【科技创新】当发动机吸入火山灰

1982年6月24日，英国航空9号班机（BA009）由一架注册编号G-BDXH的波音747-200飞行。这架...



1982年6月24日，英国航空9号班机（BA009）由一架注册编号G-BDXH的波音747-200飞行。这架班机在印度尼西亚附近的空域飞入一片火山灰云，导致四台发动机全部熄火。所幸的是，在飞机下降到一定高度时脱离火山灰云，使得发动机重新启动，飞机最终仍然平安降落。这便是著名的“英航009班机事件”。



事后调查得知，当发动机吸入火山灰后，其内部温度急升，部分火山灰附着在发动机内壁，导致燃油受污染，引起发动机熄火。不过，当飞机下坠时，发动机没有启动，其内部温度下降，吸入的火山灰脱落。因此，9号班机在掉高度后实现了发动机重启，幸运地逃过一劫。

由此可见，当发动机吸入火山灰后可能会对其造成致命的损害。下文将从火山灰的性质、危害，相关规章与科研活动，以及对我国的影响等几个方面简要分享作者对此的看法。

1.什么是火山灰

火山灰，就是细微的火山碎屑物。由岩石、矿物、火山玻璃碎片组成，直径小于2毫米。火山灰常呈深灰、黄、白等色，堆积压紧后成为凝灰岩。火山爆发时，岩石或岩浆被粉碎成细小颗粒，从而形成火山灰。火山灰不同于烟灰，它坚硬、不溶于水。

2.火山灰的危害

火山灰会刮擦包括着陆灯罩和风档在内的飞机前缘装置；会很快填入发动机的内腔，并压缩成坚硬的残积物阻碍气流通过；会侵蚀压气机叶片，钻入并阻塞发动机的零部件，例如喷嘴、冷却孔、油滤等。此外，火山灰中的微小颗粒也会阻塞空速传感器--皮托管，被堵塞的皮托管会产生错误的读数，影响飞行员判断，严重时会导致飞机失速。

火山灰对民航飞行的影响从未间断过，2010年，位于冰岛南部的艾雅法拉火山于3月至4月接连两次爆发。火山灰随着风向逐渐往南飘，导致大量航班取消，机场瘫痪，部分国家领空关闭。冰岛火山大喷发在六天多的时间里打乱了欧洲数百个航班，危及了约1000万名乘客的安全。

3.相关科研活动及规章制定

冰岛火山爆发的影响，激发了航空界研究火山灰对发动机影响的兴趣。诸多研究机构在冰岛火山喷发事件后，启动了针对火山灰的一系列研究工作。在此事件后，NASA进行了关于火山灰污染物对发动机影响的首次测试，并且宣称从1993年至2008年，有80多架商用飞机在飞行中或机场遭遇了火山灰。为此，NASA联合FAA、波音以及三大发动机制造商，共同进行一系列发动机影响测试，计划于2016年公布一些可靠的关于火山灰对飞机发动机影响的科学结论。

除此之外，多家企业也在冰岛火山喷发后自行组织相关研究活动。例如，霍尼韦尔使用两个TPE331型涡轮螺浆发动机对火山灰摄入影响进行分析，装备这两个发动机的飞机在欧洲上空的火山灰存留云层中飞行，分析结果作为多次火山喷发的科学研究数据。

得益于一系列科研活动的开展，EASA率先在2015年3月12号发布的CS-E第4修正案中增加了1050条款，以考虑发动机暴露在危险的火山云中所受的影响。条款要求分析涡轮发动机对于火山云危害影响的敏感性，并在相关文件中提供安全操纵的必要信息。

4.对我国的影响

我国的火山主要分布在东北、东南与青藏高原部分地区。火山分布图如下所示



我国最近一次有记载的火山喷发发生在1951年5月27日，位于昆仑山阿什库勒盆地（新疆于田县境内）的阿什库勒火山喷发，周围属于无人区，所以并未造成人员伤亡。

虽然国内半个多世纪来未发生过火山喷发事故，但执行跨洋飞行的国际航班却有可能遭遇火山云的困扰。2016年3月28日，位于美国阿拉斯加阿留申群岛的PAVLOF火山发生了喷发现象，其隶属的安克雷奇情报区于北京时间14:30发布了火山灰通告。东航MU297航班的原计划航路会正穿火山灰区域，所幸的是，在地空协作下，MU297航班成功绕飞，避开了火山灰云区域。

从相关适航规章来看，CCAR-33部中尚未增加与火山灰相关的条款，后续火山灰对发动机影响相关的科研活动值得审定部门与工业方共同关注。

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