Safety first | December 2024
全发动机熄火是飞行机组最为紧急的情况之一,机组需要迅速重启发动机。如果发动机重新点火程序执行不当,可能会导致点火延迟或失败。
本文描述了一起事件,其中机组遭遇了这一情况。文章回顾了 QRH 中ALL ENG FAIL(全发动机失效)程序的各个步骤,并重点介绍了针对 A300、A310、A320 系列、A330、A340、A350 和 A380 机型的操作程序改进。
一架安装 CFM56-5B 发动机的 A320 飞机在接近目的地机场时,因天气状况恶劣,机组决定改航至备降机场。飞机于当地时间 18:40 在备降机场安全着陆。在停留三个小时后,飞机于当地时间 21:51 从备降机场起飞,继续前往原定目的地。
在夜间飞行过程中,航路持续存在恶劣天气。
① 机组在气象雷达上探测到雷暴单体后,请求向北偏航以避开雷暴。
② 当时飞机正在 FL240巡航,自动驾驶和自动推力均处于接通状态。机组随后执行了一个 90° 左转,向最终目的地飞行。
③ 在转后不久,飞机遭遇强烈湍流和冰雹袭击。 机组听到剧烈撞击声,左右风挡均受损。多个 ECAM 警告被触发,包括
ANTI ICE R WINDSHIELD
(右风挡防冰故障)、
ANTI ICE L WINDSHIELD
(左风挡防冰故障)、
ENG 1 STALL
(发动机 1 失速)、
NAV RA 2 FAULT
(无线电高度表 2 故障)。
④ 自动驾驶和自动推力随即断开,一秒之内驾驶舱陷入黑暗。 由于飞机进入紧急电气形态,飞行记录器在接下来的 2 分 46 秒内没有数据。
⑤ 在此期间,机组将油门杆推至 TOGA位置。
两台发动机均熄火,同时空速指示不可靠。 机组立即启动 APU。
⑥ 当 APU 启动后,电力系统恢复,飞机姿态为俯仰角 -3.5°,符合QRH中推荐的风转重新点火速度(windmill relight speed)要求。
空速指示(虽不可靠)在机长的 PFD(主飞行显示器)上显示为 232 kt,飞机高度降至 18100 英尺(从巡航高度下降 5900 英尺)。此时,飞机处于备用法则模式,油门杆仍维持在 TOGA 位置。
⑦ 一次发动机 2 的风转重新点火尝试被记录,随后,
⑧ 机组打开 APU BLEED,并同时尝试对两台发动机进行启动机辅助点火,但油门杆仍保持在 TOGA 位置。
⑨ 最终,机组将油门杆置于 IDLE(慢车),同时关闭两台发动机的 Master 开关。随后,机组成功使用启动机辅助点火重新启动发动机 1,并保持发动机 2 处于关闭状态。 当时飞机高度 9100 英尺,从巡航高度共下降 14900 英尺。随后,机组两次尝试重新启动发动机 2,但均未成功。
飞机最终飞出雷暴区域,并继续飞往目的地机场。
⑩ 机组在仅一台发动机工作的情况下,依靠备用法则,在空速指示不可靠、风挡严重受损、能见度受限的情况下,成功安全降落。
(图 1) 事件期间飞机的飞行轨迹
严重受损的飞机
当飞机停稳后,机组检查了飞机的损坏情况,包括已损毁的雷达罩。
(图 2) 事件发生后受损风挡和雷达罩的照片(图片来源:调查委员会)
此次冰雹、雷暴的强度远超发动机的设计与认证标准。雷暴中的水/冰含量大约是发动机设计和认证标准的两倍。这解释了发动机受损及熄火的原因。
雷达罩受损导致气流干扰空速探测传感器,进而引发空速指示不可靠,并使飞机进入备用法则。
在七次重新点火尝试过程中,油门杆始终保持在 TOGA 位置。而 ALL ENG FAIL(全发动机失效)QRH 程序要求在尝试重新点火前,应将油门杆置于 IDLE。
发动机重新点火尝试失败
飞行记录器的数据使得各次发动机重新点火尝试的顺序得以分析:
① 机组将发动机 2(ENG 2)主开关(Master switch)关闭(OFF),2 秒后重新打开(ON)。
② 随后,机组关闭发动机 1(ENG 1)主开关(OFF),并在不久后打开 APU BLEED 。
6 秒后,机组重新打开发动机 1 主开关(ON)。
10 秒后,
③ 机组再次将发动机 1 主开关关闭(OFF)后重新打开(ON)。
25 秒后,机组同时关闭并重新打开发动机 1和发动机 2主开关。
随后,
⑥ 机组再次循环操作发动机 1 主开关,紧接着
⑦ 循环操作发动机 2 主开关。
所有重新点火尝试均未成功,且油门杆始终保持在 TOGA 位置。
(图 3) 事件期间未成功的重新点火尝试序列
这些同时进行的启动机辅助重新点火尝试失败的原因是:APU 引气仅能提供足够的气压来启动一台发动机。此外,观察发现每次重新点火尝试之间均未进行 30 秒的冷转 。
发动机 1成功重新点火
⑧ 随后,机组将油门杆置于 IDLE(慢车),
⑨ 关闭两台发动机的主开关。
之后,机组重新打开发动机 1主开关,同时短暂打开发动机 2主开关后又关闭。
在 1 分 45 秒 内,发动机 1 的 N2 和 EGT 开始上升,
⑩ 发动机 1成功重新启动。
在此过程中,发动机 2主开关保持关闭,从而确保足够的引气压力供应至发动机 1启动机,最终实现成功重新点火。
(图 4) 发动机 1成功重新点火
发动机 2受损
⑪ 机组随后尝试了两次发动机 2重新点火,但均未成功。 详细检查发现,发动机 2 受损严重,导致其无法在空中成功重新启动。
重新点火时间长且高度损失严重
发动机 1在全发动机熄火后 8 分 26 秒才成功重新启动。
此时,飞机高度降至 9100 英尺,相较于最初的 24000 英尺巡航高度,已下降 14900 英尺。
在 ALL ENG FAIL(全发动机失效)QRH程序(适用于 A300、A310、A320 系列、A330 和 A340 机型)以及 ENG ALL ENGINES FAILURE ECAM(电子中央飞行显示)警告程序(适用于 A350 和 A380 机型)中,严格执行风转启动(Windmill Relight)和启动机辅助启动(Starter-Assisted Relight)程序,对确保发动机在空中成功重新启动至关重要。
风转启动(Windmill Relight)
在全发动机熄火的情况下,风转启动可在较高高度进行,而启动机辅助启动仅可在 FL200以下进行。此外,风转启动允许机组同时尝试两台发动机的重新点火。