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[谈天说地] 切断开关就在眼前,人工关闭MCAS系统这么难?

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东航中国民航大学在线王实名认证人气写手荣誉顾问解疑达人

发表于 2019-3-23 00:13:50 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国河北石家庄
分享即成长。大家好,欢迎关注阮工频道

埃塞俄比亚航空的737Max事故过去10天了,虽然FDR和CVR数据已经完成下载,但分析结果还未对外公布,参与调查的专家尚未得出结论,最多给出消息依然还是“与狮航610很相似。”
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但就在这10天里,网上各种“深度分析”铺天盖地,各种雷人的观点让人叹为观止。
在这里,我们能看到各种无知、傲慢、偏见与歧视。
下面,我以我自己的视角,谈一谈737MAX的MCAS,以及人工关闭MCAS系统到底难不难。

1.
关于737MAX
波音737是一款中短程、双发、单通道窄体客机。737MAX是波音737系列飞机的最新一代,也就是第四代机型。
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↑第一代波音737,737OG:737-100/200,1967年4月9日首飞,P&W JT8D-7发动机
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↑第二代波音737,737CL:737-300/400/500,1984年2月24日首飞,CFM56-3发动机
737CL采用CFM56-3系列高涵道比涡扇发动机,相比起JT8D,CFM56更省油和噪音小,可是直径较大,与地面保持的空间不足,于是便把发动机放在了机翼前方,并且发动机底部改为扁平形,进一步提高发动机离地距离。
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↑第三代波音737,737NG:737-600/700/800/900,1997年7月31日首飞,CFM56-7发动机
737NG采用新式、噪音更低和更具燃油效益的CFM56-7B发动机,重新设计了垂直尾翼和机翼,翼展增加16英尺,面积增加了25%,燃油负载量增加30%。这些改良设计使737NG航程增加900~3000海里,且提升了巡航速度,降低了燃油量。
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↑第四代波音737,737MAX:737-7/8/8200/9/10,2016年1月29日首飞,LEAP-1B发动机
737MAX主要改变是采用与波音787同款设计的CFM International LEAP-1B发动机,扰流板采用电传操纵技术,同时驾驶舱改为大屏综合显示。
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可以看出,737每一代升级,最主要是更换更省油的发动机和驾驶舱显示,提高经济性和操作舒适性。

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737NG/MAX机型 ICAO/IATA 代码
ICAOIATAModel
B73773GBoeing 737-700 pax
B73773RBoeing 737-700 Combi
B73773wBoeing 737-700 (winglets) pax
B738738Boeing 737-800 pax
B73873HBoeing 737-800 (winglets) pax
B739739Boeing 737-900 pax
B73973JBoeing 737-900 (winglets) pax
B37M7M7Boeing 737 MAX 7 pax
B38M7M8Boeing 737 MAX 8 pax
B39M7M9Boeing 737 MAX 9 pax
B3JM7MJBoeing 737 MAX 10 pax


2.
关于MCAS
737MAX比737NG 省油14%的主要原因是使用了新款LEAP-1B发动机。

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mmexport1553297853397.jpg
而LEAP-1B比之前的发动机风扇直径大了8英寸,737系列又天生腿短,为解决这一问题,波音将发动机吊装位置向前、向上轻微移动,并将前起落架加高了8英寸。
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737-8是在737-800的基础上改进而来的,对比两者的发动机,737MAX上发动机推力更大(大2000磅作用):
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↑737 MAX8使用的LEAP-1B27发动机

mmexport1553297861915.jpg
↑737-800 使用的CFM56-7B27 发动机(通常是7B26)
我们知道,在爬升时,发动机推力在向上方向会有分量,进而产生抬头力矩。737MAX前移的发动机及其更大的推力引起机头向上的俯仰力矩会比737NG大,导致同样习惯去人工俯仰操纵时,737MAX相比737NG容易大迎角飞行。
这其实也不是什么大问题,也就是操纵量的把握。就好比开不同的车一样,有的车油门轻,加一点就跑起来了,有的车油门重,油门得踩大一点才能跑同样的速度。飞行员习惯了就好了。
但为了使飞行员从737NG过渡到737MAX更顺畅,获得和之前机型一样的操纵体验,加装了这样一套系统 - MCAS。
MCAS是Maneuvering Characteristics Augmentation System的缩写,翻译为机动特性增强系统。集成在FCC软件中,控制飞机的俯仰姿态,通过机型识别程序销钉,只在737MAX上激活,737NG并没有激活。
系统的唯一功能就是达到迎角门槛触发条件时,指令安定面前缘上偏配平,使飞机低头。
这样一来,即使飞行员拉杆拉过了,MCAS系统也会自动配平水平安定面,把飞机姿态再调整回来。
「Since it operates in situations where the aircraft is under relatively high g load and near stall, a pilot should never see the operation of MCAS. As such, Boeing did not include an MCAS description in its FCOM.」 The explainer continues: 「In this case, MCAS will trim nose as designed to assist the pilot during recover, likely going unnoticed by the pilot.」
「由于该系统在飞机负载相对较高、接近失速的情况下才会运行,因此飞行员应该不会看到MCAS系统的运行。所以,波音没有在FCOM中包含关于MCAS系统的描述。」解释者继续说道,「当这种情况发生时,MCAS系统会按照设计方式配平机头,帮助飞行员改出,这个过程很可能不会被飞行员察觉。」
引用之前官方对这套系统的解释。
这也就解释了,为什么波音把MCAS设计为不被驾驶杆切断的原因。因为这套系统设计的本意就是飞行员把杆拉过了,它通过安定面配平将飞机姿态给调整回来。

3.
人工关闭MCAS难不难?
狮航610 坠毁事故后,所有737MAX飞行员都要求学习一个通告:
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从昨天埃塞俄比亚航空发布的声明来看,相信ET302事故的机组也学习了:
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看看737MAX安定面配平切断开关:
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737MAX安定面配平和737NG大同小异,切断开关
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左边是737MAX的,一个主开关和一个备用开关串联,任何一个开关到CUT OUT位都会切断安定面电马达电源,只能使用手轮配平。
右边是737NG的,737NG是主电配平和自动驾驶配平切断开关分开各管各的。
按照很多人所想的,安定面往下配平时,手轮会飞转,这么明显的现象,机组为什么想不到是安定面配平失控,而去切断安定面配平呢?
我们一起看看通告里的描述。
错误的AOA会导致以下部分或所有指示和影响:
  • 仅在受影响一侧出现连续或间歇性抖杆
  • 仅在受影响一侧出现最小速度杆(红和黑色)
  • 增大机头向下的操纵力
  • 不能接通自动驾驶
  • 自动断开自动驾驶
  • 空速不一致(IAS DISAGREE)告警
  • 高度不一致(ALT DISAGREE)告警
  • 迎角不一致(AOA DISAGREE)告警 (如果安装了迎角指示选项)
  • 感觉压差(FEEL DIFF PRESS )指示灯

你可以想象,事发时驾驶舱的各种显示该有多错乱。一边是飞机控制困难、抖杆,一边是各种显示器上的警告信息不停出现。此时的机组该相信什么,能判断出发生了什么问题,首先要解决什么问题吗?
我认为答案是不一定。
就算我们现在知道了问题的根本原因是什么,真的到自己突然遇到了一样情形的时候,谁又能保证自己就一定能安全操纵好飞机呢?
在那样紧张的环境下,有的人可能会做出正确的判断,比如狮航610航班之前几个航班的机组。有的人也可能会做出错误的判断,比如狮航610的机组。
遗憾的是,做出了正确选择的人,没有被称作英雄,毕竟他们可是救了好几百人的命啊。但做出了错误选择的人,却已经永远不在了。

4.
自我反思
我们可以想一想,为什么MCAS这样的系统,会出现这样的问题呢?
我认为问题在于它把系统触发的条件考虑的太单一了,这么重要的系统,应该是要考虑的更复杂更周全一些的。
当飞机处于自动驾驶未衔接、且襟翼收上、且机组没有给出安定面配平指令,此时若AOA角度超过门限值时将激活MCAS(该门限值基于空速和高度计算得出)
MCAS的触发条件是:当飞机处于自动驾驶未衔接、且襟翼收上、且机组没有给出安定面电配平指令,此时若AOA角度超过基于空速和高度计算的门限值。
也就是前面说的人工抱杆操纵飞机时,迎角过大。但是却没考虑到,要是自己的迎角信息出现的问题呢?更要命的是,一个航段中只会由一部FCC来提供MCAS功能,下一个航段再切换给另一部FCC负责,FCC只用本侧的迎角信号。
并且一旦一侧的迎角数据错误,出现AOA不一致,自动驾驶就会断开无法接通。同时迎角数据还影响空速、高度、失速管理。这一连串的错误都是致命的,都违背了MCAS设计的初衷。
而厂家基于的安全考虑在哪里呢?换个角度,为什么厂家在每次发布都在强调737MAX是安全的呢?
mmexport1553297880456.jpg
↑不可否认,737NG是当前世界上最可靠的机型
但737MAX MCAS系统的安全性的前提呢?
我想答案应该是安定面失控检查单里吧:
mmexport1553297883019.jpg

但遗憾的是,人在那么紧张的条件下,那么有限的时间里,真的能想到并作出正确判断吗?至少是不确定的,狮航610就没有。
所以,这么设计必然是会出问题的。
再看我们身边,类似的事情是不是也是一样呢?多去读读不安全事件讲评的材料就会深有感悟了。
很多时候,我们不理解,我们不接受,我们觉得不应该,只是因为我们不在那个位置上,天天说的换位思考,能做到的又有多少?
对事故的机组如此,对波音公司亦是如此,对所有的事情都是如此。
所以,在以后啊,即使不处于那个位置,即使十分不理解,也请还要保持尊重!
这个世界最不缺聪明人,没有人会是傻子。

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发表于 2019-3-23 09:15:48 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国贵州
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