原来,737Max上的MCAS和我想的不完全一样
本文來自微信公眾號(hào):余晟以為(ID:yurii-says),作者:余晟
737 Max 的討論仍然在繼續(xù),最近抽時(shí)間認(rèn)真學(xué)習(xí)了一下 MCAS,發(fā)現(xiàn)自己之前的理解不準(zhǔn)確,MCAS 不是“迎角大了就越過飛行員自動(dòng)壓低機(jī)頭”那么簡(jiǎn)單。網(wǎng)上專業(yè)討論中廣受引用的 Chris Brady 的《波音 737 技術(shù)指南》(Boeing 737 Technical Guide)里專門做了講解,我節(jié)選翻譯如下,和大家共享。
波音 737 Max 與之前的 NG 有若干不同。其中許多很明顯,比如新的 LEAP 發(fā)動(dòng)機(jī),還有駕駛艙里更大的顯示屏。有一些不明顯但有詳細(xì)文檔介紹,比如電傳控制的擾流板系統(tǒng)(注:這是 737 Max 上唯一采用“電傳控制”的機(jī)構(gòu))。但還有一些區(qū)別,目前來看是之前機(jī)組成員也是不清楚的。MCAS 就是其中之一。
MCAS 是用于增強(qiáng)飛機(jī)縱向穩(wěn)定性的。其目的不是避免失速——雖然它能間接起到這種作用,也不是讓 MAX 飛起來更像之前的 NG ——雖然它也有這種效果。新的 LEAP-1B 發(fā)動(dòng)機(jī)艙在高迎角情況下,會(huì)導(dǎo)致升力產(chǎn)生非線性變化,反映到操縱桿上的阻力也會(huì)非線性減小。按照規(guī)范,飛機(jī)迎角接近失速時(shí),操作桿上的阻力必須持續(xù)增大,這就是 MCAS 的設(shè)計(jì)目的。
LEAP 發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比之前更大,所以必須比 NG 的 CFM56-7 發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置更高、更向前。因?yàn)樾碌奈恢煤托碌陌l(fā)動(dòng)機(jī)艙尺寸,在高迎角飛行時(shí),離開發(fā)動(dòng)機(jī)艙的渦流會(huì)產(chǎn)生升力。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)艙位于重心之前,所以會(huì)產(chǎn)生輕微的抬頭效應(yīng)(所以操縱桿上的阻力會(huì)減?。?。飛行員會(huì)下意識(shí)地拉桿(注:駕駛飛機(jī)時(shí),拉桿用來抬頭,推桿用來低頭。飛行員的這種“下意識(shí)”有點(diǎn)像開車時(shí)轉(zhuǎn)彎,只要轉(zhuǎn)角不變,通常應(yīng)當(dāng)保持方向盤不動(dòng),但如果此時(shí)反向盤回彈的力度變小了,我們多半會(huì)下意識(shí)多打一點(diǎn)方向),導(dǎo)致迎角超過失速。
航空規(guī)范 14CFR §25.203(a)“失速特性”是不容許出現(xiàn)這樣非正常抬頭動(dòng)作的。為此波音采取了多種空氣動(dòng)力學(xué)措施,比如重新設(shè)計(jì)前緣失速帶,修改前緣渦流器,但還不足以滿足規(guī)范要求。所以波音引入了 MCAS,如果迎角足夠高,在襟翼已經(jīng)收起的情況下(注:飛機(jī)在起飛階段會(huì)放下襟翼,增大升力),MCAS 會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào),調(diào)整安定面,壓低機(jī)頭。
從表面上看,MCAS 應(yīng)當(dāng)是在低速飛行時(shí)解決合規(guī)問題的有效途徑。但是,MAX 最近發(fā)生的兩次事故都與 MCAS 有關(guān)。2018 年 10 月 29 日獅航的 MAX-8 事故,2019 年 3 月 10 日的埃塞俄比亞航空 MAX-8 事故,都是起飛之后不久,迎角傳感器數(shù)據(jù)出錯(cuò)之后發(fā)生的。據(jù)信,MCAS 讀取了錯(cuò)誤的迎角數(shù)據(jù),發(fā)出安定面配平指令,壓低機(jī)頭,機(jī)組成員的修正措施未能起作用。
來源:http://www.b737.org.uk/mcas.htm
按照上面的解釋,我畫了一個(gè)示意圖嘗試展示波音的設(shè)計(jì)思路。
如果上面的解釋符合事實(shí),就解開了我之前的兩個(gè)困惑:
第一,為什么這個(gè)控制系統(tǒng)叫“機(jī)動(dòng)特性增強(qiáng)”?
自動(dòng)壓低機(jī)頭明明和機(jī)動(dòng)特性沒有關(guān)系,也不需要飛機(jī)有多強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性。為什么要“增強(qiáng)機(jī)動(dòng)特性”呢?現(xiàn)在看來,“機(jī)動(dòng)特性”是指飛行員駕駛飛機(jī)時(shí)的感受而言的,這里的“增強(qiáng)”,大概指的是“將飛行員的機(jī)動(dòng)特性感受維持在正常的水平上”。
第二,這么重大的改動(dòng),為什么波音沒有告知機(jī)組成員?
現(xiàn)在看來,MCAS 的初衷是輔助駕駛,避免飛行員因?yàn)殄e(cuò)覺把飛機(jī)推向失速。在之前的 737 NG 上不會(huì)出現(xiàn)這種“爬升過程中操縱桿阻力莫名下降”的現(xiàn)象,按照設(shè)想,737 MAX 的飛行員也不會(huì)遇到它,因?yàn)?MCAS 的目的就是幫忙消除這種現(xiàn)象。這樣來看,波音不告訴機(jī)組成員新增了 MCAS 當(dāng)然有流程上的重大問題,但客觀上,各行各業(yè)都有這樣“不合理”的現(xiàn)象。
無論如何,就兩起空難的慘劇而言,MCAS 并沒有發(fā)揮預(yù)想的作用,反而引入了新的問題,起到了相反的效果。所以,波音的責(zé)任無論如何都逃不掉的。
不過總的來看,我仍然堅(jiān)持原來的觀點(diǎn):航空事故往往是因?yàn)槎喾N因素共同導(dǎo)致的,有一整條因果鏈,不能簡(jiǎn)單認(rèn)定“就是”某個(gè)簡(jiǎn)單原因。波音當(dāng)然有問題,而且是很重大的問題,但這個(gè)問題是不是簡(jiǎn)單用“他們無腦加了一個(gè) MCAS”就能概括,目前看來并非如此。
周末看飛行員的討論,發(fā)現(xiàn)許多人都注意到一點(diǎn),即埃塞俄比亞航空的事故發(fā)生時(shí),飛機(jī)速度快得不正常,超過了最大容許范圍。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況?在這種情況下到底要如何操作?機(jī)組的處置是否像埃塞俄比亞官方說的那樣“完全正確”?關(guān)于這些問題,似乎大家還有不同看法。
來源:全面解讀 ET302 空難報(bào)告:時(shí)速 1000 公里,從 7000 英尺直插地面墜毀
雖然目前還沒有完整的共識(shí),但隨著調(diào)查的深入,報(bào)道的增多,我們逐漸看到越來越多的信息,牽涉到越來越多的機(jī)構(gòu)和環(huán)節(jié),比如 FAA 的失職、波音之前給出的 MCAS 角度數(shù)據(jù)不對(duì)等等,有許多甚至是之前想不到的,事情的發(fā)展方向也未必和之前猜測(cè)的完全一致。但是這不要緊,我們應(yīng)當(dāng)相信,再復(fù)雜的事物,背后都受規(guī)律和邏輯的支配。如果有足夠的信息,整個(gè)來龍去脈就是可以理解的。
我相信,終有一天所有碎片能拼起來,得出完整的圖景。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的原来,737Max上的MCAS和我想的不完全一样的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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