强烈建议：为客机整体加装降落伞和反推火箭，防止机毁人亡
2022/3/29 19:27:36 科学国学佛学论坛
全世界民航客机坠毁事件，一直是常态：机毁人亡，无有生还!如此严重而惨烈的事故，其实是可以解决的。多年前我就想说，直到眼下的“3·21”东航MU5735空难，促使我正式提出强烈建议和呼吁：请求民航客机制造商，为飞机整体加装巨型降落伞和反推火箭，确保飞机在高空出现飞行故障时，可以打开降落伞，整机缓慢下降，再配备反推火箭，控制下降的速度和方向，最终安全软着陆。 一、实施方式 在飞机背部的前部、中部和后部，配置1-3个或更多个伞仓，贮备巨型降落伞。当飞机失去动力下坠时，打开伞仓盖，释放降落伞。根据飞机的自身重量和载重量，决定释放降落伞的数量，让飞机匀速低速下降。同时，在飞机底部的三个起落架仓或其附近货仓处，配置三枚或三组反推火箭。反推火箭的推力方向可以调整，从而改变飞机的降落方位，避开高山、河流、房屋等，力争降到平坦的野地上。在最后的着陆阶段，反推火箭全面启动，快速缓冲下降速度，力争飞机以零速度接触地面，实现安全软着陆。 二、可行性分析 人们往往关心的是，飞机失事后为什么不给个人配备降落伞的问题。首先是没有足够的时间，让乘客都跳伞；其次是高空的低压、低温和低氧，个人离开飞机无法存活；第三是伞的大小需要与个人重量匹配，否则就会出现落不下来或快速摔下来两种后果；最后，安全跳伞需要专门训练。 虽然乘客个人无法跳伞，但却可以让飞机整体伞降，除非飞机发生的事故是爆炸解体。 伞降飞机的根本问题是：降落伞的阻尼能力与飞机重量的匹配。 1.降落伞(Parachute)的空投能力我们熟悉的是军事和航天领域的伞降技术，出于保密的原因，一般只能在视频中观看其表演与表现。空投坦克已经是成熟的技术，坦克的重量轻者10吨左右，重者可达18-22吨。各种类型的坦克降落伞(Tank Parachute)或空投伞，性能十分可靠(图1)。
图1 多级多重降落伞空投坦克 欧洲航天局为登陆火星，近年建造了直径35米巨型降落伞，重90千克，伞绳长5千米。美国宇航局于2009年测试了世界上最大的火箭降落伞(回收伞)：直径46米，重1吨，这是迄今为止制造的最大的火箭降落伞，使22,679千克的试投物品得以回收(图2)。
图2 2009年美国宇航局测试了世界上最大的火箭降落伞 2.常用民航客机的重量客机的重量包括自身空载重量、加载燃油重量和乘客行李重量及货物重量，四者加在一起为最大起飞重量。下面是常见波音和空中客车的最大起飞重量：波音737的空重为28吨，最大起飞重量为49吨。波音747-100最大起飞重量：333吨。 波音 747-8I 最大起飞重量为440吨。 空中客车320最大起飞重量77吨。空中客车330最大起飞重量230吨。空中客车A380最大起飞总重560吨。即使飞机满载起飞，随着燃油的消耗，重量会逐渐减轻。民航客机飞一次需要的油量从6吨到160吨不等，因此，燃油在飞机最大起重量中占有相当大的比例。 3.降落伞的组合应用从前面数据可以看到，已知降落伞的空投能力是20多吨，空投坦克的两组降落伞或回收火箭的两顶降落伞合用，就可以将波音737空降落地；三组合用，就可以将空中客车320空降落地。比波音737重5-10倍的波音747系列和空中客车330、380系列，则需要更多更大的降落伞。比如，将美国宇航局的20个巨型降落伞进行多组多级使用。或者，制造更大的单个降落伞，以减少降落伞组合数量。伞数增加，会存在空间限制，不过，作者认为，是可以克服的技术问题。飞机发生事故时的实际载客量和剩余燃油量是不同的，通过控制打开降落伞的组数和级数，可以获得理想的下降速度。 4.反推火箭的应用因为飞机迫降时需要选择平坦安全的着陆地点并避免落地时的强烈撞击，需要在飞机底部加装反推火箭。反推火箭(Retrorocket)在航天领域的应用，已经非常成熟。最简单的就是航天器的回收，在邻近地面时开启反推火箭，让太空仓轻缓落地。其实，作者建议的客机降落方案，就是一个加强版的太空仓回收模型。目前，复杂而强大的反推火箭是马斯克SpaceX的猎鹰 9 号火箭的回收，具有极高的准确性和可靠性(图3)。如果在客机的三个起落架仓或其附近的货舱里，加装三枚小型反推火箭，就可以在低空点燃，通过斜喷来推动飞机横向移动，避免降落在山坡、江河、房屋等危险地带，选择平坦的土地、广场降落。在飞机接近地面时，全部三个火箭开启，通过反向推力，迅速降低飞机下降速度，力求轻缓接触地面。至于用什么样的反推火箭，属于军工航天保密领域，作者一无所知。但作者确信，只要国家愿意将军工技术转民用，是没有技术困难的。此外，可以在机腹货仓中安装喷口朝下的小型涡轮发动机，燃烧飞机本身的燃油，产生向下的反推力，代替反推火箭，进行方向调整和缓冲着陆。
图3 马斯克SpaceX的反推回收火箭 三、实施方案在新生产的客机上，在机舱背部设置降落伞仓和开启装置、在机腹加装反推火箭，是没有技术困难的。是否能够在现有的民航客机上加装这两种装置，才是最大的问题。飞机的底部前后都有货舱(Baggage compartment)，是非常适合安装降落伞的空间(图4)。当发生事故时，机长操纵自动系统，打开货舱门，弹出降落伞，从飞机两侧围绕机身向上打开，同样可以起到理想的效果。只不过，货舱门通常只开在飞机的一侧，为了保持平衡，需要从另一侧开一小窗，设置专门的降落伞释放口。打开降落伞的时机，应当是在飞机失速且刚开始垂直下落时，即水平速度与垂直速度都近于零时，打开降落伞是最理想的。如果遇到强对流空气使飞机失速，在打开降落伞下降中，离开强对流空气团后，还可以切断伞索，恢复正常飞行。遇见飞机引擎机械故障时，同样可以在下降过程中尝试排除故障，重启发动机，恢复正常飞行。因此，伞索与飞机的连接处，可设置切断或抛弃装置。飞机着陆时起落架无法放下，是多见故障。那么，在飞机接近跑道时，开启反推火箭，完全可以实现安全着陆。飞机引擎着火是多见的故障，火焰可以烧坏伞索，因此，在伞索的起始端200米左右，应当使用钢索或其它阻燃材料制造。
图4 波音747-400 货仓结构(1-5)模式图，是加装降落伞和反推火箭的理想空间和位置。 四、应用实例作者在写作本文时查到，加拿大科学家在一架无人驾驶的小型飞机上，模拟了一段飞机失事时紧急降落装置的效果：在一个狂风暴雨的夜晚，一架小型客机突然失控，眼看就要撞到大山上去，就在这紧急关头，驾驶员果断地使用了紧急降落伞系统，一个巨大的降落伞在飞机尾部打开了，小飞机在降落伞的“帮助”下终于慢悠悠地安全降落在山前一块平地上，飞机里的橡胶假人一点损伤都没有。其降落伞只能负荷大约1800千克的重量，帮助一架只有900千克重量的小型飞机降落。 综上的所述，在小中型客机上，加装降落伞和反推火箭，甚至不用反推火箭，是没有任何技术障碍的。在大型客机上则需要进一步攻关，研制巨型降落伞及组合方案。问题仅仅在于，飞机制造商们是否愿意在这方面增加投入。后者又取决于政府是否能向那些高大上的飞机制造商们提出更高的安全标准。政府的态度又取决民众的需求、期待和呼声。因此，如果民众能达成共识，政府能下定决心，厂商一定能付诸实践。作者呼吁，为了我们共同的飞行安全和他人的宝贵生命，是时候把高度保密的军工和航天技术应用到民航客机上了。作者是医科博士，本无意插足当航空领域的第三者，但想到它山之石可以攻玉的古训，还是认真地提出这一设想。作者希望，通过大家的转发、讨论，在民众中凝聚共识、优化方案，会有希望促成飞机制造商落到实处的。作者更希望，中国民航客机厂家们，能率先迈出这世界的第一步。
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