邢強(qiáng)

人類與鳥類恩怨的起源

雄鷹翱翔于天際，野鴨展翅于湖邊。人類從仰望天空的那一刻開(kāi)始，目光就始終沒(méi)有從鳥類身上移開(kāi)過(guò)，而心中那種想要飛翔的夢(mèng)想，更是伴隨著鳥兒的每一次振翅高飛而蠢蠢欲動(dòng)。

1903年12月17日，萊特兄弟駕駛自行研制的固定翼飛機(jī)“飛行者1號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了人類史上首次重于空氣的航空器持續(xù)而且受控的動(dòng)力飛行。萊特兄弟對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)也得益于他們對(duì)鳥類飛行運(yùn)動(dòng)的觀察。

然而，飛機(jī)與鳥類的第一場(chǎng)交鋒，就發(fā)生在萊特兄弟的飛行中。萊特兄弟當(dāng)中的弟弟——奧維爾·萊特，在1905年的飛行中與一群鳥相遇了。從奧維爾·萊特后來(lái)的日記中，我們可以發(fā)現(xiàn)，這應(yīng)該是人類首次用一架重于空氣的飛行器殺死了一只鳥：

“這一天，我駕駛飛機(jī)在4分45秒的時(shí)間內(nèi)飛了4751米。飛機(jī)在一塊玉米地上空飛了4圈。我遇到一群鳥。其中有一只撞在了飛機(jī)的上層機(jī)翼上。那只鳥被殺死了，在空中畫出一道形狀尖銳的折線。”

梁子就此結(jié)下了。從此，人類與鳥類在空中的百年恩怨開(kāi)始了。

加布雷恩·羅杰斯是美國(guó)航空業(yè)的先驅(qū)。他師從萊特兄弟，并購(gòu)買了萊特兄弟設(shè)計(jì)的飛機(jī)。在創(chuàng)造了多項(xiàng)飛行紀(jì)錄后，1911年9月17日，他駕駛飛機(jī)進(jìn)行了漫長(zhǎng)的飛行，經(jīng)多次起降后，于當(dāng)年11月5日，完成了飛越北美洲的壯舉，這使他名聲大振。

1912年4月3日，一只海鷗代表全體鳥類向當(dāng)時(shí)被譽(yù)為最優(yōu)秀的飛行家的羅杰斯下手了。當(dāng)羅杰斯在這一天駕駛飛機(jī)飛行在加利福尼亞上空時(shí)，一只海鷗猛然撞向飛機(jī)。羅杰斯躲閃不及，海鷗直接沖破了機(jī)翼，并卡在飛機(jī)的操縱線纜上。羅杰斯瞬間就失去了對(duì)飛機(jī)的控制。飛機(jī)墜入加州長(zhǎng)灘的一片淺水中。脖子摔斷的羅杰斯沒(méi)能從飛機(jī)殘骸中逃脫出來(lái)，被淹死了。就這樣，羅杰斯成了第一位死于空中鳥撞飛機(jī)事故的飛行員。

鳥類撞擊對(duì)飛機(jī)影響有多大

迄今為止，最慘烈的一次與鳥類直接相關(guān)的飛機(jī)墜毀事故，發(fā)生在1960年。當(dāng)時(shí)，一架美國(guó)東方航空公司的洛克希德L-188客機(jī)從波士頓起飛。然而，剛好在機(jī)場(chǎng)跑道上空，有一群紫翅椋鳥也在成群起飛。這些體長(zhǎng)20厘米、體重不到100克的小鳥，讓客機(jī)迫降在波士頓港灣。機(jī)上有5名機(jī)組人員和67名乘客，僅有10人幸存。

這場(chǎng)空難，讓工程師們開(kāi)始非常認(rèn)真嚴(yán)肅地看待鳥類與人類飛行器之間的關(guān)系。大部分鳥類的特征是體型小、重量輕，因此，鳥撞擊所造成的破壞主要來(lái)自飛機(jī)的速度而非鳥類的重量。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)的速度不斷提高，一些戰(zhàn)斗機(jī)的速度可以達(dá)到數(shù)倍聲速。

根據(jù)動(dòng)量定理，一只0.45千克重的鳥與時(shí)速80千米的飛機(jī)相撞，會(huì)產(chǎn)生1500牛頓的力；與時(shí)速960千米的飛機(jī)相撞，則會(huì)產(chǎn)生21.6萬(wàn)牛頓的力——飛機(jī)的高速使鳥撞擊的破壞力達(dá)到驚人的程度。鳥撞擊對(duì)飛機(jī)的破壞與撞擊的位置有密切的關(guān)系，導(dǎo)致嚴(yán)重破壞的撞擊主要集中在導(dǎo)航系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)。

從1960年到2011年，在全世界范圍內(nèi)，由于鳥撞擊事故，至少造成了78架民航客機(jī)墜毀或迫降，有201名乘客及機(jī)組人員因此喪生。另有250架軍用飛機(jī)因鳥類撞擊而墜毀，其中有120名飛行員因未能及時(shí)跳傘而喪生。

而自2011年以來(lái)，已經(jīng)有超過(guò)65139次登記在案的鳥類撞擊飛行器的事件。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，與飛行器在空中相撞的鳥類中，有44.1%撞到（或被吸入）發(fā)動(dòng)機(jī)中，有30.9%撞到了機(jī)翼上。

飛行器如何應(yīng)對(duì)鳥類撞擊

既然鳥類撞擊對(duì)飛行器有如此大的影響，那么，現(xiàn)代飛行器采取了哪些措施來(lái)應(yīng)對(duì)呢？

首先，提高飛行器本身的強(qiáng)度，以便能夠應(yīng)對(duì)鳥類撞擊的沖擊力。在現(xiàn)代民航客機(jī)的適航標(biāo)準(zhǔn)中，有這么兩項(xiàng)：飛機(jī)的機(jī)身在受到1.8千克重的鳥類撞擊后，應(yīng)仍然具備能夠完成本次飛行任務(wù)的能力；飛機(jī)的尾翼在受到3.6千克重的鳥類撞擊后，仍能穩(wěn)定飛機(jī)，讓飛機(jī)安全著陸。

為什么對(duì)尾翼的要求格外高呢？因?yàn)槌鲞^(guò)這樣一起事故。1962年，一架美聯(lián)航的“子爵”號(hào)客機(jī)在1828.7米的高度飛行時(shí)，撞上了一群天鵝。飛機(jī)的左側(cè)尾翼?yè)p壞，升降舵失效，導(dǎo)致飛機(jī)失控墜毀，機(jī)上乘員全部遇難。這場(chǎng)事故使得工程師對(duì)飛機(jī)尾翼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變得尤為重視。

其次，一些關(guān)鍵的傳感器要做好備份，并相隔一定的距離，以免被一只鳥一下子全部撞壞。

最后，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用了一系列防鳥撞技術(shù)。不過(guò)，在說(shuō)到這些技術(shù)之前，最好先看一下飛鳥、硬幣、螺絲釘或者小石子能夠?qū)ΜF(xiàn)代噴氣式航空發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)怎樣的傷害吧！

當(dāng)異物撞擊到高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片時(shí)，會(huì)使葉片發(fā)生部分彎曲、折斷、穿孔等傷害，尤其是像硬幣、螺絲釘這樣的堅(jiān)硬物品，在吸入發(fā)動(dòng)機(jī)后，這些硬物會(huì)與壓氣機(jī)葉片發(fā)生碰撞。而在大多數(shù)情況下，硬物會(huì)立刻反彈出來(lái)。

反彈出來(lái)的硬物，會(huì)被再次吸入發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)，與葉片發(fā)生二次碰撞。隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，硬物會(huì)繼續(xù)加速。被甩出或彈出后，硬物會(huì)再次被吸入……如此周而復(fù)始，直到硬物碎裂成小塊，吸入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室或者隨斷裂的葉片穿透發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體飛出。即使少量異物進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，如果其足夠堅(jiān)硬，毀傷效果也會(huì)類似于用一把自動(dòng)步槍對(duì)著發(fā)動(dòng)機(jī)掃射。

另外，如果鳥類被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)，還會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)喘振甚至是停車。2006年11月，一架殲-7戰(zhàn)斗機(jī)在返航過(guò)程中遭遇鴿群。發(fā)動(dòng)機(jī)在194米的高空吸入了鴿子，狀態(tài)突變。在127米的高空，發(fā)動(dòng)機(jī)停車。飛行員為了避免戰(zhàn)斗機(jī)墜向村莊和化工廠，放棄了寶貴的跳傘機(jī)會(huì)，將戰(zhàn)斗機(jī)迫降在無(wú)人區(qū)域，但自己因戰(zhàn)斗機(jī)下墜速度過(guò)快而犧牲。

按目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在所有的鳥類撞擊事件中，有44.1%是飛鳥撞入或者被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，工程師首先想到的是讓飛鳥遠(yuǎn)離噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口。

工程師在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的中間部分畫上了條紋：這樣的話，機(jī)務(wù)人員就能夠在噪聲環(huán)境中分辨哪臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)正在轉(zhuǎn)動(dòng)，而飛鳥也或許能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)地看到發(fā)動(dòng)機(jī)忽閃忽閃的樣子而提前躲避。并且，在應(yīng)對(duì)硬幣、鳥類、小石子等異物的第一道防線，低壓壓氣機(jī)的葉片形狀得到進(jìn)一步優(yōu)化。最新研發(fā)的無(wú)凸臺(tái)寬弦空心葉片，能盡量把較小較硬的異物甩到進(jìn)氣口外周，努力減少異物在“反彈—吸入—再次反彈出來(lái)—再次吸入”的過(guò)程中造成的多次傷害。目前，麥道-90、空客A320的部分型號(hào)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了這樣的葉片。

（永 康摘自微信公眾號(hào)“小火箭”，小黑孩圖）