从两起空难看波音的“坠落”

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七天记者 颜宏

3月10日上午,埃塞俄比亚航空公司(以下简称埃航)的一架波音737 MAX-8型飞机从首都亚的斯亚贝巴起飞6分钟后坠毁,机上来自33个国家的157人全部遇难,包括至少22名联合国官员,18名加拿大人和8名中国人。这是波音新研制的同一款飞机在间隔133天后再次机毁人亡。

2018年10月29日,印度尼西亚雄狮航空(Lion Air,以下简称狮航)的一架交付不久的波音737 MAX-8型飞机在起飞13分钟后坠海,机上189人全部遇难。由于这两起严重的空难存在一定的相似性:都是新交付使用的波音737 MAX-8型号;都发生在飞机刚刚起飞后不久,即爬升阶段;两起事故中,飞行员都在起飞后遇到飞机操纵困难的情况。中国民航“本着对安全隐患零容忍、严控安全风险的管理原则”第一个宣布停止所有该型号飞机的商业飞行,埃塞俄比亚航空公司和开曼航空公司随后跟进。

加拿大本来一直追随美国的脚步坚持没有证据表明该型号飞机不安全,不肯做出停飞的决定。但被媒体扒出涉及该型号飞机的意外去年一年在加拿大交通部(Transports Canada)记录在案的就有8起。最近的一次是2018年12月1日,West Jet的一架从Tampa 飞往多伦多的该型号飞机发生控制系统平衡故障,不得不紧急着陆;2018年6月20日,加航的一架从蒙特利尔出发至洛杉矶的该型号飞机起飞后出现控制障碍,不得不返回蒙特利尔机场。目前加拿大运营的该型号飞机共有41架,其中加航有24架,West Jet有13架,Sunwing有4架。

面对来自公众和行业的巨大压力,联邦交通部长Marc Garneau最终在3月13日中午宣布在加拿大境内停飞这一型号的飞机。而美国则在特朗普总统的行政命令下,美国联邦航空管理局(FAA)最终下令停飞该型号的飞机,成为世界上最后一个暂停使用该飞机的国家。

增稳系统“bug”闯祸 ?

这次埃航失事飞机的黑匣子已经找到,事故原因还在调查中。但上次狮航空难发生后,调查显示事故原因有可能来自该型号飞机的设计缺陷。

结合各方报道,波音737系列飞机是波音最畅销的窄体机,737 MAX是波音737家族的第四代成员。为了保持与空客A320NEO飞机的竞争,该机最主要的变化是使用了更大和更省油的CFM International LEAP-1B引擎,涉及MAX 7、MAX 8、MAX 9和MAX 10型号。为了省油,发动机的风扇直径要做得比从前的更大,而737的机型设计太老,机翼挂载新型发动机时距离地面太近,影响飞机安全。最后的解决办法之一是将发动机外形做一定程度的修改,另外还将发动机挂载位置做了修正,其下边缘距离地面到了航空法规的极限,而上边缘已经超越了机翼表面。发动机外形和位置的变化带来了空气动力外形变化,导致飞机起飞时容易出现较大的迎角,带来失控危险。迎角是一个空气动力学名词,同时也是飞行员在驾驶飞机过程中参考的数值之一,指的是机翼翼弦与自由流之间的夹角,飞机必须在一定的迎角范围之内飞行,否则可能会出现失速风险。

为了避免出现失速坠机,波音设计师又开发了一套MCAS(Manoeuvering Characteristics Augmentation System)增稳防失速系统,随时监测飞机迎角,当迎角超过了安全界限,就自动压低机头保持10秒钟,等飞机迎角正常后,再自动解除。

业界怀疑,正是这套新的系统在异常情况下自动触发,与飞行员抢夺对飞机的控制权,导致了两架全新的737 MAX-8最终机毁人亡。一些分析认为,在为MCAS编程时,波音的设计人员没有考虑到飞机迎角传感器可能出现故障。而当这样的故障出现时,飞机控制电脑容易发生误判,主动介入并改变飞行迎角的角度,结果导致飞机从爬升变为下降,甚至变为俯冲。更加可怕的是,由于MCAS的预先设定,飞行员无法用手动方式修正这一错误。狮航失事飞机的记录就显示,在坠毁前的11分钟之内,飞行员试图手动拉升飞机达11次之多,但最终没能“拗过”程序的判断。

狮航事故调查组还发现每架波音737 MAX飞机配备两个迎角传感器,正常情况下可提示飞行员飞机需要多少升力或是否有失速风险;但在飞行中,增稳防失速系统仅依赖其中一个主传感器提供的数据就作出判断。波音的主要竞争对手空中客车飞机则配有三个传感器,类似的增稳防失速系统会参考三项数据做出判断。

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不择手段的波音?

在民航业内,按载客量进行分类的话,商用飞机可以分为干线飞机(100座以上)和支线飞机(100座以下)。其中,干线飞机根据飞机内通道的数量又可分为窄体客机(单通道)与宽体客机(双通道),而全球窄体客机是一个巨大的市场。波音的官网上介绍说,从2018年到2037年,全球总共需要交付的民航客机达42,730架,其中74%的飞机为单通道中、短途的窄体客机。目前这一市场的竞争者不仅有美国的波音、欧洲的空客、加拿大的庞巴迪的C系列、俄罗斯的MC21系列,还有中国国产的大飞机C919。

空客有自家的产品A320NEO系列以及收购的庞巴迪C系列飞机(编号为A220),在这一市场有两款主打产品,优势很明显。截至到2019年2月,空客公布的A220/A320 NEO系列客机订单总计达到7,037架,而波音737 Max系列的订单截至今年1月底为5,111架,已经落后于空客。但波音并没有集中精力开发更有竞争力的替代产品,而是将希望寄托在对波音737的魔改上,想把737的发展潜力吃透榨干。

针对狮航的事故,《纽约时报》在今年2月3日发表过一部长篇报道,通过采访工程师、波音公司员工、参与事故调查的安全专家、飞行员以及行业监管人员之后得出结论——为了让各家航空公司相信波音737 MAX的培训成本比竞争对手更低,波音刻意在飞行手册中隐瞒了增稳防失速系统MCAS,实际上该系统存在俯冲撞地的潜在风险,大多数航空公司和飞行员对此并不知情。

2018年11月7日, FAA面向全球发布紧急适航指令,并明确警告说:“当飞机其中一个迎角探测器数值错误地偏高时,该数值将诱使飞行控制系统不断地向水平安定面传输下俯信号。如果飞行员没能及时解决这个问题,可能造成飞行控制困难,进而引发下俯姿态超过限制,导致高度严重损失,存在撞地风险。”因此,FAA要求各航空公司针对同类机型修改飞行手册,并且指导机师在类似情况下,如何保持飞机飞行水平稳定,以防止类似事件发生。这个警告让很多人愤怒,因为不管是航空公司的管理层还是飞行员都不知道该型号飞机上居然还装了这样一套系统。因此,飞行员基本没有为应对可能出现的风险做好准备。

狮航空难的善后处理也极不愉快,虽说波音在FAA的指导下也发布了相关警告,但不认为是自己飞机的问题,表示狮航的飞行员也有问题,狮航一气之下取消了所有的波音订单。西雅图一家名为赫尔曼法律集团(Herrmann Law Group)的律师也在3月7日代表17名狮航遇难者家属在西雅图King County(波音商用飞机的总部所在地)高级法院起诉波音公司,诉状称狮航的飞机坠毁是由于波音安装在737MAX机型上的一套新的飞行控制系统失灵造成的;为了提高该机型的销量,波音“隐藏了新系统,并将737 MAX与其他型号737之间的差异降到了最低”,这样航空公司就可以节省资金,只需对从旧737机型过渡到新737 MAX型号的飞行员进行最低限度的培训。

为了获得更多订单,波音还使用了较为过激的做法。2017年,因为美国达美航空公司订购了150架庞巴迪的C系列飞机,波音以加拿大提供补贴进行低价竞争为名,将庞巴迪告到美国商务部,后者给庞巴迪开出了300%的关税,走投无路的庞巴迪不得已以“1美元”的象征价直接把自己卖给了空客。波音这一做法的最终结果损人不利己,折损了加拿大最重要的航空工业公司,还给自己的竞争对手送了一份大礼。

停飞是个艰难的决定

狮航的事故发生后,波音最初表示要在今年1月提出解决方案:即发布MCAS的升级版本,但到现在都没有消息,预计将推迟到4月份。整改方案之所以迟迟不能出台,最主要的原因是联邦层面的航空监管机构和波音公司之间对于到底怎么改,改动多大等方面产生了分歧。波音公司倾向于采用简单的应急解决方案,类似创可贴式修复,把传感器的功率降低,但跟踪这一过程的联邦政府和行业官员则认为这是在拿航空安全开玩笑,必须要大改,要确保单个传感器的故障信号不会触发自动维稳防失速系统。

双方争论的利害关系不仅是航空安全与波音公司设计理念的冲突,还可能影响到代表失事航班受害者家属的律师提起的赔偿诉讼的裁定。再加上美国总统特朗普为了修建边境墙,关闭了部分政府机构长达35天,也导致安全修复议案的暂停,使得最终整改方案不得不推迟。

在是否停飞某一型号飞机的问题上,许多利益相关团体都可以做出这一决定,包括飞机制造商、各家航空公司、各个国家的民航安全管理机构或者飞机制造国的民航安全管理机构等。不过,能够决定在全国范围内停飞某一种机型飞机的,只有该国的民航管理部门,通常来讲,飞机制造国的民航监管部门出于安全考量也会推动这一进程。波音是一家美国公司,FAA将会决定是否在美国境内停飞波音 737 MAX 8。如果他们停飞了该型号飞机,那么其他国家将会效仿,这款机型将很有可能会在全球范围内被禁止飞行。

考虑到停飞造成的政治影响和巨大经济损失,停飞一款机型并不是一个容易做出的决定。如果停飞不仅对航空公司造成极大影响,比如美国的西南航空公司拥有大量该型号飞机,没有飞机可飞无疑将是一项灭顶之灾。还有更重要的政治考量,因为波音不仅是全球最大的飞机制造商之一,也是华盛顿“影响力游戏”最大的参与者之一,每年花费上千万美元游说国会和行政部门。根据美国无党派组织响应政治中心(Center for Responsive Politics)的数据,波音去年的游说花费超过1,510万美元,名列第十,虽落后于美国商会和美国医院协会等大型商业团体,但领先于洛克希德马丁等竞争对手。