飞机因突发状况返航，为何要在空中兜兜转转？

　　来源： 把科学带回家

　　撰文 | Mirror

　　不久前，川航货运航班3U3839在从重庆飞往莫斯科的途中，突然出现机械故障，机组人员出于安全考虑决定返航。

3U3839航班飞机着陆前的轨迹 | 图源：Flightradar24

　　令人意外的是，这架飞机并没有直接返航，而是在空中兜兜转转了数小时后才在机场安全降落。

　　按一般人的想法，飞机遇到紧急情况需要降落时，难道不是应该尽快飞到目标机场降落，为什么要花这么长时间兜圈子？

　　飞机的导航系统并没有问题，地面的状况也不复杂，这其实是驾驶员在特意绕圈，为安全着陆做准备。

　　飞机在盘旋过程会消耗燃油，从而减轻机身重量，这样在着陆时就不会超重。

　　可飞机起飞时载油量分明更重，怎么着陆时才担心超重？

飞机着陆 | 图源：Wikimeida Commons

　　不同于汽车的固定载重限制，飞机的起飞和着陆分别有两个不同的重量限制——最大起飞重量和最大着陆重量。前者通常远大于后者，例如波音747-400的最大起飞重量比最大着陆重量多了100吨。

　　这不难理解，毕竟飞机是以相当大的速度落向地面，乘客都能感受到那股冲击力。如果飞机载重过大，冲击力就会超出机身结构的承受力。此外，携带过多燃油着陆也有起火风险。

　　所以飞机在加燃油时不是像汽车那样加满就行，而是要同时考虑起飞和着陆时的重量限制。不同航线的燃油消耗显然不同，如果航线比较短就少加点，让飞机的着陆重量能及时减轻到安全范围内。

　　然而，普通客机正常航行时的油耗只有几吨每小时，万一途中遇到十万火急的情况，比如有病人需要抢救，而飞机又处于超重状态又该怎么办？

　　此时的飞机显然没有时间花数小时盘旋耗油，这时候还有两种更快的选择：超重着陆或者直接放油。

　　超重着陆的风险显而易见，不过如果没有超重过多（一般不超过1%），在机组和空管的配合下，也可能安全着陆，因为飞机在设计时已经考虑到了这种紧急情况。

　　当然最稳妥的还是避免超重，把油放掉。这可不是把油箱打开就行了，而是需要专门的应急放油系统。

图源：王鹏，朱德轩（2016）

　　这个系统通常与供油系统整合在一起，飞机的大部分燃油都装在机翼那段，应急放油系统能够把燃油泵到翼尖喷出，并且能够控制放油速率。

机翼放油装置 | 图源：Wikimeida Commons

　　应急放油程序启动后，飞机的重量将在15分钟内降到安全着陆标准，每分钟就会放掉数吨燃油。

　　2018年，东航MU587航班的波音777-300ER从上海飞往纽约的途中，机组人员就曾为抢救一名病情危急的乘客，而排放掉约30吨的燃油，然后备降阿拉斯加的安克雷奇机场，这位乘客因此得到及时救治。

　　既然放油更快，遇到突发状况的飞机为什么不都选择直接放油？

　　不是所有飞机都有应急放油系统，它通常应用在受超重影响大的大型飞机上，比如波音747和空客A380。如果飞机的最大起飞重量和最大着陆重量相差不大，则不配备这个系统，比如波音737、空客A320。还有一些飞机出于性价比等因素的考虑将应急放油系统作为可选项，比如波音767和空客A330。

波音767-300 | 图源：Wikimeida Commons

　　2020年，加拿大航空837航班的波音767-300的左发动机失火，飞机需要紧急降落，但由于没有应急放油系统，飞机在空中盘旋耗油4小时后才降落。

加拿大航空837航班飞行轨迹 | 图源：Flight Radar

　　这次川航返航的空客A330同样没有选装应急放油系统，所以也得盘旋耗油。

　　应急放油过程需要机组和空管时时掌控飞机自身和周边的情况，以免造成更大的伤害。中国民用航空局和美国联邦航空管理局（FAA）都对飞机应急放油的要求有详细规定，包括以下几点（摘自《中国民用航空规章》）：

　　上面这些保障的是机上人员的安全，那么放油会不会威胁到地面上的人呢？比如下一场燃油雨？

　　大多数情况下，飞机是在数千米的高空中放油，燃油高速喷出后会雾化、蒸发，因此对机身和地面上的人都不会造成直接影响，但污染大气无可避免。

　　当飞机处于5000~6000英尺（1524~1828米）的高度时，释放的燃油一般能在落地之前完全蒸发。所以在条件允许的情况下，飞机放油时的高度要超过这个范围，尽量高于3000米，并且要远离居民区和其他飞机。

　　除此之外，飞机放油还要小心避开空中的强静电区，因为搞不好一个静电火花就会引火上身，让情况火上浇油，静电也是加油站着火事故的元凶之一。

　　当然，放太多也不行。中国民航局应急放油规定：剩余油量至少要保证飞机能从海平面爬升3000米，然后以最大航程速度巡航45分钟。

　　然而，我们无法预料飞机会在何时何地出现何等程度的突发情况，所以很多时候要靠机组和空管的临场判断，必要时也可打破常规，目的都是尽可能避免或降低人员损伤。

　　如果客观条件不可控或者操作不当，地面居民就可能受到波及。2020年，达美航空89航班的波音777-200ER飞出不久后就因为单侧压缩机失速而返航，当时机长表示情况可控，机上人员最终全部安全着陆。

达美航空飞机低空放油 | 图源：BNONews

　　然而，由于机组在未告知空管的情况下低空放油，大量燃油未完全蒸发就淋到了地面上，而那片区域又是居民区，还有几所学校，至少56人因此皮肤或肺部受伤。

　　总体而言，当飞机面临突发状况时，应急放油或盘旋耗油是一种有效的安全措施。和飞机起飞前的安全提示一样，我们很容易忽视它们，但为了生命安全，准备再多也不多余。