危险的燃油

　　1996年7月17日，美国纽约肯尼迪机场。即将飞往巴黎的环球航空800号航班，是一架服役25年、安全飞行过1万6 000多次的波音747飞机。地勤人员往6个机翼油箱里总共注入了11万4 000 L航空燃油，这足以支撑飞机飞到巴黎。不过，最大的油箱——中翼油箱保持原样，几乎是空的。
　　这架搭载着230名乘客的航班因故晚点了1 h 20 min。在等待的时间里，由于外面的气温达到28℃，而位于柏油停机坪上的飞机就更热了。机长开动了装在机身下面的空调，为乘客们降温。20时19分，飞机终于起飞。20点31分，800号航班已经升入4 500 m的高空。
　　起飞12 min后，800号航班突然爆炸（见图1），变成了一个大火球，随后掉进了海里。在几千米的下方，美国空军国民警卫队一架正在执行训练任务的直升机目击了爆炸过程。在空管塔台，空管员发现该飞机突然从雷达屏幕上消失，立刻通过无线电紧急联络800号航班，但对方毫无反应，塔台意识到了问题的严重性，紧急寻求搜救。第一批抵达现场的是美国空军国民警卫队的救援直升机，随后由40艘海岸巡逻船组成的船队以及警察和民众都加入了搜救行列。但经过3 h的搜寻，救援人员没有发现一名幸存者。
　　寻踪觅影
　　找出飞机爆炸真相的重任落在了美国国家运输安全委员会的头上。他们的第一要务是找到飞机的飞行数据记录器，也就是＂黑匣子＂。灾难发生的第二天，美国海军的潜水员就开始搜索长岛附近的深水区。经过7天的搜索，他们终于发现了舱内录音器和飞行数据记录器。调查人员火速把＂黑匣子＂送到美国国家运输安全委员会总部。他们仔细分析了飞行员的所有对话以及＂黑匣子＂记录的数据，却没有找到任何线索。
　　调查人员只能在飞机的残骸上寻找线索了（见图2）。打捞船搜寻了数个星期，把收集到的800号航班的残骸送到美国国家运输安全委员会进行分析。与此同时，美国联邦调查局的刑侦专家对9 000多个飞机残片样本进行了化学分析。他们发现了三次甲基三硝基胺和四甲基丙烯酸季戊四醇的痕迹，这是塑胶炸药的两种化学成分。于是他们就当时获得的证据得出了结论——此次事件源于炸药爆炸。但冶金学家用电子扫描显微镜检查了飞机残骸，用以寻找高爆炸药爆炸后，残留在金属表面的蚀损斑，但却没有发现任何炸药爆炸的痕迹。
　　美国联邦调查局查看了失事飞机的历史记录，以便给出合理的解释。他们查明，环球航空公司曾多次将闲置的飞机租给第三方。就在坠机前一个月，洛杉矶警方曾租用飞机训练嗅探犬。训犬教官告诉调查人员，他们使用过三次甲基三硝基胺和四甲基丙烯酸季戊四醇，这与在800号航班的残骸上发现的物质相同。他们还发现，其中一个训练包裹开裂了，少量的炸药原料可能因此漏了出来。炸药痕迹确实存在，但这并不是导致飞机失事的原因。事故调查走入了死角。
　　随后，美国国家运输安全委员会将调查重点转向了机械故障。调查小组花费了3个月的时间，把近100万个碎片重新组合成一架波音747飞机（见图3）。为了找到飞机断裂的部位，调查人员首先需要计算出破损的顺序。他们发现，所有这些裂痕都是从一个地方开始的，就是机身离飞机底部很近的前翼梁的前面。通过破损的顺序，调查人员知道了飞机是如何断裂的：机身下面出现过一些放射状裂痕，一部分机腹因此被撕裂。随着机身底部消失，喷气式飞机的两侧迅速开裂。当两部分裂痕相交时，飞机前端与其余的机身就脱离了（见图4）。
　　调查人员还需要找到最初的裂痕形成的原因。他们查看了裂痕开始的部位，发现那里装着波音747飞机最大的油箱——中翼油箱。整个油箱被铝制的主翼梁分隔成小间。在油箱里面，他们发现了油箱前方的前翼梁上有一连串凹痕（见图5）。调查人员相信，这些凹痕是由主翼梁猛烈撞击所致。最可能导致这种情况的原因是油箱内部发生了爆炸。调查人员由此确信，中翼油箱内的爆炸是导致飞机失事的决定性原因。而引发爆炸的罪魁祸首，应该是航空燃油。
　　致命的航空燃油
　　调查人员查看了肯尼迪机场的加油记录，发现地勤人员没有给800号航班的中翼油箱补充燃料，因此里面只有190 L航空燃油，刚够盖住油箱的底部。如此少量的燃油能造成如此巨大的破坏吗？
　　航空燃油有一个特性，在液体状态时，航空燃油的燃点非常高。但是，当它被封闭在油箱内时，一旦遇热，它就会汽化，变得极易燃烧。调查人员发现，在中翼油箱的右下方，安装着飞机的空调系统，它们为机舱输送着凉风，但是却加热了飞机的燃油。空调喷出的热气温度非常高，那些热气距离中翼油箱的底部只有10多cm（见图6）。调查人员计算出，中翼油箱内的燃油蒸气的燃点低得惊人，仅有35.8℃。他们开始查证800号航班中翼油箱内的燃油是否被加热到了燃点。
　　为了找到答案，美国国家运输安全委员会和美国联邦航空局的科学家们进行了一项大胆的实验——他们给一架波音747飞机的中翼油箱加了189 L航空燃油，并在油箱内装了90个温度传感器。这架波音747飞机在停机坪上等待了2 h 45 min，一直开着空调。然后，波音747飞机起飞，上升角度和800号航班的相同。这是一场精确控制下的冒险，然而，成千上万架波音飞机可能每天都面临着同样的危险。12 min后，飞机爬升至4 500 m，也就是环球航空800号航班爆炸时的高度。调查人员注视着温度传感器的读数——中翼油箱内的温度竟高达50℃，比航空燃油蒸气的燃点高出了15℃。飞行试验表明，中翼油箱内的温度到达过燃油蒸气的燃点。
　　
　　为了证明这能否引起爆炸，从而撕裂强化的铝制中翼油箱，调查人员建造了一个1/4比例的模型。他们在里面充满了航空燃油蒸气，然后将其点燃。这一次试验证明，爆炸产生的冲击力足以撕裂油箱。
　　星星之火
　　但是，调查人员还不知道是什么点火源点燃了燃油蒸气。在之前的33年中，共有7个油箱在飞行中发生爆炸，都是由雷击、人为破坏以及引擎停车等极端事件引起的。调查人员调查了这些可能性以及另外一些潜在的点火源，他们推测——点火源很可能是燃油测量系统里面的电线。
　　这股电线从驾驶舱一直延伸到中翼油箱里的探油器。电线经过油箱的顶部，一直通到一个接线板。接线板的边缘异常锋利，完全可以切断电线外面的绝缘层。调查人员怀疑，油箱里可能有电线裸露出来，从而产生了危险的火花。但是按照设计，油箱中的电线所带的电压很低，不足以形成火花。调查人员随后查寻了探油电线的走向，发现在油箱外面，探油电线与支持照明和其他系统的高压线相连，这些高压线成捆地穿过已经服役25年的飞机的腹部。他们进一步查看了失事飞机上残留的电线以及另一架服役年限相当的喷气式飞机的电线，结果发现，在一束束的电线上有残存的油滴和锋利的金属屑。他们还发现有些电线磨损了，有些用胶布简单修补过，有些甚至绝缘层都开裂了（见图7）。调查人员由此推断，高压电也许会蹿到油箱电线上，然后，传输到油箱内，引起短路，随之产生的火花点燃了燃油蒸气。
　　当调查人员再次播放录音带时，他们有了新的发现——在录音结束前，出现过两处短暂的停顿（见图8）。每次停顿只有2 μs长。但是它们却说明：记录器的供电曾经短暂中断。录音中断有力地证明了调查人员的观点——环球航空800号航班曾经发生电线短路。美国国家运输安全委员会由此相信，正是电线短路形成的火花使得油箱发生爆炸，从而摧毁了800号航班。而且目前全球约有1 200架波音747飞机在服役，它们中的任何一架都可能有着同样的致命缺陷。
　　整个事件终于水落石出。灾难发生前12 min 30 s，800号航班起飞。在延误期间，空调一直在工作，为乘客们降温；但空调同时也把中翼油箱内的航空燃油加热到了燃点。此时，油箱内装的是将近50 m3的高爆燃油蒸气与空气的混合物。这架波音747飞机变成了一颗飞行着的＂炸弹＂。灾难发生前40 s，飞机升到4 500 m。由于部分电线破损，高压电流蹿到了中翼油箱外的电线上，然后进入了油箱。当电流传输到裸露的电线部分时，它接通了另一个金属表面，从而造成了短路（见图9）。电线短路形成的火花引燃了燃油蒸气和空气的混合物。爆炸摧毁了其中一块内部面板，面板撞到油箱的外壳，将它撞进了机身。
　　当时，飞机正以650 km/h的速度航行，承受着巨大的压力，因此机身上的第一处裂缝迅速蔓延。然后，几道裂痕在机身上疾速扩散，4 s后它们相遇，将波音747飞机撕成两段。机身前端像子弹一般坠落。在惯性的作用下，其余的机身载着大多数乘客继续向上爬升。在4 600 m的高空，飞机的主体停止上升，开始下坠——竟然是星星之火摧毁了这架巨型喷气式客机，致使230人死亡。
　　这起灾难为整个航空业敲响了警钟。在这之后，美国联邦航空局发布了70多项适航性指令，以消灭一切潜在的点火源，并改进了通往油箱的配线的绝缘层。这些指令对美国航运界的7 500架飞机都具有约束力。
　　波音公司不但执行了美国联邦航空局的指令，还引进了一项油箱惰化系统，这一系统可以给油箱上层充满氮气，防止航空燃油着火。第一架装有惰化系统的巨型民航客机于2005年夏天出厂。从2007年起，所有波音7系列的新飞机，都采用了这项新的技术。