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上周五，美国西南航空公司 812 次航班从凤凰城飞往萨克拉门托的航班上部客舱裂开了一个 1.5 米长的裂口，这将对商业飞机维护的性质和频率产生深远的影响。美国联邦航空管理局 (FAA) 周二发布指令，命令检查约 175 架波音 737 飞机——其中 80 架在美国注册，大部分由美国西南航空公司运营——使用电磁设备来识别金属疲劳。
美国联邦航空管理局的目标是波音 737 系列 300、400 和 500 型飞机，这些飞机已累积超过 30,000 个飞行周期（起飞和着陆），以防止 4 月 1 日事件重演。一架服役 15 年的美国西南航空公司波音 737-300 飞机在飞行 18 分钟后，在约 10,670 米的高度机身破裂，迫使飞行员在亚利桑那州海军陆战队航空站尤马紧急降落。
国家运输安全委员会 (NTSB) 表示，其调查人员在事故飞机机身长度上的两条铆接接缝线上的搭接接头部分发现了裂缝。随后的西南航空检查在另外五架飞机的搭接接头处发现了裂缝，这些飞机也被停飞。正在进行的电磁涡流测试使用探头将高频和低频信号发送到飞机蒙皮中。探头从一个铆钉移动到下一个铆钉。金属中的任何裂缝都会改变电流信号，并向检查员提示潜在问题。
国家运输安全委员会称，812 次航班上失效的铆接接头没有经过广泛检查，因为它们被认为不易疲劳。美国西南航空公司的执行副总裁兼首席运营官迈克·范德文在新闻稿中表示：“我们在 812 次航班上看到的是一个全新的未知问题。”
美国西南航空公司是美国最大的国内航空公司，每天有超过 3,400 趟航班，其商业模式完全依赖波音 737 飞机，这些飞机大多在繁忙的区域航线上频繁飞行，尽管该航空公司近年来已扩展到中西部和东海岸。这种方法，加上简陋的服务，为美国西南航空公司节省了资金，但也使其飞机承受了大量的飞行周期。
《大众科学》采访了斯诺里·古德蒙德森，他是佛罗里达州代托纳比奇安柏瑞德航空大学的航空航天工程助理教授，询问裂缝（例如可能导致机身破裂的裂缝）的原因，812 次航班乘客在飞机破裂时的体验，以及神经网络将来如何能够检测到裂缝，从而在裂缝变成问题之前就发现它们。在加入安柏瑞德航空大学之前，古德蒙德森曾在明尼苏达州德卢斯的西锐飞机公司担任飞行测试工程师、结构工程师和首席空气动力学家 15 年。
[以下是采访的编辑稿。]
飞机外部铝制蒙皮中可能出现裂缝的一些原因是什么？可能是什么原因导致了实际破裂？
为了提供舒适性，或者实际上使乘客能够在运行喷气发动机的高效高度（30,000 到 40,000 英尺 [9,150 到 12,200 米]之间）生存，您必须对客舱进行增压，以便客舱内的压力与海平面的压力相同。* 这与气球类似——如果您吹起气球，气球内部的压力高于外部压力，这就是气球膨胀的原因。在每次飞行中，飞机起飞，飞到这些高度，并对机身进行增压。当飞机下降时，机身会减压。然后您会在后续航班中一遍又一遍地重复此操作。这些事件中的每一个都称为一个周期。您基本上是将力施加到飞机的铝材中，然后[再]释放它。最终，铝材开始屈服，这种现象称为疲劳。当您对飞机进行数万次增压时，材料的特性会发生变化——有一天它在飞行，只是无法承受下一个周期。
在飞机机身中发现的裂缝有多常见？
这些裂缝在铝材中很常见。飞机运行时间越长，它们开始出现的频率就越高。裂缝出现在飞机上的位置决定了它是令人讨厌的小问题还是严重的问题。设计这些飞机的人员知道最关键的区域在哪里，他们会告诉运营商哪些区域需要非常仔细地检查，哪些区域可能检查得少一些。飞机越旧，这些裂缝就越普遍，跟踪它们就越困难。如果您没有让机械师足够仔细地检查这些位置，那么一两个或三个裂缝可能会被忽略，并且可能会发生类似的事情。
*编者注（4/08/11）：古德蒙德森后来澄清说，客舱压力范围从海平面到约 1,500 米的任何位置。 出问题的波音 737-300 飞机已服役 15 年。对于这种类型的飞机来说，这是一个很长的时间吗？
与其说是年限问题，不如说是飞机在 15 年内经历了多少个周期的问题。美国西南航空公司的商业模式似乎是，他们的一些飞机在收购时已经很旧，并且已经经历了数千个周期，而且它们的运营速度如此之快，以至于它们达到这个临界周期数的速可能比其他航空公司更快。为了给您一个概念，一架波音 737 飞机的设计周期可能为 70,000 次，这通常会在 20 年的运营中发生。阿罗哈航空 243 号航班在 1988 年经历飞行途中爆炸性减压，导致一块机顶破裂，造成一名空乘人员丧生，这是一架波音 737-200 飞机，在发生该事件时已飞行约 90,000 个周期。
西南航空 812 次航班上的乘客在客舱破裂时经历了什么？
在这些情况下，坐在相当于海拔约 5,000 英尺 [1,500 米] 大气中的人突然坐在相当于 30,000 或 35,000 英尺 [9,150 或 10,650 米] 的大气中。在那时，身体中的空气开始逸出，但人们可能最大的恐惧是与破裂相关的爆裂声，随后是窗户上非常迅速地积聚冷凝水——冷凝水会迅速消失。* 氧气面罩会掉落下来。对于飞行员来说，当他们意识到飞机正在快速减压时，此时会立即采取程序，将飞机俯冲到 14,000 英尺 [4,250 米]，因为低于该高度是几乎任何人都有呼吸能力的高度。这种俯冲通常以每分钟约 4,000 英尺 [1,200 米] 的速度发生，我猜这也会是一种可怕的体验，因为大多数乘客不会意识到这样做实际上是为了拯救他们的生命。飞行员正在迅速将飞机带到有富氧空气的地方。
像西南航空 812 次航班经历的那样，五英尺乘一英尺的破裂会对飞行员的飞机稳定性产生很大影响吗？
这个裂缝太小了，不会对飞机的稳定性造成问题。
该飞机在 2010 年 3 月进行了上次“大检修”。破裂的原因如何才能提前检测到？
有几种技术被使用，包括涡流技术和 X 射线。这些裂缝不会凭空出现。这样的裂缝需要数年时间才会导致面板失效。我无法告诉您为什么美国西南航空公司在上次大修中没有检测到这些裂缝。一架飞机可能会飞行大约 15,000 个周期，然后才开始检查裂缝。然后，他们每 3,000 个周期或类似的时间进行一次检查。根据飞机累积周期的速度，两次大修之间（他们实际寻找裂缝的时间）可能相隔两年到六年不等。我不得不说，我很惊讶他们没有在那架特定的飞机上发现这些裂缝。为什么？他们将不得不回答这个问题。
他们在正常的飞行前维护检查中寻找什么？
在飞行前检查期间，通常副驾驶员会绕飞机走一圈，检查飞机的轮子、传感器和外部控制装置，以确保没有任何东西阻挡它们。环绕检查并非旨在捕捉裂缝，因为这些裂缝通常是微观的。
*编者注（4/08/11）：古德蒙德森后来澄清说，飞机客舱内的湿度会非常迅速地积聚冷凝，看起来像雾（但不会使窗户模糊），然后会迅速消散。 这是否是波音 737 飞机特有的问题，或者对所有不同商业飞机进行更严格的检查是否会产生类似的机身问题？
所有飞机都容易发生金属疲劳。捕捉它的唯一方法是适当的维护程序。每天，许多飞机都会安装补丁和蒙皮板，以防止进一步疲劳，但我们从未听说过。只有当维护不足时，它才会成为问题。
一位女发言人称，美国西南航空公司近年来已更换了许多 737-300 飞机的铝制蒙皮。过去几天该公司停飞的飞机尚未更换蒙皮。这告诉您什么？
他们意识到了这个问题，并正在努力防止它变得过于严重。我不想说任何不公平的话，我也不知道他们如何运营他们的维护计划，但对于公众来说，质疑同一航空公司发生两起此类事件并非不合理。[2009 年 7 月 13 日，美国西南航空 2294 次航班从纳什维尔飞往巴尔的摩的航班被迫改道前往西弗吉尼亚州，原因是波音 737 飞机机身顶部靠近尾部的位置形成了一个洞，导致客舱减压和氧气面罩展开。] 美国西南航空公司以短途航班而闻名，这意味着他们的飞机在短时间内累积了大量的周期。也许正因为如此，他们应该改变维护程序，以便他们有更好的机会在裂缝变成故障之前发现它们。
这是否鼓励航空业研究可能用于制造飞机的新型复合材料和其他材料？
该行业一直在朝着使用复合材料的方向发展。但这无关乎是复合材料还是铝材——所有材料都有其缺点。铝是一种很棒的材料。然而，铝的问题在于它没有我们所谓的耐久极限。例如，钢具有已知的应力耐久极限。这意味着，只要材料中的应力水平保持在某个值以下，您就可以无限期地循环使用它。就铝而言，无论您施加高应力还是低应力，最终您都会破坏材料。当然，如果您的应力水平较低，则需要更长的时间。然而，远离铝而转向其他鲜为人知的材料，可能会打开另一个潘多拉魔盒。
相反，最好将一种能够监测裂缝增长的系统纳入飞机中。安柏瑞德航空大学正在开发的一种方法是在飞机蒙皮上放置一个麦克风，以拾取噪音。然后，您将使用神经网络，基本上是人工智能，将声音分解为组成部分，并识别不同类型声音的来源。例如，您创建一个数学模型，可以估计产生特定声音的裂缝的特征。该系统将在每次飞行中运行，当它确定来自特定方向的噪音过多时，它会警告飞行员。