飞鸟撞击飞机,简称飞鸟撞机,是指
航空器低空飞行和接近着陆时,迎面受到飞鸟撞击造成物件损坏与鸟类伤亡的事件,国际航空联合会把飞鸟撞机列入A级航空灾难。
发生原因
地理位置
发生飞鸟撞机的原因是机场一般都位于远离城市中心的城郊,常常存在鸟类栖息繁殖的场所。随着机场的建设和运营,临近机场的区域往往形成新的社区,人类活动增加,将这一区域的鸟类驱赶到相对平静的机场区域。这就造成在机场的临近空域,鸟类的活动与飞机的起降形成交叉,从而导致鸟撞事故的发生。
飞机速度
高速度也是导致飞鸟撞机的重要原因。飞机起飞和降落过程是最容易发生鸟撞的阶段,超过90%的鸟撞发生在机场和机场附近空域,50%发生在低于30m的空域,仅有1%发生在超过760m的高空。飞机在起飞和爬升的时候,速度可以达到每小时数百公里,这样快的飞行速度,对于飞鸟来说,实在是难以躲避。这也是为什么飞鸟撞机事故多发生在飞机的起飞和降落过程中。飞机速度太快,当飞机进入鸟类需要进行躲避的距离,一切都已经晚了。如果物体速度很慢,或者静止不动,那么鸟类就能毫不费力地躲开,鸟类没有速度感。鸟类进行规避的判断标准是距离的长短,而非能够逃离的时间,而且这不与鸟类听不听得见飞机的声音有关,所以说鸟类撞飞机与飞机的声音大小无关,而是与鸟类距离物体多远有关,这就是鸟类为什么总是撞上飞机的原因。飞机的速度比鸟快,在空中是无法刹车的,所以,只要有鸟进入飞机的航道,就可能撞上飞机。飞机是有严格的航道控制的,而鸟作为动物是无理性的,它爱怎么飞就怎么飞,人们只能尽量避开它或驱离它。遇到无法驱离或避开,可能就会撞上。
季节气候
季节和气候因素也会造成鸟撞飞机。季节和气候因素会促使鸟类活动变化很大,比如繁殖的季节,鸟类的活动可能更频繁、更疯狂。而刮风或轻微的云雾,可能造成飞禽的视线和飞行路线偏离。所以,在繁殖季节和视线不清的情况下,空中撞鸟的几率大于平常。
相关原理
撞击原理
飞鸟的质量不大,速度不快,飞机却恰恰相反。力的作用是相互的,从这个原理出发就能得知,飞行中的鸟儿和迎面飞来的飞机相撞,所产生的作用力也非常大。而按照物理学定律,撞击力与质量和速度的平方成正比。例如,一只重100克的麻雀,与时速400公里的飞机相撞,可瞬间产生两吨重的冲击力,就像一颗“炮弹”打在飞机上。轻则损伤飞机,重则机毁人亡。飞机的驾驶舱窗口、传感器和发动机叶片等都比较容易因飞鸟撞机而发生损毁。
实验验证
飞机易发生鸟撞的部位包括发动机、机翼、尾翼、机头部位(包括风挡、雷达罩、空速管等)、起落架等。鸟撞试验的目的是考核飞机结构抗鸟撞能力,指导或验证飞机的抗鸟撞设计,使飞机结构符合相关的标准或适航要求。一般采用空气炮法,按预定方向和速度发射鸟弹,撞击安装于试验夹具上的试验件的特定撞击点。
试验件及其支持结构应为符合图样和专用技术条件的全尺寸生产件,试验件的安装应尽可能模拟结构的支持刚度、连接情况和在飞机上的相应位置。
机翼前缘撞击点的位置一般选在前缘线上。撞击点展向位置可以包括:相邻两前缘翼肋/隔板的中间点;两段前缘的对缝处;前缘蒙皮与翼肋连接处;滑轨与翼缝连接处;前缘上刚度最小的点。
试验设备包括空气炮系统、试验靶架装置、环境温度控制系统和高速摄影装置,以及鸟弹撞击速度等。为确保鸟撞试验的可靠性和精度,速度测量系统最好配备两套。在鸟撞试验过程中,至少应有两路高速摄影系统,用于清晰记录鸟撞全过程。
鸟弹由鸟和包装物构成。按鸟弹的质量要求,选择鸡、鸭、鹅等家禽,机翼前缘鸟弹质量为1.8kg。包装物应柔韧,有韧性,便于包装,对撞击物影响小。要保证包裹后的鸟弹硬度与实际鸟体相当。鸟撞试验发展初期采用活鸡作为鸟弹进行试验。由于活鸡的个体差异造成试验结果的较大分散性,无法实现标准化的试验考核,并且活鸡试验污染试验现场环境。因此,采用人工鸟体代替真实鸟体已成为鸟撞试验发展的必然趋势。1981年,J.S.威尔贝克等通过对比试验发现密度为950千克/米3、孔隙率为10%的明胶能够较好地模拟鸟体的流体力学行为。2000年,国际鸟撞研究小组通过收集各种鸟类数据,提出了标准化的鸟体质量与密度、鸟体质量与鸟体直径关系的经验公式,并推荐圆柱体、椭球体和两端具有半球的圆柱体三种模拟鸟体形状。
采用规定鸟弹撞击模拟靶进行系统调试,并调试测试系统、高速摄像系统。完成正式试验后,对鸟撞前后的试验件结构变形、破损情况进行仔细的目视检查,并照相记录。
造成危害
据国际民航组织统计,全球每年发生飞鸟撞机事件两万多起。全球每年因飞鸟撞机要付出的代价达100多亿美元。飞鸟撞机已经成为威胁航空安全的最危险因素之一。
非动力系统
鸟撞容易使飞机外表面变形,改变机身、机翼等部位的设计气动外形,出现凹坑或损毁变形,增加飞机的油耗。撞击位于飞机头部的各种探头和传感器,如空速管、雷达罩和结冰探测器等,造成设备损坏,使之部分或全部失去功能,尤其是撞击空速管后极有可能造成空速管堵塞或变形。由于它是机载大气数据计算机的重要信息来源,其损坏和误差将造成飞机仪表指示混乱,导航数据失真,从而导致飞行员操作失误。风挡受撞击的后果包括从仅残留少量血迹到大范围破碎等多种情况,血迹会遮挡飞行员视线。严重时会无法看清目视参考,危及飞行安全;当发生猛烈撞击时,风挡可能深度凹陷,形成强大的冲击波打昏飞行员,也可能穿透性碎裂,鸟的残骸和风挡碎片引起机组成员受伤甚至死亡。
喷气发动机
航空科技的飞速发展,使得高涵道比涡扇发动机被广泛应用。由于功率大,所以其进气量和进气速度大幅提升,发动机的前端区域增加了鸟群单次或多次撞击的机会,飞鸟常常会被吸入进气口,从而殃及发动机的内部结构,轻则撞击发动机的风扇叶片,造成扇叶变形,导致运转不稳定;更为严重的是第一级风扇的叶片可能折断,折断的叶片被吸人到发动机内,损坏发动机的内部,造成发动机不能稳定工作,致使发动机停机乃至起火爆炸,此类事件称为发动机吸鸟。由于大部分的鸟撞发生在低于500m的低高度,飞行器在起降过程中鸟撞造成动力损失后由于处置时间有限,从而容易发生比较严重的事故。所以,鸟撞对飞机动力系统的破坏常常是致命的,会直接导致飞机失速坠毁。
预防措施
在飞机鸟撞领域大部分研究内容属于飞机结构形式、强度、抗鸟撞材料的研发,成功在很多机型上进行了应用,通俗一些可以概括为“防”和“抗”两层面。而另外一个层面是“容”鸟撞设计。
防鸟撞
“防”鸟撞,就是采取一系列措施避免飞机与鸟类相碰撞,各航空企业和学者在“防”这一方面采用了很多较有成效的措施。
采取样带和样点相结合的观测方法,调查鸟类在机场活动的季节时间、集群大小、飞行高度、迁徙习性等特点,由于鸟类活动与气候、天气密切相关,所以在调查时还应记录鸟类活动的温度、湿度、风向等气象要素,以便结合天气状况,能更准确地分析鸟类的种群数量及生态行为变化,并结合机场的鸟撞信息,确定对飞行安全威胁较大的危险鸟种,掌握其喜好食物、筑巢区域、不同季节的活动特点规律,针对不同鸟种分析研究实用有效的防治措施。
在整个机场生态系统中,与鸟类活动息息相关的环境因素较多,例如机场分布的植物、昆虫、土壤动物、鼠兔等生物,与鸟类存在密切的食物链关系,房屋、机棚、塔台、排水通道等设施,与鸟类存在重要的栖息或饮水关系,它们影响着鸟类在机场的活动频度,彻底弄清这些环境因素在机场的分布区域、数量特征等具体情况,查明其吸引的主要鸟类,以及对飞行安全的威胁,为实施机场生态环境整治和有效控制鸟类食物链提供科学依据。
1.机载驱鸟:采用各类机载驱鸟设备,包括音频,频闪灯等应用,还包括飞机发动机中心的螺旋条纹,这些都能在飞机飞行中对鸟类产生震慑、惊吓的作用,使之主动避让飞机。如机场驱鸟员开着驱鸟车,带着驱鸟枪、煤气炮、语音驱鸟器、捕鸟网等,和飞鸟们“斗智斗勇”。他们会利用鸟类害怕的声音、光线、气味等多种手段,将飞鸟驱离机场,保障航行安全。此外,在飞机上安装驱鸟设备。飞机在飞行过程中有效地驱散前方的鸟类,是鸟击防范的一个方向。在已有的尝试中,多普勒气象雷达和商用海事雷达已经具备了探测生物目标的能力。只需对其进行适当的技术改造即可满足雷达探鸟系统的使用要求;所以应将系统研发的重点放在鸟类识别与跟踪算法的核心软件方面,通过开发功能强大的应用软件,使雷达预警系统能够快速获取鸟类回波图像,提取出飞鸟目标信息,并将其与机场数字地图相融合,实时生成清晰的观测图像,以便动态跟踪和监控机场地区鸟群的活动。
2.机场鸟类监控预警:机场鸟撞监控可以实时监控机场及周围鸟情,并通过联网,与多个机场的鸟类预警单位进行联网综合评估,可以有效的预测鸟类迁徙路线,迁徙时间等等,给各个机场飞机制定飞行计划提供有效依据。
由于猛禽是一般鸟类的天敌,根据生态食物链的生存法则。可利用机场区域鸟类的天敌进行“以鸟治鸟”的生物驱鸟.例如在欧美等发达国家,由鸟类专家指挥训练有素的苍鹰在飞机起降的间隙驱赶机场的飞鸟,效果甚佳。而且训练猛禽驱鸟,能够达到机场80米以上的高空区域,这是机场驱鸟设备难以达到的高空驱鸟盲区,所以,猛禽驱鸟能有效提升机场全空域飞行保障能力。中国国内包括北京大兴机场在内的多个机场,尝试通过驯养本地猎鹰驱赶机场上空的鸟类,最早引入机场的哈里斯鹰,已经服役多年,为驱鸟工作立下了“赫赫战功”。
生态学防治机场周围往往地形较开阔,人类活动密集程度低,低矮灌木、草地较多,很容易吸引鸟类进行栖息和觅食。所以从生态学角度可以采用单一草种,驱虫,减少水源,及时清理过高的灌木等方式,减少生态多样性,剪断鸟类食物链,故而可以减少机场环境对鸟类的吸引,减少机场周围鸟类数量。
抗鸟撞
“抗”鸟撞,即采用结构防护的方式,对鸟撞进行防护,从结构形状、材料、填充物等等方面,减少鸟撞对飞机的损害,力求以结构的变形或损坏保护结构内关键系统部件的完好性。飞机制造时需经过严格的鸟击测试。比如飞机在设计初期就必须考虑有效防止鸟击的方案:机头、发动机、风挡等在研制阶段必须经过专门的防击实验。采用这一方法的优点是:在飞行器设计阶段,就能根据鸟击指标要求,对飞行器结构抗鸟击的能力进行分析,以保证其顺利通过鸟击试验考核,这样既可节省试验费用又可确保飞机研制工作按期完成。中国民航适航条例也对飞机抗鸟击试验提出了明确的要求。例如飞机风挡玻璃的制造就必须满足抗鸟撞的设计,从风挡的强度,碎裂特性等方面,在撞击后不能被穿透,不能产生碎片,满足抗鸟撞的要求。飞机也可以采用各种吸能结构,增加蜂窝挡板和复合材料来减少损害。
容鸟撞
“容”鸟撞,指一旦结构没有“挡”住鸟撞,鸟体犹如一颗流体炮弹一般打入飞机内部时,不会对飞机的安全性造成大的影响。这是飞机鸟撞研究中非常重要的一步,即针对鸟撞的系统安全性设计。从飞机研发人员角度来看,在做飞机安全性设计和分析时,不能单从结构或者个别系统发生鸟撞来分析,而应从整机的角度,对鸟撞这一特定风险做安全性评估。
相关案例
首次事故
1912年,第一次鸟撞飞机造成飞行事故发生。1912年4月3日,当罗杰斯在这一天驾驶飞机飞行在加利福尼亚上空时,一只海鸥猛然撞向飞机。罗杰斯躲闪不及,海鸥直接冲破了机翼,并卡在飞机的操纵线缆上。罗杰斯瞬间就失去了对飞机的控制。飞机坠入加州长滩的一片浅水中。脖子摔断的罗杰斯没能从飞机残骸中逃脱出来,被淹死了。就这样,罗杰斯成了第一位死于空中鸟撞飞机事故的飞行员。
L-188客机事故
1960年,一架美国东方航空公司的洛克希德L-188客机从波士顿起飞。然而,刚好在机场跑道上空,有一群紫翅椋鸟也在成群起飞。这些体长20厘米、体重不到100克的小鸟,让客机迫降在波士顿港湾。机上有5名机组人员和67名乘客,仅有10人幸存。从1960年到2011年,在全世界范围内,由于鸟撞击事故,至少造成了78架民航客机坠毁或迫降,有201名乘客及机组人员因此丧生。另有250架军用飞机因鸟类撞击而坠毁,其中有120名飞行员因未能及时跳伞而丧生。
歼-7战斗机事故
2006年11月,一架歼-7战斗机在返航过程中遭遇鸽群。发动机在194米的高空吸入了鸽子,状态突变。在127米的高空,发动机停车。飞行员为了避免战斗机坠向村庄和化工厂,放弃了宝贵的跳伞机会,将战斗机迫降在无人区域,但自己因战斗机下坠速度过快而牺牲。
俄罗斯客机事故
2019年8月15日,俄罗斯“乌拉尔航空”公司一架大型客机,在起飞后不久就遭遇了多只飞鸟的撞击,导致飞机两台发动机起火,引擎失灵。机组人员紧急在离机场不远处的一片玉米地里成功实施了迫降。幸运的是虽然有75名乘客不同程度受伤,但飞机上233名人员全部生还。
美国军机事故
2021年9月19日,美国海军一架飞机下降时与一只鸟相撞。最终,机上的两名飞行员在坠机前逃生,伤势并不严重,军机坠落在得州一处居民区,造成至少一座房屋损坏。
成功处置鸟撞
2023年8月,长安航空9H8409飞行机组在执飞广西梧州至海南三亚的航班时,成功处置了飞机在起飞关键时刻遭遇鸟击的特殊情况,确保了183名旅客和机组人员的生命安全。飞机离地起飞的关键阶段,飞机速度已经起来了,但受撞击影响,飞机的左侧驾驶杆持续剧烈抖动,驾驶舱内警告声四起,飞机面临失控。机长杨紫龙全力操控左侧驾驶杆,果断决策,飞机继续起飞,至安全高度后再返场备降。1分钟后,飞机拉升至1500英尺的安全高度,观察员黄威勉持续向机长和副驾驶报告实时状态。此时,飞机左侧的操作系统已经失效,只能使用右侧的驾驶杆控制飞机。右座副驾驶曹亮凭借过硬的飞行技术,按照标准程序驾驶飞机安全落地。驾驶过程中,右侧液压杆的压力巨大,造成曹亮双臂力竭麻木。从鸟击发生到返场备降安全落地,共用时28分钟。事发后,经过专业团队调查,此次故障是由于鸟类撞击到了飞机左侧迎角传感器,造成多个仪表数据错误,并且迎角探测器打入发动机断裂成6部分,造成左侧发动机的16个叶片损伤。
2023年9月1日,西部航空南宁至重庆的PN6444航班在起飞后遭遇鸟击,飞机发动机受损,当时飞机正处于起飞爬升阶段,鸟击后机长第一时间按照标准处置程序进行操纵,最终安全返航南宁。10月25日晚,川航3U8899航班在飞行过程中突遭鸟击,川航方面表示,为安全起见,机组决定返航。
2024年事故
2024年12月20日,西藏航空TV9873航班在起飞过程中遭遇飞鸟撞机。机组立即决定返航,飞机安全落地,无人员受伤。
2024年12月25日,阿塞拜疆航空公司飞机飞行途中与鸟群相撞,机上出现紧急情况后,机长决定该飞机飞往阿克套机场。莫斯科时间当天9时30分左右,在里海东岸地区,该飞机在哈萨克斯坦阿克套机场降落时与地面相撞。
当地时间2024年12月29日9时7分左右,一架正在着陆的飞机在全罗南道的务安国际机场偏离跑道,撞上了围栏外墙,随后客机起火。初步判断客机疑似与鸟群冲撞,起落架没有放下。当地时间12月29日,据韩国消防厅消息,韩国客机碰撞起火事故除2人获救外,机上其余179人全部遇难。