从“力大砖飞”到90颗不合格螺栓,顺着六个老梗,翻一遍航空工程账。
先从几个老熟人开始
航空航天圈有一批梗,流传了几十年。军迷论坛上、朋友微信群里、B站弹幕里,时不时就刷一遍存在感。
顺着几个老梗,把出处和后来越传越歪的部分翻一遍,很多梗查到最后,比段子本身还荒唐几分。
一、力大砖飞
With enough power, you can make a brick fly.
这句话在中文航空圈简化成四个字就是我们熟知的力大砖飞了。
传了几十年,很多人以为是某个工程师酒后吹的牛。
我去查后这个是有正式出处的,说这话的人当时是一点都不想开玩笑。
图注:Air_Force_F-22_Raptor
在1998年,《Code One》杂志采访了洛克希德ATF项目总工程师巴特·奥斯本(Bart Osborne),ATF就是后来F-22猛禽的前身项目。他回忆早期竞标阶段时说:
"我们知道在超音速指标上会有严重问题……我们的方案理论上能到超音速,但气动性能很拉垮。With enough power, you can make a brick fly. 当年的软件不够先进,我们根本不知道怎么去分析隐身曲面外形。"
图注:F-117“夜鹰”的正面。机身上密集的折面,正是早期隐身计算能力留下的外形。
那个时代的软件只能可靠处理平面组成的多面体外形,曲面没法精细计算,洛克希德早期ATF方案也因此沿用了F-117的折面设计思路。那架飞机理论上能到超音速,阻力大、机动性一塌糊涂,在七家竞标公司里排名垫底。
大推力可以把这种飞机送上天,但改变不了阻力、机动性这些综合性能短板。奥斯本那句"砖头也能飞",骂的正是这种局面。
洛克希德后来也没有等软件真正成熟,而是先画曲面、到雷达测试场做实测,方案逐步从折面走向平滑,才走向后来YF-22的样子。
图注:博物馆中的YF-22原型机。和F-117摆在一起,折面到平滑曲面的变化一眼就能看出来。
所以这句话在网上被当成夸某款飞机发动机的词,在奥斯本的原始语境里,恰恰是一个总工程师盯着那套气动拉垮的方案时留下的自嘲。
二、当美苏都在翻德国人的旧图纸
航空圈流传过这么一个段子:美国卫星和苏联卫星飞到南太平洋上空,地面站都看不见了,两边开始改用德语打招呼。
这个段子当然是编的,但是它确实在浓缩了一段真实的历史。
1945年德国战败,美国通过"回形针行动"(Operation Paperclip)吸收了1600多名德国和奥地利科学家、工程师与技术人员,涵盖航空、火箭、医学、化工等多个领域。
冯·布劳恩和约120名V-2火箭团队成员向美军投降,后来进入了美国导弹和火箭的研制体系,也在后来参与了土星系列运载火箭的研发。
图注:1946年,白沙导弹靶场,一枚V-2升空。德国人留下的同一套技术,后来分别进入了美苏两边的工程体系。
苏联走的是另一条路,1946年10月22日深夜,奥索维亚欣行动(Operation Osoaviakhim)在没有任何预告的情况下展开,2000多名德国专家及其家属被直接运上火车直接转移到苏联,同样涵盖火箭、航空、光学、核技术等多个行业。
德国人的V-2资料和经验都替两边省了不少时间,但是起到的作用是并不对称的。
冯·布劳恩团队长期进入了美国火箭工程的核心;苏联的德国专家主要帮助消化V-2技术,此后逐渐被隔离在本土项目外围。真的把R-7送上天的,还是科罗廖夫、格鲁什科和苏联自己积累起来的工程体系。
"两颗卫星改说德语"当然是编的。好笑的地方在于冷战把世界划成了两个阵营,双方的工程师桌上摊开的却可能是同一套V-2设计图纸。
推力公式不认识意识形态,在华盛顿和莫斯科算出来大概率还是同一个串数字。
三、宇航员的发射仪式
俄罗斯宇航员在发射前最出名的一件事:乘车前往发射台途中,大巴停车,下去在后轮旁边小便。
在1961年4月12日,加加林在前往发射台的大巴途中内急了。随后大巴停下,加加林在后轮旁边解决了这个棘手的问题,随后他成了第一个进入太空的人。
自此之后,这个操作居然成了拜科努尔发射场的固定传统。
男性乘组通常会在客车后轮旁完成,女性乘组有人用小容器参与,也有人不参加。资料对究竟是左后轮还是右后轮还有各自不同的说法。
发射前一晚全组还必须看1970年的苏联老片《沙漠的白太阳》。
联盟11号三名宇航员在1971年返航时遇难,两年后联盟12号是下一次苏联载人飞行,乘组为了缓解压力看了这部片,任务顺利完成,这部电影就逐渐成了固定节目。
东正教神父为乘组祝福则是苏联解体之后才加入的,通常要追溯到1994年的联盟TM-20任务。
以前在论坛上见过一句话:
"工程学越高级,玄学越完整。"
背后的道理和逻辑也不难理解。大型载人航天任务涉及大量零件和子系统,工程师算到极限,材料压到极限,最后还有一层谁也没法完全预测的不确定性。
人对那种高风险、又完全失去掌控感的时刻没什么好办法,就用仪式来建立一套熟悉的节奏,无论外面怎样,这些动作可以按顺序做完。
这些仪式不被所谓的控制,也替代不了一次检查。提供的是心理上的稳定,而不是科学和工程上的兜底。
四、机长被吸出窗外:84颗螺栓差了0.66毫米
网上很多人第一次听说这件事的时候,第一反应都是真事比段子更离谱,很多时候就是有一种离谱给离谱他妈开门,离谱到家了的感觉。
1990年6月10日,英航5390航班,BAC One-Eleven客机,从伯明翰飞马拉加。飞到约5300米(17300英尺),左侧驾驶舱风挡玻璃整块都弹了出去。
图注:英航5390事故涉及的G-BJRT,1989年摄于伯明翰。次年,它的驾驶舱挡风玻璃在空中脱落。
机长蒂莫西·兰开斯特被吸出窗外,半个身子直接被挂在了机身外面。
副驾驶阿利斯泰尔·阿奇森控制飞机,几名乘务员轮流固定机长,抱住腰部,抓住腿和脚踝,不过还好,最后飞机降落在南安普顿机场。
兰开斯特活着回来了,只是被低温冻伤,还有些地方骨折,手腕和手指也都受伤了,但是最后活着回来了。
这个场景,我们最熟悉的版本叫《中国机长》,川航8633,2018年,副驾驶被吸出机身,英雄机长刘传建把飞机安全的开回成都。两件事相隔28年,结局一样。
图注:川航8633事故涉及的B-6419,2014年摄于广州。
后面调查的时候发现风挡玻璃是27小时前刚刚换上的。
但是正确的固定件型号应该是A211-8D。
调查确认安装的90颗螺栓里,84颗是A211-8C,和A211-8D看起来非常接近,直径却小了0.026英寸,也就是0.66毫米。这两种螺纹每英寸牙数相同,所以小一号的A211-8C能旋进托板螺母,但是螺纹啮合严重不足,受力后容易发生打滑。
剩下6颗是A211-7D,这是重复使用的旧螺栓,直径上是正确,但是比规定短了0.1英寸(2.54毫米)。
有意思的地方在前一次维修。
调查人员在现场还找回了80颗从旧风挡玻璃上拆下的螺栓,其中78颗都是偏短的A211-7D,其中只有2颗符合规定。
负责维修的主管相信拆下来的就是对的,拿着A211-7D去库房里比对,没有查零件目录(IPC,图解零件目录,用来核对型号和安装规格)。仓库管理员还提醒过他,这块风挡玻璃通常应用A211-8D,他没有停下来继续进行核查。
另一个仓库灯光昏暗,他靠肉眼比对来找件,最终拿回来的84颗新螺栓是A211-8C,长度看起来都差不多,但是直径已经小了一号。安装时螺纹打滑的手感被误认为是扭矩起子的限力机构正常触发。
前一次维修留下了错误的样板,这一次比对选件又引入了第二种人为的错误。90颗螺栓,没有一颗符合规定。
随着客舱加压,风挡玻璃向外的载荷不断增加,84颗A211-8C的螺纹打滑,整块玻璃脱离机身。
AAIB的最终报告没有把事故归结为"拿错螺栓"。报告写进原因的还有另一层:这项安全关键工作没有被列为需要独立复查的"Vital Point",安装、签字和质量责任集中在同一个人身上,管理审计也从来没有发现他长期的违规操作习惯。
五、波音和空客,真是"人说了算"和"电脑说了算"吗
图注:左:A320系列模拟驾驶舱的侧杆。右:波音737驾驶舱的操纵柱。两套操纵逻辑,一句话概括不了。
在群里还有个版本被转得很多:
空客:假设一个傻子在开飞机。波音:假设飞行员在躲S300。
当梗听能明白它在说什么。拿来当技术描述,很快就会发现错得很离谱和彻底。
以A320、A330这一代空客为例,飞行员的侧杆输入先由飞控计算机(FBW,电传操纵系统,飞行员动作先变成电信号,再由计算机决定舵面如何响应)解释。
在正常律这个工作模式下,系统会限制载荷、俯仰、坡度和迎角,横向打满杆大约可以把坡度推到67度,松开侧杆后飞机自动回到约33度,迎角保护会阻止进一步增加。
但是在特定故障组合下,控制律会降级,部分或是全部保护消失。
两根侧杆彼此不联动,双重输入由系统叠加,并触发"DUAL INPUT"语音警告。
在法航447事故中,右座飞行员长时间保持抬头输入,其他两名飞行员无法从自己一侧的杆直接感知到这个动作,让座舱内的状态识别更加困难。
但那次事故的链条还包括空速测量暂时失效、控制律降级、飞行员对失速的判断持续错误,以及培训设计和警告逻辑上的缺陷。侧杆不联动只是其中一环。
波音这边也没法一句话概括。737保留了联动的操纵柱;777和787已经是电传操纵,用联动或回驱的操纵盘提供触觉反馈。
飞行员可以永远压过电脑更像是品牌印象,不是适用于现在所有机型的铁律。
737 MAX更是暴露的是另一个问题。MCAS(机动特性增强系统)用于在特定高迎角条件下改善操纵特性,初始版本却只读取单个迎角传感器。
传感器出错时,系统会反复指令安定面向低头方向配平。飞行员可以用电动配平暂时修正,也可以切断配平电源;但在高速和较大气动载荷下,手动转动配平手轮可能会变得非常困难。
与此同时,波音早期的飞行员手册里没有提到MCAS,整个项目从一开始就背着不增加模拟机换型训练要求的商业目标。单一传感器、被拿掉的系统信息、对飞行员能力的错误假设和成本压力,最后都挤进了同一套控制逻辑。
两次坠机后,梗还在流传,代价已经结清。
六、图纸和飞机一样重
有句话常被归在唐纳德·道格拉斯(Donald Douglas)名下,也就是道格拉斯飞行器公司的创始人:
"当文件和飞机一样重,飞机才算能飞。"
原始出处无法确认,但是这句话流传甚广。
图注:NACA航空发动机研究实验室的制图室。纸堆得多不等于安全,能追到每一项计算和改动,文件才有重量。
往深了解释,可以理解成在说可追溯性,谁做了哪个计算,测试覆盖了什么场景,哪些假设还没验证,机务下次检查应该去哪里看。这是本文的解读,不一定是他原话的本意。
1988年,阿罗哈航空243号班机在约7300米(2.4万英尺)高空发生爆炸性失压,机身顶部大面积撕裂,一名乘务员被卷出机外。
NTSB认定,航司的维修方案未能发现机身接缝的脱粘和累积疲劳损伤,管理监督、监管检查和早期结构问题的处理都留下了缺口。
737 MAX又展示了另一种文件失效,MCAS不是没有文档,而是相关内容被从飞行员操作手册中拿掉了。
纸张的数量从来不等于安全。信息能被记录、查到,并交到该知道的人手里,才决定这些文件有没有真实的重量。
今天说了下航空圈里流传比较有意思的六个老梗,当然航空圈还有一大堆其他的老梗,有些真有出处,有些只剩一个越传越像那么回事的版本,还有些查下去比原事故更离谱。