“自转下滑”也有失手的时候

2011年8月26日，一架Air Methods Eurocopter AS350 B2直升机在密苏里州莫斯比附近的一片牛田坠毁，导致四人死亡。原因何在？

NTSB的调查结果如下：紧急医疗服务直升机飞行员James Freudenberg在飞行期间因短信分心，未能正确进行飞行前检查并为飞机加油。他与飞行护士Randy Bever和护理人员Chris Frakes一起执行患者转运任务，当时他以为飞机上有两个小时的燃油；而事实上，飞机上的燃油只有两个小时的一半。在抵达哈里森医院接患者Terry Tacoronte之前，Freudenberg就意识到了自己的错误，一到医院，他就开始寻找加油地点。他确定了58海里外的中西部国家航空中心，并选择与医疗人员一起前往加油。

Freudenberg报告称，他离开医院时还有45分钟的燃油，但实际上他只有大约30分钟的燃油——这不足以让他到达目的地，也远远低于《联邦航空条例》（FAR）要求的20分钟储备燃油要求。在距离机场约一英里处，直升机离地高度（AGL）约为275英尺，空速约为115节，由于燃油耗尽，直升机引擎熄火。弗罗伊登贝格未能成功进入自转状态，大约10秒后，直升机撞向地面。

这段叙述提出了很多问题，但并没有完全回答“为什么”。对于大多数飞行员来说，很难理解弗罗伊登伯格的决策。他本有多次机会终止任务，或请求加油。没有证据表明他面临外部压力要求他继续飞行；他的同事们表示，即使他承认错误，也不会面临比尴尬更严重的后果。NTSB的证词表明，弗罗伊登伯格可能急于返回基地赴晚餐之约——这绝非是拿三名乘客生命冒险的正当理由。

每一次飞行都包含着某种风险因素；某种形式的赌博。弗罗伊登伯格的决策之所以让人感到震惊，主要是因为燃油耗尽的极高风险显然超过了完成飞行所能带来的好处。弗罗伊登伯格肯定知道，由于燃油耗尽而导致发动机故障的几率甚至更高。他是否认为自己能在最坏的情况下成功进行自转？如果真是这样，那为何在发动机故障发生时，他还在如此低的高度飞行？他是否只是对自己的能力过于自信，还是他不知道如何调整自转条件以利于自己？

要么是过于自信，要么是无知：当仔细研究NTSB关于此次坠机事件的记录时，这可能是弗罗伊登贝格选择冒险的两种可能原因。但当思考这起事故时，也开始思考更多日常风险场景。直升机通常在低空和接近地面的地方飞行——那往往是工作所在，而当接受低空任务时会经过深思熟虑，决定接受与之相关的风险。但是，如果正在从A点飞往B点，飞行高度为离地300英尺，而实际上没有理由不飞至离地1000英尺或更高高度，那该怎么办？我们正将自己置于与弗罗伊登贝格相同的空气动力学位置，并且有意无意地对自转下滑的能力做出同样的评估。这是在赌博，赌自己足够优秀，能够在必要时安全迫降——优秀到甚至不需要采取最简单的措施来降低风险。

我们真的如自己认为的那么优秀吗？

自转下滑与迫降 

在关于莫斯比事故的报告中，NTSB将自转下滑定义为直升机飞行的一种状态，即主旋翼系统通过向上流动的空气带动旋转，而非通过发动机动力。这个直白的定义值得注意的是它遗漏了紧急情况，自转下滑是在发动机故障、传动系统故障或尾旋翼故障后，在降落过程中采取的措施。但自转下滑本身只是意味着在保持对直升机有效控制的同时，确保主旋翼桨叶的桨距——以及因此产生的阻力——足够低，以使其能够持续旋转。

“自转下滑是一种机动飞行。它不是紧急程序，”美国欧洲直升机首席飞行员布鲁斯·韦布表示。该行业在教授自转下滑方面做得很好。但在教授迫降方面做得不太好。”因为作为事故直升机的制造商，美国欧洲直升机公司在NTSB对坠机事件的调查中发挥了关键作用。韦布对自转下滑作为机动飞行和作为紧急程序组成部分的区分，对莫斯比案至关重要。作为一家FAR第135部运营商雇佣的直升机飞行员，伯格在初次和复训期间必须证明自己具备自转下滑能力。然而，他在迫降情况下未能执行自转，这是致命的。

由于事故直升机上未安装飞行记录仪，无法确切说明其在飞行最后一分钟内发生了什么。对飞机残骸的检查表明，直升机以40度机头朝下的姿态高速坠地。主旋翼和尾旋翼叶片受损极小，这与坠地时旋翼转速较低的情况相符。对直升机所装配的透博梅卡阿赫耶1D1发动机的检查证实，发动机已熄火，但同时也发现轴流压缩机的叶片发生卷曲，这表明在坠机时燃气发生器仍在以高转速运转。根据阿赫耶1系列发动机已知的滑行时间，透博梅卡公司得出结论，直升机一定是在熄火后的前10秒内坠地。

所有这些证据都指向主旋翼叶片失速，这一主题在几乎所有初级直升机飞行训练中都有详尽的介绍。当弗罗伊登贝格未能进入自转状态时，主旋翼叶片的高桨距和阻力使其转速降低到气动失速点；突然失去升力后，直升机坠向地面。从残骸中可以推断出这些情况。目前尚不清楚的是，弗罗伊登贝格采取了哪些行动或未采取哪些行动导致了这一不幸的情况，对此的猜测成为NTSB调查的几个重点之一。

加利福尼亚州里亚托的西部直升机公司首席飞行员皮特·吉利斯（Pete Gillies）等人认为，莫斯比坠机事件可以用弗罗伊登伯格未能针对发动机熄火后突然失去动力的情况输入足够的后向周期变距来解释。坠机事件的原因很简单，就是发动机熄火后没有立即将周期变距杆拉回。他解释说，在巡航空速下，迅速的后向周期变距会使主旋翼桨盘向后倾斜，从而使来自直升机显著前向空速的气流向上穿过旋翼，从而瞬间提高转速。如果弗罗伊登伯格降低总距进入自转状态，那么在后向周期变距也是必要的，以抵消在该空速下可能发生的严重机头下俯俯仰以及随之而来的转速损失。

吉利斯并不否认降低总距以减少对主旋翼桨叶的阻力并维持自转飞行的重要性：如果双手都放在两个控制杆上，那很好。同时移动周期变距杆和总距）。但其坚持认为后周期变距的重要性，并强调不要让周期变距杆回位，否则会付出巨大代价。发动机失效自转时，旋翼系统失速标志着结束的开始。这种情况无法恢复。

作为对莫斯比坠机事件调查的一部分，NTSB在美国欧洲直升机公司（American Eurocopter）的AS350全飞行模拟器上，对该公司飞行员进行了测试。作者之前曾作为美国欧洲直升机公司“非故意仪表气象条件（IMC）培训课程”的一部分，飞过该模拟器，所以在短暂熟悉模拟器后以约115节的速度和离地275英尺的高度进行了巡航飞行。然后以这个空速和高度进行了一系列模拟断电测试——这与科罗登伯格在坠机时所处的配置相同。

当对动力失效未采取任何应对措施时，旋翼转速瞬间下降，大约五秒钟内就撞上了地面。当仅通过后向拉杆做出反应时，飞机短暂爬升，随后旋翼转速下降，结果相同。当仅通过降低总距做出反应时，直升机机头朝下像飞镖一样坠向地面。只有在协调使用大幅度的后向拉杆和降低总距来应对动力失效后，才能够成功进行自转着陆（而且这还是在经过一些练习之后；275英尺的高度可供操作的空间并不大）。

模拟器测试显示，弗罗伊登贝格未能进入自转状态的方式有几种，而且他很有可能只是因为控制失灵而僵住了，无法相信自己距离目的地仅一英里时燃油就耗尽了。然而，NTSB在事故报告中特别考虑了吉列斯提出的可能性，即弗罗伊登贝格未能输入足够的后向周期输入。报告指出，直升机飞行员培训通常强调降低总距以进入自转状态的重要性，往往忽略了其他控制输入。例如，报告指出FAA的《直升机飞行手册》——FAA直升机飞行训练的主要资源——关于自转进入阶段的信息很少，并且没有提及从高速巡航飞行进入自转状态时后向周期变距输入的重要性。

当然，没有飞行员仅凭学习《直升机飞行手册》就能学会执行自转下滑着陆。在自转下滑着陆初级训练中，后拉舵并没有缺席：“向下、向右、向后”（对应“向下总距、右脚蹬、后舵”）是在罗宾逊R22直升机学习执行自转下滑着陆时，教练反复灌输在脑海中的口诀。然而，这种有意识、协调的进入方式，很大程度上属于“将自转下滑着陆作为机动飞行”的范畴。尽管后来确实通过模拟意外油门减小来应对发动机故障进行了练习，但飞行学校的政策是，这些练习都不得在空速超过80节的情况下进行。当在75节的速度下进入自转着陆时，只需稍微向后舵施力，就能保持水平俯仰姿态，并达到R22直升机推荐的60至70节的滑翔速度。

在R22（通常难以以更快的速度巡航）上练习以75或80节的速度进行自转可能是一件合理的事情。但在巡航空速更高的较大型飞机（如AS350）上呢？事故发生前一年，弗罗伊登贝格来到Air Methods公司时，在自转方面处于劣势：作为一名拥有2000飞行小时的前美国陆军飞行员，他最近的飞行经验全部来自波音AH-64“阿帕奇”直升机，这种双引擎直升机发生全功率损失的可能性比单引擎飞机要小得多。因此，在陆军职业生涯的最后阶段，弗罗伊登贝格不太可能在自转方面特别熟练。作为在Air Methods公司新员工培训的一部分，他接受了4.2小时的AS350 B2飞行指导，其中包括自转训练。然而，根据对Air Methods其他飞行员的采访，NTSB得出结论，这些自转练习大多是以80节左右的速度进行的，这与传统飞行训练一致。

此外，在这些练习自转降落过程中似乎从未真正经历过动力下降的情况。与许多不想冒险损坏能带来收益的飞机运营商一样，Air Methods通常不会进行完全触地自转降落（即以地面着陆结束的自转降落）的练习。由于B2型飞机装有落地式燃油控制杆，且没有怠速定位装置，因此Air Methods在这些飞机上进行自转降落练习时，不会关闭油门，以免油门意外完全关闭，导致动力无法恢复。 

由于很难理解在没有降低功率的情况下进行练习自转能实现什么，请美国欧洲直升机助理首席飞行员Mike Newell在一架真实的AS350 B2直升机上演示了一次。首先在大草原城（Grand Prairie）的交通模式飞行区绕了一圈，然后纽维尔从离地约700英尺的高度平稳、快速地降落到跑道上。这次降落确实有自转滑翔的“感觉”，对于可能对机动飞行感到紧张的飞行员来说，开启动力的自转是一种很好的热身方式。然而，这次进入自转的方式与飞行中练习的降低功率自转确实没有多少相似之处，尤其是在较高的空速下需要应对转速的大幅下降和明显的右偏航。

这一差异也引起了NTSB的注意，该委员会指出，弗罗伊登伯格没有练习过从巡航空速进入自转状态，也没有机会体验过真正动力丧失的症状。在其关于莫斯比事故的报告中，委员会总结道：“飞行员在欧洲直升机AS350 B2中接受的自转训练，并不能代表在巡航空速下发动机实际失效的情况，这很可能导致飞行员无法成功执行自转。”这一评估进一步解释了弗罗伊登伯格为何做出那样的冒险行为。他确实过于自信，但似乎也没有足够的经验来对自己的能力做出切合实际的评估。

现实训练

Pete Gillies认为，所有飞行员都应接受“拉杆回退”的训练，作为发动机失效时的初始应对措施。后拉杆的动作绝不应受飞行员对空速、拉力、旋翼系统惯性等因素的看法所影响，并辩称飞行员在紧急情况下没有时间对控制输入做出精细判断。向后移动周期变距杆的动作应像降低总距一样自动化。只需照做！

直升机行业的其他人，包括Bruce Webb则不准备走这么远，他们担心强调后拉周期变距杆可能会使飞行员在应对动力失效时忽视向下总距杆的重要性。相反，韦布认为，重点应放在根据飞行状态协调应用飞行控制上——这或多或少与NTSB的立场一致。在其关于莫斯比坠机事件的报告中，该机构强调了在应对动力失效时立即且同时进行控制输入的必要性，但仅限于讨论涉及高速巡航飞行的情况下的后向周期变距杆。该报告并未涉及例如在地面效应外悬停时的动力失效情况，因为这种悬停需要截然不同的控制响应。

Gillies、Webb以及NTSB都认为，许多直升机飞行员对断动力情况下的实际情况准备不足，就像弗罗伊登贝格（Freudenberg）一样。这自然引出了一个问题：他们和他们的雇主能对此做些什么？更现实的训练显然是答案，但在实际的直升机中，这需要两样东西。一是技术娴熟且自信的教练。二是愿意接受因练习低功率自转下滑，特别是着陆自转下滑而导致飞机损坏风险的组织。

并非所有直升机运营商都能满足这些要求，但制造商的学校和一些专业培训机构可以。因为一直在进行训练，所以能够熟练地进行机动飞行，这是大多数飞行员通常没有机会实现的。对于许多商业运营商来说，每季度进行这种水平的训练根本不切实际，但每年进行一次应该是可行的。例如后来与堪萨斯州生命之星公司的执行董事格雷格·希尔德布兰德进行了交谈，该公司是一家空中医疗运营商，使用两架AS350 B2直升机和一架阿古斯塔·韦斯特兰AW119考拉直升机。由于为生命之星直升机购买自转着陆练习保险的费用高得令人望而却步，改为每年将飞行员送到路易斯安那州莱克查尔斯的Era培训中心进行一次训练。这样的训练并不便宜，但最好的安全计划是训练有素的飞行员。

然而，即使是最熟练的教练在真实直升机中模拟发动机故障时，也会面临某些实际限制。因此，美国国家交通安全委员会（NTSB）建议所有空中医疗飞行员在模拟器或飞行训练设备（FTD）中接受基于场景的训练，这些训练可以更准确地模拟实际发动机熄火的症状。在其关于莫斯比坠机事件的报告中，该机构得出结论，如果弗罗伊登伯格是在模拟器中接受自转训练，而不是在直升机中，“他本可以准备得更好，并可能在事故飞行中更有效地应对发动机故障。”事实上，事故发生后，Air Methods公司为其所有AS350飞行员实施了模拟器训练，并修订了自转训练指南，以强调后循环的重要性。

与许多飞行员一样，在模拟器和飞行训练设备（FTD）上的初次体验让人感到晕头转向、恶心，并且对其价值持怀疑态度。但在2011年完成了CAE 3000 AS350飞行训练设备（FTD）的完整过渡课程后克服了不适感，并成为了合成训练设备的忠实粉丝。到那年晚些时候，当完成了美国欧洲直升机公司（American Eurocopter）的仪表飞行（IMC）训练课程时，已经准备好向所有人推荐模拟器了。尽管如此，我还是决定拜访飞行安全国际公司（FlightSafety International）达拉斯学习中心的专家，以了解他们对模拟器在自转训练中的使用看法。

FlightSafety运营高级副总裁Greg McGowan承认，对于任何不习惯模拟器训练的人来说，模拟器训练可能是一种“非常令人谦卑的经历”。尽管FlightSafety已有30年培训直升机飞行员的经验，但从未接触过模拟器的飞行员往往对它们心存戒备，就像30年前的前辈们首次踏入贝尔222模拟器时一样。部分原因在于，他们对这些机器缺乏熟悉感和舒适感。很多直升机飞行员不想在教练面前表现出自己的无能或弱点”——而这往往是在比飞行员以往经历过的更为真实的紧急程序训练中才会出现的情况。从长远来看，这种训练也能增强人的自信心：当人们发现自己能够应对时，自信心会得到提升。

通过在EC135全动飞行模拟器上度过大约一个小时，该模拟器是与Metro Aviation合作开发的。在飞行过程中练习了完全断动力的情况（遗憾的是，像EC135这样的双引擎直升机与AS350一样，很容易耗尽燃油）。还演示了在尾桨失效情况下的自转着陆，这引发了对双引擎飞机特有的考虑。在模拟器中真实地复制自转旋翼机的拉平和着陆阶段是相当困难的。不幸的是经验丰富的飞行员会因此认为，在模拟器中进行的自转旋翼机训练不值得，而实际上，通过这种方式可以节省大量时间和金钱，同时提高安全性。模拟器在练习迫降场景中所需的快速反应和决策方面表现出色——换言之，就是作为紧急程序练习自转下滑。

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