守護飛安沒他們不行！認識航空安全檢查員

本文由 美國穀物協會 委託，泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎？

2007 年，從台北的八座加油站開始，民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3，指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示，則代表不同濃度，最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10，巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

為什麼要加酒精呢？

單論玉米乙醇來說，碳排放趨近於零。為什麼呢？因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟，接著被採收，發酵成為玉米乙醇，最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環，淨排放都是 0，是個零碳的好燃料來源。

當然，我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此，美國農業部經過評估分析，2017 發表的報告指出，玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF（永續航空燃料）前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%，而根據國際民用航空組織（ICAO）的預測，這個數字還會成長，2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF，開始成為航空業減碳的關鍵，及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續，都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高，以食用油為原料進行氫化的 HEFA，以及酒精航空燃料 ATJ（alcohol-to-jet）。

每種燃料的原料都不相同，因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料，因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油，再進行「氫化」。

就引擎來說，我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵，以氫原子佔據這些鍵結，讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高，不易氧化，適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯，接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵，成為長鏈烷烴，性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化，但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外，HEFA 取用的油品來源來自餐廳，雖然是幫助廢油循環使用的好方法，但供應多少比較不穩定。相對的，因為 ATJ 來源是玉米等穀物，通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產，因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF，都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息，例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100％ 的 SAF 燃料完成飛行，締下創舉。

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析，在所有交通工具的碳排放中，航空業佔了其中的 12%，而公路交通則占了 77%。沒錯，航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%，但真正最大宗的碳排來源，還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢？有人擔心，酒精可能會吸收空氣中的水氣，對機械設備造成影響？

其實也不用那麼擔心，畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅，來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說，酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑，當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查，結果發現，由於 E10 汽油摻雜的比例非常低，和傳統汽油的化學性質差異非常小，這 50 年來的車輛，只要符合國際標準製造，都與 E10 汽油完全相容。

解惑：這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎？

在環保議題裡，這種原本以為是一片好心，最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範，例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明，生質乙醇等生物燃料確實有持續性，但必須符合「永續」的標準，並且因為使用的原料是穀物，因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是，隨著目標變明確，專門生產生質酒精的玉米需求增加，這也帶動品種的改良。在美國，玉米產量連年提高，種植總面積卻緩步下降，避開了與糧爭地的問題。

另外，單位面積產量增加，也進一步降低收穫與運輸的複雜度，總碳排量也觀察到下降的趨勢，讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭，低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外，生質燃料車，是否也是個值得加碼投資的方向？

參考資料

• Corn to Power Airplanes? Biden Administration Sets a High Bar. – The New York Times
• 台灣中油全球資訊網-加油站查詢
• https://grains.org.tw/最新科學研究：玉米燃料乙醇大幅減少溫室氣體排/
• USDA Releases New Report on Lifecycle Greenhouse Gas Balance of Ethanol
• https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bbb.2225
• 本田・GE100% 可持續燃料航空引擎測試成功
• 阿聯酋航空邁向永續 完成 100％ SAF 驅動單一引擎首航
• https://tcc-gsr.com/module-1/transforming-transport-and-mobility/

本文由 我的青航時代－2023航發會×暑期航空營 委託，泛科學企劃執行。

「緊急緊急，這裡是全美航空 1549 航班，遭到鳥擊，雙引擎失去推力，正要返回拉瓜地亞機場（LaGuardia Airport）……」這是美國空難電影〈薩利機長：哈德遜奇蹟〉中，機師緊急向塔台呼救的台詞。

〈薩利機長：哈德遜奇蹟〉改編自 2009 年 真實發生的「全美航空 1549 號班機事故」。事件當下 1549 號班機遭受鳥擊，在來不及抵達最近機場的情況下，最後緊急迫降在哈德遜河面，幸好全機無人傷亡。直至今日，你都能在網路上找到當時飛機迫降前與塔臺最後的對話。

等等……這些對話是怎麼被保留下來的呢？

這個秘密就藏在飛機尾段的「黑盒子」裡。

為什麼要有黑盒子？黑盒子的研發歷史

你常聽到在空難事件後，眾人的焦點都在搜尋「黑盒子」。「空難」成為一般人對「黑盒子」的第一印象，它的出現可以說是 20 世紀改善飛行安全的重要發明。

最初為了要記錄飛機的飛行變化，例如1939 年的法國馬里尼亞納試飛中心，以及1942 年的芬蘭航空的工程師 Veijo Hietala ，他們都曾運用照相機原理，以滾動式照相機的感光底片，記錄飛機的高度與速度的變化。

但他們都無法解決如何在當飛機失事後，保存資料的問題。這個大問題，挑戰著全歐洲工程師們的腦神經。

直到 1953 年，由澳洲科學家大衛·沃倫（David Warren, 1925－2010），做出劃時代的突破！

原本在航空研究實驗室（ARL）擔任火箭研究員的他，受到上級指派，負責了解為何英國哈維蘭航空公司所推出哈維蘭彗星型噴氣式客機（British de Havilland Comet jet）會接連失事。這場調查對大衛也別具意義，因為他的父親也是在 19 年前的空難中離世。

但如何破解，卻是一個大問題。正當大衛傷透腦筋時，沒想到小組同事隨口說最新墜機事件的原因可能是因為劫機，他靈機一動想到「要是能將飛機上的對話錄下來就好了」。因此他藉著父親留給他的收音機組裝件，利用類似於錄影帶的運作原理，發明了黑盒子的雛形「ARL Flight Memory Unit」，可以記錄約 4 小時的聲音，以及 8 項飛航資料。

然而，這項發明在澳洲一開始並沒有受到重視，甚至引來飛行員的抗議，認為這有監聽機上人員的疑慮，但也有人從中看出了這項發明的重要性。1958 年，英國航空管理局的秘書長直接到實驗室找大衛，並邀請他帶著發明一起來英國發展，之後也正式應用在英國的民航機上。

為了能在飛機失事後迅速被找到，生產公司其實將裝置盒子塗成亮橘色。但在一場 BBC 與大衛的訪談時，記者誤用電子裝備的統稱「黑盒子」介紹這具裝置。

「黑盒子」也就成為最廣為人知的暱稱。

黑盒子在記錄什麼？

黑盒子的真式名稱為「飛行紀錄器」，全名就寫在它亮橘色的外殼上，「FLIGHT RECORDER DO NOT OPEN」（飛行紀錄器，不要打開）。只有當飛機失事時，調查人員會將它打開。

它的內部主要分為兩個部分：飛行資料紀錄器（FDR）以及座艙通話紀錄器（CVR）。飛行數據紀錄器記錄飛行數據，例如飛行高度、速度和位置等。座艙通話紀錄器則會記錄駕駛員和機組人員的對話，以及飛機內部的所有聲音。各國規定，飛行期間不能關閉飛航資料紀錄器。唯有在航空器失事、重大意外發生後，必須立即關閉飛航紀錄器。而在取出紀錄前，不得再開啟黑盒子，以免對話遭到洗掉。

當飛機發生事故後，調查與維修人員等相關人員能透過黑盒子的數據，幫助找出事故原因，針對問題持續加強飛機設計或人員訓練等，降低飛機飛行的各項風險。黑盒子本身也歷經四代的改良後，更利於它在各種極端的情況下還能夠運作。現在它不僅更耐高溫與抗壓，還可以承受 3400 公斤的重力加速度，相當於一臺小型貨車的重量。除此之外，它更發展出水下定位的發報器與影像紀錄器，可以記錄艙內的影像。

確保它的運作：黑盒子的檢測與維護

黑盒子既然與飛行安全緊密相關，那麼又是多久需檢測與維護呢？

根據我國「航空器飛航作業管理規則」中，提到黑盒子每五年需至少重新校準一次。另外，當高度及空速之參數是飛航資料紀錄系統所專屬的感應器所提供時，應依據其製造廠家的建議重新校準，或每二年執行一次校準。

座艙通話紀錄器則與飛航資料紀錄器其他裝置，如有裝設內建測試功能時，應列為每天第一次飛行前的檢查項目。

黑盒子的法規與國際標準

1947 年，聯合國「國際民航組織」（ICAO）成立，為了管理與發展世界民用航空業務，每三年集會一次並召開理事會，制定相關規定。除此之外，它也會針對全球層級之航空事故，以中立身分進行跨國調查。

在國際法規上，由 52 個國家立定的《國際民用航空公約》針對任何有關空領域、航空器安全等制定，是具有法律效益的國際公約。其中也包含 18 條附約，規範航空器相關的規定、規格、操作，以及搜索服務等。其中，與黑盒子有關的法規則集中在第 6 號附約「航空器之操作」，以及第 13 號附約「航空器失事及意外調查」。臺灣所制定黑盒子的法規，以及標準都是從此而來。

臺灣在 1987 年跟進附約要求，規定當民航機「最大起飛重量（航空器起飛時所容許的最大重量）」超過 5,700 公斤時，就要安裝黑盒子。

在臺灣的「航空器飛航作業管理規則」中，規定每年都須進行年度檢查，確保紀錄器在記錄期間內能正常運作。

針對黑盒子的兩部分——飛航資料紀錄器及座艙通話紀錄器，則有各自不同的檢查方式。

飛航資料紀錄的年度檢查中，只要出現有一重要區間的資料品質不佳，信號不可理解，或其中一項或多項主要之參數未被正確記錄。這些都會將飛航紀錄系統視為不可用。另外在民航局要求下，年度檢查報告應隨時能夠提供飛航資料紀錄作為監視之用。

座艙通話紀錄器的年度檢查，會以重新播放所記錄信號之方式實施。當裝置於飛機上時，座艙通話紀錄器應記錄來自每一個信號源及相關外部信號源之測試信號，以確認所有必要之信號達到可辨識的標準。

結語

2014 年 3 月 8 日凌晨，一架從馬來西亞的吉隆坡前往北京的馬航 MH370 航班，起飛後失去聯繫後，至今仍下落不明。

這起事故引發大眾對黑盒子的討論，也因此有廠商針對飛機下落不明的情況，提出增加即時資料傳輸的設計。但這項提議仍存在著侵犯機組人員隱私，以及不信任飛行的爭議。

在黑盒子問世之後，人們藉由黑盒子的紀錄，得以逐漸增強飛航的安全性，使失事率急速下降。時至今日，加強黑盒子可用性的同時，也必須維持機組人員的隱私，如何取得兩者間的平衡或許是黑盒子的下一個發展重點。

參考資料

1. 行政院安全飛行委員會，飛航紀錄器法規與調查實務與調查實務
2. 科技大觀園，「黑盒子」其實不是黑色——揭開飛行紀錄器的秘密
3. BBC NEWS，「黑匣子」：誰發明了飛行記錄儀？
4. BBC NEWS，馬航 MH370：為什麼黑盒子不一定給出答案？
5. 官文霖（Wen-Lin Guan）、 陳沛仲（Pei-Chung Chen），國籍民用及公務航空器之飛航紀錄器普查與建議，《航空安全及管理季刊》，4 卷 2 期，頁133-144。
6. 歐文翻譯，瞭解國際民航組織，《飛行安全春季刊》，2013，頁 60－66。

本文由 桃園國際機場 委託，泛科學企劃執行。

與嘈雜的都市環境相比，機場區域有空間開闊、植被生長旺盛的草坪，相當利於動植物生存，也因此經常吸引到各種鳥類聚集覓食或棲息。

這代表機場周遭通常會有更豐富的生態環境，生態環境豐富原非壞事，但機場內仍必須以飛航安全作為最優先考量，如何讓鳥類與飛機共存，兼顧生態與安全，共享這片天空，成為所有機場共同關注，持續努力的課題。

不過，機場周圍的鳥類會造成什麼安全危害呢？這就要先說說「鳥擊」了！

鳥擊，俗稱吸鳥，顧名思義指的是鳥類與飛行狀態下航空器相撞。就像各種交通工具會發生撞擊意外一樣，鳥擊造成的損害可大可小，損害程度和撞擊位置、鳥種大小、速度、數量息息相關，嚴重的話可能會影響飛航安全。

鳥擊發生在機場內部起飛、降落及地面活動的「空側」區域，只有工作人員才會遇到，一般人較難接觸。這次，我們有幸能採訪深耕鳥擊防制多年的桃園機場資深航務師——林玉茹航務師，來帶我們一探究竟。林航務師曾草擬「民用機場設計暨運作規範」，更在 107、108 年連續獲得財團法人台灣飛安基金會鳥擊防治績優單位的獎項肯定。不僅如此，在疫情期間更是帶領團隊兼顧飛航安全與服務品質，同時滿足大量航機停駐、空側工程進度穩定及航班營運需求，可說是經驗豐富的空側專家。

飛機每一次的起飛與降落，都是最危險的時刻

「飛機在各種飛行階段都有可能遭遇鳥擊，但最常發生的還是在起飛爬升與進場降落階段。」林航務師說完，我們仍丈二金剛摸不著頭腦，只能繼續追問為什麼這段時間最容易發生鳥擊？

林航務師聽完後，親切地補充說明：「鳥類日常活動飛行高度多在 300 呎以內，這與飛機在起降階段的活動範圍大幅重疊，再加上機場周遭的環境適合鳥類生活，使得鳥擊事件多在機場周遭發生。」

為確保飛航安全引擎製造商在設計時就會考慮鳥擊發生的情況，但「有考慮」不代表「一定安全」，一旦遇上集結的鳥群或體型過大的鳥種，還是有可能造成意外，因此，現在一旦獲報疑似鳥擊事件，桃園機場便會關閉跑道直至處理完畢。

溫柔地向鳥類借道

機場周遭本來就是鳥類居住的區域，是我們跟鳥類借道。雖然桃園機場航班往來密集，但在鳥擊防制上，主要還是以人道的方式，進行長期的環境整治，林航務師說：「像是透過機場空側區域定期割草、整理環境積水、排水溝清淤加蓋等方式，讓鳥兒離開最危險的區域。」除了長期整治外，桃園機場每日也會定時鳴笛驅離鳥類，以確保當下航班的飛航安全。

此外，飛機在起降時，必須開啟起落架照明燈，除了能讓塔台地面人員確認起落架有放下，更有嚇走鳥類的效用。而桃園機場也透過空域監控及禽鳥活動監測，同時利用雷達系統長期收集的鳥類活動數據，來協助改善驅鳥作業。

林航務師說：「隨著航空科技進步，減少噪音的飛機更容易與鳥類產生碰撞。」若不密切注意鳥類對飛航安全的影響，未來可能面臨更多的衝突，而那並非是你我所想遇見的未來。

「我們要更了解鳥類，才能找到共生的可能。」林航務師表示，我們是跟鳥類借道，並不是霸佔這片天空，為了進一步了解鳥類的習性，除了由桃園機場航務員紀錄的報告外，桃園機場也與專家合作，提供機場地區的鳥相報告，協助我們更了解鳥類的一切。

成為鳥類的朋友，才能共享這片天空

雖然所有機場都同樣有鳥擊的困擾，但由於地理位置和環境因素的差異，同樣的防制手段並不見得能夠產生同樣的防治效果，而待鳥群出現後再驅離始終是治標不治本。唯有從理解鳥類生態著手，才能針對採取相應措施，而這也正是「鳥相報告」重要的原因。

為了凸顯鳥相報告的重要性，林航務師說：「鳥類活動難以掌控，也不像飛機一樣設有雷達能預警撞擊。」

桃園機場的鳥相報告，從最早與台大森林系到近年與桃園市野鳥學會合作，桃園機場一直都委請專業人員定期巡視觀察場內生態與活躍鳥種，目的就是協助鳥擊防制人員釐清最重要的兩個關鍵：「為什麼」以及「怎麼做」。

在經過長年數據收集及生態觀察後，目前桃園機場確認的常見鳥類約有 26 種，而每種鳥類常見季節、活動區域、移動時飛行高度、活動時機都不盡相同，但聚集於機場不外乎兩大原因：覓食以及棲息。在透過野鳥學會專業人士了解不同物種的習性之後，鳥擊防制人員便能根據該時期常出現的鳥種來採取不同手段達到最好防制成效。

舉例來說，常見的黃頭鷺喜歡等待捕食除草後出現的昆蟲，防制人員便著重棲地管理，避免在日間航務繁忙階段進行草坪修剪，並維持跑道周遭的草長在 30 公分左右，但草坪長度也得注意不能過長，否則便容易吸引到雉雞出現；夏季活動的台灣夜鷹則喜歡在跑道上蟄伏取暖，在入夜至清晨階段最為活躍，必須加強夜間燈光驅趕及減少場內繁殖；鴿子雖然體型不大，但由於賽鴿習慣，金屬製的腳環往往在鳥擊發生時容易造成航機的損害。

鳥相觀察報告讓鳥擊防制人員在理解環境因素是如何影響常見鳥群活動後，更能根據自然規律調整驅鳥方式，從棲息地與築巢地著手減少鳥類駐地誘因，進而達到維繫飛航安全的目的，桃園機場今年更納入蟲相調查，目的就是為了更進一步從食物鏈源頭著手。

生態保育有責但飛航安全不可妥協

保育固然重要，但機場終究得以飛安優先、將提供良好的飛航環境為最優先考量。林玉茹解釋，其實航務人員也非常清楚不可能完全抓光或避免鳥類在機場出現，威嚇及消滅終究是最終手段，與生態專家合作的目的也在於此。

林航務師指出，國外機場的鳥類防制被稱為「Bird Control」（鳥類控制），展現出防制最主要的目的是控制而非殘殺，而桃園機場現在許多防制措施也並非以致命為主，像是在水溝上及跑道旁設置鳥網時，她便要求鳥網越鮮豔、設置越明顯越好，「畢竟我們的最終目的不是要抓牠，而是希望讓鳥看到這裡有網子後請牠自動讓道。」

鳥相報告的導入也是出於這項初衷。桃園機場希望透過了解鳥類習性，儘可能在降低航機鳥擊威脅前提下兼顧生態環境保育。林玉茹航務師笑著表示，各項數據也是得仰賴懂得鳥類的生態環境專家協助才能更好理解其中資訊，在與野鳥學會合作後，雙方也更加理解彼此都是在為相同目標努力。

「鳥類比起人類更早存在於天空，但飛航安全終究無法妥協，未來也將持續朝向『共享天空』、兼顧生態保育與鳥類防制的目標前進。」

參考資料

1. 桃園機場 – 野生動物活動通告
2. 鳥兒不要來！桃園國際機場鳥擊防制作業
3. 《由航空器鳥擊風險與鳥種特性分析機場鳥害防制－以桃園國際機場為例》