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科比的直升机出事的原因是什么?直升机很不安全吗?

2020-01-28体育

我来分析一下这次事故的原因。根据最后1-2分钟的数据,我认为事故是一起经典的Controlled Flight into Terrain,原因是飞行员误入山区大雾,仓促下决定左转掉头,在能见度低的情况下撞山了。

1月28日的更新在最下面。

2月1日在底部更新了问答。

首先,事故机型Sikorsky S-76B是一款高级直升机,装有 两台 涡轮引擎,安全系数很高。根据洛杉矶时报,Sikorsky是「直升机中的凯迪拉克。」事故飞机(舷号N72EX)注册于May 30, 1991,虽然有28年多的机龄,但这在飞机中很常见,如果维护得好,仍然很安全。

根据Flight Radar 24记录,飞机在洛杉矶当地时间9:08 a.m.从John Wayne国际机场起飞,目的地是Thousand Oaks的Mamba Sports Academy。飞机大约9:47 a.m.在洛杉矶西北部的Calabasas,US101公路旁的山坡上坠毁。出事地点是 山区

我们来看一下飞行轨迹。

根据Flight Radar 24的记录,飞机飞到Glendale附近绕8字盘旋了15分钟。但这跟事故无关。

听一下http:// Liveatc.net 的录音就可知,飞行员联系了 Burbank 机场塔台,申请以special VFR (visual flight rule) 穿越机场的 class-C空域(一个倒着的玛雅金字塔形状)。但由于机场当时有一架IFR (instrument flight rule) 飞机在复飞,所以塔台要求飞机在空域之外的Glendale上空盘旋等待。等到没有冲突了,塔台才允许飞机沿着 I-5 公路飞行穿越机场的 class-C空域。

Special VFR意味着当时气象条件比较差,不能满足普通VFR所要求的1000 feet(距离云层)和3 miles 能见度。但是special VFR依然要求飞行员要保持1 mile以上的能见度以避免障碍物。

我家在405公路旁往北的山坡上,跟坠毁地点在山脉的同一侧,直线距离只有6-7英里。今天8点45出门时见到 有雾 ,虽然驾车很安全,但飞行有风险。大雾昨天就有了,洛杉矶机场还一度流控,造成大量晚点。

下图是事故发生后现场的照片,应该是早上10点多了,远处的山还是看不清楚。由于雾会随着温度上升而散去,所以出事当时的雾应该更浓。

飞机沿着I-5往西北飞了一会儿后,就离开了Burbank class-C空域,绕过Van Nuys机场,然后往南飞,再沿着US-101公路往西飞。科比此行的目的地是Thousand Oaks小镇,US-101公路穿越那个小镇,所以飞行员应该想以US-101公路作为地标一路飞过去。

过了Van Nuy机场后,飞行员又联系了SoCal Approach Control(负责南加州的机场空域外的低空域的空管),请求VFR Flight Following(一种向VFR飞行提供雷达和导航建议的空管服务,提高安全系数)。但是因为飞机当时高度较低,只有海拔1200 feet,所以被告知即将离开雷达覆盖,无法满足Flight Following。这也是很正常的,空管经常因为雷达覆盖或者繁忙的原因拒绝VFR Flight Following。之后不久,飞机就撞山了,撞山之前在US-101上方做了一个奇怪的左转弯动作。咱们来分析一下这个动作。

看下面这副的高度-速度图。黄色曲线是速度,蓝色曲线是海拔高度。中间的红圈对于飞机在Glendale上空盘低速绕8字。右边的红圈是飞机的最后1-2分钟,先降速、拉升,后又提速、下降。

最后一两分钟内,飞机沿着US-101飞的时候,突然飞行速度从150节降低到110节,高度增加到2000 feet以上,然后飞机向左转弯,似乎是想掉头,但转弯的过程中,高度又降低到1600 feet,速度又增加到了150节,然后就撞山了。最后几秒的数据可能是缺失的。

下图是根据直升机的ADS-B应答机数据画出的线段型的3D轨迹(来自http:// flightaware.com ),明显要离开101公路掉头。

直升机是不可能一下子停下来的,所以产生了飞行轨迹,分析这种轨迹就能大致还原情景。

情景还原(个人观点): 刚入山区前,飞机在雾气下面飞,沿着高速公路、距公路地面不到1000 feet,然后周围能见度降低,逐渐看不到了,飞行员为了避免进入大雾,所以 「踩刹车」向后拉杆,致使速度降低的同时,高度增加。随着高度增加了,地面就更看不清了,周围一片白、参照物消失,让飞机员感觉紧张无助。这时,飞行员做的决定是左转180°,从雾里「撤出」,但有雾看不见旁边的山(约2000 feet高),所以一下就撞上去了。直升机转弯要侧身,侧身容易导致高度进一步降低,速度增加,撞山就更难避免了。

也许有人会问,直升机为什么不能先悬停,再原地180°掉头呢?这样不就不用冒险转弯么?实际上,直升机只有在 能见度足够高 的目视条件下才能悬停,在云雾中是不允许、也无法悬停的,因为飞机仪表无法捕捉缓慢的平移,所以飞行员没有参照物就不知道飞机到底是悬停了还是在drift,非常危险。

当然,直升机也可以做到穿云驾雾,甚至自动飞行。但前提是按照IFR设定的路线,并且保持一个最低速度。直升机的自动驾驶仪一般要求65节以上,才能正常工作。有些直升机装有Auto Hover功能,但是commuter直升机很少配。

飞VFR的时候,突然进云雾什么都看不见了,这叫做IIMC(Inadvertent Entry into Instrument Meteorological Condition),是一种常见的事故原因、飞机杀手。突然碰到这种情况,飞机员应该拉高,保持航向和向前速度,尽快到达足够高度后,再寻求ATC指引脱离危险。但是,转弯掉头往往是驾驶员的本能,特别是直升机的驾驶员,由于飞机机动性强,反而喜欢冒险。英文中这叫scud running。

通过轨迹分析,尤其是分析最后1-2分钟的轨迹,我认为是驾驶员在低能见度情况下,自己驾驶飞机撞山,或者刮蹭到山后失速坠落,有可能是云雾中迷失方向,失控导致。但是,飞行数据并不能100%的还原所有情况,所以我的分析属于猜测,最后还要看NTSB的调查结果(半年左右中期报告,至少一年最终报告)。

---- 1月28日更新 ----

建议看一下油管的视频「Witness Describes What He Heard Before Kobe Bryant Helicopter Crash」。一般而言,目击证人的描述是不可靠的。但是视频中的目击者是个sound engineer,说得很详细,并且对看到什么、没看到什么描述得也很清晰。因此比较可靠。

他当时在露天停车场,观察当天云层较低,听到直升机巨大的声音,判断飞机在头顶正上方,不高,但是看不到飞机,没有感受到桨叶的down wash,因此认为飞机可能在云中很浅的地方,150-200 feet。直升机移动速度很慢,往东,大约20秒后,突然撞山。桨叶的声音是立刻中止的,而不是那种先蹭到什么,继续旋转逐渐种中止的声音。过程中也没有听到发动机的异常。此外,撞击点和云层下缘很接近。由于直升机在云中悬停和慢飞非常困难,所以目击证人认为飞行员在云中迷失方向,导致了撞山。

对比目击描述和flightaware数据,我判断最后几十秒得ADS-B的数据要么缺失,要么不准。

集中回答一些问题(2月1日更新):

1. 网传的视频怎么解释?那不是科比的飞机,而是去年在阿联酋的事故,直升机尾桨刮到了缆车后螺旋坠毁。

2. 为什么不拉高?拉高后有遇到IFR飞机的风险,也要联系ATC,申请Emergency IFR,相当于求救,所以飞行员虽然可以这么做,但是行动前要克服心理障碍。

2/1更新: 仔细看17:45前后,的确在拉高,从1200feet到2200feet。不清楚最后几秒为什么又快速降低了,可能是云雾中迷失方向,导致失控。

3. 为社么不申请IFR?当值飞行员的确有IFR资格,飞机也有相应设备,但是申请IFR在起飞前要提交路线、再等待放行,所以很多飞短途的人不愿意等,尤其是在乘客很忙需要赶时间的情况下。

4. 云中悬停为什么困难?首先,低速时仪表不准且变化缓慢,一旦进云失去视觉参照,驾驶员就失去了对方向和速度的直观感觉。GPS也不行因为GPS只给出坐标,显示仪再用差分得到地速和矢量,但更新得又慢又不精确,只能用来大致定位。其次,驾驶员悬停时要不停地纠正姿态,跟用手指支撑一根木杆保持不落一样。不同的是,控制直升机比用手指控制木杆更难,驾驶员要同时用双脚双手调整飞机的姿态和动力,姿态和动力决定加速度,加速度的累积是速度,速度的累积是平移,正确平移才能回原点。人靠视觉和平衡,经过训练,可以支撑木杆,也可以做到悬停;一旦人失去了视觉,就只剩平衡了,但平衡感不准,容易有幻觉,就跟闭眼睛运动一样。进云就像蒙上眼睛,只能看姿态仪了,你要用脑袋告诉自己飞机的加速度,再得到速度,再得到位移 ... 准确回到原点是做不到的

2/1更新: 无人机和直升机的不同?直升机的空气动力设计目的是经济并快速地向前飞行,如果速度降到30节以内,就进入了悬停模式,稳定度降低。家用四桨无人机有完全不同的控制方式和空气动力设计,因为用于摄像,所以设计成容易悬停和缓慢移动的飞行器。

5. SoCal最后五次联系,没有得到飞行员回复:网上的ATC语音是http:// liveatc.net 使用自己在地面的天线旁听得到的,因为地形原因,往往收不到低空飞机的回复,这不代表ATC系统收不到。根据通话内容,只有最后一句,也可能最后两句,没有得到清晰的回答。前三句内容有变,应该有双向交流。

6. 应答机squawk code为何从0235改为1200?介绍一下背景:1200是普通VFR代码。Burbank Tower为了方便在雷达上监控直升机通场,要求驾驶员设定0235,离场时为了方便Van Nuys Tower继续监控,要求其保持0235;飞行员改1200发生在离开Van Nuys class-D之后、联系SoCal Approach之前。原因我认为有两个:一、Van Nuys Tower联系飞行员说 "(transition to Route 101) Approved ... Are you transitioning in VFR Conditions?" 飞行员确认「是」,认为收到了Resume VFR的指令,所以直接改Squawk 1200了(正确ATC话术应该是「Radar service terminated, Resume own navigation, Squawk VFR」但实际话术经常不全);二、飞行员并没有改0235,但SoCal因为雷达上飞机多,看错了。总之后来,SoCal要求Ident,飞行员应该是照做了,SoCal看到了雷达上的闪烁。所以到底是0235还是1200对事故而言,并不重要。

2月1日关于直升机IFR/VFR的更新:

  1. 这架直升机的公司Island Express Helicopters按照Federal Aviation Regulations商用注册规定,只能进行Part-135(commuter, on-demand)VFR飞行,不能申请飞IFR。
  2. 在机场之间飞,用固定翼飞机更快更经济。直升机的使用目的就是把乘客带到他们想去的地方直接降落。这趟飞行的目的地是Mumbus Sports Academy,那里没有IFR程序,没有像机场一样的准确气象预报,飞行员起飞前只能用不准确的区域气象预报去估计,到底行不行要飞过去看看。这也注定了直升机和她们的飞行员绝大多数时间都在飞VFR,即便有IFR资格,往往也缺乏经验。
  3. Special VFR白天能见度要求只有1/2 mile,晚上是1 mile。直升机在1/2 mile可见度下飞行是很正常的事情,并不是冒险。
  4. 普通直升机的面板上并不配备专用于IFR下悬停和缓慢移动的仪表,仅依靠驾驶员目视地面进行控制。只有军用、警用、搜救等专用直升机才会配悬停仪表。由于直升机低速前进和悬停需要手脚精确协调,所以需要对飞行员做专门训练,还有经常练习。
  5. 一旦团然进云,飞行员的思考要快速切换到仪表模式,保持前进速度。如果这时速度降低,操控变难,再配合低空压力,很容易出现致命错误。一个再优秀的直升机飞行员,一辈子只要失控就没命了。