泛美航空PA103航班的关键部位残骸复原，注意下方撕裂外翻的机身蒙皮缺口一个故障的机械闹钟从30楼高度抛下，在水泥地面上摔得四分五裂之后，怎么通过还能找到的碎片，确定是哪些零件因为何种原因导致了闹钟的故障？
刨去各种专业性的技术成分，空难事故调查的核心工作内容，其实与上面这个例子是高度类似的。在一些特别严重的空难事故中，工作难度比这个例子还要高十倍、百倍不止。
一残骸：空难调查中最关键的证据
在空难事故的调查过程中，飞机的残骸是最重要的信息来源，也是空难调查结论的核心基础。残骸越是完整和丰富，它携带和保存下来的有效信息就越多，要找出事故的原因就越容易，获得的结论也越可靠。
1988年的洛克比空难中，机型为波音747的泛美航空PA103号航班在起飞38分钟后坠毁，270人全部遇难。由于关键结构破损导致电力中断，飞机的黑匣子没能留下任何有价值的信息。
关键性的两条证据都来自飞机残骸。
泛美航空PA103航班的关键部位残骸复原，注意下方撕裂外翻的机身蒙皮缺口
首先，PA103前机身的残骸完整度比较高，在复原完成后，稍有火工品常识的人仅从外观即可判定三个要素：机身结构被来自内部的冲击波撕裂；爆炸的装药量不大，总产气量有限；炸药的做功能力非常强，是爆速非常高的高性能猛炸药。
其次，在地面残骸的搜寻中，发现了来自旅客行李的一小块残破布条，在布条上检测出了烈性炸药的成分。这意味着这起空难是一起恐怖袭击事件。
沾染炸药成分的残碎布片。为了找到可能的线索，在前机身残骸散落的一大片区域内，几百名警察把“除了石头和植物之外的任何东西”都进行了收集鉴定，最终找到了这块碎布
实际上这起空难能够查明原因带有很大的侥幸成分。
首先是PA103在当天遭遇了恶劣的天气，延迟起飞并调整了飞行方向，否则飞机将在爱尔兰海域上空坠毁，寻找残骸的难度将会大大增加。
其次是前机身没有和内藏油箱的机翼坠毁在一起，否则上面提到的关键性残骸，都会和该机的左翼一样，彻底在火海中消失，或者烧得留不下任何有价值的信息。
洛克比空难中，由于飞机出现了空中解体，飞机残骸散落的总面积达到845平方英里，搜索残骸并对其编号整理，是一件非常困难而且耗时的工作
在没有关键性的飞机残骸作为证据的情况下，要确认空难事故的真正原因往往是不可能的。很多在海洋上空失事的飞机，由于找不到坠毁位置或者无法打捞，即使能找到部分残骸，至今都没有人知道它们是遭遇了怎么样的灾难而坠毁。马航MH370就是一个很典型的例子。
PA103坠毁时仅起飞40分钟不到，机翼里还有着数量惊人的燃油，这导致了飞机坠地后极其严重的燃烧和爆炸，地面出现严重人员伤亡和财产损失，相当一部分飞机结构在火灾中彻底烧毁消失
空难事故调查中，最让人头疼的问题往往就是飞机在坠毁之后，整个飞机变得支离破碎，残骸散布在非常广阔的地带中；由于飞机上会携带大量的燃油等易燃品，坠毁后出现火灾的几率相当高，这又会进一步导致飞机残存的各种结构设备残骸，在焚烧中变形扭曲甚至完全烧毁。
在这种情况下，就很可能导致关键残骸上携带的故障特征，由此彻底湮灭。
二技术进步，反而让空难调查更困难了
在飞机残骸的鉴别工作中，还存在着很多远比飞机结构和机械部件更让人头痛的对象——各种电子电气设备。
全面电子化大幅提高了飞机的性能和可靠性，但是也给空难事故的调查增加了难度。
波音737家族座舱的变化
比如在飞机的操纵面板上，为了提示机组人员飞机的各种功能和当前状态，会设计有大量不同的指示灯。
在空难调查中，复原事故发生时各个指示灯的状态，可以帮助调查人员确定事故发生时飞机上各个设备运行状况究竟如何，进而推测事故的真正原因。
指示灯残骸，注意热态的灯丝变形更严重，而且断口会出现烧融的现象
在一些型号老旧的飞机上使用的还是白炽灯，在指示灯不工作的时候，处于冷态的灯丝又硬又脆，难以拉断变形，而它在工作时，处于热态的灯丝就变得很软也易于变形拉断。借助这一区别，通常都能有效地判断出飞机坠毁时，指示灯到底有没有亮起。
近些年来的新飞机上，纯固态的发光二极管正在大量取代传统的白炽灯，它耗电低、体积小、重量轻、可靠性好、寿命长，几乎拥有压倒性的全面性能优势。唯一的问题在于，一旦空难发生，调查人员基本不可能根据残骸复原指示灯的工作情况。
某型老式战斗机空中解体后的仪表板残骸，箭头所指的马赫数表指针停留在超过2.2倍声速的位置。这意味着飞机当时已经超过设计上允许的速度极限，为最终判定飞机事故原因提供了关键性的佐证
另一个例子是飞机上的各种飞行仪表。
机械手表被砸坏以后，指针停留的时间往往就是被砸坏的时间，传统的老式机电仪表也是一样。在坠毁的过程中，由于严重的冲击和变形，它们普遍会出现指针和内部机构变形卡死的情况，并指向最后一刻的各种数据状态。即使是在很严重的烧毁状态下，这些仪表残骸的数字依然是可靠的，而且能被轻松地判读。
随着飞机的电子化改进，多功能的液晶显示屏开始大量取代机电仪表，电路板则取代了大量机械结构。一旦飞机失事，这些设备中的数据要恢复就变得极为困难，失败的概率非常高。
这些变化，显著增加了空难事故调查的难度。
三无人生还的空难，只能指望黑匣子了
在严重的空难中，一旦出现无人生还这样最糟糕的结局，值得悲伤和惋惜的不仅是逝去的生命本身，也包括这些遇难者在事故过程中所掌握的信息永远消失了，这会极大地提升找出事故原因的难度。
在相当多的飞行事故和事故征候中，直接掌握飞机状态和进行相关操作的机组人员，以及舷窗两侧能够目视机翼和发动机等关键部位的乘客，都能为确定飞机事故的现象和进展过程提供关键性、甚至是决定性的帮助。
萨利机长与他挽救下来的完整飞机残骸。人员和飞机机体的完好幸存，为事故原因的确定、后续的飞机设计改进、飞行员的操作标准改进提供了极大的帮助
这也是为什么飞机上要设计黑匣子这样的装备，不仅要记录飞机在飞行过程中的一些主要状态数据，还要把驾驶舱中飞行员的对话语音也保存下来。但在飞行事故危急而短暂的过程中，机组人员能留下的语音，蕴含的信息量实在是太少了。
黑匣子实际上是橙色的
尽管有针对性的加固设计，但黑匣子也并非万无一失。抗坠毁壳体破碎、记录芯片被甩出摔碎，无法提取任何有用信息的情况不只一次出现过。
为了提高可靠性，在一些军用飞机上，甚至还设计了黑匣子的自动弹射功能：在坠地前的很短时间内，会通过爆炸螺栓把黑匣子抛离出机身。
四越“安全”的飞机，调查越困难
在空难事故调查中，最常见的一种方法，就是寻找历史上出现过的类似现象事故，根据已有事故的原因，进行重点调查；或者反过来，根据之前未有过的共性特征，倒推事故的可能原因。
比如苏联的安-10/12运输机家族，防冰除冰能力和低速飞行能力极差，由此导致了很多恶劣气候和低空条件下的事故。
俄罗斯安-12坠毁
因此在出现类似背景的空难时，调查人员通常会优先从这两个方向出发，研判机组人员在相关的判断操纵上有没有失误，飞机相关功能是否启用，设备是否存在故障。
另一个典型的例子是波音737max。波音737家族在数十年间一共发展了三代产品：
第一代产品（100/200型）安全性不佳，每一百万飞行架次的事故率达到1.75；
第二代产品（300/400/500型）时已经有显著改善，事故率下降到0.54；
第三代产品时（600/700/800/900）安全性相当出色，事故率进一步降低到0.27。
但基于第三代产品更换更大尺寸发动机和修改飞行控制系统的737max，则连续出现了多次俯仰失控引发的空难。
波音737max坠毁后的残骸
由于737max的主要改动，就是换发以及由此带来的飞机外形和飞控修改，因此空难事故调查的方向是非常明确的：事故的原因，大概率就潜藏在新的设计改动中。
调查结果也证实了这一点：在波音737max项目上，波音公司犯下了不可饶恕的错误，其设计管理工作击穿了所有安全原则和职业伦理的底线。
与之相对，一些发展成熟，甚至保持了很久安全飞行纪录的机型，一旦发生事故，调查人员没有明确的方向，调查就会棘手得多。
东航MU5735航班事故中的波音737-800就是这样的机型。仅从现有的公开信息来看，对于事故直接原因的可能方向，难以形成初步判断。
五暗流涌动的调查组，各方角力的舞台
任何一起空难事故，都意味着极其巨大的损失、责任、压力。
这意味着直接牵涉到事故中的任何一方，包括飞行器的各方（主机、发动机、各子系统和设备供应商）设计制造者，坠毁飞机的维护者，执飞机组的管理者，都会想尽办法撇干净自己的责任。这是人性使然的必然结果，通过道德艺术表演来否认这一规律，并不会使调查变得更高效公正。
洛克比空难的机头残骸
现代空难事故调查的机制设计中，反过来利用了这一点，强调在事故调查组的人员构成中，应使各方力量保持平衡。
在这种相互制衡的约束下，任何一方的主张，都必须有充分的证据和严密的论证才能站得住脚，为结论的公正性和可靠性提供了必要的保证。但作为代价，整个事故的调查过程，也必然是在激烈的多方争辩中进行的，每一步工作的推进都相当艰难而费时。
航空史上不乏这样的例子：事故调查到了后期，各方其实已经在技术层面得到了答案，但依然无法形成明确和详细的结论。
经过多轮结构强化的T-10-17号机，1983年7月6日的高速试飞中，左侧机翼和部分垂尾解体断裂。苏27家族前中期的结构发展史，就是空中解体和补强增重的轮回史
以苏-27为例，为了抗衡F-15战斗机，在电子设备和发动机水平都不如美国的背景下，苏联方面只能选择采用天线口径更大的雷达和非常不利于机身结构性能的气动外形，并且还进行了极为激进的减重设计。种种因素，导致苏27家族的早期型号软骨病非常严重，结构强度严重不足。
在1981年12月23日的试飞中，苏-27的原型机在空中解体，残骸散落在方圆16公里的区域内。试飞员卡马洛夫和弹射座椅、驾驶舱后壁板一起坠落在地面。
所有人都很清楚也认同，事故的原因是飞机的强度和刚度严重不足，导致飞机从前机身开始解体，争议点在于，究竟是哪个部分强度不足？
2002年7月27日，一架苏-27在斯克尼利夫航展中坠毁，造成77人死亡
设计座舱盖的认为解体原因是前起落架舱的结构设计不行，设计前起落架舱的认为试飞员的操纵太粗暴......
在各方的扯皮和搅混水中，T-10-12的事故报告得到了事故鉴定委员会所有成员的签字确认，但结论却是“飞机在空中发生解体的原因不能确定”。
虽然报告上没有明确结论，但事故之后，苏27进行了再一轮的紧急结构强化，所有在扯皮中坚称飞机解体不是自己原因的一方，都默默地对自己的设计进行了加强，包括座舱、后设备舱、座舱盖、舱盖下部结构......
空难事故的调查，既在技术上具有极大的难度和挑战性，又受事故过程的偶然性和坠毁地点环境的影响极大，还牵涉到多方的巨大责任和代价。
即便仅仅是为了对结论本身的可靠性和公正性负责，调查也必须要经历相当长的时间——至少是几个月，才能把必要的工作都完成到位。
《空中浩劫》里有这样一句话：“做任何调查，将矛头指向一个人并不难，但我们必须查出意外为何发生，以及如何避免意外再度发生”。
每一次漫长的调查，都可能化为飞行手册上的一条安全守则，间接拯救无数人的生命。
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参考资料
《大型涡扇运输机严重飞行事故案例分析》
《典型飞行事故调查与分析方法》
《飞行事故调查与分析导论》
《飞行事故调查与分析设备》
《航空装备失效典型案例分析》
《民用飞机事故/事故征候统计与分析手册》
《苏-27研制历程——传奇的诞生》
