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2014年那场空难是怎样发生的

2018-06-05晨风

太空探索 2018年6期
关键词:尾翼马赫数骑士

文/晨风

▲ “企业”号的坠毁现场

2014年10月31日,太平洋时间上午10点零7分32秒,太空船二号的第一架样机“企业”号在火箭推进飞行阶段坠毁,坠落在距离Koehn干湖8公里左右的地方。飞行员受重伤,副驾驶身亡,飞机完全损失。不过地面上无人受伤。这次事故发生在“企业”号从载机白衣骑士二号上分离13秒之后。这次飞行是在美国联邦航空管理局商业航天运输办公室发布的实验飞行许可下进行的。

“企业”号的坠毁,在当时也算是商业航天界的一件大事。美国国家运输安全委员会联合美国宇航局,对这起事故进行了调查。9个月之后的2015年7月28日,调查报告发布,其中披露了事故的详细过程和许多细节。

白衣骑士二号和太空船二号都是美国Scaled公司研制的,维珍银河公司其实是运营商。两名伤亡的飞行员也是Scaled公司员工。

“企业”号是一种低展弦比的航空器,翼展比较小,但长度比较大。这样的设计一般适用于航程短、机动性要求高的型号,正符合亚轨道旅游的需求。按照设计,它有一正一副两名驾驶员,还能载6名乘客。当进入太空后,6位乘客可以从座椅上起身,一方面体会失重漂浮的感觉,另一方面可以找个自己喜欢的舷窗,观看地球和宇宙的风景。机身中部那些斑点狗一样的黑色圆框就是舷窗。

▲ “团结”号点燃发动机飞行,注意尾翼没有动作

“企业”号采用双尾撑的气动布局,两个尾撑上各有一副大型垂直尾翼,上面各装一对水平尾翼。与常规飞机不同的是,它采用一奇特的尾翼控制系统,整个垂尾可以向前翻起,在0°~60°范围内运动。这套系统主要是用来增加飞机阻力,这样,当“企业”号从外太空返回大气层的时候,不会下降得太快。很显然,这样的系统需要极为精确的控制,而且不到返回的时候不应当启动。所以,“企业”号上设计了一套锁定机构,不需要展开的时候,把垂尾锁定在0°位置。这个“不需要展开”的时段就包括刚刚从白衣骑士二号上分离、火箭发动机点火推进的过程。当时,“企业”号在14000多米的高度与白色骑士二号分离,点燃火箭发动机,垂直向上飞行。先进入跨音速区段(马赫数0.9~1.1),然后达到超音速。等速度到达马赫数1.4,副驾驶就应该手动解锁尾翼,开始再入。

▲ “企业”号的燃料罐尚且保持完好

▲ 调查组检查“企业”号的残骸

然而,驾驶舱里的摄像机和黑匣子显示,副驾驶在“企业”号刚刚达到马赫数0.8的时候就解锁了尾翼。就这样,火箭发动机还在推进,整架飞机却已经进入了高阻力的模式,跨音速飞行阶段的强大气动阻力和惯性载荷很快破坏了尾翼控制系统,导致结构失效——直白地说就是飞机解体了。

也就是说,副驾驶或者是搞错了飞行操作流程,或者是“手欠”,或者完全是意外拨动了操作设备,提前解锁了尾翼,害死了自己。

▲“ 团结”号上改进了控制系统,两个垂尾不会随便就立起来了

驾驶员设法跳伞逃生。对他来说,一架飞机在如此高速的状态下解体,居然还能生还,已经算得上是福大命大了。

按照事故调查组的说法,这次事故首先归咎于Scaled公司没有重视人的因素,在设计、操作流程和风险分析、模拟训练过程中都欠考虑。Scaled公司没有意识到人的一次误操作就会导致尾翼控制系统的错误动作,而且没有在设计和操作中抓住机会发现和消除这个风险。

交通安全委员会对此提出的建议是,为了防止类似问题重现,商业航天企业需要在航天器设计和运行中更加注意人的因素。但是,鉴于这个新兴产业还没有成熟的操作指南,只能依靠各家企业自己充分吸取经验教训,在风险分析中充分考虑人为因素的影响,避免或者减轻单点失效造成的后果。尤其是要保证飞行员充分理解飞机可能面临的风险,避免误操作。

调查机构还指出,民航管理部门需要对这类企业的科研试验进行及时有效的介入,在恰当的时间节点提出意见和建议。对“企业”号来说,制造商是在启动研发设计两年之后才提交适航申请的。这个时候如果发现问题,修改设计的难度巨大,代价也很高。因此,美国联邦航空管理局应该更早地介入设计工作。

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