第4章 在更完美的世界边缘 公差0.0000001(10-7).5
报纸用了4段内容来介绍惠特尔，而英国战时的盟友美国在试飞成功后不久的1941年7月就得知了这个消息。然而，英国本国的民众却一直被蒙在鼓里。不过美国公众也差不多，美国的媒体在1944年1月6日才发布了这个消息。
惠特尔被国王乔治六世授予了爵士头衔，并在一定程度上成为受尊敬的人。但在第二次世界大战后的英国，惠特尔并没有像人们认为的那样，从此过上幸福安稳的生活。喷气式发动机的生产和技术被国有化，而实现这项技术的总工程师却被撂在了一旁。惠特尔依然过着旅行、讲学、写作的生活，后来被选为英国皇家学会的会员，并赢得了许多奖项，其中奖金最高的一项约为50万美元，惠特尔决定慷慨地与德国发明家汉斯·冯·奥海因分享这笔奖金。汉斯·冯·奥海因的亨克尔喷气飞机是第一架真正使用涡轮喷气式发动机飞行的飞机。惠特尔经常为制造超声速客机的重大意义而奔走游说，他提出超声速客机的想法远远早于协和式客机(Concorde)的立项，可是他的努力都白费了，没有人听他的。后来，在1976年，由于婚姻失败，他决定去美国发展，并在华盛顿特区的郊区度过了他人生的最后几年。
偶尔惠特尔也会应召回到祖国。1986年，伊丽莎白女王授予惠特尔勋章，惠特尔因此回去过一次；1987年，在惠特尔的发动机公司成立50周年纪念日前后，有人又一次小题大做，让他的儿子伊恩·惠特尔(Ian Whittle)亲自驾驶飞机，来到伦敦，接上惠特尔，并从伦敦乘坐国泰航空的747客机飞往中国香港。
这是一次令人难忘的飞行。因为，中国香港启德国际机场是当时少有的商业机场，大多数入境航班为了安全着陆，不得不在最后一刻做出惊人的航线调整。常设的进场指示要求飞机从西面进入香港空域，然后必须迅速下降，直接朝山坡上的一块巨大的红白棋盘格飞去，棋盘格被刻意画在山坡的岩石表面。当飞机离棋盘格只有1.6千米远，距离撞上岩石的航程还有不到20秒的时候，飞行员必须按要求向右舷急转37.5度，这一动作如果没有失误，就可以直接低空接近启德国际机场013号跑道。
任何事先没有经历过在这条跑道上降落的人，面对这样的飞行动作都会感到十分紧张。在飞机正常巡航期间，惠特尔一直平静地坐在他儿子身后的驾驶舱中，现在飞机正准备进行常规着陆。在后来的进场机动中，惠特尔确实有点儿担心，甚至有那么几秒钟，有种飞机难免要坠毁了的感觉。但是，靠着飞行员长期积累的经验，进场所需的一系列机动，终于在完美的时刻准确完成了。飞行员凭借这种最富有异国情调的东方手法（包括惠特尔的儿子此刻也熟练掌握了这种降落方式），成功地让飞机降落在这条颇具挑战性的跑道上，像往常一样准确无误。
机组人员与乘客的性命取决于叶片的加工程度
那天的波音747飞机由罗罗公司生产的4个喷气式发动机驱动，在实施这一系列大幅度机动时，发动机都完美配合了这些动作。本章开头提到的A380飞机采用的也是罗罗公司生产的喷气式发动机，但A380飞机安装的发动机的动力要大得多，毕竟A380飞机是一架更大的飞机。大约在惠特尔乘坐飞机到达中国香港的25年后，A380飞机在印度尼西亚上空发生了戏剧性的故障。在事故发生的3年后，澳大利亚公布的官方事故调查报告在一定程度上揭示了现代大功率、高性能喷气式发动机制造过程中存在的巨大技术问题和挑战。
尽管现代喷气式发动机是经过仔细设计、出厂后也要反复检查的复杂机械，但人们很容易被它的外表欺骗。它的外部整流罩无比干净和光滑；进气口的扇叶转动得十分缓慢而优雅；喷气式发动机发出的声音，即使是在全速运转时，也有着格外响亮的和谐感，这一切让人想当然地认为喷气式发动机的内部也是简单而纯粹的。但事实上，一旦发动机的盖子被取下，发动机的内部是一个极其混乱的迷宫，一个由风扇、管道、转子、风扇盘、电线和传感器组成的迷宫。可以想象，如果喷气式发动机里面的电线在组装时发生混乱，绕出一个土耳其结来，那就免不了出现金属物体之间的撞击、切割，并连带着损坏其他零件的情况，毕竟这些金属零件在十分危险的工作环境下运转，而且还贴得很近。
然而，喷气式发动机的生产和运转却是最值得肯定的，发动机的每一个零件都融入了最精妙的设计，使得发动机在一次又一次最恶劣的工作环境下、最凶猛的气流之中保持稳定的运转。也许没有任何机械内部的环境比喷气式发动机的高压涡轮部分更加严酷，但是对于不了解飞机的人而言，涡轮所在的部位看起来是喷气式发动机外壳上最臃肿、最平滑，也是最没有存在感的部位，没有任何能从外面看得到的部件（比如风扇），也没有任何能被感觉到或被听到的特征（比如排出尾气）。
现代喷气式发动机中有许多不同尺寸的叶片，它们以各种方式旋转，发挥各种作用，合力把数百吨的飞机推上天空。其中，高压涡轮机中的叶片可以算得上是现代工程中真正的奇迹，之所以这样说，是因为高压涡轮中的叶片以难以置信的速度旋转。在发动机以最大功率运行期间产生的功率，平均到每一片叶片上，都能与一级方程式赛车的功率一较高下，而在高压涡轮中，气流的温度远高于叶片金属材料的熔点。那么是什么阻止了这些叶片熔化？是什么让喷气式发动机不解体？又如何避免出现叶片损毁，并摧毁发动机从而导致机毁人亡的事故呢？从前文的描述来看，让精密的叶片在熔点之上运转简直违反直觉，毕竟金属是不可能在违背物理基本定律的温度下继续工作的，一旦叶片熔化，一切都会失败。因此，如何避免叶片熔化就是保障现代喷气式发动机成功运行的关键。
但是，在实践中，通过在叶片的生产过程中采用精确度极其惊人的制造技术，生产能在熔化之前冷却自身的叶片是可行的。通过冷却叶片，人们可以使飞机在飞行过程中，在发动机全速运转的情况下，经受住数小时的严酷工况。这在微观层面上，就需要人们在叶片的生产加工过程中，在每个叶片上钻数百个小孔，并在每个叶片内部编织出一个微小的冷却通道。另外，还需要对所有这些冷却通道的加工尺寸的公差进行严苛的要求。高压涡轮叶片（见图6-3）这样精密的加工，从始至终采用的都是那个时代最精密、最尖端的生产技术。而这些技术在仅仅几年前，都还是难以想象的黑科技。
图6-3 高压涡轮叶片
注：喷气式发动机中的五级串联高压涡轮叶片由单晶钛合金制成，叶片里布满小孔，使得散热的冷空气在其中流动，这可以防止叶片在高温气流中熔化。
不可避免的是，尽管商业促进了喷气式发动机的发展，但在很大程度上，喷气式发动机的研究更多来源于“阴暗面”的秘密研发。研究人员在为制造出尖端的轰炸机和隐形战斗机等武器装备做相关研究时，也对喷气式发动机的发展做出了很大的贡献，只是大部分人无从知晓，而飞机制造商也无法对外披露这些研究。实际上，致力于提升涡轮叶片效率的研究，早在20世纪50年代就开始了，当时由活塞发动机推动的飞机开始逐步淡出世界上主要的空中航线，而最初为军事用途研发的喷气式发动机正在针对民用的使用场景来进行优化，使喷气式飞机在长途高速客运和货运方面具有经济性。
子爵客机、彗星客机、图波列夫的Tu-104客机、康维尔880、卡拉维尔客机、道格拉斯DC-8，以及从1958年上市的窄体喷气式客机中最成功的产品——波音707，他们装备的发动机都是当时最先进的高精确度机器（包括德哈维兰公司生产的幽灵发动机，普拉特·惠特尼公司的JT3C和JT3D型发动机，罗罗公司的埃汶、斯比和康威发动机以及由苏联政府生产的200架Tu-104所使用的鲜为人知的米库林AM-3涡轮喷气式发动机）。
以今天人们对于航空发动机的标准来看，这些20世纪60年代的老式喷气式发动机相对原始，它们噪声大、耗油量大、动力不足、燃料效率低下。然而，这一切在20世纪70年代再次发生变化，因为市场的需求扩大，需要生产越来越多飞行速度更快、飞行距离更长的飞机，这些飞机要运输越来越多的乘客，还要同时兼顾审计压力巨大的航空公司所期望的那种更大、更经济的宽体喷气式客机的需求，也就是动力更加充足、工作时更加安静、做工时更加高效，并在某种程度上能满足20世纪后半叶日益严格的环保标准。新的喷气式发动机必须拥有强劲的动力，它们必须吸入巨量的空气（每秒吸入多达1吨的空气），把这些空气压缩到不可思议的程度，并在难以想象的温度下点燃这些燃料，这就好比要在发动机内部引发一场火山爆发，一场烈焰风暴，并保障在检测时，在发动机内部旋转的扇叶上的每一个分子都能承受这种工作环境。
面对这样的困难，罗罗公司于20世纪70年代初在公司内部成立了叶片冷却研究小组，并创造了精密制造历史上新的奇迹。该小组的任务很简单：想方设法阻止高压涡轮叶片熔化，然后制造出能满足所有喷气式客机动力需求的发动机。这是因为提升涡轮效率的原理很简单：发动机运行温度越高、储配压力越大，气流喷射速度就越高。换言之，发动机内温度越高，飞机飞行速度就越快。
但与此同时，发动机内的温度越高，涡轮叶片面临熔化的压力也就越大。虽然有人可能会认为涡轮叶片的首要任务是推动发动机前部的压缩机运转，但事实并非如此。这只是涡轮叶片的次要任务。涡轮叶片的首要任务是保障自身在高温条件下安然无恙。
惠特尔的喷气式发动机以及后来很快投入战场的喷气式战斗机都在一定程度上获得了成功（维克斯子爵喷气式客机和彗星喷气式战斗机，其中维克斯子爵客机是有史以来第一架商用喷气式飞机），在喷气式飞机发展的最初阶段，涡轮叶片的熔化问题并不显著。
当然，即使对于早期的喷气式发动机而言，涡轮叶片也是至关重要的组成部分。惠特尔制造的第一批叶片是钢制的，这在一定程度上限制了惠特尔早期实验原型机的性能，因为钢在约高于500摄氏度的温度下会逐渐丧失结构强度。但工程师很快就发现一些合金的耐热性能要好得多，此后，叶片开始使用这些新的金属化合物，以满足早期喷气式发动机产生的热量。涡轮叶片的作用，就是从剧烈燃烧产生的特殊高温漩涡气流中获取能量，从而带动压缩机旋转。涡轮叶片被固定在承载它们的圆盘上，这样便可以承受来自燃烧的高温与每分钟成百上千转的离心力。通过精心设计的叶片形状，涡轮能以惊人的效率从高温的压缩空气和燃料之间的化学反应中提取能量。
不过，此时改进的叶片暂时没有熔化的风险，因为这个时期的喷气式发动机内部运行的温度在1000摄氏度左右，而制成叶片的材料——特殊镍铬合金（也被称为尼孟合金）在1400摄氏度以下仍可以保持牢固和硬度。这时在气体温度和叶片熔点之间有足够的余地。不过，到了20世纪60年代和70年代，情况发生了变化。在追求更高性能的要求下，原本足够的安全温差随着时间的推移逐渐缩小，很快就完全消失了。
因为到这时，下一代发动机需要把燃烧室中呼啸而出的混合气体加热到1600摄氏度，而当时可以采用的最先进的合金也会在1455摄氏度左右熔化，即环境温度还没有达到熔点，金属就会开始失去强度，变得柔软，从而导致喷气式发动机受到各种因叶片形变以及膨胀产生的影响。事实上，早前的研究已经表明，在1300摄氏度以上的工作环境下，让叶片长时间承受热气流的冲击，会产生复杂的后果和隐患，唯一的解决方案就是，设法让叶片保持低温状态。
罗罗公司组织了一支由十几名工程师构成的团队来解决这一难题，很快这一团队就实现了技术上的突破。工程师们发现，通过极其精密的加工技术和计算机强大的数学计算能力，应该有可能在发动机高压涡轮叶片的外围制造出一层相对较冷的超薄空气薄膜，当叶片在发动机内旋转时，用空气包裹住叶片，从而使叶片被低温空气保护起来，不受外部地狱般高热气流的影响。冷空气构成的薄膜的厚度需要控制在1毫米以内，如果薄膜能够在叶片旋转时保持其完整，那么被保护的叶片也能安然无恙。
但是在炽热的喷气式发动机内部，哪里可以获得冷空气呢？事实证明，答案就隐藏在显而易见的地方。经过研究和实验，人们意识到，较冷的空气可以直接取材于发动机前部，源自风扇吸入的成吨的外部空气。大部分空气会绕过发动机（具体原因本章的内容暂不涉及），但其中相当一部分空气会通过一个极其复杂的、由各种叶片组成的迷宫，有些叶片是旋转的，有些叶片是固定不动的，这些结构组成了喷气式发动机前端相对较冷的部分，在这里，空气将被压缩高达50倍。风扇每秒吸入1吨的空气，正常情况下，这么多空气可以填满一个壁球场那么大的空间，而现在这些空气要被压缩到一个行李箱那么小。可想而知，压缩后的空气是密集且高温的，以准备迎接进入燃烧室的高能时刻。
几乎所有的压缩空气都被送进了燃烧室，而在燃烧室中，这些被压缩的空气将与喷射而来的煤油混合，由一系列电子打火装置引燃。发生爆燃后，高温的燃气将进入高压涡轮飞速旋转的叶片之中。现代喷气式发动机中的高压涡轮盘上有90多个叶片，它们被安装在高速旋转的叶盘外缘，是空气通过涡轮其余部分之前的一道关卡，这些空气与从风扇通过的冷空气一起，从发动机后部喷出，推动飞机向前。
“几乎所有”就是突破的关键。罗罗公司的工程师们意识到，其中一些冷空气实际上可以在进入燃烧室之前被分流出来，并被送入叶片与叶盘连接处的管道中。在这里，空气可以被引入一个分支气流管网中，这些微小的管网在叶片本身加工成型的时候就已经预留好了。现在，叶片中充满了冷空气，当然这里的冷只是相对而言。发动机前端吸入空气时，对空气进行了压缩并使空气升温，温度将达到约650摄氏度，但即使如此，仍然比燃烧室喷射出的高温燃气温度低1000摄氏度。为了利用好这股冷空气，工程师们在叶片表面钻了几十个小到不可思议的微孔，每个孔都设计得非常精密，其细节参数都经过计算机的大量计算。这些孔从合金叶片的表面深入叶片内侧，直到全部接入了充满冷空气的管网，从而使来自叶盘内部的冷空气逸出，在离心力的作用下向外涌动，并在叶片闪闪发光的表面形成一层空气薄膜。
如果数学运算没有出现纰漏，那么冷空气薄膜就会发挥作用。自20世纪60年代末开始，令人惊叹的算力开始影响科技的进步，所有小孔都在计算机算力的指导下精心排布，一些排在叶片的前缘，一些排在叶片相对厚实的地方，一些沿着后缘排布。如果所有小孔都能发挥其应有的作用，那么这股冷空气就会形成一层不可思议的薄膜，使叶片周围的温度相应降低，如同在叶片上包裹了一件银色的绝缘外套一样。这样一来，叶片就能够经受住燃烧室排出的高温燃气了。
所有见过这种喷气式发动机涡轮叶片以及对涡轮叶片的制造加工有所了解的人，都会意识到这样的叶片本身就是精密工程自身的史诗，就像罗罗公司制造的精致的汽车一样。有人可能会说，100多年前的劳斯莱斯银魅老爷车就具有许多优秀的品质，而现在这些优秀的品质被运用在了飞机发动机的制造上。每一片罗罗公司生产的镍合金叶片都是在英国北部罗瑟勒姆镇附近的一家绝密工厂制造的。其重量不到1磅，一片叶片内部大部分是空心的，可以轻而易举地放在手中，但叶片本身非常坚固，而且与罗罗公司制造的汽车一样，其制造的喷气式发动机叶片目前也基本上是手工制作的，除了数百个微小的冷气孔与复杂管网结构外，发动机叶片最具专利价值的商业秘密是，叶片是由金属镍合金单晶生长而成的，这简直令人难以置信。单晶结构使得叶片非常坚固，在高温旋转时，叶片受到的离心力相当于一辆双层伦敦巴士的重量，大约18吨重。
然而，有一点很有趣。正如大家所知，尽管制造这种叶片需要使用精密的制造技术与复杂的计算能力，但这些高精尖的东西正与另一种最古老的制造手段相结合。早在古希腊时期，工匠就已熟练运用“失蜡法”(lost-wax method)，但对古希腊人而言，现代工程意义上的精确却是一个完全陌生的概念。在当代用失蜡法铸造涡轮叶片的情形下，人们用失蜡法制作叶片内的冷却管网，然后使叶片模具中的蜡熔化，就像古希腊时期的工匠一样，在熔化的合金被倒入陶瓷模具时，采用失蜡法，并凭借这种古老的方法，制成了有冷却管网的发动机叶片。
在漫长而烦琐的制造过程中，单晶结构叶片的生产是受到激励的，这项制造工艺也是该公司最高的商业机密。基本上，熔融金属被倒入一个底部有3段扭曲的小型模具中，让人想起在P. G.沃德豪斯(P. G. Wodehouse)的小说《布兰丁斯城堡》(Empress of Blandings)中，主人公埃姆沃斯伯爵的获奖名猪——布兰丁斯皇后弯弯的猪尾巴。这根“猪尾巴”与一块水冷板相连，一旦模具充满液态金属，这根“猪尾巴”就会被慢慢地从熔炉中取出了，从而使金属缓慢凝固。
金属首先在“猪尾巴”低温的一端开始凝固，但因为这个模具非常扭曲，只有保障晶体尽快生长，并确保金属分子以所谓的“面心立方晶格”结构生长，才能使叶片凝固成单个晶体。具体的原因十分复杂，只有了解了冶金学奥秘的学生才能理解其中的道理。掌握了这种神奇的冶金学原理就能知道，整个叶片由1个晶体构成，并使其分子沿着“猪尾巴”的方向排列，最终使所有分子均匀排列。换言之，整个叶片已经变成了1个金属单晶，因此，它能有效应对所有通常困扰金属的物理问题。涡轮叶片在整个工作过程中都要承受巨大的离心力，这就不难理解为什么工程师会如此极致地追求坚固的叶片了。
当单晶叶片生长好之后，人们只需要溶解叶片内部的物质，疏通叶片里面的管网，并让叶片冷却下来，然后使用一种被称为电火花加工的技术，在叶片表面打数百个小孔，并将小孔与叶片内部细小的冷却管网相连。电火花加工这种技术只需使用一根导线和一个火花，两者都很小，整个加工过程由计算机控制，并由人使用高倍数的显微镜进行检测。这个加工过程几乎是无声的，而且这种方式比传统的钻孔工艺更容易促使叶片熔化。
然而，除了技术之外，在叶片制造的过程中，人的因素也值得一提。长期以来，高压涡轮叶片的制造需要一批工匠以绝对集中的精神状态进行加工，这些工匠已经在实践中锻炼了数十年手眼协调能力，因此练就了极其熟练的手工技巧，这些“叶片工匠”在过去的几年中已经掌握了打孔设备复杂的冷却和偏心规律。现在，喷气式发动机越复杂，需要在单个叶片上钻的孔就越多。罗罗公司的瑞达XWB发动机（见图6-4）的高压涡轮叶片上就排布着大约600个孔，这些孔以令人眼花缭乱的几何形状排列，以维持气膜的稳定，并确保叶片保持坚固和相对低温的状态。
图6-4 瑞达XWB发动机
注：尽管现代喷气式发动机复杂得惊人，以罗罗公司的瑞达发动机为例，它是巨大的空客A380双层喷气式客机所配备的发动机，飞机上一共挂了4台该型发动机，但实际上，整个发动机里只有1个工作零件——转子，从进气风扇到排气风扇，1个转子贯穿了整个发动机。
因此，如果机载的高压涡轮叶片在高空中焚毁，那么整架飞机的机组人员和乘客都将有生命危险。这类事故发生的次数极少，很大程度上是由于这些发动机叶片在绝大多数时候都能保持完好的状态。高压涡轮叶片的重要性毋庸置疑，但值得注意的是，当前的高压涡轮叶片之所以能保持完好，在很大程度上要归功于叶片表面的气膜孔的几何形状和排布方式。这些气膜孔由熟练的工作人员进行测量、计算和检验。任何制造过程中的潜在失误都是不可忽视的，因为一旦高压涡轮出现故障，就很可能会迅速演变成一场灾难。
“机组人员和乘客的性命取决于叶片的加工程度”这一残酷的认知，将精密制造的故事带到了一个关键时刻。这是一个关键的发展阶段。回顾本书的第一个故事，精密制造的初始阶段，无论是对于约翰·威尔金森、约瑟夫·布拉马、亨利·莫兹利或约瑟夫·惠特沃思等早期追求精确的工程师，还是罗罗公司的创始人亨利·罗伊斯本人来说，这种程度的精密制造都是难以想象的。从航空这一领域开始，精密制造工程现在似乎已经达到了成熟的程度，这种对于精密程度的严格要求第一次超过了人力所能达到的程度。
到目前为止，无论是制造气缸、门锁、步枪或汽车的工序，还是钻孔、铣削、研磨或锉削的作业，抑或是操作车床、拧紧螺丝，检测平整度、圆度或平滑度，都不可避免地会涉及某种人为因素。然而，从航空领域开始，以及后来出现的更多领域中，随着公差进一步缩小，甚至达到最熟练的工匠也无法企及的程度，自动化必须接管工作。现在，先进的自动化叶片铸造设施可以执行所有上述工序（从注蜡到培植单晶合金，再到钻气膜孔），需要雇用的熟练工人没有几个。整个设施一年可以生产10万个叶片，而且不会有任何失误。
代价高昂的教训
曾经，用精密机器替代人工造成的负面后果是非必要岗位的工人被解雇，这令下岗工人十分不满，这是可以理解的。而如今，正是在这种人命关天的工程领域，缺乏人的监督可能会慢慢变成一个新的棘手问题。“我们的员工技术高超，”新工厂主管制造的经理说，“但他们是人，没有人能在快下班的时候生产出与刚上班时质量相同的产品。”精密制造工程，尤其是在航空领域，似乎已经达到了人们能力的极限。对澳航A380客机发动机故障的调查充分说明，人参与发动机生产加工过程曾经是保障飞机部件精密，确保飞机正常飞行的必要条件，但到了今天，人的存在可能会弊大于利。
事故发生后，澳航立即停飞了其机队中的全部6架空客A380，并愤怒地威胁要对罗罗公司发起诉讼，因为事故会对澳航带来极其负面的商业影响。然而，愤怒的情绪在飞机事故调查中是起不到任何作用的，澳大利亚交通安全局随后着手调查事故发生的原因，并寻找责任方。在事故发生了近3年后，即2013年6月，官方发布了一份报告，报告的结论揭示了大部分人对航空工业存在的错觉，这些人理所当然地认为，作为现代高精尖的飞机，飞机上的每一个部件都是在追求绝对精确度的情况下制造的。
正如报告所展示的那样，事实证明，一台发动机的命运、一架飞机的命运、所载乘客和机组人员的命运、一家航空公司和发动机制造商的声誉，都系于一根小小的金属管。这根金属管长度不超过5厘米、直径不到0.75厘米，由英国中部的一家工厂生产，生产这根管子的工人需要在金属坯中钻出一个小孔来，然而这次加工却钻偏了。
发动机里的这根管子被称为润滑油输送短管（见图6-5），尽管有许多细小的钢管在发动机中蜿蜒盘绕，但这根稍微宽一点的特殊短管位于较长又较窄的蛇形管末端，被安装在高压和中压涡轮盘之间的高温气室之间。设计这根管子的目的是将润滑油输送到承载快速旋转叶盘的转子的轴承上。由于这根管子需要内置一个过滤器，所以管子的末端必须单独接出来，因为只有更粗的管子才能够容纳这个环状的过滤器。
图6-5 润滑油输送短管
注：供油短管由于金属疲劳发生断裂，而导致短管出现金属疲劳并断裂的原因是轻微的加工误差，这一误差使短管一侧的管壁变薄。变薄的管壁因金属疲劳而出现裂纹。实际上，裂纹可能从飞机在洛杉矶起飞时就出现了，从伦敦起飞后短管的状况继续恶化，而从新加坡起飞1分钟后，管道破裂，将高温的润滑油喷洒到飞速旋转的转子上。
这根管子及其周围的配件是在2009年春天被生产出来的，生产该配件的工厂是罗罗公司旗下的一家名为“哈克纳尔内外组件加工厂”的单位。正常情况下，这家工厂负责对管子和过滤器配件进行机械加工，并按照发动机设计时制定的严格标准进行生产，这并不是一件复杂的工作。但是，由于这根管子所安装的位置是发动机中一个特别复杂的地方，安装工需要确定与这根管子相关联的其他配件的位置。这根管子正好处于从发动机的中压区向高压区过渡的地方，因此只能在其他的管道安装到位后，才可以按照设计规范对管道的内径进行加工。这样的加工其实是异常困难的，原因在于其他零件安装完毕后，工程师无法直接看到管道的各个部分，因为组装及焊接其他部件时产生的蒸汽阻碍了工程师的视线。
这些工程师尽了最大的努力，但最终，还是有一个加工不当的润滑油管被装进了悬挂在澳航A380左舷机翼内侧的发动机里。这根油管在加工的过程中，由于镗削刀头切削的方位错了，导致其部分管壁太薄，只有大约0.5毫米那么厚。
真实发生的情况很有可能是这样的：在镗削加工润滑油管道时，已加工的零件以某种方式被轻微挪动了，进而导致镗刀对一侧管壁切削过多，从而使管壁被打薄到了脆弱的程度，继而引发了后续的风险。更可怕的是，哈克纳尔加工厂的质检部门以及由计算机驱动的检测系统在对该飞机发动机里的关键零件进行质量验收时，这些关键零件都通过了测试，而这根存在严重问题的输油管就这样被放行了。这件加工失误的零件在检测时本应该被亮起红灯，然后扔进垃圾堆！然而，现实的情况是，这一幕并没有发生，所以一个对发动机正常运转和对机组人员生命安全至关重要的零件，就以这种残次的状态被送进了发动机，在发动机中断裂并最终导致高压涡轮叶片被过速旋转的离心力撕扯开来，击穿了机翼，让飞机上的所有乘客经历了惊魂一刻。这一切都是因为那根不起眼的润滑油管道加工时发生的小小失误。
然而，出现这样的问题，委婉地说，与罗罗公司旗下的哈克纳尔加工厂的“企业文化”有很大关系，这根输送润滑油的短管通过了各种检查，在整个供应链中也没被拦截下来，直到它被放入发动机中，最后不可避免地破裂，进而损坏整个发动机。这根短管本应该在检查中就被拦截下来，但这一幕并没有出现。这样，悲剧必然会发生。
这根管子的破裂是由金属疲劳造成的。这架飞机出事前在高空飞行了8500小时，执行了1800次起飞和着陆的循环，而每次飞机的升降都会对飞机上的机械部件造成一定的损耗，这些部件包括：起落架、襟翼、刹车以及喷气式发动机的内部零件。因为每一次迅猛的起飞，或每一次沉重的着陆，这些部件都会在短时间内承受大量的应力，尤其是喷气式发动机内部的零件，它们在承受应力的同时，还要承受温度和气流带来的影响。
从后续的情况来看，我们能推测出管道壁的薄弱处逐渐在应力的作用下产生轻微的裂痕。调查人员认为，飞机在事发两天前，从洛杉矶的一条比较短的跑道上起飞时，裂痕就已经出现；当飞机在伦敦降落时，裂痕开始扩大，并产生真正的裂缝；当飞机从伦敦希思罗机场起飞，飞往新加坡并降落在樟宜机场时，裂痕变得更加严重了。
事发当天上午，当起飞90秒后，发动机以最大功率的86%运转，产生了65000多磅的推力，在推力的作用下，飞机急速爬升，但推力也导致裂缝最终完全爆开，管道彻底破裂。一股润滑油喷入高压涡轮和中压涡轮之间的空隙中，这个位置的温度已经达到400摄氏度左右，而润滑油的自燃温度为286摄氏度，喷射出润滑油的短管瞬时变成了一个大功率火焰喷射器，向庞大、沉重却在飞速旋转的涡轮叶盘喷出熊熊烈火。
经过几秒钟如此猛烈的加热后，叶盘受热膨胀，发生形变，转动变得不再稳定，叶盘剧烈摇摆，最终被飞速旋转带来的离心力撕碎，被甩出来的叶盘碎片以每小时数百千米的速度飞出发动机，击穿了发动机外壳，然后贯穿飞机左翼，还击穿了机身的底部。左侧机翼被击穿时产生的火星导致机翼内的电路失火，但幸好没有蔓延开来。碎片还损坏了液压系统和电气系统，导致了飞机众多系统一起报警。正如澳大利亚政府的报告所指出的那样，最终结果有惊无险，在很大程度上要归功于机组人员的高水平发挥。
然而，报告也指出了罗罗公司内部存在的问题：该公司未能正确加工关键部件，未能合理保存产品报告，未能正确检测产品，以及未能有效剔除有问题的零件，上述问题均可能造成致命的后果。空客公司向澳航交付的问题发动机绝不是孤立事件。事故发生后不久的突击检查显示，哈克纳尔加工厂生产的几十个管壁厚度不足0.5毫米的输油管已经投入使用，新加坡航空公司和汉莎航空公司使用的该型发动机不少于40个，而澳航其余5架A380飞机都需要停飞并进行检修。
这次由管线断裂引发的风波，给了罗罗公司一个代价高昂的教训。罗罗公司不仅需要直面公司内部存在的问题、负担昂贵的维修成本、进行人事方面的变动、改革生产流程并艰难地挽回公司形象，还需要向澳航支付约8000万美元的赔偿金。事件发生一年后，罗罗公司的资产负债表显示，该公司净亏损达7000万美元。事后，罗罗公司坚称，此类错误不可能再次发生，并且也在哈克纳尔和其他加工厂部署了必要的预防措施。
精密制造的技术极限
在澳大利亚政府发布的关于澳航32号航班事故的报告中，有一段话似乎对越发精密的现代机械所带来的问题进行了专门阐述。与284页报告中的其他内容一样，这一段话也官腔十足，但它所要表达的含义却是十分明确的：
大型航空航天公司是由组织起来的人构成的，是复杂的社会性技术体系，为复杂系统（如现代飞机）生产应用高端技术的产品。基于这些复杂的社会性技术体系的固有特性，如果不经常进行监管，甚至有时加大监管力度，它们在执行标准方面，依旧会表现出逐步退化的趋势。这种趋势可能是由全球经济的压力、公司发展的需求、利润的驱动和抢占市场份额的需求导致的。
与其说大型航空航天公司是“为复杂系统生产应用高端技术的产品”，不如更确切地说，它们是在官僚体系的监管下生产超精密的机器，如瑞达900系列喷气式发动机。也许，这次澳航的事故一定程度上说明，一些现代机器生产所需的精确度太高、工艺太复杂，这导致人类参与这些机器的制造是不明智的。如果上述假设是正确的，那么这个假设便会合理引发下一个问题：我们是否可以把人类在航空领域的探索，视为人类开始逼近自己所能掌控的精确度的极限呢？
或者，精确度本身也达到了某种极限，达到了这种极限之后，尺寸既无法确定也无法测量，之所以会出现这种情况，与其说是人类的能力有限，不如说是随着精密制造不断向着更小的尺度推进，物质的固有属性开始变得不可思议地模糊起来。德国理论物理学家维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)在20世纪20年代创立了量子力学的概念，他的研究和计算首次印证了以下观点：在处理最微小的粒子、最微小的公差时，精密测量通常的规则已不再适用。在接近原子和亚原子水平上，精密测量化为泡影。物质被描绘成波或粒子，它们本身既无法区分也无法测量，即使是最优秀的人才也只能模糊地理解量子世界的奥秘。
在为今天的大型喷气式发动机制造最小部件的过程中，我们还远远没有达到挑战量子力学专家思维极限的程度。然而，在故事中，我们已经到了一个临界点，我们开始注意到人类自身可能存在的局限。而通过延伸思考与逻辑推断，我们也注意到，我们所追求的完美可能也有其终点，可能真的存在一个精密制造的技术极限。如果真的是这样，那么世界各地的喷气式发动机制造商正在进行的研发和设计，都将在很大程度上依赖这个精确度水平，这个精确度水平将成为未来设计各种参数时的一个参照物，也是一个警告，即未来的工业产品可能真的会达到精密制造理论上的极限。
就制造直接适用于人类活动所需的机器和设备而言，对这种技术上的理论极限有所顾虑，或许是有道理的。然后，当人们尝试把视野投向天空之外，进入其他星球，观测宇宙中的其他角落时，或许挑战人类能力极限的机会还有很多，而且可能会把这个极限推得越来越高。也许，在这些其他的世界里，精确度可以无限追求下去，永无止境。
譬如，在太空中，一切便大不相同。
第7章 透过清晰的望远镜望向远方 公差0.0000000000001(10-13)
人类文明的命运将取决于明日腾空而起的火箭上，搭载的是天文学家的望远镜，还是灭世的氢弹。
——天文学家洛维尔(Bernard Lovell)《个人与宇宙》(The Individual and the Universe)
那是一个安静的夏日傍晚，在伦敦南部一个绿树成荫的公园里，发生了一场谋杀案，但是在案发时没有人察觉。在这之后不久，一位时尚摄影师在暗室里安静地工作，当他把不久前在公园里拍摄的一幅平淡无奇的黑白照片不断放大时，他发现了，或者说至少他认为自己模糊地看到了，这张照片中的树林里有一只握着手枪的手，而在旁边的草地上有一具尸体。
摄影师拍摄的底片很粗糙，而且在那个时代，放大了的照片都是模糊的，然而这些被记录下的瞬间却推进了案件的侦破。上文描述的情景取材于米凯兰杰洛·安东尼奥尼(Michelangelo Antonioni)的奥斯卡提名电影《放大》(Blow-Up)，这个电影反映的社会现象，时至今日仍在影响着我们的生活。虽然这部电影讲述的远不止是一场谋杀案，但它提醒了我们相机所蕴含的那种不可撼动的力量。相机可以将随机的瞬间，哪怕只是不经意的时刻，凝固成为永久的历史事实，而这种力量，在我接触到相机很久之后才察觉到。
我平时在一个旧式的木结构简易房中工作，这个简易房的前身是一个建于19世纪20年代的谷仓，地处纽约州的北部。当我买下这座建筑的时候，它已经是一个倾颓的废墟了，所以我只好用卡车把这座建筑的柱子和横梁运到我日常生活的地方，那是在马萨诸塞州西部山区的一个偏僻的小村庄，并于2002年的夏天在这里重建了这座简陋的木房。它谷仓式的内部布局，使人们可以从4.5米高的走廊上，向下俯瞰我那张堆满各种杂乱稿件的办公桌。
虽然谷仓相当老旧，但是人们认为，翻新的过程不但可以给老旧腐朽的农场建筑注入新的生命，还可以将这样的老式建筑转化为当下新英格兰地区风景的一部分，这样做不但令人享受翻新旧物的乐趣，而且也很有意义。一天下午，有一位摄影师找上门来，说他正在写一本关于修复旧谷仓的书，想在我这里拍摄一些图片。得知了他的想法后，我开心地配合了他的工作。我允许他在我的房子里随意参观取景，随后他花了几个小时的时间在建筑物上层的走廊里俯拍我那张堆满纸稿的桌子。
不久以后，这本插入了许多修建谷仓的图片的书出现在了一些咖啡馆精致的桌面上。摄影师出于礼貌和感谢，给我寄了一本样书。我花了一晚上的时间来欣赏这本样书的内容（事实上，在阅读这本书的大部分时间里，我都在歆羡那些别人所拥有的、比我自己那个简陋的谷仓更宏伟的翻修作品），随后我把这本书放到了书架上，就把它遗忘了。
不过，神奇的事情发生了，一个远方的陌生人也买了这本书，而且他声称，他喜欢这本书第61页刊载的那个由谷仓改建而成的小小书房。我不知道他是不是《放大》这部电影的影迷，但他做了一件跟《放大》剧情类似的事情，他认为也许通过“放大”图片，他就能找到在书中刊载的那个谷仓里工作和生活的那个人。
线索源自图片中呈现的书桌，在那张书桌上放着一本《纽约书评》。虽然这本杂志几乎被各种废纸和其他书籍报刊给盖住了一半，但是这位好奇的读者还是发现《纽约书评》的右下角有一个地址标签，虽然很小，小到大多数人几乎看不见，但对这个决定刨根问底的家伙来说，只要拍摄图片的镜头足够好，当图片放大到足够大时，标签上的文字就可以被识别出来，那么这些文字就成为一个潜在的信息来源。
于是他把《纽约书评》封面中带有地址的部分从书上剪下来，把图片中的这一部分和桌上其他乱七八糟的东西分隔开，并把地址部分不断地放大。这样一来，又小又模糊的字母也一同被放大，直到放大的印刷图像变成了一堆混乱的马赛克。最终，经过四五次的反复扩展，我的姓名和地址逐渐变得可以被识别。就这样，这个神秘人成功调查出了这张图片上谷仓的主人，获知了我的个人信息并与我取得了联系。
尽管这个过程听起来有点儿像偷窥，甚至有点儿邪恶，但实际上并没有这么糟糕。与这个神秘人的会面和沟通是非常轻松和愉快的，他对于他的追求十分坚决，甚至在一定程度上有些强迫症。这个神秘人是一位已经退休、专注于血管方面的神经外科医生。他也是个热心的摄影师，有人可能会说，他是一个永远充满好奇心的人，一个生活上的多面手。他感兴趣的是借助精密光学仪器进行法医检测，这方面的知识满足了他的求知欲。
对于无论是在英国还是在世界各地的小学生来说，我敢说镜片在他们的生活中起到了不可忽视的作用。我人生中的第一个放大镜是双凸面放大镜，我最开始使用它是为了学习和恶作剧，比如说用来在自然科学课上观察蝌蚪，放大杂志上不够清晰的图片细节，点燃篝火，或是弄醒一个在阳光下打瞌睡的同学，即使他睡得再熟，只要把放大镜的聚焦光斑放在他外露的胳膊上，不一会儿，他就会被烫醒。
在我十几岁的时候，我迷上了竹节虫。从此，我就更加需要质量好的放大镜了。我在母亲的旧瓦罐里饲养竹节虫，并把它们养大。我把家里花园篱笆上生长的女贞叶摘下来喂给竹节虫吃，然后把长大了的竹节虫卖给我的同学，每只三便士。但是这些竹节虫经常会在各个生长阶段出现奇怪的小问题，比如它们有时没法把腿从卵壳中抽出来（它们有6条腿）。这个时候我就会亲自操刀，进行一场显微外科手术，用上一根针、一把细镊子，还有我可靠的10倍放大镜，来帮助我饲养的竹节虫摆脱困境。我的尝试通常都能成功。
随着年龄的增长，我开始收集邮票，同时我也准备了几个专业的放大镜：一个是正方形放大镜，专门用来放大小型邮票；一个是珠宝放大镜，我把它挂在眼前，用来观察邮票齿孔以及邮戳上的问题；还有一个是很厚重的玻璃放大镜，就像一个玻璃镇纸一样，非常适合贴在集邮册上，然后在集邮册上扫过，把邮票适当放大，这样就可以跟别人展示和分享集邮册里的藏品。
