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「竞彩足球看必发」解读航空领域必须遵循的经典法则:凡事可能出错则必会出错!
2020-01-10 12:34:31    来源:互联网

「竞彩足球看必发」解读航空领域必须遵循的经典法则:凡事可能出错则必会出错!

竞彩足球看必发,原载航空历史迷(http://blog.sina.com.cn/u/1784185330)

空难,总是以惨痛的代价成为新闻头条。如2013年7月6日,韩国韩亚航空公司的一架波音777-200型客机在美国旧金山国际机场降落时,因机尾触地失火造成3名中国乘客身亡;2013年11月17日,一架波音737-500在鞑靼斯坦共和国喀山机场降落时坠毁,机上50人全部罹难;2014年3月8日,马来西亚航空公司的mh370航班从吉隆坡飞往北京途中离奇转向消失在印度洋上……追查这类事件的根源,人为因素往往占了很大比重,一再让人联想起航空界由来已久的“墨菲定律”或称“墨菲法则”(murphy's law):凡是可能出错的事情必定会出错。那么这条宿命似的定律到底是怎么来的呢?飞行中的致命错误真的无法避免吗?

挑战极限的“人体试验”

很多人都曾听说过墨菲定律或是类似的说法,比如“事情如果有变坏的可能,不管这种可能性有多小,它总会发生,并会引起最大可能的损失。”也就是中国人常说的“怕什么就来什么、要多糟就有多糟。”但长期以来大家对这样的说法只是知其然而不知其所以然。实际上这位让人避之不及的“墨菲”还真不是凭空杜撰出来的,而墨菲定律则是半个多世纪前美国空军一个特殊试验项目的“副产品”。

那是二战结束后不久,正值航空动力从螺旋桨向喷气式过渡的阶段,飞机性能的突飞猛进也对飞行的安全性提出了更高的要求。那么如果发生坠机事故,机上人员到底能承受多大的重力加速度(即物体受重力作用时所具有的加速度,用g表示,标准值为g=9.80665米/秒^2)呢?对于这个问题,航空业内长期以来普遍认为其极限是18个g,几乎所有的军用飞机在设计时都以此为参考。然而二战中的一些事例表明这个经验之谈并不准确,比如有的舰载机在航母上降落时发生猛烈的冲撞而损毁,但飞行员还能存活下来,因此有必要进行详细的科学研究。

1947年,诺斯罗普飞机公司与美国空军的航空医学研究室合作,开展一项代号为mx981的高速火箭滑车试验项目,以测试人体在瞬间减速时承受冲击的能力极限。试验地点选在加利福尼亚州的穆洛克干湖机场(1949年改名为爱德华兹空军基地,发展成著名的航空航天研究中心),因为这里不仅有开阔平坦的场地,还有一段原本用于测试缴获的德国v-1火箭的铁轨可供利用。技术人员着手改造这条610米长的铁轨,在末端安装了长约14米的一套液压制动器,像是一排排恐龙牙齿。他们还制造了一台用在铁轨上高速滑行的金属车,重680千克,可承受100个g的冲击力。这台绰号“哇呀”(gee whiz)的滑车上设置了人员座椅和测试仪器,后部安装有4个火箭助推器。每个助推器能产生2268千克的推力。通过启动不同数量的助推器和调节制动器的压力,就可以让滑车及其载荷在滑行和减速过程中承受到不同的作用力,模拟出坠机时所受到的冲击。

设在穆洛克机场的mx981项目试验轨道,火箭滑车上起初还装有防护罩

gee whiz火箭滑车全貌,除了前方的挡板,受试乘员完全暴露在外

mx981项目组的军方主管是医学博士约翰·斯塔普(john p.stapp)上尉,不仅学识渊博,也以胆大心细而著称。当时诺斯罗普公司带来了一个重84千克的假人,起名“奥斯卡8号撞球”,准备安装在滑车上作为试验对象。不过斯塔普就提出一个让同事们都惊呆了的想法:他要坐上滑车体验高速制动产生的效果,以获取第一手资料。这可不是一时的冲动,尽管有些专家宣称人体承受18个g时骨头都会被震裂,但斯塔普根据细致的研究认为正常人应该可以承受两倍力度的冲击。另外他也不愿意别人在自己负责的试验中受伤或丧命,因此决定要亲自上阵。

奥斯卡8号撞球

“奥斯卡”在高速滑行中被安全带勒断,躯干冲破架在滑车前的木制挡板,飞出200多米远

当然,试验刚开始时还是用假人做主角,目的是找出设备和程序中可能存在的不足并加以修正。在1947年4月30日的第一次试验中,主制动器就失灵了,结果滑车被整个抛到沙漠中。还有一次是“奥斯卡”在高速滑行中被安全带勒断,躯干冲破架在滑车前的木制挡板,飞出200多米远。经过不断的测试和改进,到12月时斯塔普认为进行“人体制动”的条件已经成熟。出于谨慎起见,他第一次登上滑车时是面向后方而坐,只启动了一个火箭助推器,滑车的最高时速约为155千米,制动时产生的冲击也仅有10个g。此后,滑车的时速和制动的强度逐渐提高。到1948年8月,斯塔普已经完成了16次真人试验,不仅突破了18个g的底线,甚至达到35个g的惊人纪录,事实证明他的设想是正确的。

医学博士约翰·斯塔普(john p.stapp)

gee whiz火箭滑车急剧减速时的动态

脱口而出的经典定律

而“墨菲”就在这个时候登场了。这里说的是爱德华·墨菲(edward a.murphy),1918年出生于巴拿马运河区,1940年他从美国军事学院也就是大名鼎鼎的西点军校毕业后,加入了美国陆军航空队。二战期间,墨菲曾在中国-缅甸-印度战区服役。尽管学过飞行,但他更擅长的是机电工程。1947年美国空军成立后,墨菲来到俄亥俄州代顿的莱特-帕特森空军基地负责技术工作,军衔最高时升至少校。1952年退役后,墨菲继续在北美航空、道格拉斯和休斯等飞机公司从事安全保障方面的工作,包括为多种军用飞机和试验飞机设计乘员逃生装置,据说他还参与研制了“阿波罗”载人航天计划中的宇航员生命支持系统。

爱德华·墨菲(edward a.murphy)

当斯塔普开展“人体制动”试验时,墨菲并没有直接参与,他正在莱特航空研究中心进行另一个类似的项目,使用的是高速离心机,并为此研制出一些专用的电子测量仪器。斯塔普听说后,联系到墨菲请他帮忙提高滑车上所用加速计的精确度。墨菲先是按要求把所需的设备发了过去,但在斯塔普的测试中却出现莫名其妙没有读数的故障。墨菲只好亲自跑一趟,到穆洛克试验现场解决问题。经过仔细检查,大家发现原来是技术人员在滑车座椅的安全带上安装测量仪的传感器时,刚好把接线全都装反了,导致仪器毫无反应。

根据墨菲自己的说法,是他在设计时有所疏漏,使得接线方式存在出错的可能,表示“我没有考虑到所有的可能性”。不过也有mx981项目组的成员后来回忆,墨菲当时把这种低级错误归咎于负责安装传感器的助手,声称“如果有什么方法能让事情出错,他就会这么做。”无论是哪个版本,在场的斯塔普就将其归纳为“墨菲定律”,很快传遍了整个基地,用来数落某人犯了错。不久后,斯塔普在一次记者招待会上介绍mx981项目的进展。有记者问道为什么在如此危险的试验当中没有发生过严重的伤亡事故,斯塔普的回答是因为所有的工作都遵循了墨菲定律,也就是在试验之前就考虑到所有出错的可能性并做好预防措施。就这样,借助媒体的传播,墨菲无意中让自己的一句话“名垂青史”,而墨菲定律的内容后来也演变成“凡是可能出错的事情必定会出错”(anything that can go wrong will go wrong)。

技术人员正在为坐在火箭滑车上的约翰·斯塔普安装测试传感器

在短短的加速和减速过程中,人体会承受剧烈的冲击和各种副作用

墨菲定律与航空安全

由于契合了大众在实际生活中的主观经验,墨菲定律一经报道就流行开来,并出现了各种带有黑色幽默的变体,当人们遇到倒霉事时往往用它来自嘲或调侃,这一定律因此也和派金森定理、彼德原理一道被称为20世纪西方文化的三大发现。然而在航空安全领域,墨菲定律却是必须严肃面对的课题。它无情地表明:只要存在发生事故的可能性,如果不断重复去做,事故就一定会发生,而且不管可能性有多么小,它总会发生,并会造成最大程度的损失。

现代航空业无论是科研生产还是运营管理,都是具有高技术、高投入和高风险特点的复杂系统。不难想象,一套系统如果涉及的人员越多,设置的环节越多,运转的时间越长,那么出问题的几率也就越大。即使负责的人员是多么聪明能干,使用的设备是多么先进可靠,也无法避免各种极小概率的事件发生,如果处置不当将会酿成大祸。拿民航运输来说,尽管如今已是公认的最安全的交通运输方式,然而一旦出现意外,尤其是人为差错,后果往往十分严重。

既然安全只是相对的,那么在墨菲定律面前是不是只能听天由命了呢?其实任何事物都有其两面性,看似消极宿命的墨菲定律恰恰是在提醒我们,要从细枝末节上开始重视出错的各种可能性,积极采取措施防患于未然,万一发生事故也能尽可能地控制损失。以mx981项目为例,斯塔普团队的工作就是在研究当坠机事故发生时,能否防止这样的坏事变得更糟,从而保全机内人员的生命。他们通过反复试验来模拟飞行人员可能遭遇的状况,找出可以承受的临界点,为改进飞机的安全性提供科学依据。当墨菲的仪器出现故障时,尽管只是出在传感器接错线这样的“小问题”上,但斯塔普仍敏锐地意识到“细节决定安危”的重要性,将墨菲定律奉为工作准绳,才确保了人体试验的安全性。

韩亚航空公司就去年的空难事件提交的最新调查报告中,承认是因机长操作失误,使得飞机在降落时速度过低而导致事故发生。尽管波音777客机上有先进的操控和航电系统,但机长没有认真查看航速的变化并及时做出调整,这再次验证了细节的重要性。在事故因果链条中,客观上总会存在着薄弱环节。墨菲定律一方面警告我们事故是完全有可能发生的,要打消盲目的自信,设想到最坏的情况;另一方面就促使我们要主动运用各种应对手段,尽可能消除潜在的问题。将墨菲定律换一种说法就是:“凡是可能出现的错误必定会被发现。”任何一起事故发生之前,都会有不同程度的征兆显露出来,以严谨的态度进行周密的检查和处置,才能预防偶然性的事件发展为无法弥补的悲剧。

如今,墨菲定律的影响力早已从航空界扩展到各行各业的安全管理领域。它并非冥冥中注定的一条魔咒,而是时时在敲响的一记警钟。正面地理解和运用墨菲定律,从历史教训中汲取经验,积极防范技术风险和人为失误的出现,才是避免安全隐患从量的积累演变成突发事故的万全之策。

韩亚航空坠机事故现场

地面上速度最快的人

回过头来再说说墨菲定律的“助产士”约翰·斯塔普。他于1910年出生在巴西的一个美籍传教士家庭,1944年在美国获得医学博士后加入陆军航空队,被派到航空医学研究室的生理物理学分部工作。斯塔普最早参与的研究任务是测试非增压飞机的供氧系统,并解决高空飞行时机组人员出现减压病的问题。1946年,他乘坐经过改装的b-17轰炸机飞到1.35万米的高度,在低温缺氧的环境下把自己当作试验品,摸索出以呼吸纯氧来防治减压病的方法。由于这一贡献,斯塔普在航空医学研究室被委以重任,他的下一个挑战就是测试人体抗冲击能力的mx981项目。

1947年10月14日,传奇飞行员查尔斯·耶格尔(charles yeager)驾驶贝尔x-1试验机在穆洛克上空首次突破音障,实现了超音速飞行。他有句名言就是:“真正的障碍并不在天空上,而是在我们的知识和经验里。”无论当时同在一地的斯塔普是否受到耶格尔的影响,显然在骨子里都同样有着敢于打破常规、不惜以身试险的干劲(耶格尔在那次历史性的试飞前因骑马摔伤了肋骨,传说他曾去找好朋友斯塔普开医疗证明以获准登机,其实并无此事)。

在人体滑车试验中,随着试验强度的增加,斯塔普面临的危险程度也随之上升,1949年改用面朝前方的坐姿后更是如此。滑车座椅上使用的安全带在高速冲击下很可能勒断乘坐者的肋骨或锁骨。实际上斯塔普就曾多次受伤,比如肌肉拉伤、脑震荡和意识模糊,手腕甚至骨折过两次。严重的副作用还包括血液急速涌入眼球后产生的“红视”现象,会造成短暂的失明。尽管后来有别的志愿者加入到真人试验中,但只要设备或程序有所变动,斯塔普总是坚持由他首先尝试。这让斯塔普在基地内赢得了“谨慎的冒失鬼”这一称号,连真正的高空高速飞行员也为之叹服。

进入1950年代,新的课题又出现了:在超音速飞行中飞行员能够安全弹射逃生吗?穆洛克的火箭滑车已经达不到试验的要求了,斯塔普来到新墨西哥州的霍洛曼空军基地,设立航空医学现场研究室展开新的冒险。这里有一段上千米长的导弹测试铁轨,末端是个减速用的注水池。新的滑车也更大更重,名为“音速风”一号(sonic wind no.1),尾部可安装12个火箭助推器,能产生超过22500千克的推力。这部滑车其实分为两部分,当加速完成后,推进部分会被抛开,留下较轻的载荷部分继续向前滑行,最高时速可达1200千米。

“音速风”一号火箭滑车的推力更大,试验的风险也更高

斯塔普在“音速风”一号上准备进行人体制动试验

“音速风”一号在末段制动时激起大片水幕

1953年11月,高速滑行试验开始用假人进行。次年1月,黑猩猩被用于活体试验。3月19日,已经被提升为中校的斯塔普再度亲自上阵。他的第一次人体试验使用了6个助推器,滑车在5秒内达到677千米的时速,而在减速阶段就承受到22个g的冲击。在此后的试验中,滑车前还安装过可以弹开的活动门,模拟在失去座舱保护时飞行员突然遭到高速气流冲击的效果。到1954年底,试验进入到跨音速阶段。12月10日,戴着头盔和面罩的斯塔普第29次坐到滑车里。在9个助推器的作用下,滑车达到了1017千米的时速(接近0.9马赫),比出膛的子弹还快。而在不到两秒钟的减速阶段,滑车激起30多米长的水幕才停了下来。测试仪器显示,斯塔普承受的水平冲击峰值达到46.2个g!当助手将他扶下滑车时,发现他的眼球完全充血,好在没有丧失意识,在医院休息一天后也基本恢复了视力。

创下陆地速度和水平加速度纪录的斯塔普被媒体称为“地面上速度最快的人”和“空军中最勇敢的人”,他冒着生命危险得到的试验数据进一步提高了飞行人员的生存机率。如果人体能承受30个g的冲击,那么飞机座舱的结构强度也要相应增加,以免在坠机中过早破损而伤害乘员。而通过这些试验也改进了飞行员和跳伞员使用的安全带系统,提高其舒适度和保护作用。不仅如此,斯塔普还“顺带”对道路交通安全做出了贡献。他曾向汽车制造商和民间研究人员展示部分试验成果,说明在汽车上使用安全带可以大幅降低交通事故的死亡率,并协助他们利用假人进行汽车碰撞试验。当军方反对斯塔普“不务正业”时,他就列举出每年死于车祸的飞行员几乎与死于飞行事故的一样多。在他的积极推动下,1966年美国通过了强制汽车安装安全带的法案,此举挽救了无数人的生命。

1970年斯塔普以上校军衔退役后,仍长期致力于交通安全事务。除了军方荣誉,他还先后入选国际航天名人堂和美国国家航空名人堂,89岁时才去世。斯塔普提炼出“墨菲定律”并不是偶然的,他平时就喜欢收集各种带有幽默性的格言谚语,还曾编撰过相关的书籍。而且他也有自己的“斯塔普定律”或者叫“斯塔普悖论”:我们愚钝的天性使得人类的任何一项成就都是不可思议的奇迹。

斯塔普作为“地面上速度最快的人”登上《时代》杂志封面

爱德华·墨菲(站立者)退役后参与研制飞行员弹射逃生装置


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