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一念之差天堂地獄 解密737 MAX如何令波音墮入深淵

騰訊證券8月20日訊,據國外媒體報導,今年3月10日,幾乎在埃塞俄比亞航空302班機機輪剛一離開跑道的時候,機長亞裡德·格塔休(Yared Getachew)面前的大量面板便開始顯示錯誤信息。

其中,飛機數字顯示器顯示的高度、空速和其他基本信息與副駕駛座艙上的讀數大相徑庭。隨後,格塔休機長手中的操作杆開始震動,警告他飛機爬升速度過快,有失速危險。很快,一連串的警告音、各種各樣的警告燈和機械聲音充滿了整個駕駛艙。

在此期間,格塔休機長兩次試圖啟動自動駕駛系統,但每次都觸發了警報。

隨即,另一個強大的自動飛行控制系統“機動特性增強系統”(Maneuvering Characteristics Augmentation System,以下簡稱“MCAS”)突然下壓了飛機機頭。飛行員們拚命地試圖控制飛機,想把這架波音737 MAX機頭抬起來。格塔休機長三次命令副駕駛艾哈邁德·努爾·穆罕默德(Ahmed Nur Mohammed)進行“拉起”操作,副駕駛進行了確認。

同一時刻,又一個巨響警告全神貫注的飛行員,飛機飛得太快了。

飛行大約四分鐘後,飛行員們終於找到了問題的根源,同時喊話 “左迎角探頭葉片(left alpha vane)”。

但來自故障傳感器的錯誤信息再次欺騙了機載電腦,讓其相信飛機的機頭角度太高,導致MCAS一次又一次地介入、把機頭往下推。

最終,埃航302班機以接近音速的速度俯衝向地面,飛機撞擊地面的力量如此之大,以至於這架載有157人客機的墜落現場僅可看見一個直徑約50米、深度約10米的巨大深坑。

而僅僅在五個月前,印尼獅航610班機也在類似情況下墜入爪哇海,造成189人死亡。

自兩起空難發生以後,監管機構一直將自己的調查重點放在了MCAS系統上,該系統對單一傳感器過分依賴,波音也沒有向飛行員透露安裝這一新系統的情況。但究其原因,這一切問題的根源或許還在於波音對飛行員行為作出了過於樂觀的假設。

問題何在

在設計737 MAX的飛行控制系統時,波音假設“接受過現有安全程序訓練的飛行員理應能夠在相互矛盾的警告聲環境下進行有效篩選,並在4秒內采取100%正確的行動”。

波音公司幾乎把所有的賭注都押在了這四秒鐘的時間上,該公司相信自己的工程技術,並相信飛行員能夠做到完美無缺,幫助其最重要客機換代產品得以快速推向市場,並最終為客戶節約成本。

如今,這家航空巨頭正在為兩起墜機事件買單:旗下最大機群在全球範圍遭遇停飛、眾多航司對波音的做法感到沮喪,波音在自己則正面臨著現代民航史上的最大挑戰。比如,該公司正在接受聯邦檢察官、證券監管機構、航空當局和國會議員的調查,面臨著來自346名遇難者家屬的100多起訴訟。

如果737 MAX禁飛時間持續增加,波音將不得不進一步放緩或暫時完全停止生產737 MAX。這一問題不僅擾亂了乘客的出行計劃,也給航空公司、航空供應商及其數萬名員工的前景蒙上了陰影。

對波音現任和前任員工、飛行員、航空公司官員、聯邦監管機構的採訪後發現,波音工程師們一直認為,飛行員能夠通過對類似問題立刻展開有效的糾正操作。

這一假設也與該公司的另一個重要目標相吻合:即要讓這款飛機被更多航空公司所採用。此前,波音公司曾說服監管機構,允許部分737飛行員在沒有接受模擬器培訓的情況下執飛737 MAX,僅僅需要在兩款機型之間存在巨大差異的情況下展開培訓,這就大大降低了航司對飛行員的培訓成本。

2017年被解雇的前波音飛行控制工程師裡克·路德克(Rick Ludtke)透露,波音曾向自己737 MAX的最大客戶、美國西南航空承諾,如果飛行員需要進行額外的模擬器訓練,自己將額外支付100萬美元的補償費用。

波音公司的一位發言人說,MCAS的設計和認證,包括依賴飛行員作為最終安全措施的做法遵循了公認的行業慣例、且經過6年有條不紊努的測試。他還表示,737 MAX總體批準程序符合聯邦監管機構所設定的“嚴格標準和要求”。

“我們會繼續從調查和這些事故中吸取教訓,繼續改善航空安全。”該發言人說道。

為了讓737 MAX再次升空,波音公司現在將依賴兩個傳感器向MCAS提供信息,並降低該系統的飛行控制權。

FAA表示,現有的飛機認證程序很完善,一直以來都能確保安全的飛機設計。但該機構正在重新考慮將美國飛行員的平均反應時間納入飛機設計基準,並為銷往全球各地的飛機設定不同經驗水準和培訓標準。

商業為先

波音從2011年開始開發737 MAX,當時它的勁敵空客剛開始推出A320neo。因此,波音需要一種燃油效率更高的單通道客機,以避免失去市場份額。

為了使用更少的燃料,該設計需要用到更大的發動機,安裝位置也比以前的機型更高、更靠前。所有這些變化都影響了飛機的操作方式,737 MAX機頭在某些高空條件下會翹起,存在失速危險。

因此,波音工程師們開發了MCAS來管理這一問題。該系統完全在幕後操作,通過將機尾的水準穩定器以0.6度的微小增量向下壓低飛機機頭。

波音考慮的重點是讓737 MAX盡可能同早期的737機型相似。因為差異越小,FAA要求飛行員接受再培訓的可能性就越小。

路德克表示,公司管理層曾向工程師施加壓力,要求他們避免在設計上做出重大調整,以免飛行員需要在模擬器上學習新的操作。

參與該飛機研發的人士透露,在2013年前後,波音官員一度擔心FAA會要求進行模擬機培訓。但包括737 MAX總工程師邁克爾·蒂爾(Michael Teal)在內的官員依舊選擇不與模擬機制造商合作,開發737 MAX版本的模擬機,因為他們相信這架飛機與早些時候的737沒有太大不同。

“這無疑是一場高風險的賭博。”這位匿名人士表示。

波音發言人表示,與現有飛機推出的任何新版本一樣,最大限度地縮小機型差異是其目標。但這個設計目標僅僅是目標,需要從屬於其他要求,最重要的便是安全性。波音一直有開發737 MAX模擬機的計劃,並沒有因為擔心FAA可能需要飛行員培訓而推遲這一計劃。

部分參與737 MAX項目的波音工程師說,MCAS並沒有被視為飛行控制系統的重要組成部分。波音在開發時專注於他們認為對安全更為關鍵的其他功能,比如自動著陸系統。部分員工指出,2013年前後,在西雅圖的一個辦公室與FAA官員會面時,波音僅僅將該系統描述為“幾行簡單的軟體代碼”。

從一開始,波音提供給FAA的安全評估文件就假定飛行員能夠處理系統數據衝突的問題。FAA也認可了這一點,因為737 MAX適航許可正是基於“飛行員在100%的時間裡可以對某些緊急情況做出正確反應”這一假設所簽發的。

作為自己這一精打細算項目的一部分,波音最終決定無需告訴飛行員MCAS或它是如何工作的。在早期設計階段,波音曾在一份手冊草案中提到了該系統的名字,但這些資料在發給航空公司之前就“消失”了。

該公司給出的理由是,飛行員多年來一直在接受訓練,以應對一種被稱為“失控穩定器”(runaway stabilizer)的情況,這一情況也會使飛機機頭下沉,同MCAS所處理的情況相似。

然而在設計後期,波音給予了MCAS系統更大權力。FAA培訓專家在沒有意識到MCAS已經變得更加強大的情況下,最終認定737 MAX的操控系統與之前的737足夠接近,因此飛行員可以僅在筆電電腦或平板電腦上學習新特性,737 MAX則於2017年投入使用。

亡羊補牢

在印尼獅航空難發生幾天后,FAA的737 MAX首席工程試飛員凱文·格林(Kevin Greene)在一次電話會議上告訴十幾名機構官員稱“MCAS涉嫌在事故中發揮了作用”。

“什麽是MCAS?”FAA的一名官員當時問道,但FAA拒絕讓格林繼續置評。

幾乎在同一時間,FAA內部評估確定,更強大的MCAS構成了不合理的高安全風險,這種風險可能會在幾個月內導致另一架737 MAX出現類似問題。

至此,波音首次決定在給航空公司的公告中詳細說明MCAS功能。據參與商議的一名FAA官員透露,儘管獅航空難的陰雲籠罩,FAA領導層仍然支持波音公司依賴快速、無誤的飛行員決策的設計做法,同時向公眾保證737 MAX可以繼續安全飛行。

因此,FAA同意不需要對737 MAX進行緊急修改,該機型也可以在沒有任何限制、額外飛行員培訓的情況下繼續運營。

知情人士說,在墜機事件發生後的幾周裡,外部飛行員、FAA官員和美國安全調查人員都被派來幫助波音工程師重新檢查他們對飛行員反應的假設判定。

從歷史上看,波音的工程哲學一直都將飛行員置於每一種新設計的中心,以確保飛行員可以超越記載計算機的權限,同時盡可能的擁抱自動化技術。在獅航空難發生前,我們幾乎處於商業航空旅行歷史上最安全的年代。在大約十年的時間裡,美國航空公司只有一名乘客死亡。

從20世紀70年代的747大型噴氣式飛機到最新的寬體777和787,這一機載系統設計理念繼續蓬勃發展。波音為自己製造的客機感到自豪,這些客機使機組人員能夠越過幾乎所有自動化功能,而不必采取額外步驟便能擁有飛行控制權限。

然而,自上世紀90年代末以來,美國事故調查人員已經認識到,飛行員在現實世界中的反應並不總是符合FAA的期望。

FAA在2008年的一項研究發現,在模擬器測試中,商業飛行員有時會在遇到不熟悉的故障時感到困惑,並重申現有認證標準是不切實際的。

在獅航空難的細節逐漸浮出水面後,飛行員們開始向波音施壓,想知道自己為什麽會被蒙在鼓裡。

11月下旬,包括產品戰略副總裁邁克·辛尼特(Mike Sinnett)、高級飛行員克雷格·邦本(Craig Bomben)、美洲銷售總監艾倫·斯莫林斯基(Allan Smolinski)和運輸政策主管約翰·莫洛尼(John Moloney)在內的波音官員參觀了美國航空公司在得克薩斯州沃斯堡的飛行員工會。

與會的飛行員們想知道為什麽波音將MCAS排除在他們的培訓手冊之外。根據錄音內容,當時辛內特問飛行員,“為什麽需要知道是MCAS還是其他因素在控制飛機的機頭姿態”。

“如果有三個、四個或五個因素都可能導致失控穩定器問題,為什麽你在展開對應操作之前需要知道是哪個問題?”

一位飛行員回應說:“因為這架飛機的系統警告會被如此多的其他系統所干擾,我認為這是非常獨特的。”

由於在拿到的手冊中沒有提到MCAS,或者它可能出現失效的條件,許多飛行員很難在緊急情況下做出正確的反應。

在這一會議結束四個月後,埃塞俄比亞航空公司的302班機則以最為悲情的方式證明了這一點。(德魯)

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