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[生产制造] 转帖:MCAS系统在狮航事故中扮演什么角色?

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发表于 2019-3-15 08:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 每天爱你多一些 于 2019-3-15 09:29 编辑

转贴自《国际航空》杂志微信公众号: https://mp.weixin.qq.com/s/SwSzws3UVDSrmOKyooWG6g

3月10日,埃塞俄比亚航空(下文简称埃塞航)一架波音737-8飞机(航班号ET302)发生坠机空难。3月14日凌晨,FAA发布了紧急适航指令,宣布停飞美国境内所有波音737MAX飞机。
这起举世关注的惨痛事故,让人不禁联想起5个月前刚刚发生的印度尼西亚狮航JT610航班空难,同样的机型、同样处于起飞阶段、以及较为相似的飞行轨迹。

从适航审定角度讲,这两起空难不得不让人质疑FAA在波音737MAX型号合格审定过程中介入的程度是否足够,其审查方法和流程是否存在值得改进的地方?

从安全性角度来说,两起空难暴露出的“人机对抗”,是否说明当前应用在飞机研制过程的人机工效与系统安全性评估的过程/方法存在根本性的缺陷?尤其在考虑飞行机组同时且大量收到“相互矛盾的信息”以及“不完整信息”的情况下,如何在驾驶舱人机界面设计、系统安全性设计、以及飞行员培训等方面统筹考虑人为因素与飞行安全的关系。

狮航空难回顾
2018年10月28日,印度尼西亚狮航的一架波音737-8(MAX)飞机(PK-LQP)执飞登巴萨-雅加达的航班。在飞行之前,该机的迎角(AOA)传感器曾被更换,并测试工作正常。飞行数据记录器(DFDR)记录到飞机滑跑抬轮时抖杆被激活的信号,该异常信号一直持续至飞机落地。在到达400英尺飞行高度时,机长注意到出现了“空速不一致(IAS DISAGREE)”告警。随后机长将两部PFD(主飞行显示)数据与备份仪表数据进行了比对,认定左侧PFD故障,于是切换至右侧飞行指引(FD)。

之后,机长将安定面配平开关(STAB TRIM)放到CUT OUT位后,又重新拨至NORMAL位,但是几乎同时,刚才的问题又一次出现。机长再次将安定面配平开关(STAB TRIM)拨至CUT OUT位并继续手动配平,直至飞机落地,再未接通使用自动驾驶(A/P)。

在此过程中,机组一共执行了3个非正常检查单(NNC)——“空速不可靠”、“高度不一致”和“安定面失控”,但由于这3个检查单均未包含“就近合适机场着陆”的指令,所以飞行机组最终还是将飞机平安降落到了目的地。

落地后,执飞机长向机务工程师通报了飞机故障情况(包括两侧速度和高度信息不一致以及驾驶杆操纵感觉压差(FEEL DIFF PRESS)等)。工程师对左侧空气数据模块(ADM)进行冲洗,以消除空速与高度信息两侧不一致的情况,然后在地面进行了操作测试,结果令人满意;另外,还通过清洁升降舵感应计算机的电连接器插头,来纠正操纵感觉差压,后经地面试验,机务人员认为发现的问题已经解决。

10月29日,该架飞机又执飞了从雅加达(印度尼西亚)到槟港(印度尼西亚)的JT610航班,在起飞后12分钟坠毁于机场东北约35海里的海面。根据飞行数据记录仪的数据,飞机起飞后短短11分钟内,机头自动下垂超过20次,飞行机组一次又一次的上拉机头,在进行26次人机对抗后,飞机还是失去控制,最终以724千米/小时的速度俯冲入海,机毁人亡。期间,飞行数据记录仪记录了飞机左右迎角之间约20°的差异,并一直持续到录制结束。
事故后,FAA发布了紧急适航指令AD 2018-23-51,总体上要求波音详细说明MCAS并更新相关手册,只是其结果并不十分完美。

MCAS简介
由于737MAX飞机装配的LEAP-1B发动机与737NG相比,737MAX装备的LEAP-1B发动机有更大的涵道比,因而直径更大,而其机身、机翼、起落架的尺寸则基本保持了不变;为保证发动机有足够的离地高度,737MAX提高了发动机安装点,而发动机位置的改变使得飞机的俯仰配平性能有所变化,因此波音采用了MCAS系统来进行补救。
MCAS系统全称为:“Maneuvering Characteristics Augmentation System”(机动特性增强系统),是737MAX速度配平系统(Speed Trim System,STS)两种工作模式之一。
第一种是速度配平模式,即在自动驾驶A/P未接通的情况下,飞行控制计算机(FCC)输出指令作动安定面,以保持飞机空速的稳定性。波音737MAX与737NG的速度配平模式组成和工作逻辑完全相同。
第二种工作模式就是自狮航空难以来饱受争议的机动特性增强系统(MCAS)功能,该功能的工作逻辑是波音737MAX新加的,波音737NG飞机并无此功能。



事件还原与推测
在了解了MCAS工作原理,查阅相关手册后,结合目前获得的两起空难的公开信息,我们不妨尝试推测背后的细节:

●根据相关手册,波音737MAX装备了两个AOA传感器来探测迎角信息,但MCAS并不是通过对比两个AOA信号来判断飞机是不是迎角过大(有进入失速的危险),而是交替使用某一个AOA信号(每次起飞后MCAS随机选择使用左侧或右侧的AOA信号)。其隐患在于:当MCAS所使用的AOA信号有错误时(显示即将失速但飞机并未失速),单点失效就会导致MCAS模式开始被激活。

双AOA传感器的数据是否有比较的不同工作架构。

此时,若飞行员依据FAA的适航指令和波音公司服务通告要求的操作程序,将安定面配平自动驾驶切断电门(AUTO PILOT STAB TRIM)和安定面配平主电源切断电门(MAIN ELEC STAB TRIM)都设置在切断位置(CUT OUT),仍然可以使用安定面配平轮来“超控(OVERRIDE)”MCAS,以操作水平安定面的偏转,使飞机逐渐抬头,恢复正常飞行状态。

关闭MCAS的方法。

● 由于通常飞行员习惯于通过推拉驾驶杆动作来保持飞机俯仰姿态,飞行员大概率会在飞机恢复控制后,松开安定面配平轮;此时,由于错误的AOA信号导致飞行控制系统仍然认为飞机有失速风险,以为是由于配平不够而再次激活MCAS,进而使飞机继续低头;飞行员有可能在经过拉杆无法控制飞机的情况下,被迫再次使用安定面配平轮来手动“超控”MCAS,以保持对飞机的控制。假使飞行员一直能保持对安定面配平轮的手动操作,则飞机也是有可能安全返回的,狮航JT610航班之前的那个航班就是这么有惊无险的飞抵目的地的。但怕就怕飞行员松开那个控制安定面配平轮的手,转而去试图通过操纵驾驶杆来恢复飞机状态。

● 由于MCAS的激活并不会给飞行员明确的指示(告警声音或显示信息),且此时驾驶舱内同时冒出了各种不一致的信息(速度、高度等)、一大堆告警指示和此起彼伏的警告声音时,飞行机组很难对眼前的一切做出快速准确的判断,很大可能搞不清楚到底是什么力量导致出现了“人机对抗”;最终在对操纵权的反复争夺较量中,飞机最终失控而坠毁。

几点建议与反思
单从技术角度讲,埃塞航空难的真实具体原因还有赖于事故调查的结果。但这不妨碍我们来思考,假若上述分析和判断被证明在很大程度上与事实相符,或许可以提出一些技术改进的方向和建议,以期在现有技术水平基础上,以最小代价提升安全性进而推动民用航空技术创新与产品的预研:

● 应改变MCAS随机采用单个AOA信号的工作模式,通过比较两侧AOA信号或者增加AOA传感器的方式,来确保AOA信号的完整性,防止因为单个AOA信号错误导致MCAS被激活。
●应增加MCAS工作状态指示,以明确醒目的方式告知飞行员MCAS是否被激活,以帮助机组快速了解速度配平系统的工作模式,建立有效准确的飞行情景意识。
●应增加MCAS的人工永久切断功能,即通过关闭相应开关确保MCAS功能在此次飞行中不会再被激活,进而确保即便在AOA信号错误的情况下,飞行员仍然可以完全操纵飞机,避免人机对抗的情况发生。


编辑:颜思铭
审核:彭   健
监制:王亚林
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 楼主| 发表于 2019-3-15 09:23 | 显示全部楼层
再发一个中国民航总局的停飞声明。
另外欧盟的停飞声明没找到原图

欧盟航空安全局12日发布适航指令,暂停波音737 MAX 8型和MAX 9型客机在欧盟空域飞行。
欧盟航空安全局说,印度尼西亚狮子航空公司一架波音737 MAX 8客机坠毁的“确切原因”仍在调查,埃塞俄比亚航空一架同型号客机坠毁,“在初步调查阶段,无法排除两起事件由类似原因导致”。
“依据迄今获知的所有信息,欧盟航空安全局认为可能有必要采取更多措施,以确保这两种受影响型号客机的持续适航性。”
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 楼主| 发表于 2019-3-15 15:21 | 显示全部楼层
这贴没人回?
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发表于 2019-3-15 15:45 | 显示全部楼层
MCAS在设计上应该就存在重大问题
波音应该很清楚其中的风险
但为啥还使用呢,恐怕也有不得已的苦衷
737max可能从初始设计上就存在某种风险,这个风险很难有非常完美的解决,只能是某种折衷
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发表于 2019-3-15 16:12 | 显示全部楼层

RE: 转帖:MCAS系统在狮航事故中扮演什么角色?

凤凰竹马甲 发表于 2019-3-15 15:45
MCAS在设计上应该就存在重大问题
波音应该很清楚其中的风险
但为啥还使用呢,恐怕也有不得已的苦衷

个人认为不能甩锅给MCAS
根子还是发动机位置提升带来的结构和气动问题


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发表于 2019-3-16 00:01 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2019-3-18 13:34 | 显示全部楼层

RE: 转帖:MCAS系统在狮航事故中扮演什么角色?

本帖最后由 每天爱你多一些 于 2019-3-18 13:39 编辑


你没见过737-300到NG的飞机?没见过777,787?
下面这个是737-300
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 楼主| 发表于 2019-3-18 13:35 | 显示全部楼层

RE: 转帖:MCAS系统在狮航事故中扮演什么角色?

本帖最后由 每天爱你多一些 于 2019-3-18 13:42 编辑
凤凰竹马甲 发表于 2019-3-15 15:45
MCAS在设计上应该就存在重大问题
波音应该很清楚其中的风险
但为啥还使用呢,恐怕也有不得已的苦衷


空客全系都有迎角补偿系统-阿尔法系统。 737ng也有迎角补偿系统。MCAS只是新版迎角补偿系统。区别只是老版的通过拉杆就能断开,新版的需要通过开关才能超越系统,并且手册上也说明了这点。狮航空难的同一架飞机的上一个航班,就遇到过问题,并且驾驶员通过开关超越了mcas系统。
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发表于 2019-3-18 14:59 | 显示全部楼层

RE: 转帖:MCAS系统在狮航事故中扮演什么角色?

每天爱你多一些 发表于 2019-3-18 13:34
你没见过737-300到NG的飞机?没见过777,787?
下面这个是737-300



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 楼主| 发表于 2019-3-19 08:13 | 显示全部楼层

RE: 转帖:MCAS系统在狮航事故中扮演什么角色?

本帖最后由 每天爱你多一些 于 2019-3-19 08:15 编辑


你没发现你这两张照片角度都不一样吗?你这张照片上体现的最大的区别是机翼,从这张照片看,737max机翼有比ng大的多的上反角,这样的照片有参考价值?
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发表于 2019-3-19 10:38 | 显示全部楼层
            好像装上新发动机后,737-MAX8更像静不安定的气动了,MCAS飞控就不是可有可无,因为手动更难操作。
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发表于 2019-3-19 14:24 | 显示全部楼层

RE: 转帖:MCAS系统在狮航事故中扮演什么角色?


照片看,显然737max发动机的上沿和飞机翼面上沿高度更加相似。
下面照片。发动机喷口上沿离翼面下沿还有很大的高度差。
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