原载航空历史迷(http://blog.sina.com.cn/u/1784185330)
空难,总是以惨痛的代价成为新闻头条。如2013年7月6日,韩国韩亚航空公司的一架波音777-200型客机在美国旧金山国际机场降落时,因机尾触地失火造成3名中国乘客身亡;2013年11月17日,一架波音737-500在鞑靼斯坦共和国喀山机场降落时坠毁,机上50人全部罹难;2014年3月8日,马来西亚航空公司的MH370航班从吉隆坡飞往北京途中离奇转向消失在印度洋上……追查这类事件的根源,人为因素往往占了很大比重,一再让人联想起航空界由来已久的“墨菲定律”或称“墨菲法则”(Murphy's Law):凡是可能出错的事情必定会出错。那么这条宿命似的定律到底是怎么来的呢?飞行中的致命错误真的无法避免吗?
挑战极限的“人体试验”
很多人都曾听说过墨菲定律或是类似的说法,比如“事情如果有变坏的可能,不管这种可能性有多小,它总会发生,并会引起最大可能的损失。”也就是中国人常说的“怕什么就来什么、要多糟就有多糟。”但长期以来大家对这样的说法只是知其然而不知其所以然。实际上这位让人避之不及的“墨菲”还真不是凭空杜撰出来的,而墨菲定律则是半个多世纪前美国空军一个特殊试验项目的“副产品”。

那是二战结束后不久,正值航空动力从螺旋桨向喷气式过渡的阶段,飞机性能的突飞猛进也对飞行的安全性提出了更高的要求。那么如果发生坠机事故,机上人员到底能承受多大的重力加速度(即物体受重力作用时所具有的加速度,用g表示,标准值为g=9.80665米/秒^2)呢?对于这个问题,航空业内长期以来普遍认为其极限是18个g,几乎所有的军用飞机在设计时都以此为参考。然而二战中的一些事例表明这个经验之谈并不准确,比如有的舰载机在航母上降落时发生猛烈的冲撞而损毁,但飞行员还能存活下来,因此有必要进行详细的科学研究。
1947年,诺斯罗普飞机公司与美国空军的航空医学研究室合作,开展一项代号为MX981的高速火箭滑车试验项目,以测试人体在瞬间减速时承受冲击的能力极限。试验地点选在加利福尼亚州的穆洛克干湖机场(1949年改名为爱德华兹空军基地,发展成著名的航空航天研究中心),因为这里不仅有开阔平坦的场地,还有一段原本用于测试缴获的德国V-1火箭的铁轨可供利用。技术人员着手改造这条610米长的铁轨,在末端安装了长约14米的一套液压制动器,像是一排排恐龙牙齿。他们还制造了一台用在铁轨上高速滑行的金属车,重680千克,可承受100个g的冲击力。这台绰号“哇呀”(Gee Whiz)的滑车上设置了人员座椅和测试仪器,后部安装有4个火箭助推器。每个助推器能产生2268千克的推力。通过启动不同数量的助推器和调节制动器的压力,就可以让滑车及其载荷在滑行和减速过程中承受到不同的作用力,模拟出坠机时所受到的冲击。

设在穆洛克机场的MX981项目试验轨道,火箭滑车上起初还装有防护罩

Gee Whiz火箭滑车全貌,除了前方的挡板,受试乘员完全暴露在外
MX981项目组的军方主管是医学博士约翰·斯塔普(John P.Stapp)上尉,不仅学识渊博,也以胆大心细而著称。当时诺斯罗普公司带来了一个重84千克的假人,起名“奥斯卡8号撞球”,准备安装在滑车上作为试验对象。不过斯塔普就提出一个让同事们都惊呆了的想法:他要坐上滑车体验高速制动产生的效果,以获取第一手资料。这可不是一时的冲动,尽管有些专家宣称人体承受18个g时骨头都会被震裂,但斯塔普根据细致的研究认为正常人应该可以承受两倍力度的冲击。另外他也不愿意别人在自己负责的试验中受伤或丧命,因此决定要亲自上阵。

奥斯卡8号撞球

“奥斯卡”在高速滑行中被安全带勒断,躯干冲破架在滑车前的木制挡板,飞出200多米远
当然,试验刚开始时还是用假人做主角,目的是找出设备和程序中可能存在的不足并加以修正。在1947年4月30日的第一次试验中,主制动器就失灵了,结果滑车被整个抛到沙漠中。还有一次是“奥斯卡”在高速滑行中被安全带勒断,躯干冲破架在滑车前的木制挡板,飞出200多米远。经过不断的测试和改进,到12月时斯塔普认为进行“人体制动”的条件已经成熟。出于谨慎起见,他第一次登上滑车时是面向后方而坐,只启动了一个火箭助推器,滑车的最高时速约为155千米,制动时产生的冲击也仅有10个g。此后,滑车的时速和制动的强度逐渐提高。到1948年8月,斯塔普已经完成了16次真人试验,不仅突破了18个g的底线,甚至达到35个g的惊人纪录,事实证明他的设想是正确的。

医学博士约翰·斯塔普(John P.Stapp)

Gee Whiz火箭滑车急剧减速时的动态
脱口而出的经典定律
而“墨菲”就在这个时候登场了。这里说的是爱德华·墨菲(Edward A.Murphy),1918年出生于巴拿马运河区,1940年他从美国军事学院也就是大名鼎鼎的西点军校毕业后,加入了美国陆军航空队。二战期间,墨菲曾在中国-缅甸-印度战区服役。尽管学过飞行,但他更擅长的是机电工程。1947年美国空军成立后,墨菲来到俄亥俄州代顿的莱特-帕特森空军基地负责技术工作,军衔最高时升至少校。1952年退役后,墨菲继续在北美航空、道格拉斯和休斯等飞机公司从事安全保障方面的工作,包括为多种军用飞机和试验飞机设计乘员逃生装置,据说他还参与研制了“阿波罗”载人航天计划中的宇航员生命支持系统。

爱德华·墨菲(Edward A.Murphy)
当斯塔普开展“人体制动”试验时,墨菲并没有直接参与,他正在莱特航空研究中心进行另一个类似的项目,使用的是高速离心机,并为此研制出一些专用的电子测量仪器。斯塔普听说后,联系到墨菲请他帮忙提高滑车上所用加速计的精确度。墨菲先是按要求把所需的设备发了过去,但在斯塔普的测试中却出现莫名其妙没有读数的故障。墨菲只好亲自跑一趟,到穆洛克试验现场解决问题。经过仔细检查,大家发现原来是技术人员在滑车座椅的安全带上安装测量仪的传感器时,刚好把接线全都装反了,导致仪器毫无反应。
