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【绝望的278秒!】详解埃塞俄比亚波音737MAX空难初步调查报告

通过下面的视频,回顾一下攻角传感器与MCAS间的关系:

疑问一:左侧的攻角传感器为什么会突然失效?

初步调查报告中并没有对这个问题做出说明。昨日美国广播公司曾报道,攻角传感器是受到了外界物体(可能是鸟)的撞击而失效的,这一说法在埃塞俄比亚交通部的新闻发布会上遭到了否认。

这个问题的真相,恐怕还需要结合驾驶舱声音记录器的数据,和飞机的维修记录,才有可能在未来的最终调查报告中得到答案。

不过由于飞机的多个大气数据传感器必须安装在迎风面,且通常突出于机体表面,因此出现攻角传感器、空速管、总温探头在飞机遭遇鸟击时受到损坏的情况并不算罕见。

MCAS导致飞机自动低头

在05:39:45至05:39:55间,飞行员按照操作程序,先收起了襟翼,然后脱开了自动驾驶仪,这两项恰恰是MCAS工作的必要条件。

由于此时飞控计算机仍然在接收来自左侧攻角传感器的错误数据,因此在上述两个必要条件满足后,MCAS开始工作,自动将俯仰配平向飞机低头方向偏转(Trim-FCC)。

在上图中FDR曲线红框内的部分中,MCAS曾两次往飞机低头的方向(调查报告中统称为AND - Aircraft Nose Down),将俯仰配平(Pitch Trim)从4.60单位大幅移动到了0.4单位。

其间飞行员也使用了驾驶杆上的主配平电门向飞机抬头方向(调查报告中统称为ANU - Aircraft Nose Up)输入配平指令,将俯仰配平移动回了2.3单位。

疑问二:737 MAX机型为何因MCAS停飞?波音目前的补救措施是什么?

737 MAX只有两个攻角传感器,且软件逻辑设计为了:任意一个攻角传感器向飞控计算机输入的攻角数据满足MCAS的工作条件,都会导致水平安定面自动向飞机低头的方向偏转。这是波音在737 MAX的设计上主要受到质疑的地方,也是波音目前修改MCAS软件逻辑的工作方向。

737 MAX 上只有两个攻角传感器,任意一个的信号超过限制值,都可以触发MCAS工作

媒体:MCAS软件改进后具体的变化有哪些?

波音:增强型飞行操纵法则纳入多重迎角(AOA)输入,在错误迎角读数的情况下限制重复的安定面配平指令回应,同时给出安定面指令最大限制值以确保升降舵权限。

媒体:MCAS软件改进后具体的变化有哪些?

波音:增强型飞行操纵法则纳入多重迎角(AOA)输入,在错误迎角读数的情况下限制重复的安定面配平指令回应,同时给出安定面指令最大限制值以确保升降舵权限。

在波音777、787这些更新的机型(当然还有空客)上,都安装有3个甚至4个攻角传感器,通过同时输入多路数据进行比对,来保证飞控系统的可靠性。

飞机超速→人工配平无效→重启MCAS

当机组在意识到持续的低头配平指令是由MCAS错误发出的之后,副驾驶切断了水平安定面电动配平的电源(下图中红框标示)。从上图中可以看到,虽然之后MCAS再一次发出了向飞机低头方向配平的指令,但由于执行机构电源已被切断,这一次水平安定面并未实际移动。

在切断水平安定面电动配平电源后,两名飞行员都在向后拉驾驶杆,试图让飞机抬头。然而此时俯仰配平仍停留在切断电源时的2.3单位位置上,因此飞行员保持飞机的平飞需要使用很大的力量。

疑问三:为什么飞机的速度明显高于正常范围?

从下图FDR数据曲线可以看出,从开始起飞滑跑直至最终坠毁,飞机的油门杆始终停留在TOGA(起飞/复飞)位!也就是发动机始终处于最大推力的状态。

因此在飞行员切断电动配平的时候,飞机的飞行速度已经接近(并最终超过)了允许的最大飞行速度(VMO,见下图红框)。这使得飞机的所有气动面都承受了极限状态的气动载荷。

在05:41:46时,机长询问副驾驶,配平是否可以工作。副驾驶回答(电动)配平不能工作,并询问他要不要试试手动配平。机长指示让他尝试手动配平(转动下图红框中的手轮),但副驾驶随后回答手动配平无效。

波音737的训练手册上明确指出(下图红框内),在气动载荷极大时,人工配平可能需要机组两人同时操作,甚至是通过气动方式(松开驾驶杆)为水平安定面卸载后,才能转动配平轮。在此我们无法评价这种设计的合理性,但737模拟机训练中覆盖了这种特情,机组应该对此有充分的准备。

致命的俯冲

在尝试手动配平未果后,飞行员重新接通了电动配平的电源,通过主配平电门两次输入了抬头的指令,并使俯仰配平从2.1单位移动回2.3单位。

但接通电动配平电源同样使得MCAS再次开始错误工作,并在5秒钟内将水平安定面移动到了低头方向的极限位置。两名飞行员虽然再一次增大力量拉杆试图抬起机头,但此时升降舵的效率已完全无法抵消水平安定面产生的低头力矩。

最终飞机进入40°的俯冲,两名飞行员在挣扎了278秒后,还是没能挽回157人的生命。

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