客艙在空中分離

　　近日，有媒體報道，有設(shè)計師向美國和俄羅斯專利局申請注冊“具有可分離式模塊化客艙的飛機(jī)”的專利。該專利申請方案的提出，在遇到無法人為挽救的事故時，可以在經(jīng)過合法判斷流程后，將客艙與機(jī)身脫離，并憑借客艙攜帶的降落設(shè)備安全著陸，確保乘客的生命安全。不久的將來，我們真的能乘坐這樣的飛機(jī)出行嗎？讓我們來看看各個領(lǐng)域的“元芳”怎么看。

　　降落傘在空中打開

　　物理學(xué)家問 降落傘拉得住脫離的機(jī)艙嗎？

　　安全性是永無止境的，也是飛機(jī)設(shè)計、制造、操作的重中之重。航空運(yùn)輸是一項關(guān)系到乘客生命安全的事情，以目前的設(shè)計水平來看，已經(jīng)完全可以把飛機(jī)的安全水平確定為千萬飛行小時。因此，每一項新技術(shù)的應(yīng)用都必須經(jīng)過嚴(yán)格的論證和安全性設(shè)計與評估的。

　　再來說說降落傘。有專家表示，輕型飛機(jī)在理論上是可以安裝降落傘的。那為大型客機(jī)安裝降落傘是否可行呢？英國布魯內(nèi)爾大學(xué)航空研究員蓋伊·格拉頓指出，在技術(shù)上是完全可行的。但他同時指出，這種做法是否具有現(xiàn)實價值和意義，因為安裝降落傘意味著客機(jī)不得不損失大部分有效載荷。為了盡可能減少降落傘對有效載荷的影響，減輕降落傘所需承受的重量是最合理的一種做法，即在發(fā)生緊急情況時拋棄飛機(jī)的所有重型組件，例如發(fā)動機(jī)和機(jī)翼，降落傘只承擔(dān)客艙重量。但這無疑是一種極端做法。他說：“如果一定要這么做，拋棄機(jī)翼和發(fā)動機(jī)，我只能希望這事不要發(fā)生在城市上空�！�

　　BRS公司是目前世界上生產(chǎn)整機(jī)降落傘的主要廠商之一，總部設(shè)在美國佛羅里達(dá)州邁阿密，由鮑里斯·波波夫創(chuàng)立。他指出，讓飛機(jī)上的1磅（約0.5公斤）重量安全著陸大約需要1平方英尺（約0.1平方米）的降落傘。據(jù)了解，目前世界上最大的降落傘應(yīng)用在我國神舟系列載人飛船上，面積達(dá)到1200平方米，而飛船本身只有8噸重，即使這樣，在著陸時還要使用反推來避免沖擊碰撞。100多噸的飛機(jī)在拋棄了機(jī)翼、尾翼、發(fā)動機(jī)后，還有40噸～50噸的重量，這樣的重量對應(yīng)的降落傘面積大小是什么概念呢？按照上面說的換算方法粗略推算，承受如此重量的降落傘打開面積應(yīng)該達(dá)到6000平方米～10000平方米。一般被世界足聯(lián)認(rèn)可的足球場大概在7000平方米。這個展開后將近一個～兩個正規(guī)足球場面積的巨傘，真的可謂是震撼非常，相信它的造價也會讓任何一家航空制造商心驚膽戰(zhàn)的。而且，即使現(xiàn)在的降落傘采用非常輕且堅韌的復(fù)合材料，這么大的降落傘重量也是十分驚人的。負(fù)重增加的油耗、占用的空間、擺放的位置、是否對現(xiàn)有機(jī)載系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這都是民機(jī)設(shè)計研發(fā)人員需要思考的關(guān)鍵問題。最后說句題外話，未來大型客機(jī)即使成功“背上”了降落傘，如果落地后有乘客摔傷，被踩踏受傷，甚至死亡，說不定保險公司會找出各種的理由拒絕賠償，然后就是漫長的調(diào)查取證，可能一二十年才會有定論。

　　在陸地降落

　　工程學(xué)家問 可分離本身會影響安全嗎？

　　從氣動、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等方面去分析可能的兩種方案。一種方案是機(jī)身有獨(dú)立的生命支持系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)只是吊在機(jī)翼下不走線、不傳力。那么，機(jī)頭、機(jī)翼和尾端的連接就要借助厚重的縱梁，并且自帶完整的動力、燃油、飛控和起落架等系統(tǒng)，而在氣動上要處理好接縫和整流；另一種方案是機(jī)身仍然作為飛機(jī)整體的一部分，氣動上可以完美無缺，結(jié)構(gòu)上可以傳力、走線、要裝系統(tǒng)和燃油，但是所有的連接點(diǎn)在緊急情況下都可以由爆炸螺栓切斷。

　　兩種方案前者可以模塊化設(shè)計，但增加重量明顯，飛機(jī)性能損失可能較大。后者增加重量相對較小，但集成度高可能導(dǎo)致脫離時的故障率高，反而降低了彈射客艙的安全性。兩種方案可以共享火箭彈射裝置、穩(wěn)定傘和減速傘、著陸時的緩沖或漂浮氣囊、求救信標(biāo)和黑匣子。

　　可分離客艙結(jié)構(gòu)的“可分離性”將會降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)的整體性，并且通常要考慮結(jié)構(gòu)在載荷的作用下所體現(xiàn)出來的整體協(xié)調(diào)能力與保持整體承受能力。

　　而當(dāng)機(jī)艙與駕駛艙變?yōu)閮蓚�獨(dú)立可分離部段時，顯而易見，飛機(jī)結(jié)構(gòu)將由一個整體變成多個部分，這將極大地影響飛機(jī)載荷的傳遞和作用方式，進(jìn)而影響飛機(jī)的整體設(shè)計。同時，由于客機(jī)在使用環(huán)境和安全性上有要求，“可分離設(shè)計”在對機(jī)艙和駕駛艙的連接方式和強(qiáng)度等方面將面臨極大的挑戰(zhàn)。但是，如何確保連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可分離性將是一大難題。

　　可分離結(jié)構(gòu)將會給飛機(jī)本身帶來很大的結(jié)構(gòu)增重，而用來確保駕駛艙和機(jī)艙連接的連接件結(jié)構(gòu)及操縱系統(tǒng)必定會相當(dāng)復(fù)雜、笨重，這一系列為了“可分離”所附加的重量將無法為飛機(jī)運(yùn)營提供有效的載荷，最終將極大地增加制造成本。

　　例如，美國軍方在F14上使用的可變后掠翼設(shè)計，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于“可分離機(jī)艙”，可在完成相應(yīng)設(shè)計后發(fā)現(xiàn)，雖然飛機(jī)性能上具有一定優(yōu)勢，但由于維修成本過高，安全性能的降低，最終F14被更為簡單高效的F18所取代。最后，可分離機(jī)艙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致機(jī)艙與飛機(jī)其他部段在理論上處于分離狀態(tài)。

　　由于當(dāng)前飛機(jī)巡航高度普遍在35000英尺，這是一個低氣壓、低氧、嚴(yán)寒的環(huán)境，機(jī)艙內(nèi)部要有相應(yīng)的供氧、艙壓平衡等一系列獨(dú)立系統(tǒng)，從而確保飛機(jī)出現(xiàn)重大問題并分離機(jī)艙后，保證乘客的安全，否則乘客可能瞬間就昏厥，甚至死亡，最終根本沒有機(jī)會等到降落。因此，機(jī)艙內(nèi)部的密封及系統(tǒng)等需要單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計和安裝，并同時應(yīng)考慮到與其他部段的配合，其難度是顯而易見的。

　　值得一提的是，由于機(jī)艙彈出后具有不可控性，對于其降落后的影響沒有辦法進(jìn)行有效預(yù)測，如在人口密集區(qū)上空進(jìn)行了分離，機(jī)艙可能與建筑物或者居民區(qū)相撞，其危險程度會造成社會騷動、經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡等。

　　在海面降落

　　倫理學(xué)家問 飛行員會讓機(jī)艙彈射嗎？

　　航空運(yùn)營中有一個“高大上”的概念：飛行員倫理道德。相信很多人對這個詞不太熟悉。每一名飛行員在做飛行學(xué)員的時候就被教導(dǎo)，飛行員的四條肩章分別代表著職業(yè)、知識、飛行技能、責(zé)任。

　　筆者采訪了幾名飛行員，均表示，如果可以用個人生命換取乘客安全會義無反顧地按照檢查單執(zhí)行，但對具有可分離式模塊化客艙的飛機(jī)的可行性及拋出客艙后乘客的安全保障表示深度的質(zhì)疑。

　　有數(shù)據(jù)顯示，82%的空難是發(fā)生在飛機(jī)起飛和著陸階段的。如果在起飛和著落階段發(fā)生無法人為挽救的事故而不得不將客艙與機(jī)身脫離時，飛行員們均表示，對可分離式模塊化客艙能否發(fā)揮作用并最大程度保障乘客生命安全持保留意見。

　　再有，飛機(jī)在巡航階段飛行速度達(dá)1000公里/小時，此時打開降落傘，乘客會瞬間承受巨大過載而導(dǎo)致受傷；同時降落傘雖然可以減緩下降速度，但是水平速度可能仍然超過40公里/小時，如果此時撞上山谷、大樓等凸起物，必將造成更大傷害。作為一名乘客安全至上的飛行員來說，無法接受這些可能的傷害，更讓他們感到痛苦的是，其可能對這些傷害束手無策。任何一名飛行員不到最后一刻，是絕對不會放棄自己作為機(jī)長的責(zé)任的。

　　經(jīng)濟(jì)學(xué)家問新飛機(jī)會讓票價上漲嗎？

　　飛機(jī)是一個 包含成千上萬零部件的復(fù)雜系統(tǒng)，可分離式模塊化客艙的使用恐怕將進(jìn)一步提高飛機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，從而對整機(jī)的安全水平提出更高的要求。此外，可分離式模塊化客艙的使用恐怕將大大增加飛機(jī)的設(shè)計和制造成本，從而影響飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。但如果把可分離式模塊化客艙的昂貴設(shè)計、制造成本體現(xiàn)在乘客購買的機(jī)票上，原本從北京—上海的機(jī)票由不到2000元增加到4000元、6000元甚至8000元，也許一直游離在飛機(jī)、高鐵之間的乘客，會毫不猶豫地放棄乘坐飛機(jī)吧？（《中國民航報》、中國民航網(wǎng)柏言）

　　鏈接：創(chuàng)新只為更安全

　　設(shè)計者在發(fā)明這項專利的時候，更多考量到了乘客生命安全。

　　安全性作為民用飛機(jī)四性之首，是在型號設(shè)計時必須考慮的首要問題，對安全性指標(biāo)的要求將直接影響民用飛機(jī)的設(shè)計、制造、使用和維修。為保證航空安全，各國政府和航空器設(shè)計者、制造商及運(yùn)營人都采取了大量的措施來減少飛行事故和風(fēng)險。

　　筆者統(tǒng)計了1971年～2012年所發(fā)生的170起典型民用飛機(jī)事故，死亡總數(shù)為7585人。按照發(fā)生事故和事故死亡人數(shù)進(jìn)行分類，無人死亡的96起，占比56.47%；死亡40人以下的25起，占比14.71%；死亡41人～100人的15起，占比8.82%；死亡101人～200人的24起，占比14.12%，死亡超過200人的10起，占比5.88%。

　　此外，近年來，民用飛機(jī)事故次數(shù)呈下降趨勢。2015年，全球共發(fā)生16起致人死亡的空難，是自1946年以來發(fā)生空難最少的一年。就概率而言，乘客乘坐任意一個航班發(fā)生空難事故而遇難的概率僅為485.7萬分之一。

　　在科技革命的進(jìn)程中，需要一些頭腦風(fēng)暴和大膽的創(chuàng)新，正如萊特兄弟憑借自己的勇氣和堅持創(chuàng)造了第一架飛機(jī)，經(jīng)過許多年飛機(jī)制造技術(shù)的不斷迭代創(chuàng)新，才有了今天航空領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。同時，有針對性地將已有的創(chuàng)新技術(shù)成果通過專利的形式保護(hù)起來，是當(dāng)今世界贏得市場的重要手段。通過專利保護(hù)合法地形成技術(shù)包圍圈，也能為日后開展可能的市場推廣工作打下堅實的基礎(chǔ)。

　　然而，我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，在粗線條的頭腦風(fēng)暴過后，技術(shù)的發(fā)展需要更加腳踏實地，并且遵從自然規(guī)律，正如世界航空技術(shù)長期以來的發(fā)展軌跡一樣，方能創(chuàng)造出更安全、更新穎、更經(jīng)濟(jì)的民用飛機(jī)。