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折翼的波音737MAX8客机(2)
http://www.100md.com 2019年5月1日 《百科知识》 2019年第9期
     2018年3月,波音公司在美国华盛顿州伦顿一架737MAX8客机前举行了盛大的庆祝会,庆祝波音公司向全球客户交付各型波音737客机1万架,同时也庆祝737飞机全球订单数超过1.5万架。作为被普遍视为世界上最先进的全新机型,波音737MAX8在盛大宴会上第一次展现在世人面前。然而,也正是这款飞机,在欢声笑语之后的不到一年时间里,接连坠毁了两次,为整个航空业敲响了沉重的警钟。

    737MAX为何成为致命客机

    这次被推上风口浪尖的波音737MAX,曾被波音公司视为是适应小型、高效、长航程的客机发展趋势的一张王牌。此次波音737MAX8为什么会接连发生空难,还要从商业竞争以及波音737的设计说起。

    2011年6月的巴黎航展上,空中客车公司推出了新机型A320neo,该客机史无前例地赢得了600架订单。空客A320neo飞机加装了CFM公司的最新款发动机Leap-1A,这成为该机的最大亮点。空客公司宣称,该款飞机比同期的波音737NG省油3%~4%。面对竞争对手的步步紧逼,研发新的波音客机迫在眉睫。是改良原有737飞机机型,还是设计研制一款全新的飞机?波音公司犹豫了。不过,波音公司很快选择了前者,也就是推出波音737的最新改良版737MAX。
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    波音737MAX飞机与空客A320neo的发动机对比图

    竞争对手空客A320neo飞机的发动机为CFM公司的Leap-1A。为了省油,737MAX的发动机换装成同款的Leap-1B。换装后的Leap-1B发动机直径或者说压力风扇的外涵道增大了,燃油效率显著提高。随后波音公司对外宣称,737MAX比空客A320neo更省油。

    更换发动机本身无可厚非,但波音737飞机外观有个传统特征,那就是起落架短,即俗称的“腿短”。这就导致旧起落架的“短”和新发动机的“粗”在设计上构成了一定矛盾。在原机翼下方位置安装的Leap-1B发动机眼看就要着地了,于是波音公司只能把737MAX上的Leap-1B发动机顺着机翼前移,同时抬高安装位置。

    这一变动改变了飞机的空气动力学,使得发动机与737MAX机翼的位置关系无法相切。当飞机在飞行中稍微一抬头,机翼上方就容易出现乱流,导致发生航空学中所谓的“失速”现象。飞机失速后,升力会瞬间下降,给客机飞行带来危险。
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    为解决失速问题,波音公司专门在飞机操纵与控制系统里加装了MCAS。MCAS,中文名为“机动性能增强系统”,是为737MAX客机专门设计的,此前的波音737飞机上都没有。MCAS在飞机自动驾驶中是不工作的;只有当飞机在人工操作的时候,感知到传感器传感的飞机攻角(机翼的迎角)过大,飞机要失速了,它才会自动启动,强制飞机低头。

    波音公司的设计看起来是如此合理,可以神不知鬼不觉地解决失速问题,但为什么还会在短时间内接连发生两起相似的空难?原来问题就出在了MCAS的迎角传感器上。

    从理论上讲,MCAS的设计是符合逻辑的,只要正确测出飞机的迎角数据并自动执行相应操作,飞机就会避免失速。但在实际应用中,MCAS还是存在不足之处,比如迎角传感器传感的迎角数据一旦出错,迎角传感器被外来物卡住,或者被风吹短路了,MCAS感知到了错误的迎角(实际上迎角是正常的)就可能会自动压低机头。面对突发状况,飞行员手忙脚乱,焦头烂额地不知如何是好,于是拼命人工拉高机头,“人机互博”,直至空难发生。
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    以上就是这两次空难发生的原因。

    几个疑团值得探讨

    波音737MAX8空难发生后,一直有几个疑点备受各界关注。

    第一个疑点:波音公司为何选择继续改良737,而不是设计一款全新机型?

    这主要是经济利益使然。总的来看,波音737系列飞机的设计是成功的。基于一款现有的成熟机型进行修改,从短期来看成本最低,最省事也最快捷。如果对飞机做大的改动,就意味着大量的验证试验、巨大的投入和漫长的适航审核周期。如果只进行小改动,是最经济的。以前面提到的起落架为例,为换装最新大直径 Leap-1B发动机,波音公司如果将起落架高度增加,问题不就迎刃而解了吗?然而对于飞机设计来说,牵一发而动全身,改变起落架设计,代表了整机承重载荷的变化,更意味着一连串连锁问题:增长起落架后,起落架舱要变大,密密麻麻的管路和线路要重新设计,液压油箱等大部件需要重新布置……基本就意味着重新设计机身了。
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    面对激烈的市场竞争,波音公司最终选择了“短平快”的原737飞机改良。

    第二个疑点:空难飞行员为什么不关掉MCAS系统,转为纯人工驾驶?

    实际上,波音737MAX8飞机的MCAS系统是可以手动关闭的。但遗憾的是,两次空难中,飞行员都没有关掉MCAS系统,其原因主要有两个:一是,作为正常流程,737MAX飞机的培训方案和飞行手册要告知飞行员新机与前代机发生的变化,以及安全驾驶所需的信息。但事实是,在737MAX的飞行手册中,波音公司隐瞒了MCAS,因此飞行員并不知道该系统的存在,因而也就无法在危急关头关闭MCAS。二是,这两起事故发生时,飞行员没有意识到是MCAS系统发生了问题。事后分析空难发生原因时,我们能想起关掉MCAS,但当时千钧一发,谁能想到是MCAS出现了故障呢。

    第三个疑点:波音737MAX飞机为何能够顺利通过适航审定?, http://www.100md.com(沈海军)
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