波音737 MAX复飞脚步临近,改进设计后真的安全了吗

 风之恋      

停飞近两年后,波音(NYSE:BA)737 MAX复飞的脚步越来越近了。


图源:视觉中国


近日,作为当地最高监管机构,欧洲航空安全局(EASA)和美国联邦航空管理局(FAA)都明确表态,这一机型已经做出足以保证安全性的调整,可以在2020年结束前在欧美复飞。美国航空(NASDAQ:AAL)甚至已经安排,由737 MAX执飞12月29日起从迈阿密到纽约的航班。


波音中国相关人士向出行一客确认:“预计将在第四季度及时获得必要的监管批准,并支持预期的交付。当然,监管机构将最终确定实际的时间。”


作为在全球范围内最早停飞波音737 MAX的国家,中国民航局局长冯正霖在10月22日公开回应,没有设定复飞时间表,但必须满足三大原则:飞机的设计更改必须获得适航批准;驾驶员必须得到充分有效的训练;两起事故的调查结论必须是明确的,而且改进措施是有效的。


复飞大约在冬季,唯一的不确定只是具体日期。不过问题仍在公众心中萦绕,波音737 MAX真的安全了吗?


北京航空航天大学航空科学与工程学院教授黄俊告诉出行一客,如果737 MAX能够重获FAA的适航认证,该机型的飞行安全可以得到保障。但他同时指出,“理论上讲,没有飞机是百分之百安全的。从MCAS系统方面的修改来看,现在避免了因这一部件再出事故的风险。”


对于普通人来说,737 MAX的复飞暂时不会产生实际影响。


“即使拿到适航审定,国内航司也一时不会复飞737 MAX,因为目前运力足够,如果复飞运力就太过剩了,毕竟国内已经没有出行旺季了。”航空咨询公司李及李创始人李翰明告诉出行一客)。


受到新冠肺炎疫情影响,航空公司的上座率尚未恢复到往年水平,无意投放737 MAX这样的高载客量机型进入运营,737 MAX的座位数约为178个,是载客量最多的单通道飞机之一。


MCAS系统设计缺陷已解决


2018年10月,印尼狮航的一架波音737 MAX班机在爪哇坠毁,造成189人罹难。2019年3月,同样是波音737 MAX,埃塞俄比亚航空公司的一架客机在起飞后6分钟失联坠毁,造成机上157人死亡。



几个月内两度失事,中国民航局率先发布禁飞令,暂停波音737 MAX商业运行,英国、马来西亚、澳大利亚等国也相继暂停737 MAX,全球禁飞直至今日。


埃航坠机事件后,时任美国波音公司CEO的尼斯·米伦伯格(Dennis Muilenburg)承认,空难的原因是波音737 MAX机型安装的MCAS(机动特性增强)系统设计缺陷。


要解释什么是MCAS系统、为何要加装这个系统,需要回看该机型的设计逻辑。


波音737 MAX是波音737装配新发动机LEAP-1B的衍生机型,相对之前系列的发动机配置,LEAP发动机更大。但由于波音737原设计中起落架高度不够,机翼下吊挂LEAP发动机的空间不足,为充分发挥发动机效能,需要比此前发动机的安装位置更高、更向前。


然而,新的发动机重量、尺寸和位置会对原构型布局的气动性能造成破坏,尤其在高迎角起飞状态下———离开发动机舱的涡流产生升力,而发动机舱位于重心之前,会对飞机产生轻微的抬头效应,操纵杆的阻力会减小,但这却与飞行员的常规操作感受正好相反。


曾多次执飞737 MAX的资深民航机长陈建国告诉出行一客,飞行员驾驶飞机,从助力设计来看和开汽车是相通的,转向小时用很小的力度就可以转,但转弯幅度越大,转动方向盘的力度和角度肯定也要越大,否则很容易过量转向。


陈建国表示:“飞机拉杆操作也是类似的要求。飞机在俯仰角度越来越大的时候,飞行员感觉需要带杆的力应该越来越大,不能越来越小,这和常规的飞行体验习惯是相反的,也很容易让飞行员下意识地把角度带得很大导致飞机失速。”


在常规驾驶习惯难以操控飞机的情况下,波音引入了自动控制功能以保证飞机稳定性:在原操纵系统上增加一套软件“补丁”,即MCAS机动特性增强系统。航空专家、中国航空学会常任理事张聚恩总结道,其基本设计逻辑是通过攻角传感器(Angle of Attack)数据监测,在迎角大到一定程度、襟翼已经收起的情况下,使系统自动开启,以调整安定面,压低机头。


然而,这套为了维护飞机稳定加装的补丁系统,因为设计逻辑的致命缺陷,成为737 MAX两次坠机事故的罪魁祸首。


李瀚明告诉出行一客,对于一个系统而言,有两个原则:做了该做的事和不做不该做的事。MCAS本身是自动操作的系统,在传感器数据正确传达信息时没有问题,但当传感器数据不符合条件时,效应器应保持不动。



事实上,波音737 MAX确实装有2个迎角传感器,但MCAS的判断逻辑没有对比两个传感器的数据是否正确,而是当其中一个传感器的数据表明迎角过高时,MCAS就会被激活。但如果该传感器发生故障、数据错误,MCAS会继续发挥效用、不断调整“配平”,导致飞机俯冲并坠毁。


“MCAS单一依赖攻角传感器的传感数据,在传感器出问题的时候,也随之做出了错误的决定。”李瀚明表示。


另一个致命缺陷,是飞行员对MCAS系统的不知情。


据媒体报道,波音为航空公司提供了与MCAS系统配套的攻角警示灯(当两个传感器数据不一致时亮起警示)和攻角指示器,但并非737 MAX标配,客户需要“加钱”另购。


失事的两架飞机没有选配警示灯和指示器。而在第一次空难发生前,所有737 MAX的飞行员从未被告知新机型安装了MCAS系统。飞行手册完全没有提及,飞行训练中也未曾就此类状况教授解决方法。MCAS自动误开启后,会引起飞机安定面配平系统高速运作,但驾驶舱内只会显示配平轮快速旋转,飞行员并不知道是什么触发的,更不知该如何通过手动操作切断MCAS系统。


根据波音此前透露,针对737 MAX的MCAS系统设计问题,已作出一系列改进措施:


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,并免费为客户加装;


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,且迎角警示器会提示飞行员;


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。


对此,陈建国认为,通过对MCAS系统操作逻辑的更改和相关软硬件系统配置,足以避免两次失事中MCAS系统的风险。“从飞行员的训练和操作来看,只要了解到这个系统的工作原理、知道怎么关掉系统,在飞行中有效、安全地使用MCAS系统是很简单的。”


黄俊告诉出行一客,如果737 MAX的修改方案能够通过、重获FAA的适航认证,该机型的飞行安全可以得到保障。但他同时指出,取得适航认证,只是让飞机满足了安全飞行的最低标准。


“一系列严重错误共同导致”


MCAS系统本身的设计缺陷直接导致了737 MAX坠机事件,但据美国国会众议院9月16日发布的有关波音737 MAX系列调查报告显示,此前737 MAX两起空难是由波音公司及美国联邦航空局“犯下了一系列严重错误”共同导致的。



该报告审查了波音公司的工程和技术设计问题。众议院运输委员会主席彼得·德法齐奥(Peter DeFazio)对媒体表示,“分析的结论是,如果不纠正737 MAX中MCAS的设计缺陷,在整个机队寿命内可能导致多达15起致命的事故。”


让公众费解的是,导致两次空难的MCAS系统如何通过了联邦航空局的适航认证?


“美国联邦调查局和波音得出的结论是737 MAX符合‘认证’标准,这个所谓的认证在几个月内让346人丧生。符合认证却并不安全,这个系统和流程显然存在问题。”德法齐奥斥责称。


事实上,两次空难并不是由单一的机械故障、技术失误或者管理不当引起,而是波音工程师一系列的技术假设错误、波音管理层缺乏透明度以及FAA监管严重不足共同导致的。


该报告分析称,削减成本的紧迫性影响了无数决定。调查发现,为了避免737系列飞机与737 MAX新机型之间的差异足够明显,“以至于需要为新机型的飞行员进行模拟器培训”并为每架飞机增加一百万美元的成本,波音向飞行员及用户隐瞒了新飞机装配的MCAS系统。


成本控制包括选择不标配飞行员警报系统。报告称,“FAA接受了波音关于安装该警报系统的不切实际性和经济成本的论点———如果安装了,可能有助于帮助飞行员在狮航和埃航事故中正确操作飞机”。


此外,该报告还揭露了波音如何通过与FAA的密切关系对其监管造成影响。其一是“又当运动员又当裁判员”,多个案例显示波音员工被授权代表FAA执行工作,但并未就潜在的安全与认证问题向FAA发出警告;其二则是影响FAA的决策,多位FAA官员呈交的文件记录显示,FAA管理层在波音要求下否决了FAA技术专家的建议与结论。


对该报告,波音公司回应称已经与该众议院委员会展开全面合作,737 MAX的设计修改工作已受到了内部和外部的深入审查。


波音公司发言人说,波音从事故中吸取了惨痛的教训,“一旦FAA和其他监管机构确认737 MAX可以安全复飞,它将是历史上受到最彻底审核的飞机之一,我们对它的安全性充满信心。”此外,波音表示一直在努力加强安全文化,重建与客户、监管机构和旅客的信任,并进行内部改革,“让工程师的声音更有力、更直接地向高层管理人员传达担忧”。


陈建国指出,波音此前对MCAS的风险评估存在问题。从风险管理的原则出发,极小概率发生但会造成极大后果的风险不需要过多注意,比如两个发动机在高空同时撞鸟。但MCAS系统故障会造成灾难性后果,而且该系统出错的概率并不低。


从飞行员的角度来看,他认为波音更大的错误在于对737 MAX加装MCAS系统的隐瞒。


“当我们听说737 MAX坠机是由于MCAS系统时,所有飞行员都很愤怒,装配了这样一个可能致命的系统居然没有告诉飞行员?在这种不知情的状态下,全球驾驶过、乘坐过737 MAX的人都只能说侥幸躲过劫难而已,因为如果遭遇同样的系统故障,很可能面临和狮航、埃航一样的结局。”陈建国对出行一客表示。


欧美停飞晚、复飞早


2019年3月11日,距离埃塞俄比亚航空飞机失事尚不足20小时,中国民航局在全球率先发布通知,要求国内航空公司即日停飞其所运营的96架波音737 MAX喷气式客机。3月12日和13日,欧洲和美国也相继停飞。


在随后的2019年3月21日,民航局宣布暂停受理波音737 MAX的适航证申请。由于中国内地运营的民用航空器必须同时持有型号合格证、生产许可证以及单机适航证等三证,缺一就不能正常运营,这意味着,在民航局取消这一限制之前,即便波音恢复交付,国内航空公司也无法接收737 MAX机型。


适航审定通常是一个漫长的过程。737 MAX 8入华之初,就曾经历了长达15个月的适航审定才最终获批。至于此次复飞的适航审定情况如何,中国民航上海航空器适航审定中心婉拒了出行一客的采访请求。


冯正霖近日透露,波音公司总裁已经找他谈了两次关于复飞的问题,中国民航局和FAA、波音公司、欧盟的航空监管机构都保持着技术合作和联系。


中国民航的安全飞行水平领先全球。截至2019年,中国运输航空实现持续安全飞行112个月、8068万小时的安全新纪录,连续17年7个月实现空防安全零责任事故。


尽管中国民航局还没有松口,但波音737 MAX复飞的迹象越来越多了。


即使飞机目前还只能趴窝,航空公司没有忘记做好日常维护和保养。今年9月,飞机维修公司山东太古刚刚为山东航空公司拥有的数架737 MAX飞机更换了起落架,并且选派的都是各部门精英,“为737 MAX飞机在将来国内实现复飞后的高级别维护奠定了坚实的基础。”


美国对737 MAX复飞表示更直接的支持。FAA局长Steve Dickson在今年9月30日亲自试飞737 MAX客机,试图通过此举打消外界对737 MAX客机的疑虑。


美国航空也表示,在737 MAX客机获得认证后,从12月29日到1月4日,该公司将用737 MAX执飞迈阿密到纽约的航班,初期每天一班,此后将考虑启动更多航班。美国航空也不忘提醒:“我们会确保客户知晓他们乘坐的是737 MAX。”


李翰明对出行一客说,737 MAX在全球的复飞顺序,首先当然是美国,之后看欧洲,再之后看中国。



10月16日,欧洲航空安全局(EASA)局长Patrick Ky表示,波音737 MAX机型已经做出足以保证安全性的调整,得以在2020年结束前在欧洲市场复飞。Patrick Ky表示,在今年9月进行试飞之后,欧洲航空安全局目前正在进行最后的文件审阅,有望在11月公布适航指令草案,随后会进行为期四周的公众意见征询。


欧美监管机构的同意,对于737 MAX的全球复飞意义重大,因为许多国家和地区都会直接接纳这两个机构的适航审定结果。


毕竟中国唯一的航空器适航审定专业机构中国民航上海航空器适航审定中心只成立于十三年前,发生空难的两个国家埃塞俄比亚和印度尼西亚都缺乏独立的适航审定能力。出行一客查阅埃塞俄比亚民航局官网发现,由于埃国不具备飞机设计的能力,对于波音等外国制造、只在埃国运营的飞行器,埃国民航局只要求“获取(access)”原国签发的适航指令等内容,不能像中国一样展开独立的适航审定。


埃塞俄比亚航空CEO Tewolde Gebremariam此前曾公开表示,由于机组人员和乘客都对这一机型失去了信心,如果波音737 MAX要复飞,他们将是“最后一个复飞的航空公司”。


波音737 MAX到底安全了吗?从技术层面上,监管机构的审批通过,就意味着给出安全的判定;但是从信心恢复等层面,似乎还有很多功课要做。

来源:出行一客/刘皖媛、王静仪

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