今天小编分享的科技经验：东航的飞机还敢不敢坐了？ 从MU721谈航空安全体系，欢迎阅读。
东航的飞机还敢不敢坐了？
我在微博上看到这样的标签。这是在几十小时前（2023 年 12 月 3 日）的东航 MU721 班機出现故障备降之后发酵出来的。
班機上受到惊吓的乘客有的都写了遗书。航空业内却说大惊小怪杞人忧天了。还有连飞机和发动机型号都不认识的野生砖家起哄架秧子，连热胀冷缩和发动机炸飞都蹦出来了。
于是广大吃瓜群众就迷茫了。
到底能不能坐？还是要看 12 月 3 日 MU721 班機到底发生了什么。
以下基于现有信息还原。
2023 年 12 月 3 日北京时间早上 8 点 30 分，东航 MU721 班機从上海虹桥机场起飞。按计划，它将于 2 小时后降落在目的地香港。起飞后约一小时，飞机在一万米左右高空巡航，福州就在下方，路途过半，再过一会乘务组就要叫大家收起小桌板打开遮光板进入降落程式了。此时，据机上乘客描述，飞机出现了一声比较大的异响，随即机身开始剧烈抖动，机舱里传来航空煤油的异味。机组随即关闭出现了故障的右侧发动机，进入单发程式。25 分钟后，飞机安全备降于厦门高崎国际机场，全体乘客和机组安然无恙。
来自 flightradar24 的班機数据
网络流传的可信度较高的现场照片显示其右侧发动机的 26 片风扇叶片中至少两片断裂，多片有其他不同程度损伤。另一幅有一定可信度的拍摄于机舱内的照片显示，右侧发动机短舱顶部有一处破损。除右侧发动机外，机体无其他明显损伤。
飞机是什么型号？
此架飞机是空客 A330-300 型，注册号 B-8970，交付于 2017 年。
当事飞机的资料照片，图源：Jetphotos
A330 是空中客车公司于上世纪 80 年代末研发的宽体客机，首架于 1994 年投入市场。目前已经交付的 A330 已经超过 1500 架，是史上最成功的民航机型之一。
客运型的 A330 有两代。载客较少但是飞得更远的 A330-200 和机身更长但是航程稍短的 A330-300，这两个型号构成了 A330CEO，是现有 A330 机队中的绝对主力。这里 CEO 不是首席执行官，而是 " 现有发动机选项 "（current engine option）的意思。之所以有 CEO，是因为 A330 有了新一代，A330NEO，NEO 意为 " 新发动机选项 "（new engine option）。空客之前给 A320 换发，A320NEO 获得了市场热烈的追捧，尝到了甜头的空客给老 A330 安装了新一代发动机，并且对机翼和航电系统进行了更新，得到了 A330-800 和 A330-900。A330NEO 系列自 4 年多前投入市场，目前已经交付一百多架，据信 2025 年就会有中国内地航空公司开始运营 A330NEO。
A330 系列能取得市场成功，秘诀在于它能满足市场的多种需求，是个多面手。以国内市场为例，你会在京沪、京广、京深这些客流量巨大的航线上遇见 A330，这些航线虽然距离不长，不过客流量大，导致班機时刻紧张。在这些航线上 A330-300 是不错的选择。至于 A330-200，你可能会在长沙 - 曼彻斯特，上海 - 罗马，武汉 - 悉尼这样的客流量不大但是距离很远的航线上碰到。相比于 A330CEO，NEO 进一步延伸了航程，美国达美航空拿它来飞十几个小时的中美航线也没什么压力。
投入运营近 30 年来，A330 系列一直保持着很好的安全记录。当然由于积累了巨大的飞行小时数，所以也发生过法航 447 班機这样由于双侧空速管结冰无法读数导致自动驾驶仪断开而飞行员并未意识到，最终机毁人亡的复杂情况叠加人为失误的空难。也诞生过因为机务维护不当导致全机油箱漏光，飞机在巡航高度双发停车，滑翔 120 公里迫降在荒岛机场全机获救的加拿大越洋航空 236 事件。
东航这架飞机机龄 6 年，远低于目前全球 A330 机队 12 年多的平均机龄。基本上可以看作是一架成熟机型的新飞机。
发动机是什么型号？
事发飞机的发动机为英国罗尔斯 · 罗伊斯公司（Rolls&Royce，这个品牌在汽车界称作劳斯莱斯，在航空界约定俗成叫做罗尔斯 · 罗伊斯，两者独立经营，以下简称罗罗公司）设计生产的遄达（Trent）700 型，是罗罗专为 A330 项目研发的三转子大涵道比大推力涡轮风扇发动机。其独特的三转子技术来自罗罗著名的 RB211 发动机，因此遄达 700 也可以视作 RB211 的子型号。
A330 系列选配的发动机有三款，航发三巨头雨露均沾。分别为：通用电气公司的 CF6，普特拉惠特尼公司的 PW4000 和罗罗的遄达 700。根据推力大小的区别，三款发动机又有一些细分的子型号，这里不做区分。
前方东航 A330 装配遄达 700，后方大韩航空 A330 装配 PW4000
爱尔兰航空 A330，装配 CF6 发动机
遄达 700 并不是 A330 的项目启动发动机，第一台遄达 700 于 1995 年装机交付给国泰航空。
装配遄达 700 的国泰航空 A330
近 30 年来，遄达 700 经过数次改进，逐渐成为三款发动机中最受欢迎的那个，目前装机比例高于 50％。空客在用 A330 改装的 MRTT 多用途军用加油运输机和大白鲸超大部件运输机项目中均选择遄达 700 作为唯一的发动机选项。
A330MRTT 多用途加油运输机
大白鲸大部件运输机，用于在空客各工厂间运输机身分段、机翼等大部件
根据罗罗公司的官网，遄达 700 目前的总飞行小时数已经超过 7000 万小时，可以说是一款成熟的发动机产品。
那台发动机的风扇叶片为什么会断裂？
发动机风扇叶片断裂，在航空安全领網域有个专有的缩写 FBO（fan blade off）。当得知 MU271 班機 FBO 时，在看到那张照片前，我跟很多业内朋友的猜测，嫌疑最大的是鸟击（bird strike）。
飞机撞鸟导致发动机损坏的事件并不少见，著名的 " 萨利机长 " 事件，就是 A320 撞到了一群加拿大黑雁，导致双发损坏停车。万米巡航的时候也能撞鸟？这种概率不高，绝大部分鸟的飞行高度在数千米，越低鸟越多。但这个概率也不等于零。多种大型雁鸭和鹤都有可能飞到万米左右，目前鸟类飞行高度的世界纪录正是通过一次鸟击事件确认的。那是 1973 年，一架民航飞机在科特迪瓦首都阿比让上空 37000 英尺（约 11000 米）撞到一只黑白兀鹫。
但是当我看到照片，鸟击的可能就被我排除了。因为鸟击现场总会有血迹、羽毛等痕迹，这次的发动机看起来很干净。
今年 4 月 25 号，哥伦比亚航空（Avianca）一架 A320 遭遇鸟击的发动机，图源自 X
基本排除外力导致断裂之后，自航空产业诞生之后就一直挥之不去的一个鬼魂，就慢慢显露了出来。这个鬼魂，就是 " 结构疲劳 "。什么是 " 疲劳 "（fatigue）？在材料工程领網域，疲劳是指材料在受到持续动态变化的应力时造成结构劣化的现象。
说人话，想必很多朋友都亲身实践过。一根金属丝，不管是铜丝铁丝还是铝丝，它们的断裂强度都是很高的。你要弄断它，硬拉硬拽是很难做到的。如果你想弄断一根金属丝，又没有老虎钳之类的工具，那就可以反复折弯它，左折一下右折一下。折弯的时候所需要的力量并不大，似乎也不足以弄断金属丝。可是反复折弯之后，金属丝就会从弯折处断开。这就是金属疲劳导致的断裂。
在飞机上，结构疲劳导致的航空事故有很多。最著名的要数断送了人类历史上第一款喷气式客机前程的那次。英国德哈维兰公司的彗星客机在 1952 年投入使用。一年多之后，在 1954 年，彗星客机接连出现两起空中解体事故。事故分析的结果是，继承自活塞螺旋桨时代客机的方形窗框，在飞行高度更高，机身内外压力差很大的喷气式客机上，每次飞行机身增压减压，都是对机体结构的反复弯折。方形窗框的直角处就变成了食品包装袋上做出来的易撕口，最终导致机身破裂。虽然最后英国人修正了错误，但也失去了市场的信任。
德 · 哈维兰 D.H106 彗星的原型机，图源纽约航空史学会
还有 1988 年 4 月 28 日的美国阿罗哈航空 243 班機事故。那架波音 737-200 在飞行过程中机身前部一大片蒙皮被掀掉，整个飞机变成了敞篷。奇迹是除了一名空乘因为被吹出机外而失踪外，其余人员均得以生还。调查结果显示，在夏威夷的小岛间飞行的阿罗哈航空因为环境中带盐分的水汽导致飞机的铝蒙皮间发生氧化锈蚀，加上飞机虽然总飞行时长不算多，但是航线很短，所以机舱加压循环很多，最终导致铆钉金属疲劳断裂。之后航空安全机构对类似飞行状况的飞机修订了检查流程，从此再也没发生此类事件。
由紧急撤离后的某位乘客拍下的阿罗哈 423 班機的事故照片，他的相机忘了修改时差，其实是当地时间 28 号
发动机里的疲劳问题，比机身更突出。以遄达 700 为例，它最外层的风扇直径 2.47 米，转速约每分钟 4000 转。巨大的离心力作用在整个风扇叶片上有几十吨重。风扇叶片又是一个形状复杂的结构，为了减轻重量，其内部又是空心的。在飞行中，风扇会承受从零上几十摄氏度到零下几十摄氏度的温差，会承受从静止到上千公里迎面风的吹拂。飞机在上升下降和转弯时还会有不同方向的加速度叠加。它还必须耐久，至少要能安全使用几万小时。
遄达 700 结构剖视，图源 R&R
发动机内部还有好多排小 " 风扇 "，它们是压气机和涡轮，别看比风扇小，压气机和涡轮叶片的转速高得离谱，涡轮叶片还要承受上千摄氏度的高温。
遄达 700 风扇叶片的示意图，注意它复杂的扭转形状和用燕尾榫与风扇盘连接的方式
这正是发动机设计制造的难点。从设计之初，如何在足够轻的前提下提升发动机材料到抗疲劳性能，就是难中之难。遄达 700 的风扇采用了钛合金材料。
一款商用航空发动机在真正投入市场前都需要做大量的实验。疲劳性实验，耐久性实验，极限工况实验，都是要把发动机折腾到崩溃，看看它们的临界条件到底是什么，这样才能编制飞行手册和维护手册。机务那里有很多工具，内窥镜、超声、X 光，基本上外科医生有的检查手段，他们都有。按照编制好的维护手册，什么部件多久要做什么检查，什么样的损伤可以带伤放行，什么样的损伤必须维修更换，都是有例可循的。
这还不算完，还要考虑更多极限状况，被鸟撞了呢？碰上特大冰雹呢？或者不管什么原因发动机里的那些叶片就是断了呢？高速旋转的叶片飞出来，会不会变成飞刀？所以发动机外壳，行话叫 " 包络 "，就要特别设计，尽量抗住这些 " 飞刀 "。FBO 了，发动机包络没破，叫 " 包容性发动机损伤 "。为了测试这些，就要想办法把试车台上的发动机叶片弄断，还得按照我们的想法断。
刚才说 " 有例可循 "。例从哪里来呢？很不幸，很多就是从事故调查中来。实验试飞再多，也无法完全模拟飞机真实使用场景中的复杂情况。绝对的安全是不存在的，除了问题，能找到问题的症结亡羊补牢，没有谁能比航空领網域更能得其精髓了。
在飞机设计上还有一个保命底线，那就是ETOPS 单发延程飞行（extended range operations），业界也戏称为 "engine turn or passager swim"。也就是现在普遍的双发动机的飞机，在一台故障停机以后，另一台要有能力维持飞机的正常飞行一段时间，不管是起飞、巡航还是降落阶段。在这段时间内，飞机要能找到安全的备降场。
ETOPS 的级别不一样，这是充分考核了它们的总体可靠性之后给出的认证。如果航路中上有茫茫大洋，备降机场少，ETOPS 就得很高才行。前几年波音 787 上选配的遄达 1000 发动机发生多次涡轮叶片断裂，被相关机构大幅缩减了 ETOPS 级别，导致严重依赖 787，又需要跨大洋飞行的新西兰航空不得不去租别的航空公司飞机应急。直到罗罗宣称解决了遄达 1000 的缺陷问题，并重新获得延程认证。
为什么怀疑 MU721 的叶片存在 " 例外 " 的疲劳问题？不是因为同门的遄达 1000 出过幺蛾子，因为它本身就有前科。2017 年 6 月 25 日，亚航 X（AirAsia X）的一架 A330-300 在从澳大利亚珀斯飞往马来西亚吉隆坡的航程中一台发动机出现故障，机身剧烈震动。飞机返航备降后发现风扇叶片断裂。三年之后澳大利亚交通运输安全局（ATSB）发布事故调查报告，经过 ATSB 和罗罗公司的共同调查，认为风扇叶片的钛合金结构中存在加工过程造成的缺陷同时叠加局部锐角结构的设计缺陷，引发结构疲劳。结果是罗罗修改了制造工艺，对有缺陷的设计进行了补强，同时修订维护手册，加强检查力度。
事后检查发现的风扇疲劳迹象，图源 ATSB/R&R
MU721 这次的情况，非常像亚航 X 事件的再现，并且疑似出现了非包容性破损，幸亏破损的部位是在发动机短舱前上部，没有对机身和机翼的结构造成更多损伤。非包容性事故虽然罕见，但一旦发生，后果是严重的。
2018 年 4 月 17 日，美国西南航空 1380 班機，当时那架波音 737-700 一台发动机的风扇叶片因为金属疲劳从根部断裂，这个叶片并未直接击破发动机包络，却打中了发动机短舱检查盖板的锁，导致发动机短舱外部大面积脱落，其中一个部件击碎了 14 排的窗户。临近的乘客被机身破裂从内向外涌出的气流将半个身子推出窗外。虽然空乘和其他旅客拼死把她拉回机舱，但是头颈部受到几百公里时速的强风冲击，最终导致其不幸身亡。这也让美国十多年没有航空旅客死亡事故的安全记录归零。最终美国交通运输安全委员会 NTSB 要求波音修改其发动机短舱的设计，并将一种新的超声波探伤技术应用于机务检查中。
美西南 1380 受损的发动机情况，图源 NTSB
在当时，波音 737 已经飞了几十年，恰好打中那个锁，这是多 " 寸 " 的事？不管有多寸，发现了，就是问题，就要改进。这是航空发展到今天，安全系数高于其他任何交通方式的根本原因。
开头说有些业内人士对大众的担心嗤之以鼻，证据是如果看看业内专门收集航空安全数据的网站，肯定会有人吓得再也不敢坐飞机。
以上是航空安全专业媒体 aviation herald 的网站截图，机器翻译
民用航空领網域为什么不爱 " 遮丑 "？除了这个行业的特殊性之外，飞机制造商、部件制造商、飞机运营方、飞机所在空網域、机场、飞机乘客，可能分属很多个国家和地区，可能也是一个重要因素。没那么容易利益共同体。
说这么多，东航到底还敢不敢坐？敢。东航是我国以及世界上最大的航空公司之一，这次 MU721，机组处置得当。落地后一小时，东航官方就发布了消息，在信息披露方面也值得夸赞。民航领網域，最怕捂眼堵嘴。
A330 还能不能坐？能。A330 系列在很长时间里依然会是大家最容易碰到的宽体客机机型，你可以放心。
遄达 700 还行不行？虽然从总体数据来看它很可靠。但是这起故障需要更多的调查，如果是亚航 X 类似情况，为何没有在检查中被排除。是之前的补救措施没有起效，还是机务的工作疏忽，或是存在尚不为人知的新亡羊？当然，大家要有足够耐心，一个严密的调查，需要时间，从几个月到几年不等。以往的经验积累，也让行业有了一些对重大安全隐患的预警机制。比如前几年的波音 737MAX 被紧急停飞，也是基于民航安全数据监控的结果。
这些数据，包括 Aviation Herald 这样的行业媒体披露的，其实都不是普通民众需要直面的东西。行业内容有行业门槛，尤其是航空领網域，最怕胡说八道的。
闻过则喜。虽然民航业内的 " 过 "，有时候会伴随着恐怖的后果。但是没有停在恐惧中，从过失中吸取教训，让航空业展现了 " 系统的力量 "。
我依然相信它。
