波音737MAX客機MCAS系統(tǒng)背后的秘密與問題
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圖4 MAX飛機安定面配平切斷電門示意圖
獅子客機失事后,埃航飛機為何還會以相似的方式再次失事?筆者推測:埃航失事過程中,飛行員可能未能及時切斷安定面配平電門,其原因可能與波音未能準確描述MCAS系統(tǒng)的正常啟動邏輯有關。
1)按照波音的官方介紹,飛機襟翼放下時,MCAS系統(tǒng)不會啟動。而失事的埃航飛機出事時一直在500-1000英尺的離地高度,這個高度通常在收起飛機襟翼的高度之下,所以正常情況下,MCAS系統(tǒng)應該不會啟動,然而此時卻出現(xiàn)了機頭突然下壓的險情(事后分析,該狀況很有可能正是MCAS系統(tǒng)造成的),但是剛受過專門培訓的埃航飛行員有理由相信該險情不是MCAS系統(tǒng)引起的(因為此時襟翼還沒有收起),再加上副駕駛員的飛行時間只有200小時,其在慌亂中很難具有挑戰(zhàn)FAA適航指令和波音OMB權威的勇氣,所以埃航失事客機的飛行員沒能及時關閉控制MCAS系統(tǒng)的開關,最終導致墜機悲劇的發(fā)生。這就能解釋埃航失事飛機殘骸中發(fā)現(xiàn)的安定面配平裝置(jackscrew,即平尾絲杠)為何會和獅航失事客機極為相似——兩者均處于不正常的位置,這表明兩架失事飛機墜機之前均處于高速俯沖狀態(tài),表明飛機水平安定面應該是被系統(tǒng)所控制。
2)類似例子并不罕見。這幾個月來,美國國內(nèi)航班的飛行員曾多次向聯(lián)邦當局表達了對波音737Max 8安全的擔憂。比如去年11月一名商業(yè)航空公司的飛行員報告說,在起飛過程中,自動駕駛儀已投入使用(按照波音的說法,在此工況下,MCAS系統(tǒng)不應啟動),然而飛機“在兩到三秒內(nèi),飛機機頭向下傾斜”,其速度足以觸發(fā)飛機的警告系統(tǒng)。后來,經(jīng)驗豐富的飛行員將自動駕駛儀關閉后,飛機可以正常情況爬升,并排除了險情。令人遺憾的是這樣的報告沒有引起FAA或波音的重視,否則有可能可以避免埃航空難的發(fā)生。
以上事實表明:MCAS系統(tǒng)的實際表現(xiàn)與波音做出的OMB說明存在諸多嚴重不相符的地方,并可能因此產(chǎn)生了災難性后果。波音此舉的可能原因如下:
第一種可能,波音故意隱瞞737 Max上還隱藏著其他自動失速保護子系統(tǒng),或者波音故意隱瞞MCAS的全部信息;波音此舉可能是為了掩蓋MCAS的實際情況與適航認證時提交數(shù)據(jù)不一致的真相,因為根據(jù)掌握的情況看,MCAS在FAA適航認證時,很有可能波音只提交了一份錯漏百出的安全評估報告,就通過了FAA的審查(由于FAA放水,實際上是波音自己審查,詳情見下文)。
第二種可能,雖然MCAS相關技術尚為成熟,但是為了應對與A320新機型的競爭壓力,波音在沒有充分論證、驗證MCAS全部工作原理、全工況狀態(tài)和安全可靠性等情況下,就匆匆在737MAX飛機上安裝了MCAS(或者其他自動失速保護子系統(tǒng)),波音可能嚴重低估或忽視了MCAS的危險性,所以獅航空難后,波音無法說出MCAS的全部準確信息,也就不能有效地協(xié)助埃航飛行員規(guī)避仍然存在的安全隱患。
實際上,不管是上述何種可能性,均表明737Max客機存在重大安全隱患,世人根本無法知曉備受爭議的MCAS系統(tǒng)究竟還隱藏著什么樣的致命秘密?更無法知曉737 Max客機上還隱藏著多少類似的系統(tǒng)?
5、MCAS系統(tǒng)可能存在嚴重設計缺陷
《西雅圖時報》3月17日援引美國聯(lián)邦航空管理局的現(xiàn)任和前任工程師的話說,波音公司2015年推出737 MAX新型客機之后,為了獲得聯(lián)邦政府的認證,向聯(lián)邦航空管理局提交了客機新型飛行控制系統(tǒng)的安全評估,系統(tǒng)全稱是“操縱特性增強”系統(tǒng)(即本文所述的MCAS系統(tǒng)),美國聯(lián)邦航空管理局的工程師發(fā)現(xiàn),波音提交的安全評估報告存在以下問題:
1)安全報告沒有充分標出新型飛行控制系統(tǒng)的全部動力。為了防止飛機空中失速,飛行控制系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)動飛機的水平翼,讓機頭朝下。但客機服役之后,控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)動尾翼的速度要比安全評估標出的速度高出三倍多;筆者認為:這問題表明波音忽視航空安全,并對MCAS系統(tǒng)研究不足,缺少足夠的試驗數(shù)據(jù)來評估MCAS系統(tǒng)對飛機造成的影響。
2)駕駛員做出回應后,報告未能充分考慮到系統(tǒng)能否及時復原,也未能考慮到系統(tǒng)還可能繼續(xù)把機頭往下推;筆者認為:該問題尤為重要,其指出了MCAS系統(tǒng)可能存在一意孤行,最終造成飛機墜機的嚴重風險,但是很遺憾該問題沒有引起FAA和波音重視。
3)系統(tǒng)的危險評估定在有害等級,比“災難性”低了一級。即便有害等級,也不能只靠一個單一的傳感器的信號去阻止飛行控制系統(tǒng)的啟動,而這套系統(tǒng)正是這樣設計的; 筆者認為:該問題非常關鍵,其指出的單一的傳感器的信號去阻止飛行控制系統(tǒng)的啟動的問題,正是造成獅航空難的直接原因,如果波音在適航認證階段把該問題解決,獅航空難就不會發(fā)生。
4)報告稱,客機水平翼的轉(zhuǎn)動角度小于0.6度,但去年獅航公司610航班墜毀之后,波音公司首次向各個航空公司提供的“操縱特性增加系統(tǒng)”說明則把角度標成2.5度;筆者認為:該問題表明波音對MCAS的披露與實際情況不相符,而且737MAX的適航認證存在漏洞。
6、FAA在737MAX的適航認證方面早已樂崩禮壞
據(jù)外媒報道,美國交通部正在對聯(lián)邦航空管理局(FAA)批準波音737MAX噴氣式客機的情況進行調(diào)查。這是一項針對新飛機的安全批準存在潛在失誤的“不尋常調(diào)查”。
外媒援引FAA的工程師的話說,波音737 MAX客機的競爭對手是歐洲空客的A320neo客機,但波音研發(fā)已經(jīng)晚了九個月,F(xiàn)AA就把波音737 MAX飛行控制系統(tǒng)的安全評估任務交給了波音,并要求自身的工程師們加快檢查進度。美國聯(lián)邦政府的安全調(diào)查員認為,波音737 MAX客機新安裝的控制系統(tǒng)的安全評估存在疏漏,政府的航空認證也沒有盡責。在此背景下,匆匆上馬的MCAS可能沒有經(jīng)過充分的試驗驗證,就通過了FAA的適航認證,對于獅航、埃航這兩起重大空難事故,當初“放水”的FAA與既當運動員又當裁判員的波音可能都難脫其咎。
上述外媒報道與波音在CN106477055A號專利說明書中自認享受了FAA授予的性能免除許可優(yōu)惠政策(performance relief credits)等內(nèi)容吻合,并且波音向FAA提交的關于MCAS系統(tǒng)的安全評估報告,在CN106477055A號專利說明書中也有記載,這些情況表明MCAS系統(tǒng)與該專利涉及的自動失速保護系統(tǒng)有關,那么除了MCAS系統(tǒng),波音是否在737MAX上安裝了其他自動失速保護子系統(tǒng)?波音是否向FAA隱瞞了這些子系統(tǒng)的存在?這些子系統(tǒng)是否通過了適航認證程序?是否還有更多的系統(tǒng)也這樣“混”過了FAA的適航認證?這些問題都與737MAX的飛行安全密切相關。
綜上所述,首先,除非埃航空難事故調(diào)查結(jié)果能夠證明該起空難與MCAS及其他失速自動保護子系統(tǒng)無關,否則波音對MCAS進行的任何陳述和補丁升級等都不足以保證737MAX客機的安全和可靠。其次,如果埃航事故調(diào)查結(jié)果表明空難原因與MCAS(或者其他失速自動保護子系統(tǒng))有關,并且FAA在737MAX客機適航取證等問題上存在徇私、舞弊等失職情形,那么中國民航局就有理由和依據(jù)取消737MAX在中國取得的適航認證,并且中國也有理由不再信任和實施FAA對737MAX做出的各項適航?jīng)Q定、指令。
三、啟示與建議
1、加強波音737MAX的適航驗證工作
根據(jù)上文可知,波音和FAA在兩起空難前后的種種表現(xiàn),嚴重動搖了它們多年以來在全球樹立的權威和聲譽,為了中國乘客的安全,在必要時,中國有權對波音737MAX客機重新進行適航認證,這是對中國全體人民的生命財產(chǎn)安全負責!也是為被空難奪去的3百多條鮮活生命和8名遇難同胞討還公道!
由于MCAS及其相關技術可能尚不成熟,并且涉嫌造成了兩起嚴重的空難,所以對其進行適航認證時,應該加強737MAX的實際飛行驗證科目,以驗證737MAX客機在全工況和極限條件下的安全可靠性,特別是應該加強考察737MAX客機在各種失速情況下的實際飛行狀況。
2、尊重生命,尊重客觀規(guī)律,尊重科研人員
波音涉嫌為了應對空客A320NEO型客機的競爭壓力,罔顧型號科研生產(chǎn)客觀規(guī)律,一味的趕任務時間節(jié)點,不聽勸告和漠視乘客生命安全地貿(mào)然使用不成熟MCAS等技術,最終釀成大鍋。中國航空制造業(yè)應該引以為戒,應該始終把安全放在首要位置,中國航空制造業(yè)應該夯實基礎和按客觀規(guī)律辦事,應該多做試驗和基礎研究,不能盲目求快。
3、中國民機制造商應該重視飛機總體設計和飛控軟件安全問題
波音737是多年使用的老舊低矮的機型,737的改進和換發(fā)等工作使波音捉襟見肘,中國民機制造商可以博采眾家之長,充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢,設計出比較完善、而且具有較大改進升級空間的飛機構型;飛控軟件是飛機的靈魂,中國民機制造商應該盡快掌握該領域的核心技術,否則中國的民機可能將長期受制于人,客機的安全也很難得到全面保證。
4、重視專利情報分析和專利信息傳播的作用
專利情報分析對科研生產(chǎn)和型號研制非常有用,建議中國航空制造企業(yè)應該重視型號研制、重要技術攻關等方面的專利情報工作,另外為了促進創(chuàng)新和鼓勵先進專利技術信息的擴散,建議國家借鑒《美國專利法》102(a)(1)規(guī)定的出售阻卻(on-sale bar)條款,在《中國專利法》中也做出相關產(chǎn)品只要一經(jīng)銷售,就喪失專利新穎性的規(guī)定。
5、大力發(fā)展國產(chǎn)民機產(chǎn)業(yè)的同時,積極開展高鐵、動車的海外業(yè)務
波音737MAX客機空難和全球停飛事件,將會對世界民機市場格局產(chǎn)生重大影響,事件在給中國國產(chǎn)大飛機帶來發(fā)展機遇的同時,也會對很多人選擇飛機出行產(chǎn)生較大消極影響。在一段時期內(nèi),可能會有較多人對飛機飛行安全心有余悸,他們會優(yōu)先選擇火車出行,所以事件可能會給中國的高鐵、動車也帶來不少商機,建議中國選擇關系友好、地廣人稀的國家或地區(qū)(比如俄羅斯、獨聯(lián)體和非洲)拓展高鐵、動車業(yè)務。
(航空工業(yè)發(fā)展中心 陸峰;中國飛行試驗研究院 張喆)
本篇供稿:系統(tǒng)工程研究所
運 營:李沅栩

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