空中爆炸的737发动机，2018年美西南1380号航班事故始末

事故涉及的飞机，摄于 2013 年

2018 年4月17日，美国西南航空公司 1380 航班在宾夕法尼亚州上空进行巡航高度爬升时，其左侧发动机突然爆炸，爆炸碎片抛向四面八方。一个碎片打碎了一扇窗户，导致爆炸性减压，将一名乘客吸出机舱。

空乘人员和乘客奋力将 43岁的詹妮弗·里尔丹（Jennifer Riordan）拉回飞机内。此时飞机严重受损，飞行员设法在费城紧急降落，挽救了148条生命。但拯救詹妮弗为时已晚，她很快就因伤势过重而死亡。这使得西南航空1380航班成为自2009年以来美国客机的第一起致命事故。

当调查人员试图查明原因时，他们面临一个关键问题：为什么经过认证的飞机发动机可以在发生故障时，吐出碎片并导致爆炸性减压和乘客死亡？这场事故的答案将揭示一个二十多年来飞机发动机未被注意到的致命缺陷。

西南航空 1380 航班在费城紧急降落

西南航空公司的1380航班是从纽约飞往德克萨斯州的定期航班。执飞此次航班的波音 737-700飞机是当时西南航空公司机队中七百多架波音737飞机中的一架。其中包括 500 多架第三代－700机型。

这架出事的飞机自2000年制造以来一直服务于西南航空，它的两台 CFM56-7B喷气发动机制造时间较早。左侧发动机是1997年制造的，并于2012年安装在这架737上。没有人知道这个发动机隐藏了一个微小但致命的缺陷。

制造商的隐患发动机

CFM-56涡轮喷气发动机的主风扇盘由 24 个风扇叶片组成，这些风扇叶片连接到一个中央轮毂（gǔ），该轮毂高速旋转以将空气吸入发动机。作用在风扇叶片上的离心力使它们在径向上承受高负载，即从旋转轴向外。为了将叶片牢固地固定在适当的位置，每个叶片的根部都被塑造成燕尾形。

燕尾部分插入风扇轮毂的边缘，利用旋转力将叶片牢固地固定在适当的位置。但发动机制造商 CFM 高估了燕尾榫承受的负荷大小。随着发动机在数千次飞行中反复启动和停止，一些 CFM-56 风扇叶片在其生命周期的早期阶段就开始在其燕尾处形成疲劳裂纹，这比预期产生裂纹的时间要早。

风扇叶片的解剖结构，以及裂纹开始的位置

2016年8月27日，其中一个“低周疲劳裂纹”导致西南航空公司波音737的风扇叶片在接近密西西比上空调整巡航高度时发生故障。

叶片从燕尾榫分离，撞击风扇箱内部，使发动机进气道脱落，进气道碎片穿过机身进入机翼前缘。值得庆幸的是，没有人员伤亡，飞机很快在佛罗里达州彭萨科拉成功紧急迫降。由于该事件，发动机制造商发布了一份服务公告，要求进行超声波检查，以检测自上次大修以来累积超过15000次飞行循环的风扇叶片中的裂纹。

在检测中又发现了几处裂缝，包括同一台发动机上的一些裂缝，尽管没有一个比导致事故的裂缝更深。此外，CFM 为“涡流”检测技术制定了更严格的指南，该技术使用电流检测裂纹，用于发动机大修。

西南航空 3472 航班在 2016 年遭遇风扇叶片故障后的左侧发动机

但这些较旧的风扇叶片并不是唯一出现裂缝的叶片。西南航空机队中的另一个叶片，当时循环次数不到15000次，在燕尾榫顶部有一个裂缝，在2012年发动机最后一次大修之前就一直在增长。

在大修期间，（使用荧光渗透技术 FPI进行检查） 未能检测到它，可能是因为裂缝还不够深，无法用这种方法看到。在接下来的几年里，对叶片的例行目视检查没有发现裂纹，因为它隐藏在叶片的铜镍铟涂层之下。叶片下一次大修时的涡流检查可能会发现裂缝，但这并不是一件容易的事情。

燕尾断面上的条纹显示了疲劳裂纹随时间的进展

1380航班的夺命裂缝

2018 年4月17日，在拉瓜迪亚机场的登机口，144名乘客和5名机组人员登上了飞往达拉斯的西南航空1380航班。他们中的任何一个人都不知道，裂缝已经扩大到1.23厘米的深度，扇叶已经接近断裂点。

这次飞行的机长是经验丰富的塔米·乔·舒尔茨（Tammie Jo Shults）上尉，她是一名 56 岁的前美国海军战斗机飞行员，在波音 737 上的飞行时间超过10000小时，是一位出色的飞行员。

从2001年她开始为西南航空公司运送乘客的17年里，她一直保持着安全飞行的记录。那天和她一起进入驾驶舱的副驾驶达伦·埃利索（Darren Ellisor）44岁，前美国空军，伊拉克老兵，在737上飞行了6927小时。

舒尔茨和达伦

上午10点43分，西南航空从拉瓜迪亚正常起飞，开始向其指定的38000英尺（约115824米）巡航高度爬升。整整20分钟，没有任何迹象表明这不是一次普通的飞行。但随后，在11点03分，当1380航班爬升到32000 英尺（约9753米）时，左侧发动机中破裂的风扇叶片发生了灾难性的故障。裂缝从叶片上裂开，将其从燕尾处分离出来，并将其从风扇轮毂中弹出。

风扇盘被一个风扇保护罩包围，旨在吸收弹出的风扇叶片的高能冲击。风扇罩与风扇罩相连，该面板在发动机外部可见。风扇罩由两个半圆形部分组成，铰接在发动机顶部，并由发动机底部外侧的闩锁固定。

由于风扇罩的内侧半部大于外侧半部，底部中心的径向约束装置将内侧罩连接到风扇箱的下侧，增强了罩的结构完整性。连接到风扇外壳前缘的是进气口，它延伸到发动机前部，帮助将空气汇集到风扇盘中。

示意图

当叶片脱离快速旋转的风扇盘时，它在大约六点钟的位置退出，几乎可以直接击中风扇箱连接到径向约束配件的位置。巨大的冲击力通过径向约束装置传递到风扇罩，而风扇罩的设计无法承受这种碰撞。冲击载荷通过风扇罩进入闩锁，从而切断了发动机的底部。

闩锁打开，风扇罩的两半相互分离，导致大块的风扇罩在由此产生的空气动力载荷下从飞机上撕下。与此同时，扇叶的冲击让一波变形波穿过了防护罩。

位移波剪断了将进气口后舱壁连接到风扇外壳的紧固件，同时风扇叶片的碎片向前滑动并损坏了进气口本身的结构。这种损坏源的组合导致进气道在几分之一秒内离开飞机。

风扇罩如何失效

飞机窗外的人类手臂

随着分解的风扇罩和闩锁的碎片向后吹过机翼，一块托盘大小的大块碎片飞起并从第14排客舱左侧弹跳。冲击穿透了两个外部承重窗户，导致爆炸性减压，窗户的缺口从飞机上炸开。机舱内的压缩空气从洞口涌出，带走了所有没有固定的东西。气流将14A座位上的乘客头朝外推到了窗外，她的身体被困在飞机内，上半身在飞机外，仅仅依靠安全带连接着。

NTSB 调查员演示了风扇罩的碎片是如何撞击飞机侧面的

在驾驶舱内，飞行员听到一声巨响，紧接着是与爆炸性减压相关的突然气流。机舱开始响起危险警告，通知他们机舱压力已经变化。由于强烈的震动，飞机严重向左倾斜，被严重损坏的发动机拖了下来。

在飞机内部，随着松散的物体被吸向打开的窗户，机舱内充满了飞行碎片的龙卷风。氧气面罩从天花板上掉下来，乘客争先恐后地戴上。

艺术家对发动机爆炸的还原。实际上，火势会减少，飞机会朝另一个方向滚动

11 秒后，飞机的左半部分达到41.3度，比正常飞行期间的任何时候都要倾斜。就在这时，驾驶舱内的副驾达伦回过神来，纠正了飞机水平仪。

两名飞行员都急忙戴上氧气面罩，这样他们就可以在高空呼吸稀薄的空气，在混乱中，他们努力激活面罩的内置麦克风，以便进行交流。驾驶舱里充满了风的轰鸣声，达伦无法和机长说话，他当机立断：降低了两台发动机的动力并开始紧急下降。几秒钟后，他切断了左侧发动机的燃料供给，完成了停机程序。

紧急情况发生80秒后，飞机迅速下降。空中交通管制员说：“西南 1380，如果你想联系我，请和我通话。”

这一次，舒尔茨机长沉着地回答：“西南 1380 有发动机起火，正在下降。”然后她要求前往费城，他们已经确定这是最近的机场。

与此同时，客舱内一片混乱。三名乘务员带着便携式氧气瓶沿着过道走到第14排，发现乘客詹妮弗卡在了窗外。他们让14B和14C座位上的乘客离开，并试图将她拉回飞机舱内，但从窗户外掠过的狂风将她紧紧地压在了飞机的一侧。

附近一排的两名乘客冲上去帮忙，他们战胜了狂风，将詹妮弗女士拖回了飞机内。乘务员把她放在座位上，开始进行急救。她的身体很糟，脸部、颈部和躯干遭受了严重的钝性外伤。

这是第 14 排，当窗户被炸飞时，詹妮弗正坐在那

与死神赛跑的全程直播

在驾驶室里，飞行员虽然控制了飞机，但仍旧困难重重。保持受控飞行需要在轭架上持续输入，以抵消损坏发动机的阻力，该发动机几乎失去了所有的空气动力短舱。管制员让他们下降到11000英尺（约3353米），在那里他们可以呼吸空气，驾驶员没有听从这一建议。

1380 航班以每分钟超过 5000 英尺（约1524米）的高速下降，速度足以让不熟悉紧急程序的乘客相信飞机失控。有些人祈祷；其他人连接上机内 WiFi 来向亲人发送信息。一名男子开始在 Facebook 上视频直播。但实际上飞行员完全掌握了飞机情况，飞机并没有失控。

飞机内部的 Facebook 直播剧照。图片来源：马蒂·马丁内斯

在下降过程中，舒尔茨机长多次与空管人员交谈。她宣布紧急情况，在8000 英尺（约2438米）处获得着陆许可，通知管制员机上有149人，并要求消防车在着陆后接机。

发动机故障约6分钟后下降到13600英尺（约4145米），舒尔茨船长从副驾驶埃利索手中接过控制权，他们开始了“发动机严重损坏”检查。

两分钟后，飞行员面临一个艰难的决定：他们是选择尽快让飞机降落，还是留出时间完成检查单。

舒尔茨很快下定了决心，她说：“不，继续下降。”

当他们通过10000英尺（约3048米）时，两名飞行员都摘下氧气面罩以方便沟通，并试图汇报所发生的事情。当飞机接近6000英尺（约1828米)时，空管问道：“西南 1380，你要直接进入，还是需要延长准备时间？”

舒尔茨希望有足够的时间，在着陆前与跑道对齐并控制下降率。她回答道“延长时间。”。

副驾驶达伦试图联系空乘，但没有收到任何回应。“我没有得到后面的答复。”

但不到30秒后，一名乘务员 用讲机说：“嘿，我们的窗户破了，有人在窗外！”

“我们——我们要下来了，座位上的其他人都系好安全带了吗？”达伦说。

空姐回答：“是的，每个人都还在座位上，我们有人，一直在帮助她进来，我不知道她的情况，但窗户已经完全碎了。”

“好吧，我们要放慢速度，”达伦回答。得知飞机存在结构性损坏，机组人员不得不降低速度。

一名乘客从飞机内部拍摄了这张发动机的照片。图片来源：NTSB

当乘务员通知乘客他们很快就要降落时，达伦对舒尔茨说：“我们有乘客飞到外面……”

鉴于这一新信息，舒尔茨船长决定缩短准备降落的时间，直接转入以尽快开始着陆。她还决定降低襟翼设置，因为她不确定左翼的损坏是否会阻止该侧的襟翼伸展，从而造成严重的升力不平衡。

她拿起收音机打电话给近地管制员，她说：“你能不能让医疗人员在跑道上与我们会面？我们有受伤的乘客。”

“受伤的乘客？你——你的飞机着火了吗？”管制员说。

“不，它没有着火，但它的一部分不见了。”。

她用平静而镇定的声音补充道，“他们说有个洞，然后，有人飞出去了”

管制员不确定如何处理这些信息。他语气中带着明显的疑惑，“嗯，对不起，你说有个洞，有人出去了？”

舒尔茨说：“是的。”

“西南1380，没关系，我们去地面搞定。机场就在你的右边，请在视线范围内报告。”

舒尔茨报告了机场在视线范围内，并获得了着陆许可。

1380 航班现在正处于安全地带。在机舱里，空乘人员面临一个问题：他们需要重新安排14B和14C座位的乘客，但这次是满员，没有空座位。

一名乘务员让其中一名乘客安排坐在后厨房，而她坐在地板上，被附近的乘客按住。另一名乘客和第二名乘务员也坐在地板上，后者是因为她仍在对詹妮弗急救。

当飞机排队降落时，可以听到舒尔茨机长低声的祈祷。当乘客们屏住呼吸，不确定他们是否能成功时，飞行员成功地引导飞机降落到费城，于上午11点20分顺利着陆。当飞机安全地停下来时，乘客爆发出热烈的掌声，舒尔茨一遍又一遍地重复“谢谢主”。

消防员在着陆后立即作出反应

从事故中成长

17分钟后，西南航空1380航班终于稳稳地停在了费城国际机场的地面上。由于没有直接的危险，机组人员选择先不撤离乘客，而是使用空中滑梯，以便医护人员可以进入飞机并首先转移受伤的乘客。

在急救人员赶到救援时，驾驶员悄悄地承认他们怀疑珍妮佛已经死了。但当他们大声说话时，因为害怕别人听到，他们仍然称她为“受伤的乘客”。不久之后，当心存感激的乘客纷纷走下飞机时，詹妮弗女士在费城一家医院被宣布死亡。她是九年多来美国客机事故中遇难的第一位乘客。

紧急救援人员在降落一段时间后登上飞机。

当新墨西哥州阿尔伯克基的人们为失去他们社区的一位重要成员而哀悼时，国家运输安全委员会的调查人员着手寻找事故原因。很明显，发动机风扇叶片在飞行中脱落。

但是有一个问题：像所有喷气发动机一样，CFM-56的设计使风扇叶片包含在发动机内部，即使发生故障也不会有碎片出来。那么为什么这种保护失败了呢？

NTSB 调查人员在事故发生后不久检查发动机

调查人员在仔细检查从宾夕法尼亚州乡村回收的发动机碎片后，惊讶地发现防护罩在技术上根本没有失效。按照设计，破损的风扇叶片从未破坏风扇外壳的铝合金壁。相反，机舱结构在所谓的风扇叶片脱落事件中保持完整。

当 CFM-56 发动机在1996年获得认证时，CFM（国际发动机公司）进行了一项测试，弹出的风扇叶片将包含在风扇箱内，证明它符合法规要求。测试数据被发送给波音公司，波音公司设计了风扇罩和进气口，这两部分共同构成了机舱。

1997年，波音公司使用最先进的计算机模拟表明，在风扇盘上的不同点发生的事件不会损害机舱的结构完整性。

这些情况都没有涉及风扇叶片撞击风扇罩，该风扇位于将风扇罩固定在适当位置的径向约束配件附近。这允许将冲击载荷转移到风扇罩上，这正是风扇箱防止的情况。导致爆炸性减压的是一块解体的风扇罩，将原本相对正常的发动机故障变成了致命事故。

发动机剩余部分的示意图

类似的疏忽也导致了发动机进气道的分离。进气口通过一个连接环连接到风扇外壳，该连接环连接到进气口的后隔板和进气口的“内筒”，该内筒由声学蜂窝材料制成。虽然CFM的测试预测风扇箱中的位移波会剪切连接环和隔板之间的连接，但与内筒的连接应该保持完好，保持进气口连接到发动机。然而，弹出的风扇叶片在进气道中向前移动的距离比预期的要远，对内筒造成更大的损坏并损害其结构完整性。结果，它也失败了，即使内筒的一部分仍然连接在风扇罩上，进气口也离开了飞机。

内侧风扇罩仍然部分连接到飞机上

此前的2016年西南航空发动机故障也发生过进气道的释放，但其背后的机制尚未查明。两种情况下的故障模式基本相同，并且毫无疑问地表明，在正确位置发生的事故可以绕过为确保发动机保持完好而进行的所有精心设计工作。NTSB怀疑波音公司能否在机舱获得认证时利用现有的技术和法规预测到这种行为。

西南1380号事故是一个罕见的机械故障例子，它不是由任何形式的疏忽引起的，而是由以前从未考虑过的不可预见的极端情况引起的。

虽然为了防止风扇叶片故障而努力，但不能指望检查员在100%的时间内100%地发现裂缝。1380航班提醒人们进行彻底测试以发现可能导致事故的设计缺陷。

NTSB 确实找到了另一个需要改进安全的领域。根据西南航空机组人员手册，所有乘务员在着陆期间本应坐在跳椅上，以防需要紧急疏散，但其中两人却坐在地板上。如果着陆发生了意外，他们可能会受重伤，无法协调乘客疏散。

与此同时，空乘人员应该为没有座位的乘客重新安排座位，而这些乘客也不应该坐在地板上。这两条规则造成了一个悖论，因为它们没有考虑到飞行员座位容量减少的情况。

因为第14排的三个座位无法使用，所以飞机上的人比他们可以坐的座位还多，容易在着陆时造成不安全的情况。这在过去从来都不是问题，直到事故才有了优化，允许航空公司定期派出飞机，每个座位都坐满。

一场追悼会庆祝詹妮弗·里奥丹的生平

根据调查结果，NTSB 发布了七项建议，包括波音重新设计CFM-56发动机风扇罩，以确保其在事故期间保持完好，即使风扇叶片撞击关键位置；美国和欧洲的制造商评估其他发动机是否有类似的弱点。

西南航空公司向其机组人员强调在紧急着陆期间坐在适当地跳跃座位上的重要性；并且美国联邦航空局（FAA）制定了关于在飞行中失去座位容量的情况下该怎么做的指南。

英雄的美国机长

舒尔茨上尉在海军服役期间的一张照片，旁边是她在几十年后克服的发动机故障

事故发生后，FAA下令对所有高循环CFM-56风扇叶片进行超声波检查。西南航空为了走得更远，宣布对其所有CFM-56发动机的风扇叶片进行额外检查。自1380航班以来，没有再发生过类似的发动机故障。

至于这架飞机本身，自事故发生以来它就没有载过乘客，至今仍存放在加利福尼亚州维克多维尔的仓库中。飞行员们得到了一个更激动的结果：舒尔茨机长获得了国会的正式表彰，所有机组人员在白宫的招待会上都因其英雄主义而受到称赞。

有那么一刻，不但是军人或飞行员，更是人们心中的英雄。两年后，许多人仍然深情地记得塔米·乔·舒尔茨机长和她帮助西南航空1380航班从灾难中走出的感人事迹。

参考文献：

NTSB （美国国家安全运输委员会）调查案卷《航空调查 - 53 个案卷文件 - DCA18MA142》