喬善勛/文

2018年4月17日，一架波音737在執(zhí)飛西南航空1380號航班時，左側(cè)CFM56發(fā)動機在巡航階段失效，導(dǎo)致進氣道和部分整流罩脫落。發(fā)動機內(nèi)的碎片飛出后擊碎飛機舷窗，導(dǎo)致一名乘客遇難。這也是自2009年以來美國客機首次發(fā)生致命。

雖然飛機受損嚴重，飛行員還是想辦法安全降落在費城，機上剩余的148人平安落地。最終報告指出，原因是發(fā)動機13號風(fēng)扇葉片因金屬疲勞，從發(fā)動機軸心分離，導(dǎo)致一片扇葉脫落。這也凸顯出737發(fā)動機短艙設(shè)計缺陷問題，以及它隱藏了二十多年的致命缺陷。

圖、西南航空經(jīng)營一支全波音機隊

西南航空是全球最大的低成本航空公司，總部位于美國得克薩斯州達拉斯，航線通達城市121座。西南航空是全球最大的波音737運營商，旗下機隊的786架客機均為波音737型。

西南航空1380號（WN1380）航班是從美國紐約拉瓜迪亞機場飛往達拉斯愛田機場的定期航班。2018年4月17日，1380號航班機長是塔米·喬·舒爾茨（Tammie Jo Shults），56歲，她此前曾是美國海軍戰(zhàn)斗機飛行員，累計飛行11715小時，其中737型為10513小時。副駕駛達倫·李·埃里索（Darren Lee Ellisor），44歲，他此前曾是美國空軍飛行員，累計飛行9508小時，其中737型為6927小時。航班上一共搭載149人，包括144名乘客和5名機組成員。

圖、舒爾茨曾是一名海軍戰(zhàn)斗機飛行員，她曾是美國海軍第一位駕駛F-18A大黃蜂戰(zhàn)斗機的女飛行員

執(zhí)飛航班的是一架注冊號N772SW的波音737-7H4型客機，機齡22.7年，累計飛行63521小時/37021起降循環(huán)。這是第三代737機型，在2000年7月交付予西南航空公司。

N772SW號機搭載著兩臺CFM56-7B24型發(fā)動機。左側(cè)發(fā)動機在1997年制造，2012年安裝在N772SW號機上，累計飛行67040小時/40569循環(huán)。沒有人知曉，發(fā)動機深處有一個細微但危險的缺陷。

圖、N772SW號機

上午（下同）10點43分，1380號航班從拉瓜迪亞機場起飛，開始向38000英尺（約11582米）巡航高度爬升。11點03分，飛機爬升至9800米高度時，左側(cè)發(fā)動機突然發(fā)生失效，大部分發(fā)動機進氣道和部分整流罩脫落，一塊碎片擊穿客艙窗戶，導(dǎo)致飛機發(fā)生爆炸性減壓，駕駛艙響起多個警報聲。

飛機因劇烈震動開始向左傾斜，傾斜一度達到41.3°，回過神的副駕駛埃里索奮力操縱，才將飛機改平。飛行員評估飛機后，很快意識到發(fā)動機出故障了，機長舒爾茨決定緊急下降。

兩名飛行員開始戴上氧氣面罩，副駕駛開始緊急下降。機長要求降落在最近的機場，但是附近都是小機場，他們最后決定降落在費城。飛機受損嚴重，難以控制。機長決定接管飛行，副駕駛執(zhí)行緊急檢查單。

圖、發(fā)動機爆炸瞬間示意圖

飛機下降至3000米以下后，氧氣逐漸充足，機長舒爾茨決定執(zhí)行長進近，以確保有時間完成檢查單。此時乘務(wù)員傳來緊急消息：窗戶爆開了，有人被吸了出去！

第14排的一名女乘客詹妮弗·里奧丹 (Jennifer Riordan) 被卡在窗戶上，在兩名乘客的幫助下，乘務(wù)員將受害者拉入艙內(nèi)。里奧丹危在旦夕，飛行員決定加快著陸速度。

里奧丹被拉入艙內(nèi)，其他乘客對她展開緊急心肺復(fù)蘇，她的健康狀態(tài)很糟糕，頭部、頸部和軀干遭受嚴重的鈍器外傷。

圖、飛機受損示意圖

現(xiàn)在飛機雖然處于飛行員的掌控之中，但是客艙中的乘務(wù)員卻面臨一個棘手的問題：他們需要重新安置14B和14C座位的乘客。

1380號航班坐滿了乘客，飛機沒有空座。一名乘務(wù)員決定讓一名乘客坐在后廚房的折疊座椅上，她則坐在地板上，被附近的乘客拉住。另一名乘客和乘務(wù)員也坐在地板上。

緊急狀況也激活了機長舒爾茨駕駛戰(zhàn)斗機的“基因”，她知道飛得越快，飛機越利于操縱。她決定使用5°襟翼加快降落速度。

由于使用減襟翼構(gòu)型，飛機落地速度比正常情況快了80公里/小時。1380號航班最終平安降落在費城機場27L跑道上，由于沒有直接危險，飛行員并沒有立刻疏散乘客，而是讓醫(yī)護人員進入飛機救助傷者。

里奧丹被送往費城的一家醫(yī)院，但最終不治身亡。她也是美國商業(yè)航班九年多第一位遇難的乘客。

圖、NTSB調(diào)查員查看受損的發(fā)動機

美國國家運輸安全委員會（NTSB）接手了后續(xù)的調(diào)查。很明顯，飛機發(fā)動機發(fā)生了非包容性，風(fēng)扇葉片在飛行中脫落。

CFM-56渦扇發(fā)動機的主風(fēng)扇盤由24個連接到輪轂的風(fēng)扇葉片組成，正常運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機前端的風(fēng)扇盤每分鐘旋轉(zhuǎn)約五千次，將大量空氣吸入發(fā)動機驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動。其中一塊葉片從輪轂上脫落了，調(diào)查員還從其他葉片上觀察到了“沙灘紋”。

“沙灘紋”也被稱為疲勞輝紋，是指金屬構(gòu)件在交變載荷下發(fā)生疲勞裂紋時在斷口上留下的顯微痕跡。每一周次應(yīng)力循環(huán)總要使裂紋發(fā)生一個微小的擴展，在斷口上留下較為平坦的斷面。如果將該斷面作電子顯微鏡觀察時，則可以觀察到一組近似平行的彎曲線條，形似沙灘線。

圖、風(fēng)扇葉片出現(xiàn)的“沙灘紋”

出現(xiàn)“沙灘紋”， 意味著風(fēng)扇葉片發(fā)生了金屬疲勞斷裂。

隨著時間的推移，風(fēng)扇葉片的裂紋會變得越來越長，直至葉片失效。航空公司機務(wù)會通過定期檢查確保葉片安全。

維修記錄顯示，左側(cè)發(fā)動機曾在2012年進行過一次大修。在檢修期間，機務(wù)會將每塊葉片的涂層去掉，再使用熒光液滲透探傷檢查金屬疲勞裂紋。

圖、熒光液滲透探傷出的裂紋會呈現(xiàn)熒光細線

該探傷法使用含有熒光物質(zhì)的滲透劑，經(jīng)清洗后保留在缺陷中的滲透液被顯像劑吸附出來。用紫外光源照射，使熒光物質(zhì)產(chǎn)生波長較長的可見光，在暗室中對照射后的工件表面進行觀察，通過顯現(xiàn)的熒光圖像來判斷缺陷的大小、位置及形態(tài)。

左側(cè)發(fā)動機失效的是第13號葉片，在2012年的大修中并未發(fā)現(xiàn)問題。在當時，發(fā)動機的所有葉片都處于正常狀態(tài)。每1500~3000次飛行之后，機務(wù)都會對葉片進行潤滑和目視檢查。從大修到發(fā)生，左側(cè)發(fā)動機累計飛行18088小時/10712循環(huán)，其中進行了七次例行檢查。

金屬疲勞斷裂屬于脆性斷裂，部件看起來正常，既沒有變形，也沒有彎曲，但是內(nèi)部的裂紋卻會越變越大。發(fā)動機啟動后，離心力會將葉片向外拉伸，葉片根部會承受更多應(yīng)力。為了固定葉片，葉片根部會設(shè)計成燕尾榫形狀：一個更寬的凸緣部分，風(fēng)扇輪轂的邊緣，利用旋轉(zhuǎn)力將葉片牢牢地固定到位。

但是發(fā)動機制造商CFM低估了燕尾榫承受載荷的大小。隨著發(fā)動機數(shù)以千計的啟停，一些CFM56風(fēng)扇葉片的燕尾榫在生命周期的早期就會形成疲勞裂紋，這比預(yù)期的要早。

圖、發(fā)動機受損圖

2016年8月27日，一架執(zhí)飛西南航空3472號航班的波音737客機，從新奧爾良起飛不久，發(fā)動機葉片和燕尾榫分離。葉片碎片在發(fā)動機內(nèi)旋轉(zhuǎn)，向前移動撞擊發(fā)動機進氣道。高速飛出的碎屑刺破了左側(cè)機身，導(dǎo)致客艙失壓，并損壞了機翼和尾翼。

飛行員執(zhí)行緊急下降，迅速備降在彭薩科拉國際機場，此次事件并未造成人員傷亡。

事后，CFM發(fā)布一份服務(wù)公告，要求自上次大修以來，對累計超過15000個飛行循環(huán)的風(fēng)扇葉片進行超聲波檢查，以檢測裂紋。

圖、左側(cè)為2016年西南航空3472號航班，右側(cè)為2018年西南航空1380號航班，破損發(fā)動機對比圖

調(diào)查員使用高倍顯微鏡，從1380號航班失效葉片上發(fā)現(xiàn)了32636條輝紋，這些裂紋早在6年前就出現(xiàn)了。2012年發(fā)動機大修時沒能檢查出來，可能因為裂紋還不夠深。后續(xù)的目視檢查中也沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，是因為它隱藏在銅鎳銦涂層下面。

2018年4月17日，發(fā)動機葉片的裂紋已經(jīng)深達1.23厘米，非常逼近失效的臨界點。

圖、一塊失效的風(fēng)扇葉片顯示出有疲勞痕跡的斷裂表面

令人擔(dān)憂的是，當時還有超過4千架737使用同款發(fā)動機葉片。這意味著1380號航班的災(zāi)難隨時可能在空中上演。

NTSB認為超聲波檢測能更有效地發(fā)現(xiàn)裂紋。這是一種無損檢測技術(shù)，它使用頻率為0.1-15MHz的超聲波脈沖檢測材料內(nèi)部缺陷。

但是超聲波檢測在當時并未被認證，因此也沒有大規(guī)模推廣使用。

圖、超聲波檢查發(fā)動機葉片示意圖

1380號航班同樣暴露出CFM56包容性設(shè)計問題。風(fēng)扇盤被一個具有保護性的風(fēng)扇整流罩包圍，它能吸收彈出風(fēng)扇葉片的高能沖擊。整流罩由兩個半圓形部分組成，通過鉸鏈連接到機翼吊架上。它在維修時能向兩側(cè)打開。

CFM發(fā)動機整流罩通過底部三個徑向鎖固定在一起，葉片斷裂甩出后，直接擊中了底部的徑向鎖，這也是發(fā)動機最脆弱的地方之一。猛烈的氣流吹開了整流罩，導(dǎo)致碎片高速向外擴散。而發(fā)動機在取證的時候，并未考慮到這種失效情況。

圖、風(fēng)扇整流罩結(jié)構(gòu)圖

1380號航班左側(cè)發(fā)動機13號葉片的裂紋，在日積月累地運轉(zhuǎn)中越變越長，最終在2018年4月17日的飛行中失效。葉片擊中整流罩徑向鎖，導(dǎo)致非包容性故障。一塊碎片擊碎14排座位窗戶，爆炸性減壓將一名乘客吸到艙外。

調(diào)查員找到風(fēng)扇整流罩時，發(fā)現(xiàn)它并未失效。按照設(shè)計，斷裂的風(fēng)扇葉片從未突破整流罩的鋁合金壁。相反，CFM56-7發(fā)動機未能滿足另一個要求：在風(fēng)扇葉片脫落事件（FBO）中，發(fā)動機短艙結(jié)構(gòu)保持完整。

1996年，CFM56-7發(fā)動機在取證進行測試時，證明彈出的風(fēng)扇葉片被包裹在風(fēng)扇整流罩內(nèi)。測試數(shù)據(jù)發(fā)給波音公司，波音公司設(shè)計了風(fēng)扇整流罩和進氣道，這兩部分共同構(gòu)成了發(fā)動機短艙。

圖、CFM56-7發(fā)動機和短艙示意圖

1997年，波音公司使用計算機模擬計算顯示，在風(fēng)扇盤上發(fā)生FBO事件，不會破壞短艙結(jié)構(gòu)完整性。但是這些場景沒有涉及風(fēng)扇徑向鎖。

當13號風(fēng)扇葉片斷裂后，斷塊砸向整流罩包容環(huán)底部，其中2塊殘留在包容環(huán)內(nèi)，發(fā)動機發(fā)生喘振，斷塊打斷進氣道和包容環(huán)連接部，導(dǎo)致進氣道脫落。

斷塊還對徑向鎖發(fā)出能量非常大的沖擊載荷，導(dǎo)致徑向鎖失效。整流罩破裂后，斷塊飛離擊碎第14排窗戶，飛機發(fā)生爆炸性減壓。讓發(fā)動機故障變成了一起致命。

飛機能平安落地也仰仗舒爾茨機長和副駕駛埃里索的通力協(xié)作，正是他們多年的訓(xùn)練和經(jīng)驗，才讓這架嚴重受損的飛機平安落地。

圖、發(fā)動機受損的整流罩

NTSB還指出另一個安全隱患，根據(jù)《西南航空公司的機組人員手冊》，所有乘務(wù)員在著陸期間都應(yīng)該坐在他們的折疊座椅上，以協(xié)助緊急疏散。但其中兩人卻坐在地板上，如果著陸時發(fā)生意外，兩人可能會受重傷。

此外，乘客還需要安置沒有座位的乘客，他們也不應(yīng)該坐在地板上。但此時就會形成一個悖論，航空公司沒有考慮過座位數(shù)減少的情況。14排的三個座位不能坐，飛機上的人比有效座位多。

NTSB發(fā)布最終的報告，其建議波音公司重新設(shè)計發(fā)動機整流罩，避免葉片脫落導(dǎo)致的嚴重。美國和歐洲的制造商也開始評估其他發(fā)動機，以確保沒有類似安全隱患。西南航空公司向乘務(wù)員強調(diào)緊急著陸時坐在折疊座椅的重要性。美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）制定關(guān)于在飛行中缺少座位的行動指南。

圖、1380號航班調(diào)查報告封面

發(fā)生后，F(xiàn)AA下令對所有高循環(huán)的CFM56風(fēng)扇葉片進行超聲波檢查。西南航空更是宣布對所有的CFM56風(fēng)扇葉片進行檢查。自從1380號航班以來，再也沒有發(fā)生過類似的發(fā)動機故障。而涉事的N772SW號機也一直“賦閑”，存放在加利福尼亞州維克多維爾的倉庫中。

1380號航班所有機組人員在白宮舉行的招待會上都因英勇行為而受到表揚。

圖、《鋼鐵般的意志》封面

2019年舒爾茨寫了一本關(guān)于此事件的書《鋼鐵般的意志》。2020年舒爾茨從西南航空公司退休，當年12月10日，她入選國際航空航天名人堂。