今天小編分享的科技經驗：東航的飛機還敢不敢坐了？ 從MU721談航空安全體系，歡迎閱讀。
東航的飛機還敢不敢坐了？
我在微博上看到這樣的标籤。這是在幾十小時前（2023 年 12 月 3 日）的東航 MU721 班機出現故障備降之後發酵出來的。
班機上受到驚吓的乘客有的都寫了遺書。航空業内卻說大驚小怪杞人憂天了。還有連飛機和發動機型号都不認識的野生磚家起哄架秧子，連熱脹冷縮和發動機炸飛都蹦出來了。
于是廣大吃瓜群眾就迷茫了。
到底能不能坐？還是要看 12 月 3 日 MU721 班機到底發生了什麼。
以下基于現有信息還原。
2023 年 12 月 3 日北京時間早上 8 點 30 分，東航 MU721 班機從上海虹橋機場起飛。按計劃，它将于 2 小時後降落在目的地香港。起飛後約一小時，飛機在一萬米左右高空巡航，福州就在下方，路途過半，再過一會乘務組就要叫大家收起小桌板打開遮光板進入降落程式了。此時，據機上乘客描述，飛機出現了一聲比較大的異響，随即機身開始劇烈抖動，機艙裡傳來航空煤油的異味。機組随即關閉出現了故障的右側發動機，進入單發程式。25 分鍾後，飛機安全備降于廈門高崎國際機場，全體乘客和機組安然無恙。
來自 flightradar24 的班機數據
網絡流傳的可信度較高的現場照片顯示其右側發動機的 26 片風扇葉片中至少兩片斷裂，多片有其他不同程度損傷。另一幅有一定可信度的拍攝于機艙内的照片顯示，右側發動機短艙頂部有一處破損。除右側發動機外，機體無其他明顯損傷。
飛機是什麼型号？
此架飛機是空客 A330-300 型，注冊号 B-8970，交付于 2017 年。
當事飛機的資料照片，圖源：Jetphotos
A330 是空中客車公司于上世紀 80 年代末研發的寬體客機，首架于 1994 年投入市場。目前已經交付的 A330 已經超過 1500 架，是史上最成功的民航機型之一。
客運型的 A330 有兩代。載客較少但是飛得更遠的 A330-200 和機身更長但是航程稍短的 A330-300，這兩個型号構成了 A330CEO，是現有 A330 機隊中的絕對主力。這裡 CEO 不是首席執行官，而是 " 現有發動機選項 "（current engine option）的意思。之所以有 CEO，是因為 A330 有了新一代，A330NEO，NEO 意為 " 新發動機選項 "（new engine option）。空客之前給 A320 換發，A320NEO 獲得了市場熱烈的追捧，嘗到了甜頭的空客給老 A330 安裝了新一代發動機，并且對機翼和航電系統進行了更新，得到了 A330-800 和 A330-900。A330NEO 系列自 4 年多前投入市場，目前已經交付一百多架，據信 2025 年就會有中國内地航空公司開始運營 A330NEO。
A330 系列能取得市場成功，秘訣在于它能滿足市場的多種需求，是個多面手。以國内市場為例，你會在京滬、京廣、京深這些客流量巨大的航線上遇見 A330，這些航線雖然距離不長，不過客流量大，導致班機時刻緊張。在這些航線上 A330-300 是不錯的選擇。至于 A330-200，你可能會在長沙 - 曼徹斯特，上海 - 羅馬，武漢 - 悉尼這樣的客流量不大但是距離很遠的航線上碰到。相比于 A330CEO，NEO 進一步延伸了航程，美國達美航空拿它來飛十幾個小時的中美航線也沒什麼壓力。
投入運營近 30 年來，A330 系列一直保持着很好的安全記錄。當然由于積累了巨大的飛行小時數，所以也發生過法航 447 班機這樣由于雙側空速管結冰無法讀數導致自動駕駛儀斷開而飛行員并未意識到，最終機毀人亡的復雜情況疊加人為失誤的空難。也誕生過因為機務維護不當導致全機油箱漏光，飛機在巡航高度雙發停車，滑翔 120 公裡迫降在荒島機場全機獲救的加拿大越洋航空 236 事件。
東航這架飛機機齡 6 年，遠低于目前全球 A330 機隊 12 年多的平均機齡。基本上可以看作是一架成熟機型的新飛機。
發動機是什麼型号？
事發飛機的發動機為英國羅爾斯 · 羅伊斯公司（Rolls&Royce，這個品牌在汽車界稱作勞斯萊斯，在航空界約定俗成叫做羅爾斯 · 羅伊斯，兩者獨立經營，以下簡稱羅羅公司）設計生產的遄達（Trent）700 型，是羅羅專為 A330 項目研發的三轉子大涵道比大推力渦輪風扇發動機。其獨特的三轉子技術來自羅羅著名的 RB211 發動機，因此遄達 700 也可以視作 RB211 的子型号。
A330 系列選配的發動機有三款，航發三巨頭雨露均沾。分别為：通用電氣公司的 CF6，普特拉惠特尼公司的 PW4000 和羅羅的遄達 700。根據推力大小的區别，三款發動機又有一些細分的子型号，這裡不做區分。
前方東航 A330 裝配遄達 700，後方大韓航空 A330 裝配 PW4000
愛爾蘭航空 A330，裝配 CF6 發動機
遄達 700 并不是 A330 的項目啟動發動機，第一台遄達 700 于 1995 年裝機交付給國泰航空。
裝配遄達 700 的國泰航空 A330
近 30 年來，遄達 700 經過數次改進，逐漸成為三款發動機中最受歡迎的那個，目前裝機比例高于 50％。空客在用 A330 改裝的 MRTT 多用途軍用加油運輸機和大白鲸超大部件運輸機項目中均選擇遄達 700 作為唯一的發動機選項。
A330MRTT 多用途加油運輸機
大白鲸大部件運輸機，用于在空客各工廠間運輸機身分段、機翼等大部件
根據羅羅公司的官網，遄達 700 目前的總飛行小時數已經超過 7000 萬小時，可以說是一款成熟的發動機產品。
那台發動機的風扇葉片為什麼會斷裂？
發動機風扇葉片斷裂，在航空安全領網域有個專有的縮寫 FBO（fan blade off）。當得知 MU271 班機 FBO 時，在看到那張照片前，我跟很多業内朋友的猜測，嫌疑最大的是鳥擊（bird strike）。
飛機撞鳥導致發動機損壞的事件并不少見，著名的 " 薩利機長 " 事件，就是 A320 撞到了一群加拿大黑雁，導致雙發損壞停車。萬米巡航的時候也能撞鳥？這種概率不高，絕大部分鳥的飛行高度在數千米，越低鳥越多。但這個概率也不等于零。多種大型雁鴨和鶴都有可能飛到萬米左右，目前鳥類飛行高度的世界紀錄正是通過一次鳥擊事件确認的。那是 1973 年，一架民航飛機在科特迪瓦首都阿比讓上空 37000 英尺（約 11000 米）撞到一只黑白兀鹫。
但是當我看到照片，鳥擊的可能就被我排除了。因為鳥擊現場總會有血迹、羽毛等痕迹，這次的發動機看起來很幹淨。
今年 4 月 25 号，哥倫比亞航空（Avianca）一架 A320 遭遇鳥擊的發動機，圖源自 X
基本排除外力導致斷裂之後，自航空產業誕生之後就一直揮之不去的一個鬼魂，就慢慢顯露了出來。這個鬼魂，就是 " 結構疲勞 "。什麼是 " 疲勞 "（fatigue）？在材料工程領網域，疲勞是指材料在受到持續動态變化的應力時造成結構劣化的現象。
說人話，想必很多朋友都親身實踐過。一根金屬絲，不管是銅絲鐵絲還是鋁絲，它們的斷裂強度都是很高的。你要弄斷它，硬拉硬拽是很難做到的。如果你想弄斷一根金屬絲，又沒有老虎鉗之類的工具，那就可以反復折彎它，左折一下右折一下。折彎的時候所需要的力量并不大，似乎也不足以弄斷金屬絲。可是反復折彎之後，金屬絲就會從彎折處斷開。這就是金屬疲勞導致的斷裂。
在飛機上，結構疲勞導致的航空事故有很多。最著名的要數斷送了人類歷史上第一款噴氣式客機前程的那次。英國德哈維蘭公司的彗星客機在 1952 年投入使用。一年多之後，在 1954 年，彗星客機接連出現兩起空中解體事故。事故分析的結果是，繼承自活塞螺旋槳時代客機的方形窗框，在飛行高度更高，機身内外壓力差很大的噴氣式客機上，每次飛行機身增壓減壓，都是對機體結構的反復彎折。方形窗框的直角處就變成了食品包裝袋上做出來的易撕口，最終導致機身破裂。雖然最後英國人修正了錯誤，但也失去了市場的信任。
德 · 哈維蘭 D.H106 彗星的原型機，圖源紐約航空史學會
還有 1988 年 4 月 28 日的美國阿羅哈航空 243 班機事故。那架波音 737-200 在飛行過程中機身前部一大片蒙皮被掀掉，整個飛機變成了敞篷。奇迹是除了一名空乘因為被吹出機外而失蹤外，其餘人員均得以生還。調查結果顯示，在夏威夷的小島間飛行的阿羅哈航空因為環境中帶鹽分的水汽導致飛機的鋁蒙皮間發生氧化鏽蝕，加上飛機雖然總飛行時長不算多，但是航線很短，所以機艙加壓循環很多，最終導致鉚釘金屬疲勞斷裂。之後航空安全機構對類似飛行狀況的飛機修訂了檢查流程，從此再也沒發生此類事件。
由緊急撤離後的某位乘客拍下的阿羅哈 423 班機的事故照片，他的相機忘了修改時差，其實是當地時間 28 号
發動機裡的疲勞問題，比機身更突出。以遄達 700 為例，它最外層的風扇直徑 2.47 米，轉速約每分鍾 4000 轉。巨大的離心力作用在整個風扇葉片上有幾十噸重。風扇葉片又是一個形狀復雜的結構，為了減輕重量，其内部又是空心的。在飛行中，風扇會承受從零上幾十攝氏度到零下幾十攝氏度的溫差，會承受從靜止到上千公裡迎面風的吹拂。飛機在上升下降和轉彎時還會有不同方向的加速度疊加。它還必須耐久，至少要能安全使用幾萬小時。
遄達 700 結構剖視，圖源 R&R
發動機内部還有好多排小 " 風扇 "，它們是壓氣機和渦輪，别看比風扇小，壓氣機和渦輪葉片的轉速高得離譜，渦輪葉片還要承受上千攝氏度的高溫。
遄達 700 風扇葉片的示意圖，注意它復雜的扭轉形狀和用燕尾榫與風扇盤連接的方式
這正是發動機設計制造的難點。從設計之初，如何在足夠輕的前提下提升發動機材料到抗疲勞性能，就是難中之難。遄達 700 的風扇采用了钛合金材料。
一款商用航空發動機在真正投入市場前都需要做大量的實驗。疲勞性實驗，耐久性實驗，極限工況實驗，都是要把發動機折騰到崩潰，看看它們的臨界條件到底是什麼，這樣才能編制飛行手冊和維護手冊。機務那裡有很多工具，内窺鏡、超聲、X 光，基本上外科醫生有的檢查手段，他們都有。按照編制好的維護手冊，什麼部件多久要做什麼檢查，什麼樣的損傷可以帶傷放行，什麼樣的損傷必須維修更換，都是有例可循的。
這還不算完，還要考慮更多極限狀況，被鳥撞了呢？碰上特大冰雹呢？或者不管什麼原因發動機裡的那些葉片就是斷了呢？高速旋轉的葉片飛出來，會不會變成飛刀？所以發動機外殼，行話叫 " 包絡 "，就要特别設計，盡量抗住這些 " 飛刀 "。FBO 了，發動機包絡沒破，叫 " 包容性發動機損傷 "。為了測試這些，就要想辦法把試車台上的發動機葉片弄斷，還得按照我們的想法斷。
剛才說 " 有例可循 "。例從哪裡來呢？很不幸，很多就是從事故調查中來。實驗試飛再多，也無法完全模拟飛機真實使用場景中的復雜情況。絕對的安全是不存在的，除了問題，能找到問題的症結亡羊補牢，沒有誰能比航空領網域更能得其精髓了。
在飛機設計上還有一個保命底線，那就是ETOPS 單發延程飛行（extended range operations），業界也戲稱為 "engine turn or passager swim"。也就是現在普遍的雙發動機的飛機，在一台故障停機以後，另一台要有能力維持飛機的正常飛行一段時間，不管是起飛、巡航還是降落階段。在這段時間内，飛機要能找到安全的備降場。
ETOPS 的級别不一樣，這是充分考核了它們的總體可靠性之後給出的認證。如果航路中上有茫茫大洋，備降機場少，ETOPS 就得很高才行。前幾年波音 787 上選配的遄達 1000 發動機發生多次渦輪葉片斷裂，被相關機構大幅縮減了 ETOPS 級别，導致嚴重依賴 787，又需要跨大洋飛行的新西蘭航空不得不去租别的航空公司飛機應急。直到羅羅宣稱解決了遄達 1000 的缺陷問題，并重新獲得延程認證。
為什麼懷疑 MU721 的葉片存在 " 例外 " 的疲勞問題？不是因為同門的遄達 1000 出過幺蛾子，因為它本身就有前科。2017 年 6 月 25 日，亞航 X（AirAsia X）的一架 A330-300 在從澳大利亞珀斯飛往馬來西亞吉隆坡的航程中一台發動機出現故障，機身劇烈震動。飛機返航備降後發現風扇葉片斷裂。三年之後澳大利亞交通運輸安全局（ATSB）發布事故調查報告，經過 ATSB 和羅羅公司的共同調查，認為風扇葉片的钛合金結構中存在加工過程造成的缺陷同時疊加局部銳角結構的設計缺陷，引發結構疲勞。結果是羅羅修改了制造工藝，對有缺陷的設計進行了補強，同時修訂維護手冊，加強檢查力度。
事後檢查發現的風扇疲勞迹象，圖源 ATSB/R&R
MU721 這次的情況，非常像亞航 X 事件的再現，并且疑似出現了非包容性破損，幸虧破損的部位是在發動機短艙前上部，沒有對機身和機翼的結構造成更多損傷。非包容性事故雖然罕見，但一旦發生，後果是嚴重的。
2018 年 4 月 17 日，美國西南航空 1380 班機，當時那架波音 737-700 一台發動機的風扇葉片因為金屬疲勞從根部斷裂，這個葉片并未直接擊破發動機包絡，卻打中了發動機短艙檢查蓋板的鎖，導致發動機短艙外部大面積脫落，其中一個部件擊碎了 14 排的窗戶。臨近的乘客被機身破裂從内向外湧出的氣流将半個身子推出窗外。雖然空乘和其他旅客拼死把她拉回機艙，但是頭頸部受到幾百公裡時速的強風衝擊，最終導致其不幸身亡。這也讓美國十多年沒有航空旅客死亡事故的安全記錄歸零。最終美國交通運輸安全委員會 NTSB 要求波音修改其發動機短艙的設計，并将一種新的超聲波探傷技術應用于機務檢查中。
美西南 1380 受損的發動機情況，圖源 NTSB
在當時，波音 737 已經飛了幾十年，恰好打中那個鎖，這是多 " 寸 " 的事？不管有多寸，發現了，就是問題，就要改進。這是航空發展到今天，安全系數高于其他任何交通方式的根本原因。
開頭說有些業内人士對大眾的擔心嗤之以鼻，證據是如果看看業内專門收集航空安全數據的網站，肯定會有人吓得再也不敢坐飛機。
以上是航空安全專業媒體 aviation herald 的網站截圖，機器翻譯
民用航空領網域為什麼不愛 " 遮醜 "？除了這個行業的特殊性之外，飛機制造商、部件制造商、飛機運營方、飛機所在空網域、機場、飛機乘客，可能分屬很多個國家和地區，可能也是一個重要因素。沒那麼容易利益共同體。
說這麼多，東航到底還敢不敢坐？敢。東航是我國以及世界上最大的航空公司之一，這次 MU721，機組處置得當。落地後一小時，東航官方就發布了消息，在信息披露方面也值得誇贊。民航領網域，最怕捂眼堵嘴。
A330 還能不能坐？能。A330 系列在很長時間裡依然會是大家最容易碰到的寬體客機機型，你可以放心。
遄達 700 還行不行？雖然從總體數據來看它很可靠。但是這起故障需要更多的調查，如果是亞航 X 類似情況，為何沒有在檢查中被排除。是之前的補救措施沒有起效，還是機務的工作疏忽，或是存在尚不為人知的新亡羊？當然，大家要有足夠耐心，一個嚴密的調查，需要時間，從幾個月到幾年不等。以往的經驗積累，也讓行業有了一些對重大安全隐患的預警機制。比如前幾年的波音 737MAX 被緊急停飛，也是基于民航安全數據監控的結果。
這些數據，包括 Aviation Herald 這樣的行業媒體披露的，其實都不是普通民眾需要直面的東西。行業内容有行業門檻，尤其是航空領網域，最怕胡說八道的。
聞過則喜。雖然民航業内的 " 過 "，有時候會伴随着恐怖的後果。但是沒有停在恐懼中，從過失中吸取教訓，讓航空業展現了 " 系統的力量 "。
我依然相信它。
