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鸟击
先来聊聊鸟击的问题。首先呢,简单来讲飞机在空中(哪怕是起飞或降落阶段)也保持着相当高的速度,因此假若有一只鸟飞了过来,其产生的破坏力也是巨大的(可以用动量定理简单估算)。那么飞机常见的受鸟击的部位是飞机的正面部分和发动机,并且这两种情况会产生较大的危险。
对于飞机的正面部分,最脆弱的还不是风挡,因为在飞机风挡的鸟击碰撞测试中要求在飞机最高速时,风挡可以承受1.8千克重量的鸟类撞击,并且无穿透性损坏 [1] 。并且通常来说撞鸟事件会发生在起飞和降落阶段(毕竟巡航高度那么高鸟也比较少)那么最容易受到鸟击的部位是机翼前侧的前缘缝翼,这个部分的作用是提高升力系数,因此在飞机起飞时要放出,因此受到撞击的概率也越大。还有一个部位就是雷达罩。例如国航CA4307便是雷达罩遭到鸟击返航。
另外一个就是飞机引擎。现在飞机的发动机都要吸入大量空气,特别是起飞阶段进气量巨大,因此鸟也更容易被「吸」进发动机。当然我们都知道,发动机内部有高速旋转的叶片,那么鸟这个异物的吸入少则熄火,大则会造成叶片损坏,然后损坏的零件便会被「甩出」进一步破坏其它发动机结构。当然,所有飞机发动机都是要进行鸟击实验的,因此现在会对飞机发动机造成严重破坏的要么是鸟群要么是质量很大的鸟。
那么还有可能造成飞机事故的原因大概有——飞行员或空管失误、飞机本身设计和结构缺陷(这两点就不谈了)、极端天气和维修失误。
极端天气
我们在这里介绍三类可能造成致命事故的极端天气——风切变、雷暴和结冰。当然并非只有这三类可能导致飞机事故。
风切变
低空风切变是飞机起飞和降落阶段非常危险的因素。不过呢中科院有一篇专门讲风切变的文章见下(其实是我懒得码字嘻嘻)不过呢,现在飞机上大多搭载了风切变检测系统,飞行员都会绕开。
雷暴
雷暴是局部性的强对流天气,发生在积雨云中,通常伴随强风、大雨甚至冰雹,并且强度较高的雷暴可能会伴随风切变。在雷暴的各种类型中,下击暴流(Downburst )是对航空威胁最大的一种,历史上发生了数十起由于风切变导致的飞行事故。
下击暴流是指能引起地面或近地面出现大于18m/s雷暴大风的突发性的强烈下降气流,水平尺度4-40km;微下击暴流出现在下击暴流之中,水平尺度400-4000米,地面风速22m/s以上,离地100米高度上的下降气流速度甚至可达30m/s。微爆经常导致飞机在试图降落时坠毁。微爆是一股极其强大的空气,一旦撞击地面,就会向各个方向扩散。当飞机降落时,飞行员试图将飞机减速到适当的速度。当微爆击中时,飞行员将看到他们的空速出现大幅峰值,这是由微爆产生的逆风力引起的。没有微爆经验的飞行员会试图降低速度。然后,飞机将穿过微爆,并飞入顺风,导致流经机翼的空气量突然减少。飞机机翼上气流的减少导致产生的升力下降。这种升力的降低加上强烈的向下气流会导致保持在高度所需的推力超过可用值,从而导致飞机失速。 [2]
结冰
积冰可能会聚集在机身或发动机,有时也会对飞机产生较大影响,比如说如果机翼结冰,那么机翼通常就会产生较低的迎角,从而以较高的空速失速。并且历史上也有数十起与结冰相关的事故。其中最著名应属法航447号。该班机的空速管(位于机头和机翼,主要用来测量飞行速度,同时还测量一些天气数据)被冰晶堵塞,导致飞行速度读取错误,自动驾驶仪断开,然后机组人员反应也并不正确,最终机上228名乘客和机组人员全部遇难。这起空难是法航历史上最大的空难事故。
维修失误——金属疲劳
金属疲劳也常常是导致飞机事故的因素。所谓金属疲劳,简单来说就是:当金属受到重复循环的力时,在一个应力集中的部位就容易发生断裂,而这也比较好理解。实际上,在民航领域,由金属疲劳导致的事故并不罕见,据统计在1934年至1981年期间,共有306起飞机事故可归因于飞机金属疲劳,导致1803人死亡。比较近的一起便是2021年2月20日美联航的一架班机发动机风扇叶片脱落导致起火,所幸并无人员伤亡。在飞机维护过程中需要替换老化的部件,然而对于一架飞机进行完整的检查和维修往往成本高昂,因此可能存在一些维修疏漏,进而引发事故。
当然说了这么多,是不是飞机就不安全呢?恰恰相反,飞机是这个世界上最安全的交通方式之一,据统计在2018年,民航致命事故率为每100万次航班0.28起,相当于每420万次航班发生一起致命事故。并且中国民航的安全记录一直在世界前列,因此大家可以放心地去坐飞机啦!
参考
- ^ 战机风挡和客机的有什么区别? https://m.thepaper.cn/baijiahao_14312624
- ^ Downburst https://en.wikipedia.org/wiki/Downburst#Danger_to_aviation