法航空难与结冰

2009年5月（对于南半球是冬季），法航447 班机在从巴西里约热内卢飞往法国巴黎的途中突然失踪，经过长时间的调查研究，PBS发行了一个纪录片《法航447的坠毁》，其中关键因素是结冰（或结晶），笔者正好感兴趣，这里分享。

凡是重大灾难，都需要绕过避免灾难发生的自动设计，因此灾难总是一系列错误造成的，不是哪一个简单的错误。这里分析罗列法航447机组曾经经历的灾难，每一个错误都不是致命的，但整合到一起就是致命的条件了。这里是我看PBS纪录片的结果，有兴趣的读者可以看维基百科，获取更详细的信息。当时有9名中国人在飞机上，连同其他219人丧命于事故，无一生还。

第一，        由于从巴西到巴黎需要经过赤道，全程11个小时。在起飞3个小时之后，夜航的447班机在凌晨2时经过一片积雨云，通常空中雷达可以发现积雨云，可以做出提前的避让。这一次，法航班机遇到两个积雨云，雷达显示的是后面较大的一个，因此航班不慎飞入了前面较小的一个积雨云。

第二，        专家估计，当时的积雨云有超纯水处于超临界状态，就是温度大大低于零度（当然是热辐射散热的结果），却因为缺乏晶核而无法凝聚。这时法航班机的进入，导致空速管（又称皮托管，通过测量风压来判断机速和高度）处立即结冰。三个冗余的空速管中最主要的结冰，输出信号为零（没有风压了）。

第三，        由于没有速度信息，飞机上的三道自动驾驶系统依次切除，改成手动状态。大量的报警信息涌现，迫使驾驶员在饱和信息量下手动驾驶飞机。

第四，        现代飞机系统都是自动控制，没有油门的手感，只有显示器的输出（告知油门的大小），这种情况下，驾驶员很可能没有注意到显示器的输出，不知道油门的状态。

第五，        为了躲避积雨云，飞机正处于自动减速状态，所以当自动系统切除之时，油门正好是最小状态。

第六，        由于过度依赖自动驾驶系统，驾驶员的经验有所退化。经过相同的驾驶员的现场模拟实验表明，当时的驾驶员没有能力把处于失速（Stalling）状态的飞机拉起来，导致飞机以战斗机侧飞的方式冲入大海。因此，有关方面没有接收到任何的报警，只有自动探测设备报告的设备运行信息（就是自动驾驶系统何时推出的信息，被卫星传送到基地，以便基础维护人员及时诊断和检修飞机）。

第七，        空速管结冰问题，在同一机型（Airbus330）上早有记录，整个机队正在改装，没想到一个结冰问题就葬送了一架飞机，真是墨菲定律：如果故障可能发生，那么它一定发生。

第八，        黑匣子仍然没有找到，因此最终的结论有可能改变。但事实似乎很清楚了，纪录片没有任何犹豫地指出问题，应该是较为可靠的结果了。

针对这一事故，我想说的是，结冰的结晶问题，只有对于那些缺乏晶核的超纯水、蒸馏水、水蒸汽等适用。普通地表水，是不会缺乏晶核的，因此户外地表水的结冰问题和结晶问题一点关系也没有，只有能量平衡问题，而没有结晶问题。

飞机失速的受害者，世界上最有名的是苏联英雄，空军上校加加林，宇宙飞行第一人。中国最有名的受害者是郭永怀，流体力学领域的先驱和实干家。

有道是，水汽无核难结冰，飞机突临破平衡；缺乏输入切手动，手忙脚乱难回天。