小飞机真的很危险吗？从塞斯纳172的设计说起...

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这两年来带过不少朋友们体验了飞行。而在笔者的身边，有不少朋友都问过我这样的问题：你飞的这种小飞机，在地面上都能被人推过来推过去的，这么小的身板，看上去在天上一阵风就能被刮走，又只有一台发动机，万一熄火了怎么办······真的很安全吗？其实说来，笔者觉得的确有必要写这么一篇文章来向大家介绍一下这个问题。笔者本人是学飞行器设计出身，飞过最多的机型是塞斯纳172这款通航界最最经典的型号。我们今天就以塞斯纳172为例，来向大家介绍一下这种小飞机的各种安全与保护设计。

塞斯纳172是美国塞斯纳飞机公司于上世纪五十年代推出的一款经典私人飞机。首架飞机于1956年交付，至今仍然在生产之中，总产量已经超过了42500架。该机型以稳定和安全著称，是最适宜作为教练机的型号。在世界上几乎所有的航校里，都能见到它的身影。现在世界上几乎所有的飞行员（我也不例外），第一次摸到真飞机的操纵杆时所用的机型就是塞斯纳172。同时，由于它良好的安全性和经济性和适中的性能，它也是全世界私人飞机购置的首选。塞斯纳172自从投产至今，已经发展出了十余种亚型，其基本设计均相同，不同的只有发动机和航电的配置。目前最新的亚型是塞斯纳172SP。

塞斯纳172

接下来，我们就来看看这款飞机本身的设计。作为一款在设计之初就被确定作为飞行训练使用的机型，塞斯纳172在稳定性和操纵容错性上算是下足了功夫。该机翼型使用NACA2412翼型，属于中规中矩的设计，既不像特技机的双凸翼型那样难以控制，又不像滑翔机的凹凸翼型那样飘忽不定，而是很好的平衡了稳定性和灵活性。

另外对于整体布局，塞斯纳172采用了悬臂式上单翼带翼撑设计，同时还带有3度左右的上反角。稍微了解一些飞机总体布局的朋友们可能知道，一般机翼的总体布局有上单翼，中单翼和下单翼三种基本布局，其中上单翼是最稳定的布局，而下单翼是最灵活的布局。当然，稳定性高意味着牺牲灵活性，不过对于172这种教练机来说，稳定性还是最重要的设计要求。同时，机翼还分有上反角和下反角两种。带上反角的机翼要比带下反角的机翼稳定。所以在主翼布局上来说，上单翼带上反的塞斯纳172可以算作是稳定的不能再稳定的布局了。

到底有多稳定呢？以笔者之前飞行的实际经验举个直观的栗子。对于一般的稍微不稳定一点的飞机来说，在平飞过程中，如果有一股侧风突然刮过来，飞机可能会被吹的向一侧倾斜。这个时候为了让飞机回到平飞的状态，飞行员需要向反向打操纵杆，以让飞机从倾斜姿态中恢复。而对于塞斯纳172这种稳定的不能再稳定的飞机来说，同样一股风刮过来，飞行员甚至不需要任何操纵，飞机靠自身的稳定性就能自动回到平衡的位置，而不会一直在那个斜着的位置呆着。这个设计同时也是为了飞行学员的训练考虑。如果飞行学员某个操作把飞机操纵歪了或者斜了，飞机也可以靠自身的稳定性回到初始的位置，而不用做太多剧烈的调整。

再举一个极端的例子，飞机的特技动作中有一个动作叫尾旋(spin)，是飞机深失速下加上绕垂直轴转动高度迅速下降的一个过程。对于大多数飞机型号来说，由于总体布局的问题，飞机必须要由飞行员按照飞机的设计做出正确的改出动作，飞机才可以改出这个状态。但是这里有一个例外，对于塞斯纳172这个稳定构型设计的机型来说，飞机可以自动改出尾旋，也就是说飞行员什么操作都不需要做，飞机也可以自动退出来。因为尾旋是飞行执照学习中的一个必修特技动作，塞斯纳172的稳定性设计也为学员上了一道保护伞，万一学员在空中忘记了正确的改出动作，塞斯纳172的自稳定性可以让飞机自动脱离这个状态，从而保护机上人员的安全。

可以说，塞斯纳172本身布局的设计为整机飞行的安全性和稳定性上了一道屏障。甚至可以这么说，我们目前乘坐的很多大型飞机，如波音空客等，它们的总体布局设计其实是下单翼带上反角，单论稳定性来说，其实还不如塞斯纳172。塞斯纳172的布局的确是把稳定性设计指标发挥到了极致。

波音737（上图）和塞斯纳172（下图）的布局对比

另外，飞机的确是一种比汽车要快得多的交通工具。塞斯纳172的典型巡航速度大约在每小时200-220公里之间。不过大家可千万不要认为，172在任何时候都会以这种速度飞行。事实上，172的起飞和降落速度是非常非常低的，低到了什么程度呢？我们借塞斯纳172的飞行操作手册（飞机说明书）来说明这个问题：

塞斯纳172速度区间，红圈中的40是最小使用速度

塞斯纳172的最低规定许用速度是40节，也就是每小时70多公里。开过车的大家可能都知道，每小时70公里也就是大家在城区道路上开车的一般速度而已。这个速度比民航客机的飞行速度要小的多得多得多。飞机以这样的速度起飞或者降落，还是在宽大的飞机跑道上完成，所能带来的安全隐患就几乎可以忽略不计了。如果跑道真的没有这么长，或者是甚至在农场里或者田地里降落，又是什么性能呢？我们继续看172的飞行操作手册：

在海平面20度的时候，塞斯纳172的起飞滑跑距离是1000英尺（差不多三百多米），而降落滑跑距离是——只有585英尺，也就是200米不到的样子。其实只需要这么长一点儿的地方，塞斯纳172就可以安全地起飞和降落。理论上来说，如果没有法律规定飞机一定要在机场起降的束缚的话，或者是紧急情况下，塞斯纳172是可以任意选一片比体育场稍大一些的地方安全起降的。所以很多地方，事实上都能成为172进行起降的场所，大家也就大可不必担心万一出现了紧急情况飞机不知道该落在哪儿的问题，因为——172对起降场地的要求实在是太低了······

接下来大家可能会很担心的一个问题就是，如果天上很颠很颠的话，这么小一架飞机，会不会颠散架啊~OK，为了回答这个问题，我们继续引用塞斯纳172飞行操作手册的相关内容，如下所示：

大家可以看到，塞斯纳172能够承受的最大过载是4.4g，也就是4.4倍的重力加速度。这是个什么概念呢？大家去游乐园坐过山车，如果过山车要是让大家难受到无法承受的地步，一般这个时候的过载是2.5g左右。而在这种情况下，离飞机的使用极限还有很长一段距离。所以说，哪怕天上的气流很颠簸让大家有了不舒服的感觉，但是在这种情况下，飞机还远远未到其设计极限，也就是说，飞机的结构是绝对安全的。

多啰嗦一句，以飞机设计的角度来看，4.4g也仅仅是飞机的使用极限而已，飞机的设计极限其实比飞机的使用极限还要大，比如在这里的最后一句话，飞机的设计过载极限是使用过载极限的1.5倍。这些数据的得出，都是经过严格的计算和实验得出来的。每一个新机型在定型之前，都要有一架飞机在还没上天的时候就做出“牺牲”，在地面上通过不停地施加载荷，来测试飞机实际上到底能承受多大的载荷，直到把飞机压坏为止。这是一个破坏性的试验，为的就是得出飞机的安全使用数据。

飞机静力试验

所以，飞机的设计极限过载，使用极限过载和真正使用中碰到的过载，其间留有巨大的安全余量，目的就是为了保证整个结构的安全。所以大家大可不必担心172在空中被风吹散架的问题~

另外大家可能担心的另外一个问题就是，塞斯纳172只有一个活塞发动机，万一在天上突然发动机坏了该怎么办（⊙﹏⊙b汗）。关于这个问题，我觉得我可以从三个方面来解释。第一个方面是飞机发动机本身的设计。和汽车发动机不一样的是，飞机发动机有两套火花塞，设计的时候是其中只要有一套工作，发动机就能正常运转。而在起飞之前，飞机将会做一次暖车检查，其中一项就是分别检查两套火花塞的工作情况。如果这个时候发现有一套火花塞不工作了，飞机就不能起飞。因此，在天上飞行172，都是两套火花塞同时工作的，双保险确保飞机不会轻易空中熄火。

第二个方面是发动机的维修。对于一台飞机发动机来说，每工作50个小时或者100个小时，都会进行一次小的检修，主要检查发动机的易损耗部件，如果有问题就会及时更换。另外每一年在飞机大检修的时候，发动机也会被彻底分解一个一个零件进行检查，替换掉所有不可靠零件。同时，在发动机每工作到2000小时的时候，要做一次彻底的返厂检修（overhaul），在这次检修中，还能再继续使用的零件就寥寥无几了。事实上，大家可以近似理解为，航空发动机的寿命是2000小时，到了这个期间，你基本上会得到一台新的发动机来替换掉旧的的。

第三个方面，我可以给大家举一个例子来证明塞斯纳172的发动机是多么的可靠。1958年12月4日，美国的两个年轻人，罗伯特·提姆和约翰·库克，驾驶一架塞斯纳172飞机从美国拉斯维加斯起飞，一共飞行了64天22小时19分5秒，于1959年2月7日在同一地点降落。虽然他们的举动有点···呃···无聊，但是他们实际上创造了有动力飞机最长不间断飞行的时间记录，而这个记录至今无人能破。请注意，他们使用的飞机，就是塞斯纳172，而他们飞机的发动机一次连续工作了1558个小时，其间没有出过任何故障。（当然大家有一个疑问，这么长时间的飞行，油料补给是怎么干的？下图可以回答大家的问题，也要归功于172的低速性能优异——）

创纪录的塞斯纳172的补给方式

这个例子足以说明塞斯纳172的发动机是多么的可靠。使用这样的飞机飞行，发动机空中停车就可以被理解为是一种小到可以忽略不计的事件了吧，哈哈。

创造最久飞行纪录的塞斯纳172

所以基于以上三点原因，尽管塞斯纳172只有一台发动机，但是这台发动机不论从设计，保养还是本身的可靠性，都是值得信赖的，大家大可不必担心发动机空中熄火的问题。不过，就算是那忽略不计概率的事情真的发生了，我们还是有各种各样的办法来解决这个问题的，而塞斯纳172在设计中就考虑到了这个本不用考虑的问题。关于紧急情况的处理，这里就先不细说了。

总而言之，不论是从飞机本身的设计，还是发动机的可靠性，塞斯纳172都是一款可以信赖的，安全的飞机，非常适合用作教学培训和旅游观光，这也是它成为世界最畅销机型的重要原因之一。其实除了塞斯纳172，所有投入使用的通用航空小飞机从设计到使用都有着非常多的安全保险。在飞机本身的设计上已经添加了这么多层安全保证，再加上合理的空管，严格的安全规章制度和富有经验的飞行员，以及不需要担心汽车在路上开和别人有相撞的风险（天空那么大，想撞上其实并不是一件容易的事情······），所以笔者敢拍着胸脯向朋友们说，飞行是安全的，好好享受飞行的乐趣就好~

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