來源:藝不壓身;作者:楚雖三
在最近發布的B737MAX機型适航審定的進程說明中,波音公司再次強調所謂“AOA指示”與“AOA DISAGREE指示”是非必要的顯示。
對于B737MAX飛機後續加裝“AOA指示”與“AOA DISAGREE指示”是否必要在業界也是存在很大争議的。
在本文中,筆者挑選了兩個高度相似的空難案例。一件發生在空客320機型上,另一件則發生在波音737MAX機型。讓我們嘗試一個新的視角來檢視這個“公說公有理,婆說婆有理”的争議。
(一)空客320機型XL888T空難
2008年11月27日新西蘭航空一架空客A320-200型飛機,執行 GXL888T測試飛行。
(1)機組在3000英尺高度測試迎角保護(alpha floor)功能。飛機以全着陸構型減速至99節後,水平安定面達到飛機上仰的極限位置。
(2)機組推油門杆至起飛/複飛位置後,發動機繼續減速(92.5 節),且出現劇烈的左右滾轉(右50°左40°)。
(3)機組操縱飛機對抗滾轉,并曾經短時穩定飛機狀态(仰角7度,機翼幾乎水平,空速為138節)。
(4)飛機仰角再次增加,在高度3800英尺仰角達到57度,空速低于40節。
(5)11 秒後飛機向右滾轉97°,機頭下俯角42 度。
(6)飛行數據記錄器最後的數據是機頭下俯14°、右坡度15°、表速263節、高度340英尺。不到一秒鐘後,飛機墜海。
事後的調查表明,飛機在三天前進行了水沖洗清潔,且未對迎角傳感器進行保護。内部積水導緻1号和2号迎角傳感器在空中結冰。
在機組測試“迎角保護功能”的過程中,自動配平系統逐漸将水平安定面偏轉到使機頭上仰的極限位置。這是飛機在平飛減速過程中的正常操作。
當飛機臨近失速時,3号迎角傳感器的工作是正常的,并且提供了正确的失速警告。但1号和2号迎角傳感器失效在了相同的角度。按照當時A320的設計,如果某個迎角傳感器讀值與另外兩個讀值存在顯著差異,則被視作錯誤數據屏蔽。正确的3号迎角數據就這樣被“二比一投票”否決了。系統依據錯誤數據計算了Valpha prot和Valpha max speeds數據。
當機組執行失速改出操作時,全部迎角數據均被系統拒絕,飛行控制律由正常法則轉變直接法則,自動配平系統失效,水平安定面保持在機頭上仰的極限位置。
系統在PFD上顯示了“USE MAN PITCH TRIM”(使用手動俯仰配平)信息,提示機組應當手動配平飛機。但機組沒有察覺到這一提示。安定配平擡頭極限位置,與大推力帶來擡頭力矩疊加,是升降舵絕對無法對抗的。飛機最終因此失控墜毀。
(二)波音737MAX機型JT610空難
2018年10月29日獅航波音737-8MAX飛機執飛雅加達至槟港JT610航班。
(1)在飛機起飛過程中,左右迎角傳感器的讀值出現約20°的差異(B737隻有兩個迎角傳感器),并觸發左側失速警告抖杆。
(2)起飛後機組向ATC求證雷達探測的速度,并報告“飛行操縱故障”。
(3)當襟翼收上後,MCAS指令安定面配平向低頭方向轉動長達10秒。機組随後向擡頭方向打配平,并放襟翼至5,MCAS動作停止。
(4)機組再次将襟翼收上,MCAS的低頭配平,以及機組的擡頭配平再次出現,并一直持續到飛機墜毀。
獅航JT610空難的調查并未完全結束。但從已經發布的信息來看,已經基本可以确認應當是左迎角傳感器故障誘發MCAS系統誤動作,安定面配平持續向低頭方向轉動,最終導緻飛機墜毀。
(三)兩起空難的異同點
這兩起空難有着很多驚人相似之處。
(1)兩起空難的誘因均為迎角傳感器故障。XL888T空難JT610空難
(2)兩起空難最終墜毀,都是由于安定面配平處于極限角度超過了升降舵權限所導緻。
但這兩起空難也有着顯著的不同之處。
(1)在XL888T空難中,空客320飛機的安定面配平位于極限擡頭位置,是機組在迎角保護測試中刻意進入的。
錯誤的迎角數據僅僅讓自動配平無法工作。如果機組注意到了PFD上的“使用人工配平信息”,原本是很有希望改出失控的。
(2)在JT610空難中,波音737MAX的安定面配平位于極限低頭位置,是錯誤的迎角數據觸發MCAS誤動作導緻的。
在MCAS誤動作的過程中,系統沒有提供任何提示信息。而且機組多次嘗試指令配平擡頭,但最終均被錯誤配平所抵消。
(3)A320機載系統具備發現迎角數據不一緻的能力,也具備屏蔽錯誤數據防止其他系統誤動作的能力。
盡管前期的“二比一投票”否決了正确的迎角數據,但系統随後屏蔽了全部迎角數據,以防止故障影響擴大。在整個空難過程中,安定面配平僅僅是無法自動向前旋轉,但沒有誤動作。
(4)B737MAX機載系統既不具備識别迎角不一緻錯誤的能力,也不具備隔離錯誤數據的能力。
在上一代的B737NG機型上,PFD速度帶上會顯示“AOA DISAGREE”提示信息。盡管系統無法自動屏蔽錯誤數據,但受過訓練的機組獲得“AOA DISAGREE”提示有可能人工評估哪些系統存在誤動作(譬如失速警告),并且有機會予以阻斷。
但在B737MAX機型上“AOA DISAGREE”信息被波音改作收費選裝配置,隻有付費夠買“AOA指示”功能的用戶,才能獲得附贈的“AOA DISAGREE”提示功能。
B737MAX飛機既不具備系統自動隔離錯誤數據的功能;也關閉了人工隔離錯誤數據的機會。MCAS依據單個迎角傳感器的錯誤數據,驅動安定面配平高速向前旋轉,直至墜毀。
說得通俗一點:
如果B737MAX飛機遭遇XL888T空難的情況必死無疑。
而如果A320飛機遭遇JT610空難的情況則有大概率生還。
(四)不同的解決方案
筆者沒有飛過A320飛機,所以這裡借用一位大拿在《解決方案陷阱》一文的留言作為介紹。(順便吐槽一下他的标點符号)
“空客因此而發現問題,改進了針對三套AOA系統的電腦運算邏輯,由原來的:如果其中之一與另外倆不一緻則優先選擇倆一緻的AOA認為其是可靠的(考慮同時出現倆故障的概率問極小,但是卻因為倆同側AOA同時結冰原因而導緻計算機取用了此錯誤AOA數據而誤觸發ALPHA FLOOR的保護動作自動加大油門俯沖),改為計算機軟件加入時間軸比對,如果一段時間AOA沒有變化而飛機姿态在變化,則懷疑其故障(結冰),即使是倆都一緻如此。
這樣,再加上AOA自身改良加熱功率,邊緣氣動外型(突圓/平齊)改良,防止或減小結冰概率。”
而B737MAX飛機不具備這樣先進的儀表架構基礎。所以波音一方面抓緊改進MCAS軟件增加左右兩側迎角比對,以及人工配平阻斷功能;另一方面将“AOA指示”與“AOA DISAGREE指示”開放為免費功能。
那麼,回到開篇的那個問題。
“AOA指示”與“AOA DISAGREE指示”是不是民用航空器的必備功能?
開放上述兩個顯示功能是不是“技術屈從于民意”的結果呢?
筆者這個問題不能一概而論。以前曾經在中央台看過這樣一個紀錄片,介紹某條公路有長達幾十公裡的陡下坡,大貨車即便空車行駛也經常出車禍。在節目中有位司機現身說法,講述自己死裡逃生的經過。不想拍攝後幾個月後,這位司機又死在了這條路上。
記者采訪這條路的設計師。他洋洋得意的說:“我們的設計絕對符合國家的規範标準......”
适航标準是“底線”和“紅線”在其背後的終極目标是可靠的解決問題。
在空客的儀表架構下,沒有“AOA指示”與“AOA DISAGREE指示”是完全沒有問題的。
而反觀波音737MAX,你寄幾家飛機什麼X樣,心裡沒點兒X數咩?
波音、空客、龐巴迪
巴西、商飛、蘇霍伊
哪家航空制造商敢踩着FAA适航審定标準的下限設計飛機?
(五)不同的儀表架構基礎,不同的前景
盡管業界對于“AOA指示”與“AOA DISAGREE指示”是否應被視作必要數據存在争議,但筆者自信下面兩點應當能夠得到所有業内人士的認同。
第一,空客飛行員改裝波音機型,其難度遠遠高于波音改空客。
第二,就操縱系統而言,最新式的B737MAX與最老式的A320相比,也要至少落後15至20年。
在獅航JT610空難不久,又發生了埃航ET302空難。
在兩起空難中,都出現了一個非常令人費解的現象——MCAS和人工多次交替指令配平的情況。(新聞報道中曾一度稱之為“人機互搏”。)
為什麼每當機組臨近改出成功的時候,就會放棄人工配平指令幹預?
确切的原因,我們可能永遠也無從得知了。
但其中有一因素是無法被忽略的——持續的失速警告很可能動搖了機組操縱機頭上揚的決心。
在JT610空難發生前,全世界的B737MAX航線飛行員都不知道MCAS的存在,更不可能知道放襟翼可以制止MCAS動作。
為什麼JT610的機組在MCAS第一次誤動後會把襟翼放到5°?
與其說是機組未蔔先知想制止MCAS,這更像是一個空速意外偏低時避免失速的舉措。
事後這個猶豫反複的動作,反而成了波音公司的救命稻草。波音借此表示MCAS“隻是導緻事故的一系列原因中的一環”。
請允許我再次使用《解決方案陷阱》一文的收尾。
如果由筆者負責波音的危機公關,我會非常樂見業界對MCAS系統的争議和指責。
因為改進MCAS是成本最低的解決方案。而想要把B737的儀表數據架構推到重來,則無異于設計一款全新的飛機。繼續裝聾作傻,頭痛醫頭,腳痛醫腳,是波音唯一的選擇。
反觀空客系列飛機,已經初步具備了錯誤數據的識别和隔離理念,進一步改良架構不存在技術上的障礙。但有波音這樣的“豬對手”擋在前面,恐怕空客也未必多有動力投入資源。
反倒是C919和A220這樣的後發機型,如果能夠在設計之初謹慎規劃儀表數據架構,則會給未來的機型擴展打下堅實的基礎。
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