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都是电池惹的祸

时间:2022-10-30 13:50:05 来源:网友投稿

2010年9月3日,美国联合包裹运送服务公司(简称UPS)一架波音747-400货机执行UP6航班,从迪拜前往德国科隆。起飞后22分钟,飞行机组报告驾驶舱出现浓烟,要求返回迪拜着陆,19时42分该机在机场附近不幸坠毁,两名飞行人员罹难。

该飞机的注册号为N571UP,2007年9月交付,仅使用9977个小时,1764个起落。以此来看,这还是一架相当新的飞机。

据初步调查,该机起飞后19分钟时,驾驶舱出现货舱失火告警信息,而失火部位的货物主要是家电用品,多配有锂电池。正是这些锂电池成为机上失火的一个源头。

由此,电池的运输安全再次引起公众关注。但是,机上火灾的危险更值得我们关注。

小电池大火种

锂电池是指由锂金属或锂合金为负极材料的电池,以优异的性能在当代数码产品诸如手机、照相机和笔记本电脑等得到广泛应用。从行业来看,电站储能电源、不间断电源、电动工具、军事装备和航空航天等领域都广泛使用锂电池。随着能源紧张和环保压力的不断增加,新能源车将加入锂电池的用户群体。

但是,我们可能很少意识到,在使用过程中,锂电池可能会出现过热和燃烧情况,轻者影响主机工作,重者引起火灾。

锂电池出现问题的主要原因是各种因素导致内部短路,包括充电过压、过电流、使用老化等。电池在制造过程中难免在本应绝缘的两极之间留下金属粉尘和碎片,在电池较热时,他们像沸水中的米粒般在电解液中运动。如果接近电池正负级间的隔膜,就可能造成隔膜穿孔,进而引发微短路。电池内的有机电解液属于易燃物,微短路可能导致爆炸或燃烧。

对于航空运输而言,还要避免锐物刺穿电池。作为行李交运时,要考虑被挤压或碰撞的可能。一次携带较多锂电池,或携带大容量锂电池(如专业摄像机用电池)时,应及时向航空公司工作人员申报,以便作为危险品标识、装载和运输。

锂的燃烧十分凶猛。一旦产生融化燃烧,锂成为熔体,向四周扩散流淌。更可怕的是锂的氧化性能,普通灭火剂犹如火上添油,需要专用灭火剂。

根据美国联邦航空局(FAA)航空火警事故2009年年刊的统计,最近10年来,由锂电池造成的机上失火事故高达40起。目前,机上使用的灭火系统是哈龙(Halon)灭火剂。它虽然符合FAA试航条例安全的要求,又具有广泛的适用性,但实验结果证明,对扑灭锂电池火源无效。

上世纪90年代以来,随着锂电池火灾事故的上升,从官方的美国国家运输安全委员会(NTSB)到民间的美国航空运输飞行员协会(ALPA),都提出了从严限制锂电池运输的安全建议,各类相关专业组织也对锂电池进行了充足的安全性研究。2005年,FAA也公布了一份关于锂电池起火机理及现有机上消防措施效果的评估报告,可惜未能出台进一步控制锂电池运输的条例。这次重大事故的发生,FAA应尽快更新航空运输锂电池的管理办法。

此外,现有机上消防措施不足以应对各种火情,这是一直以来长期无法彻底解决的问题,尤其是货舱起火。例如,NTSB建议采用新技术来增强货舱消防手段;ALPA呼吁采取新的保护手段来解决驾驶舱烟雾条件下的仪表观察问题。美国联邦快递已在自己的飞机上采用了这些新技术。但是,FAA认为这些先进设施的成本太高,难以作为强制性适航条例发布。通常,FAA以“成本太高”来拒绝修订适航条例的言外之意是,当前的条例足以保障安全,需要的是各方面去认真遵守条例。

火灾,最凶险之敌

从航空事故的类型统计看,空中失火位于航空重大事故的第四位元凶。第一位是飞机失控,第二位是可控触地,也就是主要为飞行人员失误所致,第三位是关键部件故障(例如发动机故障),第四位是机上失火。

虽然,空中失火被排在第四,但是,机上失火往往无法提前预见,在许多情况下无法控制。尤其是形成火势之后,绝大多数会造成严重后果。从这个意义上说,空中失火是当前航空运输中最凶险、也是最凶猛的敌人,千万不可掉以轻心。

第一起航空事故就源起空中失火。1785年,法国人罗齐尔和罗曼乘氢气和热气的混合气球在飞越英吉利海峡时,气球着火爆炸,两人罹难。如今,世界范围内,每年的机上失火事件达1000次左右,这包括明火、烟雾和异常高温所产生的有毒气体的弥漫性传播,并导致350次非计划(紧急)着陆。

当前,机上失火事件发生率最高的部位是客舱,其余依次为机上洗手间、驾驶舱、货舱和厨房;从起火时间看,大多数发生在巡航阶段;从飞机种类来看,与所用机型无关。

起火原因,电气短路占了2/3以上。这是由于现代飞机普遍采用电气化的控制装置,机内各种电缆繁多,一架大型飞机的电缆总长度可达160千米。此外,飞机在长期使用中不断改进和改型,也可能偏离原定设计容量,留下了线路、开关和保护装置过载的隐患。

随着航程和运力的不断扩大,飞行运行中的消防问题也逐步突出起来。但是,直到发生了一系列失火事件后,航空公司才逐步接受了客舱全程禁烟的行业性规则;直到20世纪80年代后期,FAA才强制要求机上洗手间必须装备烟雾探测器。而早在1974年、喷气飞机进入宽体时代之初,NTSB就曾提出了这类安全倡议。

用户导致的机上失火的典型案例是一起发生在瑞士航空公司的空难。1998年9月2日,该公司的一架MD-11飞机执行SR111航班,从纽约返回日内瓦的中途起火,坠入加拿大哈利法克斯海域,全机229人无一生还,包括1名中国乘客。

事故调查表明,为了吸引高端乘客,瑞航在头等舱加装了一套先进娱乐系统,包括无线上网和远程赌博等功能。但是这套系统的线缆硬度与其它线缆不合,再加上长期振动摩擦的切割作用,导致绝缘层破裂,电路短路起火。坠毁前最后6分钟,驾驶舱里,只有副驾驶在操纵飞机,机长不知去向,估计去灭火了。最终,因为设备陆续被烧毁,无法控制飞机,坠入大西洋。

老问题,新挑战

自动化是民航机的一个典型标志,机上越来越多地采用了电子系统;随着电子技术的发展,电子系统自身的集成度也越来越高,这就意味着其重要度越来越高。例如空客率先采用了电传飞行操纵系统,波音率先采用了15英寸的大型液晶屏。在失火情况下,机上电器是否能够正常运行,正在上升为生死存亡的大问题。

自动化的另一个成果是减少了飞行人员的操作要求,只有正副驾驶员的两人制飞行机组得以普及。瑞士SR111航班和本次失火坠毁事件间隔12年,时间有力地证明,虽然12年来自动化技术突飞猛进,但两人制飞行机组仍然面临生存性的挑战。对于两人制飞行机组在处理火灾这样传统的险情时仍然力不从心,至少是人手严重短缺。

UP6航班事件发生后,再次激发了国际飞行界对两人制飞行机组体系安全性的讨

论。大多数飞行人员认为飞行工程师席位非常必要。出于降低使用成本的目的,飞机厂家大力推行两人制飞行机组,其实这是非常短视的减配。尽管审慎的航空公司已配有第3位飞行人员,例如我国大多数骨干航空公司都加上了第3名飞行人员,但是飞机厂家只提供两人制驾驶舱的飞机,工作流程中也没有第3人的任务,因此,他们充其量也只能起到观察员的作用。

从预防火情和消防角度看,货物运输仍是航空运输体系中最不可控制的,因此是最脆弱的环节。1996年5月11日,美国瓦卢航空公司一架DC-9飞机执行592航班,从迈阿密前往亚特兰大,前货舱运载了一批未妥善封装的氧气发生器,氧气泄露加之钢瓶之间的碰撞起火,不仅迅猛燃烧,还点燃了附近的轮胎,机舱立刻充满了大量有毒性气体,不少人因此昏迷,失去控制的飞机在佛罗里达州的沼泽地中坠毁,机上110人全部罹难。

从国际民航组织到各国当局乃至航空公司自身,对货舱管理及其运输物品都有严格、明确和详细的运行规定。但规定毕竟需要人来执行,日复一日,难免疏漏;货舱一旦发生火情,因物品的品种繁杂,由于一些物品自身的性质,使它们的燃烧无需充足的空气,或需用相应的灭火剂。一旦形成火势,就现有的机上灭火技术而言,完全灭火基本上属于“不可能完成的任务”。

物品燃烧的同时还会产生大量高温气体,包括烟雾和有毒物质,飞机体积越大,及时排除这些烟雾和有毒物质越发困难。当前,为飞行机组和旅客配备的应急面罩等无法应对持续的浓烟、毒雾和烈火环境。毒害、窒息和呼吸道严重灼伤等都是导致人员死亡的重要因素。今年6月份,美国明尼苏达州飞行员协会,给本州运输安全负责官员致信,表明对驾驶舱烟雾环境的忧虑。信件指出,当前适航要求是,防烟面罩按驾驶舱有烟3分钟的条件设计。在大多数火情下,驾驶舱出现烟雾的时间远远不止3分钟。

历史上多次案例、包括本次UP6航班事件表明,燃烧所产生的大量烟雾超出了机上系统的排烟能力,飞行员无法看见飞行仪表,甚至摸不到空地通信的频率旋钮,以至于飞机从经过多哈的中途返回迪拜着陆时,无法调整频率,只能继续与多哈地面通话,多哈机场再传递信息给迪拜机场,而此时飞机已飞抵迪拜上空。

这就提醒人们必须重新审视空客A380、波音787等大型飞机,其驾驶舱采用大屏幕及鼠标操纵,在失火和浓烟情况下的可生存性、以及飞行操纵的现实性。

亲历过驾驶舱浓烟的飞行人员谈到,烟雾开始充斥时,看不见仪表的原因不仅是浓烟遮挡视线,更多的是因为大量轻质漂浮物和可燃颗粒牢固地粘附在显示屏上,无法及时和彻底清除。此外,在烟雾等高温影响下,屏幕也会出现不规则的异常色斑。他们说,在这种情况下,使用鼠标和触摸屏控制飞机,尤其是日趋大屏幕化的液晶屏,令人担心屏幕污染将使观看仪表和操纵飞机,成为一个新的“不可能完成的任务”。

尽快着陆,别无良方

鉴于上述种种因素,国际组织、专业协会和飞机厂家公认的教训是,对于在万米高空巡航的飞机而言,一旦发生火情,到飞机尚可操纵的生存时间,通常只有7至15分钟,因此务必首先做好紧急着陆的准备。

就当前的技术条件而言,所谓救火并不能消除火情,只能减缓燃烧范围和速度,争取时间,拯救生命。从消防角度看,救火是一个团队的集体合作,单枪匹马几乎不能胜任。况且,灭火必须具有相应装备,包括个人保护装置,占据有利的上风位置。

显然,对于机上失火的情况而言,大多数情况下,不具备相应的消防资源,能做的是:一旦发现火情,在采取消防行动的同时,要尽快着陆。鉴于飞行机组的头等大事是操作飞机,消防任务主要归属于乘务员和旅客了。

因此,对于旅客而言,管理好自己的物品,不要携带非正规渠道购买的电器、尤其是电池,按规定申报,这是最起码的责任。作为旅客,无论在登机时还是在客舱中,一旦发现异常,如闻到异味,就应立刻报告,不要迟疑。乘务员是机上消防的主力军,航空公司应加强乘务组与飞行机组的消防合练,要求乘务员注意观察,保护旅客报告异常情况的积极性,及时报告飞行机组,不可担心误报而不敢报。

飞行机组一旦接到火警报告,包括乘务组报告,应高度重视,严格执行相应的飞行程序。及时果断地决策,不要抱有侥幸心理。

作为航空公司而言,必须把“安全第一”落实到行动上,宁肯虚假火警导致紧急着陆,也要保护机组规范操作的积极性。

民航当局必须明确无误地加强处理火警的指导意见,国际航空界对“尽快着陆”的解释是:尽快着陆不仅指在附近机场着陆,也涵盖一切有条件的地理位置,甚至强迫着陆,也包括降落在江河湖海的各种水面上,争取最小的伤亡和损失。

正是有了明确无误的日常导向,美国合众航空公司的飞行员才敢于在起飞撞鸟后果断迫降在哈德逊河里,并不担心因此可能导致飞机损毁,更不担心事后受到公司和FAA的追究。

民航当局不仅要保障飞行人员因火警、包括误警的处置权,还应学习发达国家的经验,全面增强防灾意识。例如尽快实现国际接轨,禁止驾驶舱吸烟这一不安全行为。

一位亲历驾驶舱起火的机长说,当时他已闻到一股异味,但其他两位驾驶员声称没有,直到驾驶舱出现明火。那两位驾驶员事后分析说,因为他们频繁吸烟,对烟味早已不敏感。

令人担忧的是,我国民航飞行员的吸烟群体不仅依然庞大,而且现在开始蔓延到一些年轻的女乘务员,她们以吸烟为时尚,飞行中途禁不住烟瘾,进入驾驶舱,和飞行员们一起,喷云吐雾。

驾驶舱吸烟是一个危险因素,至少影响飞行人员的身体健康,发达国家的航空公司早已明文规定禁止在驾驶舱内吸烟。在公交行业都禁止司机在驾驶室内吸烟的当代社会中,正在走向“民航强国”之途的我国民航,也的确应该切实采取行动了。

责任编辑:京勉

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