乘坐直升机是安全的——一位航空工程师解释了使直升机如此安全的技术和培训

Josiah02 · 发表于 2024-7-17 07:39:35

　　直升机以其近乎神奇的悬停、向任何方向飞行和无需跑道飞行的能力吸引了众多关注。它们还广泛用于全天候军事任务、救护任务和搜救任务，帮助挽救了许多人的生命，而且往往具有重大意义。
　　当事情出错时，直升机事故的戏剧性画面和新闻报道会吸引公众的注意力。当涉及到知名名人或政府官员时尤其如此。
　　然而，现代旋翼机是安全的。美国商用直升机行业每年飞行约 300 万小时。2018 年至 2022 年，平均每 10 万飞行小时发生0.77 起致命事故。相比之下，通用航空（指小型固定翼飞机而非喷气式客机）同期平均每 10 万飞行小时发生 0.88 起致命事故。
　　作为一名专门研究旋翼机的航空工程师和国家垂直升力卓越中心的主任，我目睹了学术界、政府和业界为提高直升机安全性所做的努力。为确保直升机的安全，人们投入了大量技术和培训。
　　通往安全的漫漫长路
　　旋翼飞机最早出现于一个多世纪前。第一种投入量产的旋翼机是 1923 年由西班牙的胡安·德拉谢尔瓦发明的自转旋翼机。主升力旋翼的风车状特性避免了失速危险，当时这种危险导致许多固定翼飞机坠毁。失速是指飞机机翼相对于气流的角度过大，导致飞机失去升力。
　　15 年后，第一架真正意义上的动力旋翼直升机（能够悬停、低速飞行并在发动机故障时安全下降）在欧洲和美国上空翱翔。几年后的第二次世界大战期间，大规模军用和商用直升机开始生产。
　　直升机如何飞行。
　　当今直升机的运营基于三大原则：全面的飞行器设计、测试和制造；训练有素的飞行机组；以及全面的维护实践。先进技术在直升机安全的每一个支柱中都发挥着至关重要的作用。
　　安全基础知识
　　直升机的安全始于大直径旋翼的基本功能，这种旋翼可以在发动机故障时自动旋转。发动机关闭时，旋翼可以自由旋转，从而减缓直升机的下降速度，并允许像降落伞一样进行受控着陆。可靠的动力系统（发动机、变速箱和传动轴）、长寿命的叶片和低振动的机身也为更安全的飞行铺平了道路。
　　此外，先进的自动驾驶仪和计算机控制或辅助飞行控制系统、地形规避雷达和旋翼叶片除冰系统等使直升机能够在全天候飞行的装置在现代直升机上已变得十分常见。数十年来，大学、政府和工业实验室开展的基础研究和应用研究已产生许多先进技术。当今的直升机通常具有基于雷达和激光雷达的防撞系统、综合数字地形测绘数据库和自适应控制系统，可帮助飞行员根据飞行条件和飞机特性（如有效载荷）感受到差异。
　　旋翼机确实需要专门的飞行员培训才能掌握。飞行员通常在固定翼飞机上接受训练，然后才能转用旋翼机，就像你先学会骑自行车，然后才能骑独轮车一样。飞行员需要花费大量额外的时间甚至数年时间接受飞行指导才能获得直升机执照。
　　旋翼机本身就比固定翼飞机具有更多的活动部件，因此轴承、变速箱、减震器、润滑系统和其他机械部件的精心设计至关重要。与飞行员一样，直升机机械师需要额外的培训时间和技能。
　　事实上，对于一些复杂的军事和救援任务，机械师是机组人员不可或缺的一员。这些飞行机械师使用机载温度、振动、噪音和金属碎片传感器密切监控关键系统，甚至可以排除故障并修复出现的许多机械、电气和数字问题。
　　先进的传感器和计算机软件使直升机的维护工作更快、更彻底。此外，坚固的复合材料和专用柔性聚合物的先进设计和制造方法大大提高了叶片和旋翼等动态部件的耐用性。
　　风险依然存在
　　即使采用了先进的设计、培训和技术，事故仍然时有发生。绝大多数事故都涉及一系列复杂的事件。飞行员或机械师的失误（通常与异常情况有关）是许多坠机事故的主要原因。
　　恶劣天气往往是导致事故的原因。许多重要的飞行任务，如搜救、消防和军事运输，都必然在沙地、雪地、烟雾或暴风雨环境中进行。尽管有最好的技术和训练理论，这些“极限”条件也增加了风险因素。即使是针对这些任务的紧张而逼真的训练演习，本质上也可能比标准飞行更危险。
　　美国国家运输安全委员会前成员约翰·戈利亚根据引人注目的坠机事故解释了直升机的安全因素。
　　先进技术
　　新技术不断提高这些困难条件下的飞行安全性。这些技术包括更有效、更可靠、功率更低的旋翼叶片除冰或防冰系统；改进的天气预报模型；甚至机载冰云检测系统。研究人员正在开发人工智能专家系统，帮助飞行员决定何时以及是否安全飞行。
　　我期望先进的技术能够使可靠性和安全性统计数据继续改善，运营成本下降，因为世界各地成千上万的航空工程师为这些卓越的飞行器带来了节省生命、节省时间和增强安全性的改进。

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