关于火山灰遭遇事件的处置分析

职场   2024-12-21 11:47   四川  

火山灰是火山喷发时向空中释放出的大量固体颗粒。在火山喷发的过程中,大量较轻、较小的颗粒会随风漂移扩散,故而火山灰的影响范围非常广,甚至可以在大气中停留至少两周左右的时间。并且,当这些固体颗粒漂浮在空中并积聚成堆后便会形成类似云层状的火山灰云。


据统计,1973-1982这十年间,因为飞机进入火山灰云而受损的报告总计就有17次之多,其中1982年就有2次因飞机进入火山灰云而导致飞机所有发动机熄火后急剧下降的情况发生。

火山灰云

火山灰对机体和发动机的影响

火山灰的化学成份主要由二氧化硅组成,处于莫氏硬度第7级,其硬度大于铁,等同于钢。因此,当飞机进入火山灰云中时,火山灰固体颗粒会像喷砂一样打在如风挡、机翼前缘、雷达罩等机体迎风面结构处。在极短时间内,驾驶舱风挡就可以像毛玻璃一样变得没有透视性。除此之外,空速管和静压孔的堵塞也会导致空速指示异常从而触发驾驶舱错误警告。同时,污染物进入飞机空调系统也会导致氧气面罩的使用。


火山灰除了对机体会造成严重影响外,同样也会严重威胁到发动机的正常安全运行。由于火山灰固体颗粒熔点远低于发动机运行时燃烧室内部所产生的温度,因此在飞行过程中发动机吸入火山灰,内部的高温会将其融化成玻璃胶合状物质,当这些胶状物质吸附在燃烧室、涡轮叶片上时,会引发发动机故障,出现喘振甚至停车等现象。

某发动机燃烧室吸附了大量因融化后而变硬的火山灰沉积物
某发动机涡轮导向叶片上吸附了大量因融化后而变硬的火山灰沉积物

火山灰的探测

由于飞机的机载设备均不具备探测火山灰的能力,即使是机载气象雷达通常也只是主要针对降水目标等物体的探测。因此探测火山灰的手段主要依靠于卫星和地面基站,通过遥感技术建立用于实时监测的火山灰数值和扩散模型。目前在全球总共设有分别位于安克雷奇、布宜诺斯艾利斯,伦敦,蒙特利尔,达尔文,东京,图卢兹,华盛顿和惠灵顿的9个火山咨询中心(VAACs)负责提供火山咨询报。除此之外,航行通告NOTAM中的火山灰通告ASHTAM以及地面气象监测站发布的重要气象情报SIGMET,都是对航路上可能出现的火山灰进行探测和监控的重要信息来源。

ASHTAM中关于火山活动告警色码等级的划分

火山灰效应

飞机在白天运行时,一般可以通过目视观察来判断火山灰云的存在,从而快速避开火山云的影响范围。但是在夜间以及低能见度运行时,飞行员可能无法有效建立目视判断,这时就需要飞行员通过观察迹象来判断飞机是否进入了火山云的影响范围之内。笔者总结了如下飞机进入火山灰云时可能会出现的特征,即火山灰效应

由于污染物进入飞机空调系统,飞机内部可以闻到灰尘燃烧或者硫磺的味道,同时伴随大量灰尘出现。
由于火山灰颗粒具有强导电性,当撞击机体表面金属时会出现放静电现象。具体表现为飞机风挡出现蓝色电弧,大翼前缘出现白色闪光、发动机进气口出现白色或橘黄色闪光等现象。
当火山灰集聚到一定浓度时,会遮盖高频通讯的天波信号传输,从而使HF高频通信中断。
由于空速管的堵塞导致IAS空速显示异常,出现空速下降或者异常波动等情况。   
客舱压力出现异常波动,严重情况还可能导致客舱无法持续增压。               
驾驶舱风挡能见度明显下降,并且飞机着陆灯可以投射出清晰的阴影。               
发动机排气温度EGT异常升高,伴随有发动机喘振甚至熄火现象出现。                             
飞机运行期间遭遇火山灰情况的快速处置单(空客320飞机)

遭遇火山灰的处置措施

在飞机运行期间,当遭遇火山灰或者发现火山灰效应时,必须按照相应机型的飞行手册要求执行。如上图的空客320快速处置单中规定:

必须尽快脱离火山灰的影响范围。飞机转向作为最快捷有效的脱离手段,飞行员需要第一时间将飞机进行180度转向。

降低发动机推力可以减少火山灰的吸入以及发生喘振的可能性。并且当运行环境中的火山灰浓度较大时,通过打开机翼/发动机进气道防冰、PACK组件流量调至HI等措施均可以有效增加发动机的喘振裕度。

如果期间发动机依旧不可避免发生了喘振,通过缓慢收回油门杆至慢车位的方式尝试使发动机脱离喘振。并做好后续执行单发失效或者双发失效操作程序准备。这里需要注意的是,在火山灰云中重新启动发动机是非常困难的,通常飞机需要脱离火山灰云并降至温度较低且空气密度较大的高度层后方能尝试重新启动发动机。这是因为部分之前吸附在燃烧室、涡轮叶片上的因火山灰固体颗粒融化而成的玻璃胶合状物质会随着发动机内部温度的不断降低而变硬脱落,最后排出发动机。

遭遇火山灰后的维护检查

当飞机在运行过程中遭遇到火山灰,落地后机长需要在飞行记录本上对火山灰遭遇事件进行记录,以便后续开展相应的维护工作。遭遇火山灰的维护检查程序和鸟击、重着陆一样,需要按照相关机型维修方案中的非例行维护任务所规定的可预计意外损伤来进行处理。

 

对于运行期间遭遇火山灰的飞机,在落地后需要对飞机进行整体性的维护检查,包括RVSM区域、风挡区域、迎风面结构区域、APU和发动机区域等等。并且由于火山灰残留会对飞机机身、APU以及发动机部件造成腐蚀性影响,所以还必须根据相应机型维护手册中规定的要求执行清洁工作。


针对发动机,通常除了执行必要的发动机水洗工作外,还要考虑到火山灰颗粒可能会造成发动机滑油系统的污染和堵塞,需要对滑油系统进行必要的滑油和滑油滤更换。除此之外,还需要针对发动机的压气机和高压涡轮区域执行孔探检查,如果在涡轮叶片上发现变硬的玻璃胶合状物质,发动机需要被拆下执行进一步的HSI检查。
  火山灰环境下的飞机停放要求(空客320飞机)

飞机除了会在运行中遭遇火山灰外,在机场停放时同样也可能会受到来自火山灰的影响。因此,为了避免飞机在停场期间因为火山灰污染而造成不必要的后果,通常相应机型的飞行手册中都会规定具体的停放措施。


以上图空客320机型为例,在火山灰污染机场停放的飞机除了要求安装必要的保护罩外,还需要关闭相应活门来隔断机体内部与外界大气的接触。除此之外,如果飞机在静止情况下停放所处的环境温度低于0度,即在Cold Soak环境下,还需要额外执行水系统排水程序,并松开停留刹车以防刹车结冰。




END


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