透视东航飞行事故调查：数万碎片的“拼图”

　　如果说空难调查犹如“拼图”，那么，将“3·21”东航飞行事故中的数万碎片拼接起来并不容易。

　　3月21日，从昆明飞往广州的东航客机MU5735没有抵达终点，坠毁于广西梧州藤县一片山林里。在一段监控视频中，飞机以机头垂直向下的姿态俯冲向山林，成了留给世间最后的影像。

　　事发5天后，3月26日晚，国家应急处置指挥部第七场发布会确认，123名乘客和9名机组人员已全部遇难。

　　救援画面

　　至28日，指挥部举行了九场新闻发布会，其中披露的每一个细节都备受关注——散落的3万多片残骸、相关视频拍下的航班最后影像、两个橙色外壳的黑匣子。人们希望调查组尽快查出事故原因，然而，空难调查存在复杂性，往往用时较长。这个漫长的过程短需数月，长则需数年。

　　多位航空领域从业者与专家都向澎湃新闻（www.thepaper.cn）表达了进行详尽空难调查的重要性——搞清楚每一起空难背后的缘由，是为了警示未来，避免发生同样的事故。

　　飞机失事现场的搜救和取证是调查进行的第一步。在MU5735失事现场，救援人员在事故核心区及周边区域累计找到飞机残骸和碎片36001件。通过科技手段，对现场的地形条件、残骸与碎片的位置等进行记录分析，这些都将是指明未来调查方向的线索。

　　人们口中的”黑匣子”，则是调查还原事故的“钥匙”。通过把两部记录器的数据与现场勘查的证据、空管雷达数据、机组和空管单位的陆空通话、飞机与地面的数据链传输信息、证人访谈等信息结合研判，调查组将最终得出可能的事故原因。

　　对曾参与过30余起飞机事故和安全事件调查的安东尼·布里克豪斯（Anthony T. Brickhouse）来说，空难调查是一个“拼拼图的过程”，调查人员需要从多个来源获取信息，从而适配每个细节。

　　目前，他是世界知名航空航天大学——安柏瑞德航空大学（Embry-Riddle Aeronautical University，ERAU）航空学院应用航空科学系副教授。加入ERAU之前，他曾在美国国家运输安全委员会（NTSB）任空难调查员。

　　在他看来，每一起空难调查都是独特的过程，“每个事故调查都很难忘。需要慢慢拼凑，试图去理解一切证据，这是一个调查人员必须经历的过程。”

　　飞机的四个端点

　　失事飞机机型为波音737-800。据发布会通报，飞机于3月21日13时16分从昆明起飞，14时17分保持巡航高度8900米进入广州管制区。14时20分，管制员发现飞机高度急剧下降，随即多次呼叫机组，但未收到任何回复，14时23分，飞机雷达信号消失，后经核实坠毁于梧州市藤县埌南镇莫埌村。

　　基于九场新闻发布会上的通报信息，我们可以初步了解：

　　飞机失事时航路上无危险天气；

　　失事飞机符合维修放行标准和适航要求，3位飞行员健康状况良好、飞行经历完备；

　　失联前失事飞机没有挂出任何紧急代码，突然下降前与空管单位通信正常。

　　航班跟踪网站FlightRadar24的监测数据显示，事发时，在约2分钟内，MU5735航班从29100英尺（8869米）的巡航高度突然下降至7425英尺，后一度从7425英尺拉起到8600英尺，短暂拉升后再次下降直至坠毁。现场勘查结果显示，飞机损毁极为严重，残骸分布面积大、碎片化，最深延伸至地表以下约20米。

　　资料图

　　有监控拍下的MU5735客机坠落视频显示，飞机疑机头朝下垂直坠地，对于该视频，民航局航安办主任朱涛在发布会上表示，由于航空器事故调查是专业性和系统性极强的技术工作，需要调查人员与技术专家以及相关单位协同配合，才能抽丝剥茧，理清事实。目前主要任务是全力搜救以及保护现场和固定证据。在做好现场勘查的同时，其他方面的取证工作已经同步开展，包括封存整理相关记录和资料，组织开展目击证人访谈，并对收集到的各类证据资料进行汇总和分析。

　　波音777飞行员、航空博客作者胡安·布朗（Juan Browne）接受采访媒体时提醒，了解飞机升降舵等的配平情况，将有助于调查为何失事飞机会保持在一个接近垂直的俯冲状态。

　　“任何一起空难，都是一系列，而非单一因素的结果。”英国诺丁汉大学工程学院航空航天专业副教授杨涛向澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示，如果飞机以过高的速度俯冲，产生的气流压力，特别是对机翼部分产生的压力，会导致很难通过拉杆等人为方式实现控制，几乎无法改变飞行状态。

　　安柏瑞德航空大学副教授布里克豪斯告诉澎湃新闻，现场调查的重要工作之一，就是指认失事飞机的“四个端点（four corners）”，包括两个机翼末端、机头和机尾。“如果四个部分都在主要坠机点，我们就可以推测它们是同时坠落此处，但如果有某块残骸落在远处，那也许是在飞行过程中脱落的。接下来就需要去调查为何脱落。”

　　3月28日的发布会披露，救援人员在事故核心区及周边区域累计搜索面积约37万平方米，总体开挖土方量17000立方米，找到飞机残骸和碎片36001件。

　　桂林理工大学教授吕玉增在发布会上表示，技术人员对事故发生地的自然地理、地形地貌、地质和水文条件进行深入调查分析、重点分析了飞机撞击对地表和岩土层的结构破坏、掩埋的飞机残骸探测等问题，使用探地雷达等测定飞机撞击对浅部岩土层破坏以及飞机残骸的分布，已基本掌握飞机残骸在地下的大致分布和深度。

　　调查现场：“无人机+红外眼”

　　此次东航飞行器事故调查，短时间内开展大面积生命搜索和飞机残骸搜寻，离不开无人机等科技装备的支持。

　　据发布会通报，此次救援人员在现场采用了空地联合、人装结合的搜救方式。地面采用手持式红外热成像仪和生命探测仪，空中使用无人机挂载热成像模块——利用飞机残骸及人体温度与周边环境的温度差异寻找幸存者或残骸。截至28日12时，5个无人机航拍搜索组累计搜索面积约954.6万平方米。

　　“（空中）红外热像仪可以检测发热物体或人体的温度，感知热源辐射进行成像测温，能获取温度图像及数据流，和地面手持热像仪从不同角度互为补充。”

　　国内一家无人机智慧监测领域的公司负责人告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），针对“陆地空难”现场的救援搜查，通常选用多旋翼无人机和固定翼或复合翼无人机两类。前者根据功能配置，可以覆盖5-10公里的半径范围，并提供定点精准悬停功能。后者可覆盖半径在10-30公里，更适合较大范围巡查。无人机在夜间工作时，还有专门的夜视相机以便获取夜间高清数据。

　　2022年1月，江苏省常州市消防救援支队陈翔曾在论文《无人飞行器在消防应急救援领域的有效应用》中提到，多旋翼无人机由多个螺旋桨提供向上升力，可以轻松悬停和垂直起飞，操作简单，常作为消防救援的优先选择。

　　但热像仪的应用也存在一定局限。前述公司负责人表示，一旦检测对象受到阻挡，热像仪探测器无法探测到热源，很难测温。澎湃新闻注意到，此次失事客机的两个黑匣子分别被掩埋在距地表20厘米和1.5米的土层下，均由救援人员在现场挖掘找到。

　　据悉，此次搜救采用的热成像相机对红外像素点的探测分辨率为640*512，测量误差范围能够控制在2度之内。但由于现场出现降雨、降温等情况，残骸和环境的温差较小，热像仪的发挥有限。因此，此时无人机的任务便转为拍摄高倍率照片，以及对现场进行3D建模。

　　此外，搭载专门的照明灯载荷后，无人机在搜救中还发挥了夜间照明功能。如此次桂林系留航空提供的照明无人机具有体积小、时间久（12小时驻空）、大面积（约1万平米，照明面积约一个足球场大小）、高亮度（约10万流明）照明等特点。

　　“（无人机的）实时性效果目前是可以保证的”。他表示，数据链技术和宽带技术的应用，可以为无人机远程数据采集、传输及双向控制提供技术支撑，实现作业远程化、无人化。无人机自身的数据链在未受严重遮挡时，可以传输空中到地面的数据，也可以扩展至4G、5G网络，实现超远距离传输。

　　据央广网报道，3月25日，通过架设LTE专网通信基站，坠机现场实现了以核心区向外辐射2公里的消防专用无线通信网络覆盖。

　　解码黑匣子

　　“黑匣子是一把钥匙，会帮助解开谜团，否则一切都只能是推测。”杨涛说道。

　　黑匣子，是飞行数据记录器（Flight Data Recorder，FDR）和驾驶舱语音记录器（Cockpit Voice Recorder，CVR）的俗称。两者外形看起来像橙色金属盒，一般重4.5公斤，可经受极大冲击力并防火防水，包含四个主要部分——一个底盘或接口，用于固定设备并方便记录和播放；可以连续30天发出超声波信号的水下定位信标；由钢或钛外壳所包裹的存储记忆单元；电路板上的存储芯片。

　　CVR录音时长约2个小时，记录无线电传输和驾驶舱内的其他声音，如飞行员之间的对话和发动机噪音等。声音将提供重要线索，有国外前波音737飞行员指出，即便是挡风玻璃雨刷的开启或关闭，或是雨声，都可能为调查人员提供宝贵的线索。而FDR则可以记录最近25小时内的80多种实时飞行状态和系统参数，如高度、空速、飞行航向、垂直加速度、俯仰角、滚动角、自动驾驶状态等。

　　本次失事客机的黑匣子由霍尼韦尔公司(HoneywellInternational)制造，安装于飞机货舱尾部，发现时外观均损毁较严重。CVR于3月23日16时许，在主要撞击点东南方向约20米处的表层泥土中被发现。而FDR则于3月27日9时许，在距主要撞击点以东约40米的坡面、地表下深约1.5米处被发现。目前，两部黑匣子译码工作正在进行。

　　黑匣子

　　技术人员收到黑匣子后分“三步走”：首先，剥去其保护材料，清理连接处，以确保数据不会被意外删除；其次，要下载和备份音频或数据文件。最后，正式开始读取数据。

　　布里克豪斯介绍，黑匣子最重要的部分是记忆单元，解读其中记录的信息是一个相当复杂的过程。飞行数据记录器（FDR）存储的原始数据“看起来像一堆代码”，调查人员必须将原始数据插入到不同的软件包中，提取并译码转换成图表后才能开展分析。

　　对于CVR内容，调查人员为了能够挑出微弱或转瞬即逝的警报声、爆炸声等，有时还会使用“光谱分析（Spectral Analysis）”等声音分析方法。路透社记者曾参观法国民航安全调查分析局（BEA）的分析室，称这里更像一个录音室——音频、播放设备和同步数据屏幕相连，有四个通道将声音和周围的噪音分开，只有主要调查者和少数相关人员才可以听到大多数内容。

　　中国计量学院计算机科学技术系陆慧娟等曾发表论文《飞行安全及事故分析的三维仿真模拟系统的研究》中指出，利用“黑匣子”中的飞行轨迹数据和地理信息系统构建“三维仿真模拟系统”，可以“再现”飞机飞行过程，加快事故分析速度，提高分析准确性。

　　目前，关于黑匣子是否应该向地面传输实时数据的讨论备受关注。

　　“理论上，目前的技术已经可以实现云传输，”布里克豪斯对此解释道，“但如要应用于实际，仍然存在三个紧迫的问题——第一，实现数据实时云传输需要花费大量金钱，而钱控制着我们实施许多事情。第二，基于云端的传输对带宽要求非常高。第三，实现传输后，我们应当如何去保证数据的安全？如果有人入侵和破坏该怎么办？”

　　不过事故真相不能仅仅依靠黑匣子。到了后期，调查人员还需要把两部记录器的数据，以及现场勘查的证据、空管雷达数据、机组和空管单位的陆空通话、飞机与地面的数据链传输信息、证人访谈等信息结合起来，进行综合分析研判，才能更加客观准确地分析事故的原因。

　　并不容易的“拼图”

　　“空难调查不会从单一的来源获取信息，调查员会把两个记录器中的信息与在坠机现场得到的物理证据相匹配，也会与空管人员、目击者等交谈，将所有数据拼凑在一起，每个细节都会相互适配。”布里克豪斯把空难调查比作拼拼图的过程，“调查事故的方式就是获取多个来源的证据，然后从整体去理解其含义。”

　　这意味着，空难调查种类繁多、复杂的证据需要大量人力进行梳理与分析。布里克豪斯表示，一般空难调查的参与者由其发生的所在地决定，例如，MU5735失事发生在中国，将由中国主导调查。

　　民航局航安办主任朱涛在24日发布会上表示，事发以后，中国民航根据国际民航公约附件相关要求，将事故基本信息通报了国际民航组织，及航空器设计制造国调查机构美国国家运输安全委员会（NTSB）。待进入事故调查阶段后，将按有关规定要求主要参与相关方参加事故调查工作。

　　据央视新闻报道，当地时间3月21日，波音公司表示将就MU5735空难与东航展开合作，并提供支持。

　　布里克豪斯说，调查团队会分为不同的小组，“不同组会关注不同的板块，有的组查看飞行记录器，有的组查看气象，有的组会联系目击证人收集证言，有的组调查人为因素，例如飞行员的飞行记录和时间，机组人员、空管之间的配合等等。不同组之间会保持沟通，最后我们会得到一份最终的调查报告。”

　　除此之外，飞机在坠机时，有许多证据在撞击地面时被破坏，因此调查需要花费较长的时间。“如果一两天我们就能知道发生了什么，那当然很好，但可惜的是，空难调查不是这样进行的，有时需要花费几个月，有时则是几年。”布里克豪斯说道。

　　他回忆称，自己参与调查历时最长的一场空难发生在1996年7月17日——环球航空公司一架波音747-100在纽约东莫里切斯附近爆炸并坠入大西洋，事故导致230人丧生。直到四年后，NTSB才宣布结束事故调查，认为事故的可能原因为中央油箱中易燃燃油蒸汽的爆炸。在当时，这起调查被认为是美国史上涉及范围最广、最复杂、花费最多的空难调查。

　　从1982年到现在，中国民航客机失事记录一共有22次，国内上一次发生空难是在12年前。

　　2010年8月24日，河南航空VD8387号班机从黑龙江省哈尔滨太平国际机场起飞，共搭载91名乘客与5名机组人员，在距伊春市林都机场跑道头约690米处时失事，44人遇难。

　　近2年后的2012年6月29日，国家安全生产监督管理总局发布空难调查报告，认定伊春“8·24”飞机坠毁为责任事故。

　　作为至今最扑朔迷离的空难事件之一，2014年3月8日，从马来西亚吉隆坡飞往中国北京的马航MH370航班客机失联，机上载有239人。2015年1月，马来西亚民航局宣布该航班客机失事，并推定机上所有人员遇难。

　　事故发生后的1728天里，马航调查组一共发布了4份调查报告（包括第二份中期声明），召开了42次家属见面会。但直至最后一份调查报告，调查组也没有给出MH370航班失联的真正原因。

　　数字重建

　　2014年7月17日，马来西亚航空MH17在从荷兰阿姆斯特丹史基浦机场飞往马来西亚吉隆坡国际机场途中，于靠近俄罗斯边界的乌克兰领空被地对空导弹攻击以致空中解体，283名乘客与15名机组人员罹难。

　　马航MH17重建现场 图源：路透社

　　在荷兰，调查人员用失事现场收集的残骸重建了这架飞机。布里克豪斯告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），他曾亲眼见过马航MH17残骸复原现场。“调查人员会去获得尽可能多的碎片记录，并把它们拼凑在一起。尽管会有缝隙和缺口，很难去恢复飞机每一个部分，但碎片会告诉我们发生了什么。不过，越多的飞机碎片意味着这项工作越难进行。”

　　他介绍，传统来说，要复原飞机，调查人员会先搭建起一个飞机框架，将碎片置于框架中。但随着技术的进步，数字化的还原方式也逐渐被采用，例如使用激光扫描仪、虚拟现实技术等将碎片数字化来复原。“有时候，调查团队会同时结合两种方式。”布里克豪斯说。

　　目前，增强现实技术的发展已达到一定成熟阶段。增强现实技术（Augmented Reality，简称“AR”），是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的数据交互技术，通过结合现场已有数据，虚拟“重建”包含残骸分布、周围环境特征的坠机现场。作为调查补充手段，增强现实技术可以提高航空事故的调查效率。

　　澎湃新闻注意到，2020年，意大利博洛尼亚大学学者A. D'Anniballe等人在SCI期刊《可靠性工程和系统安全性》（Reliability Engineering & System Safety）上刊发了一项研究论文，题为《增强现实技术在航空事故调查和从业人员培训中的作用》。

　　《增强现实技术在航空事故调查和从业人员培训中的作用》论文

　　该论文中指出，当航空事故发生在偏远地区时，核心现场通常难以进入。在这种情况下，通过AR技术对坠机现场进行“虚拟重建”并以全尺寸的三维空间表示，可以让更多的业内专家基于“虚拟现场”远程参与调查，提供更多专业支持。此外，将三维虚拟现场与飞机制造商提供的数据、坠机现场的数字地图等信息链接，也可以就地访问更多的调查相关数据。

　　论文还提到，当残骸从坠机现场被清除后，可以利用AR技术复制残骸分布和地形、植被、障碍物等周围场景，实现坠机现场“数字化还原”。若在现场清理后有新的零件残骸被发现，AR技术可以实时添加或修改“虚拟现场”的数据信息，便于数据即时更新。

　　但该论文也写道，因扫描分辨率有限等情况，AR技术的引入也并非是解决所有问题的“灵丹妙药”。

　　空难启示

　　“每个调查人员都希望厘清线索，尽可能还原真相。各方只有及时做出改变，才能避免未来发生相似的事故。”布里克豪斯说道。

　　南京航空航天大学副教授盛汉霖接受采访时表示，在调查的任何阶段，调查组都可以及时提交加强航空安全的建议，比如马来西亚交通部就在马航MH370的初步报告中提出，建议国际民航组织评估在商业航空运输中引入一套实时追踪定位系统的可能性。“不是所有的空难调查都会在初步报告里就提出建议，具体还要看当时掌握的情况，但最终报告中是一定会有的。”

　　此次失事的东航MU5735航班为波音737-800机型，一度被视为安全性较好，此次事故发生前，波音另一款机型737MAX8则因接连发生事故备受质疑。

　　2018年10月，一架狮子航空737 MAX8客机在印度尼西亚坠海，机上189人全部遇难；2019年3月，另一架埃塞俄比亚航空737 MAX8客机在埃塞俄比亚坠毁，157人无一生还。

　　这些事故引发全球担忧，多国宣布停飞737MAX。自埃塞俄比亚航空事故发生后，中国民航局就第一时间要求国内航空公司停运737MAX客机。至2021年12月初国内13家航司共停飞97架737MAX。

　　资料图

　　2021年12月2日，作为第一个停飞737 MAX飞机的监管机构——中国民用航空局对波音737MAX飞机颁布适航指令。但业内人士指出，这意味着737MAX获得了“准考证”，但与“考试”和“通过”还有距离。即便“考试”通过，国内航司对飞机的改装、飞行员的训练等也都还需要时间。

　　“这一课是花了沉重代价所换来的，无论是人为因素还是系统问题，各方都必须及时反馈、彻查、调整并反思，否则对整个航空业发展都是很不利的。”杨涛认为，对于波音而言，接下来如何维护与中国的关系，无疑至关重要，此次空难是否会阻碍737MAX的商业复飞，也是一个未知。同时，目前国内正在自主研发客机，此次事件调查结果或将成为一个启示，帮助科研者进一步优化飞机结构、系统参数等。

　　3月22日，中国民航局下发通知，要求立即开展为期2周的行业安全大检查。南京航空航天大学副教授盛汉霖此前接受媒体采访时表示，“每次事故的教训都是极其惨痛的，安全建议能够起到防止发生相同原因事故以及预防、警示发生其他原因事故的目的。比如说某个机型的某个部位出现了故障，类似的故障也有可能出现在其他机型上，就要督促同步进行升级更换。”

　　对于高校教育，杨涛表示，他曾在关于未来飞机技术的课程中，着重讲解去冰处理系统故障导致仪表被冻结，错误数据致使飞机执行系统出现多米诺效应的情况。接下来，他将在课程中增加事故个例分析，特别是一些罕见情况。

　　一名正在某航校接受培训的飞行学员吴益（化名）告诉澎湃新闻，他关注并了解过许多空难调查。在他看来，每一次空难发生后，只要有可能，各方都会进行详尽的调查。吴益认为，空难调查有三层意义。“第一是对社会公众的交代。第二，对飞行员和航空公司来说，会有经验的吸取、技术和规章制度的更新。最后，在对飞行学员的培训中，培训体系、培训流程、考核制度都可能会有一些变化。”

　　不过，多名专家表示，空难发生的几率依然是非常低的，应对航空出行的安全性保持信心。