TA的每日心情 | 奋斗
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本帖最后由 holycow 于 2013-5-8 09:36 编辑 $ F3 m5 p% V# f
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710航班的机身，机尾和左翼以及2号发动机坠地的时候还连在一起，这么大的一块残骸几乎垂直地高速坠入一片大豆田里，砸出一个四米深，直径十米的大坑，飞溅的残片布满了大坑周围500米的区域。一股暗火在大坑的底部闷烧了好几天，直到残骸挖掘工作进展到坑底时才被发现扑灭。
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直升机空中勘察的结果是右翼残骸在大坑的东北方3.5公里处，1号和4号发动机及其螺旋桨，变速箱散布在右翼周围600米范围内的四个地点，机翼和发动机的小部件沿着飞机的航线一路散布了11公里。对残骸的检验发现整个右翼，左翼的外翼段，以及1号和4号发动机在很短的时间内相继解体，第一个解体的是右翼和4号发动机。残骸没有任何金属疲劳的痕迹，右翼解体的部位靠近翼根和机身结合部。这和布兰尼夫542航班的解体顺序，甚至部位都是一样的，只是那架飞机解体的是左翼。和布兰尼夫的伊莱克特拉一样，这架L-188也几乎是新的，出事时只飞了不到六个月，总飞行时间不超过1800小时。3 L6 o- `8 R7 y4 }8 U! z
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进一步的检查表明，在机翼断裂处的翼肋部件均粉碎性断裂，碎片布满了11公里残骸区开始的那一部分。断裂的原因是受到张力和压力的交互作用，也就是说机翼断裂前一直在上下震颤。4号发动机短舱内最先断裂的是螺旋桨的支撑结构，这一结构断裂后，螺旋桨轴线向右下方位移，导致螺旋桨旋转的平面相应位移，其产生的巨大扭力最终将4号发动机从右翼撕裂解体。" s1 h2 I; N+ }5 C& J/ ]
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投入运行才一年多一点，就摔了三架飞机，死了百把号人；特别是在短短六个月内，两架几乎全新的伊莱克特拉，在两名资深机长的操纵下，以几乎相同的方式莫名其妙地空中解体。伊莱克特拉成了美国版的彗星号事件，报界和国会都有人呼吁停飞这个机型。为了查清这个谜团，710航班的所有残骸都被运到了洛克希德在加州的伯班克工厂，民航局进一步指示洛克希德对L-188的工程设计进行一次全面检查。为了这次工程检查，调集了NASA的研究人员，连波音和道格拉斯也提供了最好的结构工程师和风洞设施。
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8 \5 _$ V- }" Z: i8 [7 z在调查进行的同时，FAA为保险起见，发出紧急适航指令，将伊莱克特拉的巡航速度从324节降低到275节；一星期后再发一个适航指令，进一步将巡航速度降到225节，任何时候下都不得超过245节 -- 好端端的涡轮螺旋桨客机这下子比活塞式的飞得还慢。 w, E8 u( j" Q; N. Y; l
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与此同时，工程检查也在紧锣密鼓地进行，各方高手把设计图纸翻了个底朝天后，查出来三条：
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原始设计中忘了计算由于机翼蒙皮扭曲施加在翼肋上上的应力
$ B |* o, H+ K& d2 @% T% f7 V原始设计中对于外侧发动机短舱在乱流情况下的应力计算有错误，计算所得的施加在机翼内侧部分的扭力小于实际数值
# i: Y* T, {! Y( Z. I% o$ H如果螺旋桨支撑结构被削弱，螺旋桨偏离正常旋转平面的运动将无法控制，其产生的应力通过发动机短舱传导到机翼内侧，最终将致使两者断裂/ D$ x+ ^: M+ `" s D& D
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螺旋桨和陀螺是一个原理，当没有外力作用时，螺旋桨在垂直于轴线的平面内转动；一旦施以外力，螺旋桨将偏离原先的转动平面，就像一个陀螺偏离原先的转动轴左右摇晃，这叫做"Whirl Mode(求翻译)"。如果螺旋桨支撑结构有足够的刚度，这种偏离原平面的运动会在支撑结构的阻尼作用下减小，最终使螺旋桨回到原运动平面内；但是如果支撑结构刚度不够，这种偏离会越来越大，随着偏离的增大，螺旋桨作用在支撑结构上的应力也越大，进一步削弱支撑结构，于是一个恶性循环开始了。当支撑结构断裂后，应力转移到发动机短舱本身，然后由于伊莱克特拉的设计又转移到内侧机翼上部蒙皮和翼肋，最终导致上述部件断裂。* d$ }& ?; s0 r- [) ]
) `0 h m/ [: n/ b这个现象在活塞式时代就广为飞机设计师所知，但这在当时不是一个大问题，因为活塞式发动机的螺旋桨都是直接装在发动机的转轴上，整个发动机都是支撑结构，刚度足够了；而涡轮螺桨的安装位置远离发动机，要有专门的螺旋桨支撑结构，于是这个老问题冷不防又冒了出来。
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进一步的计算发现，随着"Whirl Mode"的发展，伊莱克特拉发动机短舱的震动频率会变化，从正常情况下的5赫兹降到3赫兹，而机翼的自然震动频率是3.5赫兹，于是发动机短舱和机翼共振导致机翼震颤，产生了所谓的"Whirl Mode Flutter"。从螺旋桨受到外力到共振产生，只需要20-40秒。
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于是710航班的事故终于有了解释：0 n! N8 S5 ?: u6 W0 F1 }" \8 O
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飞机在芝加哥降落时应该是重着陆，削弱了4号发动机的螺旋桨支撑结构。据当天飞过出事空域的飞机报告，虽然天气预报没有提到，事发空域存在中等到强劲的晴空乱流。当710航班遭遇这一晴空乱流后，螺旋桨偏离了正常旋转平面，而已被削弱的支撑结构无法发挥阻尼的作用，使这种偏离越来越大。短短几十秒内，支撑结构断裂，发动机短舱和机翼共振，发动机短舱在扭力作用下与机翼脱离，机翼在震颤效应下断裂，整架飞机空中解体。0 {$ @/ H6 o( Y4 H$ E8 d
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反过来再推布兰尼夫542航班，这架飞机在一次失速改出的训练飞行中由于受训机组改出不当，造成了第二次失速，最后再改出时机动大了一点。当时的教官和受训机长认为无大碍，没有要求结构检查，现在看来螺旋桨支撑结构很可能就是那时被削弱了。事发时所有目击者首先都听到了螺旋桨的啸叫声，也就是说在飞行过程中有一个螺旋桨失控，桨尖超音速了。发生这种情况的标准处置程序是先减速，于是机组一边收油门，一边拉起机头企图尽快把速度降下来，拉起机头这一机动足够使螺旋桨偏离原转动平面，于是餐具了。
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+ p0 q1 x* p+ [. w0 s: A原因找出来后，洛克希德大大加强了螺旋桨支撑结构，机翼蒙皮和翼肋的强度，伊莱克特拉增重600公斤，修改已交付的飞机花去洛克希德2500万美元。这一更改以后，伊莱克特拉再也没有发生过类似事故，FAA也随后取消了速度限制。
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9 o' W9 b* O; Z# {6 H9 @5 Q然而，伊莱克特拉的祥瑞生涯仍然在继续... |
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雷达卡
发表于 2013-5-6 07:24:40
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