我來分析一下這次事故的原因。根據最後1-2分鐘的數據,我認為事故是一起經典的Controlled Flight into Terrain,原因是飛行員誤入山區大霧,倉促下決定左轉掉頭,在能見度低的情況下撞山了。
1月28日的更新在最下面。
2月1日在底部更新了問答。
首先,事故機型Sikorsky S-76B是一款高級直升機,裝有 兩台 渦輪引擎,安全系數很高。根據洛杉磯時報,Sikorsky是「直升機中的凱迪拉克。」事故飛機(舷號N72EX)註冊於May 30, 1991,雖然有28年多的機齡,但這在飛機中很常見,如果維護得好,仍然很安全。
根據Flight Radar 24記錄,飛機在洛杉磯當地時間9:08 a.m.從John Wayne國際機場起飛,目的地是Thousand Oaks的Mamba Sports Academy。飛機大約9:47 a.m.在洛杉磯西北部的Calabasas,US101公路旁的山坡上墜毀。出事地點是 山區 。
我們來看一下飛行軌跡。
根據Flight Radar 24的記錄,飛機飛到Glendale附近繞8字盤旋了15分鐘。但這跟事故無關。
聽一下http:// Liveatc.net 的錄音就可知,飛行員聯系了 Burbank 機場塔台,申請以special VFR (visual flight rule) 穿越機場的 class-C空域(一個倒著的瑪雅金字塔形狀)。但由於機場當時有一架IFR (instrument flight rule) 飛機在復飛,所以塔台要求飛機在空域之外的Glendale上空盤旋等待。等到沒有沖突了,塔台才允許飛機沿著 I-5 公路飛行穿越機場的 class-C空域。
Special VFR意味著當時氣象條件比較差,不能滿足普通VFR所要求的1000 feet(距離雲層)和3 miles 能見度。但是special VFR依然要求飛行員要保持1 mile以上的能見度以避免障礙物。
我家在405公路旁往北的山坡上,跟墜毀地點在山脈的同一側,直線距離只有6-7英裏。今天8點45出門時見到 有霧 ,雖然駕車很安全,但飛行有風險。大霧昨天就有了,洛杉磯機場還一度流控,造成大量晚點。
下圖是事故發生後現場的照片,應該是早上10點多了,遠處的山還是看不清楚。由於霧會隨著溫度上升而散去,所以出事當時的霧應該更濃。
飛機沿著I-5往西北飛了一會兒後,就離開了Burbank class-C空域,繞過Van Nuys機場,然後往南飛,再沿著US-101公路往西飛。高比此行的目的地是Thousand Oaks小鎮,US-101公路穿越那個小鎮,所以飛行員應該想以US-101公路作為地標一路飛過去。
過了Van Nuy機場後,飛行員又聯系了SoCal Approach Control(負責南加州的機場空域外的低空域的空管),請求VFR Flight Following(一種向VFR飛行提供雷達和導航建議的空管服務,提高安全系數)。但是因為飛機當時高度較低,只有海拔1200 feet,所以被告知即將離開雷達覆蓋,無法滿足Flight Following。這也是很正常的,空管經常因為雷達覆蓋或者繁忙的原因拒絕VFR Flight Following。之後不久,飛機就撞山了,撞山之前在US-101上方做了一個奇怪的左轉彎動作。咱們來分析一下這個動作。
看下面這副的高度-速度圖。黃色曲線是速度,藍色曲線是海拔高度。中間的紅圈對於飛機在Glendale上空盤低速繞8字。右邊的紅圈是飛機的最後1-2分鐘,先降速、拉升,後又提速、下降。
最後一兩分鐘內,飛機沿著US-101飛的時候,突然飛行速度從150節降低到110節,高度增加到2000 feet以上,然後飛機向左轉彎,似乎是想掉頭,但轉彎的過程中,高度又降低到1600 feet,速度又增加到了150節,然後就撞山了。最後幾秒的數據可能是缺失的。
下圖是根據直升機的ADS-B應答機數據畫出的線段型的3D軌跡(來自http:// flightaware.com ),明顯要離開101公路掉頭。
直升機是不可能一下子停下來的,所以產生了飛行軌跡,分析這種軌跡就能大致還原情景。
情景還原(個人觀點): 剛入山區前,飛機在霧氣下面飛,沿著高速公路、距公路地面不到1000 feet,然後周圍能見度降低,逐漸看不到了,飛行員為了避免進入大霧,所以 「踩剎車」向後拉桿,致使速度降低的同時,高度增加。隨著高度增加了,地面就更看不清了,周圍一片白、參照物消失,讓飛機員感覺緊張無助。這時,飛行員做的決定是左轉180°,從霧裏「撤出」,但有霧看不見旁邊的山(約2000 feet高),所以一下就撞上去了。直升機轉彎要側身,側身容易導致高度進一步降低,速度增加,撞山就更難避免了。
也許有人會問,直升機為什麽不能先懸停,再原地180°掉頭呢?這樣不就不用冒險轉彎麽?實際上,直升機只有在 能見度足夠高 的目視條件下才能懸停,在雲霧中是不允許、也無法懸停的,因為飛機儀表無法捕捉緩慢的平移,所以飛行員沒有參照物就不知道飛機到底是懸停了還是在drift,非常危險。
當然,直升機也可以做到穿雲駕霧,甚至自動飛行。但前提是按照IFR設定的路線,並且保持一個最低速度。直升機的自動駕駛儀一般要求65節以上,才能正常工作。有些直升機裝有Auto Hover功能,但是commuter直升機很少配。
飛VFR的時候,突然進雲霧什麽都看不見了,這叫做IIMC(Inadvertent Entry into Instrument Meteorological Condition),是一種常見的事故原因、飛機殺手。突然碰到這種情況,飛機員應該拉高,保持航向和向前速度,盡快到達足夠高度後,再尋求ATC指引脫離危險。但是,轉彎掉頭往往是駕駛員的本能,特別是直升機的駕駛員,由於飛機機動性強,反而喜歡冒險。英文中這叫scud running。
透過軌跡分析,尤其是分析最後1-2分鐘的軌跡,我認為是駕駛員在低能見度情況下,自己駕駛飛機撞山,或者刮蹭到山後失速墜落,有可能是雲霧中迷失方向,失控導致。但是,飛行數據並不能100%的還原所有情況,所以我的分析屬於猜測,最後還要看NTSB的調查結果(半年左右中期報告,至少一年最終報告)。
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建議看一下油管的影片「Witness Describes What He Heard Before Kobe Bryant Helicopter Crash」。一般而言,目擊證人的描述是不可靠的。但是影片中的目擊者是個sound engineer,說得很詳細,並且對看到什麽、沒看到什麽描述得也很清晰。因此比較可靠。
他當時在露天停車場,觀察當天雲層較低,聽到直升機巨大的聲音,判斷飛機在頭頂正上方,不高,但是看不到飛機,沒有感受到槳葉的down wash,因此認為飛機可能在雲中很淺的地方,150-200 feet。直升機移動速度很慢,往東,大約20秒後,突然撞山。槳葉的聲音是立刻中止的,而不是那種先蹭到什麽,繼續旋轉逐漸種中止的聲音。過程中也沒有聽到發動機的異常。此外,撞擊點和雲層下緣很接近。由於直升機在雲中懸停和慢飛非常困難,所以目擊證人認為飛行員在雲中迷失方向,導致了撞山。
對比目擊描述和flightaware數據,我判斷最後幾十秒得ADS-B的數據要麽缺失,要麽不準。
集中回答一些問題(2月1日更新):
1. 網傳的影片怎麽解釋?那不是高比的飛機,而是去年在阿聯酋的事故,直升機尾槳刮到了纜車後螺旋墜毀。
2. 為什麽不拉高?拉高後有遇到IFR飛機的風險,也要聯系ATC,申請Emergency IFR,相當於求救,所以飛行員雖然可以這麽做,但是行動前要克服心理障礙。
2/1更新: 仔細看17:45前後,的確在拉高,從1200feet到2200feet。不清楚最後幾秒為什麽又快速降低了,可能是雲霧中迷失方向,導致失控。
3. 為社麽不申請IFR?當值飛行員的確有IFR資格,飛機也有相應器材,但是申請IFR在起飛前要送出路線、再等待放行,所以很多飛短途的人不願意等,尤其是在乘客很忙需要趕時間的情況下。
4. 雲中懸停為什麽困難?首先,低速時儀表不準且變化緩慢,一旦進雲失去視覺參照,駕駛員就失去了對方向和速度的直觀感覺。GPS也不行因為GPS只給出座標,顯示儀再用差分得到地速和向量,但更新得又慢又不精確,只能用來大致定位。其次,駕駛員懸停時要不停地糾正姿態,跟用手指支撐一根木桿保持不落一樣。不同的是,控制直升機比用手指控制木桿更難,駕駛員要同時用雙腳雙手調整飛機的姿態和動力,姿態和動力決定加速度,加速度的累積是速度,速度的累積是平移,正確平移才能回原點。人靠視覺和平衡,經過訓練,可以支撐木桿,也可以做到懸停;一旦人失去了視覺,就只剩平衡了,但平衡感不準,容易有幻覺,就跟閉眼睛運動一樣。進雲就像蒙上眼睛,只能看姿態儀了,你要用腦袋告訴自己飛機的加速度,再得到速度,再得到位移 ... 準確回到原點是做不到的
2/1更新: 無人機和直升機的不同?直升機的空氣動力設計目的是經濟並快速地向前飛行,如果速度降到30節以內,就進入了懸停模式,穩定度降低。家用四槳無人機有完全不同的控制方式和空氣動力設計,因為用於攝像,所以設計成容易懸停和緩慢移動的飛行器。
5. SoCal最後五次聯系,沒有得到飛行員回復:網上的ATC語音是http:// liveatc.net 使用自己在地面的天線旁聽得到的,因為地形原因,往往收不到低空飛機的回復,這不代表ATC系統收不到。根據通話內容,只有最後一句,也可能最後兩句,沒有得到清晰的回答。前三句內容有變,應該有雙向交流。
6. 應答機squawk code為何從0235改為1200?介紹一下背景:1200是普通VFR程式碼。Burbank Tower為了方便在雷達上監控直升機通場,要求駕駛員設定0235,離場時為了方便Van Nuys Tower繼續監控,要求其保持0235;飛行員改1200發生在離開Van Nuys class-D之後、聯系SoCal Approach之前。原因我認為有兩個:一、Van Nuys Tower聯系飛行員說 "(transition to Route 101) Approved ... Are you transitioning in VFR Conditions?" 飛行員確認「是」,認為收到了Resume VFR的指令,所以直接改Squawk 1200了(正確ATC話術應該是「Radar service terminated, Resume own navigation, Squawk VFR」但實際話術經常不全);二、飛行員並沒有改0235,但SoCal因為雷達上飛機多,看錯了。總之後來,SoCal要求Ident,飛行員應該是照做了,SoCal看到了雷達上的閃爍。所以到底是0235還是1200對事故而言,並不重要。
2月1日關於直升機IFR/VFR的更新:
- 這架直升機的公司Island Express Helicopters按照Federal Aviation Regulations商用註冊規定,只能進行Part-135(commuter, on-demand)VFR飛行,不能申請飛IFR。
- 在機場之間飛,用固定翼飛機更快更經濟。直升機的使用目的就是把乘客帶到他們想去的地方直接降落。這趟飛行的目的地是Mumbus Sports Academy,那裏沒有IFR程式,沒有像機場一樣的準確氣象預報,飛行員起飛前只能用不準確的區域氣象預報去估計,到底行不行要飛過去看看。這也註定了直升機和她們的飛行員絕大多數時間都在飛VFR,即便有IFR資格,往往也缺乏經驗。
- Special VFR白天能見度要求只有1/2 mile,晚上是1 mile。直升機在1/2 mile可見度下飛行是很正常的事情,並不是冒險。
- 普通直升機的面板上並不配備專用於IFR下懸停和緩慢移動的儀表,僅依靠駕駛員目視地面進行控制。只有軍用、警用、搜救等專用直升機才會配懸停儀表。由於直升機低速前進和懸停需要手腳精確協調,所以需要對飛行員做專門訓練,還有經常練習。
- 一旦團然進雲,飛行員的思考要快速切換到儀表模式,保持前進速度。如果這時速度降低,操控變難,再配合低空壓力,很容易出現致命錯誤。一個再優秀的直升機飛行員,一輩子只要失控就沒命了。