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波音737MAX客机MCAS系统背后的秘密与问题

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图4 MAX飞机安定面配平切断电门示意图

狮子客机失事后,埃航飞机为何还会以相似的方式再次失事?笔者推测:埃航失事过程中,飞行员可能未能及时切断安定面配平电门,其原因可能与波音未能准确描述MCAS系统的正常启动逻辑有关。

1)按照波音的官方介绍,飞机襟翼放下时,MCAS系统不会启动。而失事的埃航飞机出事时一直在500-1000英尺的离地高度,这个高度通常在收起飞机襟翼的高度之下,所以正常情况下,MCAS系统应该不会启动,然而此时却出现了机头突然下压的险情(事后分析,该状况很有可能正是MCAS系统造成的),但是刚受过专门培训的埃航飞行员有理由相信该险情不是MCAS系统引起的(因为此时襟翼还没有收起),再加上副驾驶员的飞行时间只有200小时,其在慌乱中很难具有挑战FAA适航指令和波音OMB权威的勇气,所以埃航失事客机的飞行员没能及时关闭控制MCAS系统的开关,最终导致坠机悲剧的发生。这就能解释埃航失事飞机残骸中发现的安定面配平装置(jackscrew,即平尾丝杠)为何会和狮航失事客机极为相似——两者均处于不正常的位置,这表明两架失事飞机坠机之前均处于高速俯冲状态,表明飞机水平安定面应该是被系统所控制。

2)类似例子并不罕见。这几个月来,美国国内航班的飞行员曾多次向联邦当局表达了对波音737Max 8安全的担忧。比如去年11月一名商业航空公司的飞行员报告说,在起飞过程中,自动驾驶仪已投入使用(按照波音的说法,在此工况下,MCAS系统不应启动),然而飞机“在两到三秒内,飞机机头向下倾斜”,其速度足以触发飞机的警告系统。后来,经验丰富的飞行员将自动驾驶仪关闭后,飞机可以正常情况爬升,并排除了险情。令人遗憾的是这样的报告没有引起FAA或波音的重视,否则有可能可以避免埃航空难的发生。

以上事实表明:MCAS系统的实际表现与波音做出的OMB说明存在诸多严重不相符的地方,并可能因此产生了灾难性后果。波音此举的可能原因如下:

第一种可能,波音故意隐瞒737 Max上还隐藏着其他自动失速保护子系统,或者波音故意隐瞒MCAS的全部信息;波音此举可能是为了掩盖MCAS的实际情况与适航认证时提交数据不一致的真相,因为根据掌握的情况看,MCAS在FAA适航认证时,很有可能波音只提交了一份错漏百出的安全评估报告,就通过了FAA的审查(由于FAA放水,实际上是波音自己审查,详情见下文)。

第二种可能,虽然MCAS相关技术尚为成熟,但是为了应对与A320新机型的竞争压力,波音在没有充分论证、验证MCAS全部工作原理、全工况状态和安全可靠性等情况下,就匆匆在737MAX飞机上安装了MCAS(或者其他自动失速保护子系统),波音可能严重低估或忽视了MCAS的危险性,所以狮航空难后,波音无法说出MCAS的全部准确信息,也就不能有效地协助埃航飞行员规避仍然存在的安全隐患。

实际上,不管是上述何种可能性,均表明737Max客机存在重大安全隐患,世人根本无法知晓备受争议的MCAS系统究竟还隐藏着什么样的致命秘密?更无法知晓737 Max客机上还隐藏着多少类似的系统?

5、MCAS系统可能存在严重设计缺陷

《西雅图时报》3月17日援引美国联邦航空管理局的现任和前任工程师的话说,波音公司2015年推出737 MAX新型客机之后,为了获得联邦政府的认证,向联邦航空管理局提交了客机新型飞行控制系统的安全评估,系统全称是“操纵特性增强”系统(即本文所述的MCAS系统),美国联邦航空管理局的工程师发现,波音提交的安全评估报告存在以下问题:

1)安全报告没有充分标出新型飞行控制系统的全部动力。为了防止飞机空中失速,飞行控制系统可以转动飞机的水平翼,让机头朝下。但客机服役之后,控制系统转动尾翼的速度要比安全评估标出的速度高出三倍多;笔者认为:这问题表明波音忽视航空安全,并对MCAS系统研究不足,缺少足够的试验数据来评估MCAS系统对飞机造成的影响。

2)驾驶员做出回应后,报告未能充分考虑到系统能否及时复原,也未能考虑到系统还可能继续把机头往下推;笔者认为:该问题尤为重要,其指出了MCAS系统可能存在一意孤行,最终造成飞机坠机的严重风险,但是很遗憾该问题没有引起FAA和波音重视。

3)系统的危险评估定在有害等级,比“灾难性”低了一级。即便有害等级,也不能只靠一个单一的传感器的信号去阻止飞行控制系统的启动,而这套系统正是这样设计的; 笔者认为:该问题非常关键,其指出的单一的传感器的信号去阻止飞行控制系统的启动的问题,正是造成狮航空难的直接原因,如果波音在适航认证阶段把该问题解决,狮航空难就不会发生。

4)报告称,客机水平翼的转动角度小于0.6度,但去年狮航公司610航班坠毁之后,波音公司首次向各个航空公司提供的“操纵特性增加系统”说明则把角度标成2.5度;笔者认为:该问题表明波音对MCAS的披露与实际情况不相符,而且737MAX的适航认证存在漏洞。

6、FAA在737MAX的适航认证方面早已乐崩礼坏

据外媒报道,美国交通部正在对联邦航空管理局(FAA)批准波音737MAX喷气式客机的情况进行调查。这是一项针对新飞机的安全批准存在潜在失误的“不寻常调查”。

外媒援引FAA的工程师的话说,波音737 MAX客机的竞争对手是欧洲空客的A320neo客机,但波音研发已经晚了九个月,FAA就把波音737 MAX飞行控制系统的安全评估任务交给了波音,并要求自身的工程师们加快检查进度。美国联邦政府的安全调查员认为,波音737 MAX客机新安装的控制系统的安全评估存在疏漏,政府的航空认证也没有尽责。在此背景下,匆匆上马的MCAS可能没有经过充分的试验验证,就通过了FAA的适航认证,对于狮航、埃航这两起重大空难事故,当初“放水”的FAA与既当运动员又当裁判员的波音可能都难脱其咎。

上述外媒报道与波音在CN106477055A号专利说明书中自认享受了FAA授予的性能免除许可优惠政策(performance relief credits)等内容吻合,并且波音向FAA提交的关于MCAS系统的安全评估报告,在CN106477055A号专利说明书中也有记载,这些情况表明MCAS系统与该专利涉及的自动失速保护系统有关,那么除了MCAS系统,波音是否在737MAX上安装了其他自动失速保护子系统?波音是否向FAA隐瞒了这些子系统的存在?这些子系统是否通过了适航认证程序?是否还有更多的系统也这样“混”过了FAA的适航认证?这些问题都与737MAX的飞行安全密切相关。

综上所述,首先,除非埃航空难事故调查结果能够证明该起空难与MCAS及其他失速自动保护子系统无关,否则波音对MCAS进行的任何陈述和补丁升级等都不足以保证737MAX客机的安全和可靠。其次,如果埃航事故调查结果表明空难原因与MCAS(或者其他失速自动保护子系统)有关,并且FAA在737MAX客机适航取证等问题上存在徇私、舞弊等失职情形,那么中国民航局就有理由和依据取消737MAX在中国取得的适航认证,并且中国也有理由不再信任和实施FAA对737MAX做出的各项适航决定、指令。

三、启示与建议

1、加强波音737MAX的适航验证工作

根据上文可知,波音和FAA在两起空难前后的种种表现,严重动摇了它们多年以来在全球树立的权威和声誉,为了中国乘客的安全,在必要时,中国有权对波音737MAX客机重新进行适航认证,这是对中国全体人民的生命财产安全负责!也是为被空难夺去的3百多条鲜活生命和8名遇难同胞讨还公道!

由于MCAS及其相关技术可能尚不成熟,并且涉嫌造成了两起严重的空难,所以对其进行适航认证时,应该加强737MAX的实际飞行验证科目,以验证737MAX客机在全工况和极限条件下的安全可靠性,特别是应该加强考察737MAX客机在各种失速情况下的实际飞行状况。

2、尊重生命,尊重客观规律,尊重科研人员

波音涉嫌为了应对空客A320NEO型客机的竞争压力,罔顾型号科研生产客观规律,一味的赶任务时间节点,不听劝告和漠视乘客生命安全地贸然使用不成熟MCAS等技术,最终酿成大锅。中国航空制造业应该引以为戒,应该始终把安全放在首要位置,中国航空制造业应该夯实基础和按客观规律办事,应该多做试验和基础研究,不能盲目求快。

3、中国民机制造商应该重视飞机总体设计和飞控软件安全问题

波音737是多年使用的老旧低矮的机型,737的改进和换发等工作使波音捉襟见肘,中国民机制造商可以博采众家之长,充分发挥后发优势,设计出比较完善、而且具有较大改进升级空间的飞机构型;飞控软件是飞机的灵魂,中国民机制造商应该尽快掌握该领域的核心技术,否则中国的民机可能将长期受制于人,客机的安全也很难得到全面保证。

4、重视专利情报分析和专利信息传播的作用

专利情报分析对科研生产和型号研制非常有用,建议中国航空制造企业应该重视型号研制、重要技术攻关等方面的专利情报工作,另外为了促进创新和鼓励先进专利技术信息的扩散,建议国家借鉴《美国专利法》102(a)(1)规定的出售阻却(on-sale bar)条款,在《中国专利法》中也做出相关产品只要一经销售,就丧失专利新颖性的规定。

5、大力发展国产民机产业的同时,积极开展高铁、动车的海外业务

波音737MAX客机空难和全球停飞事件,将会对世界民机市场格局产生重大影响,事件在给中国国产大飞机带来发展机遇的同时,也会对很多人选择飞机出行产生较大消极影响。在一段时期内,可能会有较多人对飞机飞行安全心有余悸,他们会优先选择火车出行,所以事件可能会给中国的高铁、动车也带来不少商机,建议中国选择关系友好、地广人稀的国家或地区(比如俄罗斯、独联体和非洲)拓展高铁、动车业务。

(航空工业发展中心 陆峰;中国飞行试验研究院 张喆)

本篇供稿:系统工程研究所

运 营:李沅栩

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