程系好安全带。

西南航空公司的运气

说来也巧，就在西南航空公司WN1380航班出事故的第二天，即4月18日，该公司由田纳西州纳什维尔国际机场飞往凤凰城的577航班在早上5时13分起飞，24分钟后就遭遇到鸟的撞击。驾驶员只好将受损的客机折返回到起飞机场，于5时37分降落，无人员伤亡。航空公司表示，该客机将会停止飞行以便进行维修。

WN1380航班事故发生后两周，5月2日上午，美国总统特朗普在白宫会见了1380航班的机长、机组成员以及部分乘客。在会见中，他特别表彰了英雄机长莎尔茨的英雄事迹，还表扬了其他机组成员及参与救援的乘客，并一一与他们握手。

可就在5月2日下午，还是这家西南航空公司，一架波音737-700型客机执飞由芝加哥去新泽西的WN957航班。飞机上载有乘客76名。飞机飞行了近2个小时后，突然有乘客听见很大的嘭嘭声，紧急出口处窗子玻璃的外层撕裂了。飞机弦窗的玻璃是由3层有机玻璃黏合一起的，幸好，这次事件只是外层有机玻璃撕裂，没有造成座舱失压，氧气面罩也没有紧急放下。坐在被打伤的弦窗旁的旅客吸取两周前1380航班的教训，赶紧离开了该窗口。驾驶员并未向乘客宣布飞机出了故障，而是沉着冷静地将飞机转向就近的克利夫兰机场。飞机平安着陆，无人员伤亡。至于是什么原因引起该窗的玻璃外层撕裂，西南航空公司及NTSB均未作任何解释。人们只能等后续的分析报告了。

西南航空有关人士称，1380航班事故发生后，仅仅两周时间，公司的售票收益减少了5000万到1亿美元。再次出现玻璃窗损坏事件后，估计该公司亏损还将增加。

正像《醒世恒言》中讲的：屋漏偏逢连夜雨，船迟又遇打头风。

责任编辑：吴佩新