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两次坠机,停飞15个月!波音737MAX,还有机会吗?(图)

新闻来源: 瞭望智库 于2020-07-13 19:52:18  提示:新闻观点不代表本网立场

美国当地时间7月1日,美国联邦航空管理局(FAA)和波音公司完成了波音737MAX的重新认证飞行测试,这使得MAX飞机离FAA批准其复航又近了一步。英国广播公司称,这是波音公司的“里程碑”。
 
此前,因两次重大坠机事故,波音737MAX已经停飞超过15个月,这一进展意味着监管部门终于认可了波音737MAX飞机安全性改进建议。
 
目前,美国联邦航空管理局对此表示非常乐观,但是,复飞后的737MAX能确保安全么?
 
更重要的是,全球人民对737MAX还有信心吗?
 


FAA试飞员进行737MAX复飞审定飞行。图片来源:彭博社


文 | 张仲麟

编辑 | 崔赫翾 瞭望智库
 
1、新瓶装旧酒

 
波音737系列是民航史上产量最大、最成功的机型。作为一款1964年立项、1968年投入运行的窄体干线客机,当同类飞机还在使用三发、尾吊等发动机布局时,初代737客机已展现出它的超前——双发翼吊布局。
 
这样的经典设计出自波音传奇工程师乔萨特之手。相比三发动机,跨时代的双发翼吊布局大幅减少了燃油消耗,不仅如此,发动机直接挂在机翼下面,有效地降低了维护高度以便现场操作。这样的民航客机布局自上世纪60年代以来一直沿用至今。
 



上世纪60年代波音737所开创的双发翼吊布局成为了民航喷气机最经典的布局,一直使用到今天。图片来源:维基百科
 



同时期波音737的竞争对手麦道DC9客机还在使用尾吊布局,这样的布局除了不便维护之外,对坐在飞机尾部的乘客也很不友好。图片来源:维基百科
 
波音737成为了史上销量最高的机型家族,4代波音737系列(737原始版、737经典版、737NG、737MAX)系列累计产量高达一万多架,而空客的A320系列累计产量仅为9000多架。
 
在航空业遭受疫情打击之前,几乎每几秒就有一架波音737起降。
 


第一万架737MAX被交付给美西南航空。
 

然而,无论更新几代,五十多年前的设计都对飞机性能产生了极大限制,在时间的不断推移中,当年的优点成了缺点。从一款客机设计的寿命来看,波音早就该考虑启动后续同类机型项目,然而,躺在胜利簿上的舒适度让其“裹足不前”。
 
成也低矮,败也低矮。当年,波音737低矮的高度便于货舱装卸货物和对发动机进行检修。但是,随着航空发动机技术的发展以及大涵道比发动机尺寸越来越大,这个高度已经无法满足新一代发动机的需求了。
 
由于机翼下方空间有限,发动机下方又要与地面保持一定的高度以免吸入异物,波音737NG使用CFM56-7B这类新型大推力发动机时不得不“削足适履”。
 


使用CFM56-5B发动机的A320,发动机外形浑圆。

 
这给空客提供了弯道超车的余地。基于上世纪80年代设计的空客A320,比波音737晚一代,在设计上留有了充足余量,发动机的尺寸不再受限于翼下高度,发动机外形也可以保证最理想的圆形。
 
2010年12月,空客宣布A320NEO项目(NEO,new engine option,即新发动机选项),新的A320NEO可以使用新一代的发动机,包括LEAP1A以及PW1000G。
 
在未对A320的基础设计进行大改动的前提下,使用新发动机可以将飞机油耗至少降低15%,对用户有着极大吸引力。因此,A320NEO推出后,订单如雪片般飞来。
 
眼看着空客A320NEO的成功,波音有点着急——旧的波音737装不下更新、更大、更强的发动机,而新客机项目连概念草图都还没有。
 
为了和空客抗衡,波音决定将737改一改,使其能装LEAP1B发动机。该款发动机集成了众多业内首创,包括三维编织碳纤维复合材料风扇叶片和机匣、独一无二的防外物吸入系统、第四代三维空气动力学设计、首次投入商业使用的陶瓷基复合材料(CMC),燃油喷嘴采用增材制造的革新型燃烧室以及轻质钛铝合金叶片。
 
于是,五十多岁高龄的“老马车”安装了最新的LEAP1,737MAX就这样诞生了。
 
但与此同时,五十多年前的陈旧设计必然要有不少设计上的改动,而这些改动就如同打开了潘多拉的盒子。
 
2、MCAS之祸


为了应对空客A320NEO的挑战,737MAX“卖点”要够。
 
一是省油。
 
为了降低14%的油耗,需要在单通道飞机底盘起落架的机翼下方安装体积庞大的发动机,工程师们绞尽脑汁,将发动机“闪转腾挪”,并将起落架延长8英寸,终于达成目标。
 
二是易于操作。
 
波音打出“737NG飞行员无需经过训练就能飞737MAX”的噱头,操作变化较小,使原来的波音737飞行员只需翻阅操作手册就能轻松驾驶737MAX。不过,由于加装LEAP1使发动机位置前移,带来了操作品质上的变化,若要飞行员不经训练就驾驶737MAX,须通过其他手段将该变化抵消掉。
 
注:飞机操作品质,又称“飞机飞行品质”,指涉及飞行安全和驾驶员操纵难易程度的飞机的各种特性。
 
另外,波音悄然添加了MCAS(机动特性增强系统),它就是造成两起737MAX空难的罪魁祸首。
 
MCAS系统在737MAX系列中首次应用,当飞行员在人工模式下不断拉杆使飞机迎角持续变大、导致存在失速危险时,MCAS将绕过驾驶员的操作对飞机进行控制。这是一种防止飞行员错误操作导致失速的保护措施。
 
注:法航AF447空难就是由于副驾驶持续拉杆导致飞机迎角过大而失速,造成飞机坠毁。
 


MCAS系统介绍。
 

MCAS的启动主要取决于以下要素:
 
1.襟翼收起;
 
2.非自动驾驶状态;
 
3.飞机迎角过大。
 
其中,判断飞机迎角需要依赖迎角传感器数据。波音客机设置了两个迎角传感器,均为机械式风标传感器,数值准确但故障概率大。如果故障数据偏差过大,经验丰富的飞行员可以结合其他信息判断出哪个迎角传感器出了问题。
 


波音737上的风标式迎角传感器。
 

然而,MCAS操控权限极大,可以直接根据传感器数据越过飞行员进行操控,若有其中一个出现错误数据,控制系统很可能根据错误数据操控飞机。
 
以埃航空难为例,飞机起飞后,两个迎角传感器数值产生巨大偏差,最大时达到了60度。当时,MCAS采用的数值是故障迎角传感器的错误读数,因此,在起飞之初就激活了MCAS系统,让飞机不断地向地面俯冲,导致空难发生。
 
如此关键的新增系统,飞行员事前居然并不知情——狮航空难发生前,全世界的波音737MAX飞行员都不知道MCAS系统的存在与特性。
 
更重要的是,在提供给FAA的说明文档中,波音对MCAS系统的说明与实际不相符。
 
在737MAX进行适航认证时,波音提交给FAA的技术文档里对MCAS的描述是,当起作用时对水平尾翼最大作用角度为0.6度,这是符合FAA及其他国家民航局的要求的。
 
然而,狮航空难后,波音在重新提交的说明中赫然写着MCAS对水平尾翼的操纵能达到2.5度,一下子变成了4倍。
 
3、想要“警告”得加钱!

迎角传感器必然引发“血案”吗?
 
民航中迎角传感器出现故障并不罕见。以目前使用最广的波音737NG为例,若发生两个迎角传感器读数偏差过大,会出现提示“AOA disagree alert”(迎角不一致警告),以提醒飞行员两个迎角传感器读数有较大偏差。
 


波音737的迎角不一致警告提示。

 
“迎角不一致警告”是这个系列机型的标配,但是,到了737MAX,成了付费项目。不仅如此,FAA发现波音737MAX上的迎角不一致告警器完全就是个摆设,哪怕花钱买了这个选配功能也无法在发生问题时进行提示。
 
对此,波音一直心知肚明。
 
随着调查逐渐深入,更多的问题浮出水面。
 
FAA在737MAX模拟机中进行MCAS测试时发现,737MAX中某一微处理器存在缺陷,会使飞机机头朝下,而飞行员无法在数秒内解决这一问题。
 



737MAX全真模拟机。

 
在场景模拟中,该处理器的问题会使飞机的水平安定面自行移动,使机头旋转向下并失去高度。试飞员执行了安定面配平检查单,发现操纵杆上电动配平开关并没有立刻响应,并且配平面持续移动使飞机机头进一步向下压。
 
试飞员最终解决了这一问题,但是,过程中令人难以接受的迟缓响应使得FAA非常紧张,初步判定是“处理器被从飞控系统传来的数据所淹没”,由此“显著影响了飞行员对于高度急剧下降时操作的响应速度”。
 
通俗地说,处理器性能不足,“系统卡了”!
 
万米高空中的卡顿,几乎是致命的。
 
4、自己查自己,有用吗?

存在那么多安全隐患,737MAX为何能在号称“世界上最严格的监管机构”的FAA拿到适航许可?
 
原来,本来应该负责全部适航审定的FAA,由于“缺乏足够的人手和经费”将大量的审定项目委托给了波音进行,让它自己审查自己。波音的诉求是让737MAX尽快投入商业运营,在这种情况下,审核的严格程度可想而知。
 
波音737MAX的项目启动时间比空客A320NEO晚9个月。为了替波音争取时间、加快适航审定,FAA组成了一个小组来评估哪些项目可以委托给波音进行认证,包括核查737MAX的技术文档。
 
这就解释了为什么FAA没能发现737MAX的MCAS系统实际与文档不相符,毕竟这一部分审核全都委托给了波音。
 
在第二起737MAX空难发生后,中国民航局率先宣布全面停飞737MAX,FAA是最后一个宣布停飞737MAX的主要监管机构,这使公众对其信任度大幅下降,737MAX停飞之后暴露出的监管丑闻更使FAA广受质疑,于是,在波音737MAX的复飞审核过程中,全球用户对FAA的信任跌入谷底。
 
FAA极力挽回形象,召集全球主要民航监管机构组成多国联合审查小组,对737MAX进行审查。然而,EASA(欧洲航空安全局)与加拿大民航局对这样的安排依然不买账,宣布独立进行737MAX的复飞审定,给737MAX复飞带来不小的变数。
 
5、复飞审定,诚意呢?

根据波音透露的细节,对737MAX的改进主要在以下方面:
 
1.飞行控制系统将同时比较两个迎角传感器的数据;
 
2.迎角警示器将加在飞机主显示器之中,免费为客户加装(此前这两项是收费选配项目);
 
3.在襟翼收起的情况下,如果两个迎角传感器的差值在5.5度或5.5度以上,MCAS将不会激活,且迎角警示会提示飞行员;
 
4.若飞机迎角提示过大,每次迎角告警MCAS将只激活一次;
 
5.MCAS永远不能对水平安定面给出无法让飞行机组人员通过拉回操纵杆进行抵消的指令,飞行员将能通过拉杆超越MCAS并手动控制飞机并继续爬升。
 
这些改进措施均是在前两次空难中MCAS系统所出现的问题。
 
然而,由于“前科”,仅仅进行这样的整改,无法满足各国民航监管机构对737MAX安全性的要求,重新赢得用户信任。
 
2019年4月,中国民航局就对737MAX的复飞提出了以下原则性要求:
 
1.要查明飞机设计的适航符合性。
 
按照适航标准,对飞机有关系统的设计理念、工作原理、构型定义和安全性分析等方面进行充分评估,确保飞机设计符合适航要求。
 
2.要确保有关安全措施得到贯彻落实。
 
对必须执行的设计更改和机组训练,要一架飞机一架飞机地盯、一个机组一个机组地抓,确保每架飞机完成相应的加改装,每个驾驶员完成要求的训练。
 
3.要与事故调查结论密切关联。
 
要以事故调查官方结论为依据,充分评估飞机有关设计和改进,以及相应训练要求,对解决事故调查所确定的问题具有针对性和有效性。
 
同年9月,EASA也提出了严格的要求:
 
1.所有FAA授权委托波音进行审定的项目,EASA全部都要严格检查;
 
2.对737MAX展开更大范围的审查,检查737MAX的所有设计;
 
3.能在任何极端条件下满足相应的安全要求;
 
4.对全球所有737MAX飞行员进行机型培训。
 
讽刺的是,在复飞审定中,FAA依然将一些审定项目委托给波音。
 
6、复飞路漫漫

今年6月29日的试飞是737MAX的重要节点。如果说波音在改进737MAX的过程中进行的多次试飞都是“模拟考”,这次就是“高考”。
 


波音前总裁丹尼斯·米伦伯格参与停飞后的737MAX试飞。

对737MAX来说,通过复飞审定只是个时间问题。关键在于需要多久。
 
从2019年3月全球停飞开始,原本计划于3个月后进行的复飞,被推迟到9月、12月、2020年1月,加上新冠肺炎疫情造成复飞审定中断,让复飞审定遥遥无期。
 
目前,FAA预计在今年9月复飞737MAX。然而,正如前文所言,737MAX丑闻使得FAA的公信力降至历史最低点,就算它宣布737MAX通过审定可以复飞,又有多少国家会跟进呢?
 
如果主要航空市场监管机构(如EASA、中国民航局等)没有批准复飞,那么复飞的效果就会大打折扣。就算737MAX在全球各个民航监管机构都获得了复飞许可,想要真正复飞还有漫漫长路。
 
首先,由于737MAX全球范围停飞目前已达到15个月,想要从封存状态中恢复飞行(指目前美国本土被封存的客机),每架飞机需要约200工时,全部飞机正常运作前后至少需要近两个月。
 


停飞的737MAX占满了波音兰顿工厂的停机场。
 

其次是飞行员的再次培训。
 
波音推销737MAX的一大卖点就是不需要额外进行培训,但血淋淋的事实证明波音的话信不得。考虑到波音737飞行员庞大的数量(光是美国西南航空一家就有9700名飞行员),对全部飞行员进行足够培训要花费很长时间。
 
最后就是信任。
 
每一个旅客都会思考:737MAX是否还安全?上世纪70年代,麦道公司的DC10客机连续发生多起空难,使其收割了“Daily Crash”(每日坠机)的恶名,导致该机型提前退出历史舞台。同理,737MAX能否洗清MCAS及连续两起空难所带来的恶名呢?
网编:睿文

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