（在此感謝張聚恩、殷云浩、王元元、陳建國等專家對本文的支持和幫助）

一、兩起空難概況

2019年3月10日，一架埃塞俄比亞航空公司的波音737MAX型客機起飛后6分鐘墜毀，機上的149名乘客和8名機組人員不幸全部遇難，其中包括8名中國乘客，但這并不是首起737MAX空難，2018年10月29日，印尼獅航一架由波音737MAX執(zhí)飛的飛機，在從雅加達起飛大約13分鐘之后失聯(lián)、墜毀，機上189人不幸全部罹難。這兩架失事客機均為全新飛機，均在起飛后不久經(jīng)歷了不尋常的急速下降及爬升，空速儀表也出現(xiàn)異常讀數(shù)，兩架客機的飛行員均嘗試折返，但最終都是墜毀。埃方表示，通過讀取的失事埃航客機黑匣子的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與獅航失事客機的黑匣子數(shù)據(jù)“明顯相似”。

獅航空難初步調(diào)查表明：失事飛機信號系統(tǒng)接收到一個假的迎角信號，該信號顯示飛機處于高迎角狀態(tài)，所以觸發(fā)了飛機自動失速保護系統(tǒng)持續(xù)控制使飛機低頭，機組人員與該自動失速保護系統(tǒng)進行了較長時間的飛機控制權(quán)爭奪，但最終還是發(fā)生了墜機悲劇。

從目前情況看，波音在737 Max客機上安裝的MCAS（機動特性增強）系統(tǒng)在兩起空難中扮演了重要角色，本文嘗試對 MCAS系統(tǒng)及其相關(guān)重要問題進行如下粗淺的分析。

二、MCAS系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)問題分析

所謂的MCAS系統(tǒng)是一種應(yīng)用于737 MAX飛機的俯仰機動能力增強系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計初衷是避免飛機進入失速。當飛機的迎角過大時，MCAS系統(tǒng)就會啟動。為了監(jiān)測迎角大小，MCAS系統(tǒng)需要依賴飛機上安裝的傳感器，如果檢測到迎角接近失速狀態(tài)，該系統(tǒng)就會通過調(diào)節(jié)位于平尾的水平安定面，增加飛機的低頭力矩，以改出失速。

通過研究波音申請的自動失速保護系統(tǒng)專利（CN106477055A號）以及最新資訊可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段暴露出的MCAS系統(tǒng)問題可能只是“冰山一角”，其背后可能埋藏著更多的秘密和問題。

1、從相關(guān)專利上看，MCAS系統(tǒng)可能只是自動失速保護系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一

01

圖1  CN106477055A號附圖

CN106477055A號專利與737MAX飛機上防失速系統(tǒng)技術(shù)最為接近，該專利名稱為飛行器失速保護系統(tǒng)，是波音公司于2016年申請的中國發(fā)明專利。從圖1右下角可知，當自動失速保護系統(tǒng)工作時，可以通過調(diào)節(jié)升降舵（受推桿器控制）、穩(wěn)定翼（即水平安定面）、推力（估計為飛機的自動油門系統(tǒng)）、擾流板等多個部件來控制飛機的飛行姿態(tài)和速度；其中MCAS系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)水平安定面，但其只屬于自動失速保護系統(tǒng)的一個子程序，在737 MAX中可能還隱藏著推桿器、自動油門和自動控制擾流板等子系統(tǒng)。

比如，通過已公開的飛行數(shù)據(jù)顯示，埃航飛機失事前，最大地速達到383海里／小時，超過了飛機正常的飛行速度，飛機的異常超速飛行，是否與自動失速保護系統(tǒng)的推力控制子系統(tǒng)有關(guān)？遺憾的是，據(jù)筆者了解，這種控制關(guān)系有可能難以從黑匣子存儲的數(shù)據(jù)記錄中分析出來。原因如下：由于黑匣子（FDR）的參數(shù)記錄通道有限，通常，主要記錄的參數(shù)包括：駕駛員操縱輸入（駕駛桿位置），油門桿位移，襟翼開關(guān)等等，飛機的運動參數(shù)（姿態(tài)角，過載，角加速度，速度，高度，GPS信息等）。而飛控系統(tǒng)內(nèi)部的信號傳輸，工作邏輯等信息，黑匣子不做記錄。所以在事故調(diào)查中，很難分析飛控系統(tǒng)內(nèi)部的工作過程。

2、飛行員在模擬737MAX失速時發(fā)現(xiàn)飛機有自動推桿現(xiàn)象

據(jù)悉，國內(nèi)的專業(yè)飛行員技術(shù)圈的飛行員，在兩臺D級模擬機（經(jīng)過民航局認證可以用來代替真飛機對737MAX飛行員訓(xùn)練的模擬機）上模擬了737MAX飛行時，出現(xiàn)了兩種值得注意的情形：（這部分內(nèi)容來自“資深機長陳建國”微信號文章“飛行圈試飛發(fā)現(xiàn)可能存在另一個未被告知的保護”。就在我們準備發(fā)布本文前得到消息，美國飛行員聯(lián)合會發(fā)言人表示目前僅波音有1臺MAX機型的模擬機，中國民航局負責(zé)人也表示國內(nèi)各大航司也無737MAX模擬機。我們推測，上述引用文章所述的模擬機可能是737－800，在其基礎(chǔ)上進行了軟件包的升級。另外，這里其實又反映出一個問題，那就是如果只有波音公司有1臺737MAX模擬機，特別是獅航空難后好多航司都要買，但是波音以各種理由推脫，有可能是擔(dān)心模擬機飛行發(fā)現(xiàn)更多的MCAS的問題嗎？）

情形一：在737MAX模擬機試飛演示大迎角失速時，使用襟翼（5），在接近失速時，飛機沒有發(fā)生MCAS配平現(xiàn)象，因為按照MCAS邏輯，其工作需要在襟翼收上時工作，所以這也符合MCAS工作條件。但是，接著模擬機模擬飛行顯示，飛機起飛接近失速時，會出現(xiàn)飛機自動推桿現(xiàn)象（即推桿器自行工作，控制升降舵運動）；

情形二：當737MAX模擬機試飛演示大迎角失速時，使用襟翼0，也就是收起襟翼，在接近失速時，兩臺模擬機上的飛機均再次發(fā)生了自動推桿現(xiàn)象。

以上模擬仿真結(jié)果表明，在737MAX接近失速時，推桿器可能會自行工作，而且這個自動推桿的功能不屬于MCAS系統(tǒng)所應(yīng)該具有的功能（因為據(jù)波音介紹MCAS系統(tǒng)只控制安定面）！也沒有寫在波音737MAX的使用手冊里，當飛機在真實飛行中接近失速狀態(tài)下（或被自動失速保護系統(tǒng)自動判斷其處于失速狀態(tài)），在沒有告警的情況下，這個隱藏的自動推桿功能可能會對飛機的飛行姿態(tài)進行自動調(diào)整。

3、從基本的飛行動力學(xué)原理推斷，失速保護功能也不僅能依靠MACS來實現(xiàn)

對于常規(guī)布局的民用噴氣式飛機（后掠翼、翼吊式發(fā)動機），當飛機處于大迎角或失速狀態(tài)時，應(yīng)利用所有可能利用的操縱面，使得飛機改出復(fù)雜狀態(tài)。這些操縱面包括：升降舵、水平安定面、擾流板、發(fā)動機推力（推力對于飛機重心也會產(chǎn)生力矩），并且如果飛機在大迎角時伴有大的滾轉(zhuǎn)角，還要利用飛機的副翼和方向舵控制。

02

圖2 失速改出操作示范圖

圖2來源于ICAO（國際民航組織）出版的教材，是關(guān)于失速改出方法的教學(xué)示范圖片。在該教材中，強調(diào)由于在大迎角狀態(tài)下飛機的舵面效率降低，因此從失速狀態(tài)中改出時，要利用所有可以利用到的舵面。

因此，對于波音737MAX飛機，有理由相信該飛機在進行失速保護系統(tǒng)設(shè)計中，包含了對多種舵面控制的功能，這樣才能保證飛機從急劇失速或深失速（最為危險的幾種失速類型）中改出，所以MCAS系統(tǒng)有可能只是737MAX飛機中具有代表性的一個自動失速保護子系統(tǒng)。

4、獅難空難后，波音對MCAS系統(tǒng)邏輯的錯誤描述有可能釀成大禍

獅航空難后，波音給所有使用737 MAX的航空公司發(fā)布了OMB（使用手冊通告），對MCAS系統(tǒng)進行了專門解釋說明，F(xiàn)AA也根據(jù)該OMB作出了相應(yīng)的適航指令，當737MAX飛機襟翼收起、自動駕駛儀脫開（也就是飛機處于人工駕駛狀態(tài)）、迎角過大或大坡度轉(zhuǎn)彎時，MCAS系統(tǒng)啟動，飛機的水平安定面開始受到MCAS系統(tǒng)的控制（如圖3所示）。另外，埃航失事飛機的飛行員接受了埃航的專門培訓(xùn)，應(yīng)該知道如何通過MAX飛機安定面配平切斷電門來關(guān)閉MCAS系統(tǒng)（如圖4所示）。

03

圖3波音737MAX的MCAS系統(tǒng)示意圖