獅航和埃航出事737max照片本文圖片均來自“民機戰略觀察”微信公眾號
波音737MAX是波音737裝配新發動機的衍生機型,該機延續了737系列的良好市場表現,自項目啟動以來已經獲得5011架訂單,交付運營350架,其中國內共運營90架(截至2019年1月底)。然而,自去年10月底以來,短短5個月內,該機已經發生了兩起災難性墜機事故,其安全性受到公眾的普遍質疑。
本文將基于目前的公開事故信息以及相關情報研究的角度對737MAX-8墜機事故的原因進行初步分析,提出對我國航空業的啟示和建議。
一、兩起空難概況
2019年3月10日,一架埃塞俄比亞航空公司的波音737MAX型客機起飛后6分鐘墜毀,機上的149名乘客和8名機組人員不幸全部遇難,其中包括8名中國乘客。然而這不是首起737MAX空難,2018年10月29日上午,印尼獅航一架由波音737MAX執飛的飛機,在從雅加達起飛大約13分鐘之后失聯、墜毀,機上189人不幸全部罹難。
這兩架失事飛機都是波音公司生產的737MAX-8型客機,均為機齡不超過1年的新飛機,而且發生墜毀的時間都是在飛機起飛幾分鐘后。更為巧合的是,根據Flightradar24數據顯示,失事埃航客機的飛行數據記錄了飛機最后的軌跡,飛機在起飛后,曾經有過突然下降的跡象隨后又有拉升,之后消失在追蹤畫面中,該現象與印尼獅航客機失事前的飛行軌跡頗為相似。
初步調查表明:獅航空難是飛機信號系統接收到一個假信號,信號顯示飛機‘抬頭’,所以飛機自動失速控制系統持續給出了‘低頭’的指令,機組人員與飛機自動失速控制系統搏斗很長時間,但最終還是發生了墜機悲劇,而埃航空難在飛行過程中也發生了不正常的爬升與下降及飛行速度超速的現象,這表明獅航空難后,雖然波音公司做出了安全復查和的適航公告等措施,但是這些措施可能并沒有解決掉737MAX-8飛機的安全隱患和設計缺陷,從而造成了埃航客機失事。
二、空難原因分析
目前,埃航空難剛剛發生,其失事原因還在進一步的調查中,本文主要通過波音申請涉及自動失速保護系統的專利和獅航空難的初步調查結果等進行分析。
據悉,波音737MAX-8配備了自動防失速系統,即“機動特性增強系統(MCAS)”。飛機飛行時機頭越高,攻角越大,當攻角超出一定范圍時,飛機面臨失速風險。MAX-8配備的自動防失速系統一旦判斷飛機失速,可以無需飛行員介入即接管飛機控制,并使飛機低頭飛行,以改出失速。
經國內、外專利檢索發現,波音在防失速技術領域大約申請了110件/61個專利族的相關專利。根據專利申請時間、首架波音737MAX 8型飛機交付用戶的時間(2017年5月16日)和自動防失速系統技術內容相關度等情況判斷,上述波音專利中,與波音737MAX8飛機上的防失速系統技術功能最接近的專利為CN106477055A號專利。
CN106477055A號專利附圖
我們假定CN106477055A號專利所述的飛行器失速保護系統被安裝到了獅航失事飛機上,并以此為基礎結合目前公開的情況,對失事航班的空難原因進行了初步推理和分析。
1、客機的迎角傳感器校準不當
據事故調查信息顯示,獅航失事航班上的電腦系統是根據一個攻角傳感器的錯誤數據在運行,該錯誤數據可能是由于迎角傳感器校準不當造成的;波音沒有事先向機務披露737MAX飛機上新增了自動失速保護系統,在失事飛機的操作手冊中沒有對可能導致飛機俯沖的關鍵功能進行警告,在事先不知情的情況下,飛機維修人員很難檢測出飛機故障的真正原因;當飛機發生事故時,飛行員不知道正確操作飛機的方法,所以很難及時排除險情。
2、在判斷飛機失速狀態方面存在設計缺陷
737MAX飛機上至少設有3個迎角傳感器,自動失速保護系統的邏輯是只要主迎角傳感器認為飛機迎角過高(即機頭抬得過高),就認定飛機有失速危險,自動失速保護系統就會被激活。而空客飛機在類似系統設計中規定:只要三個迎角傳感器的讀數不一樣,不管主次,都選擇不相信,直接報錯給飛行員,從而避免主迎角傳感器出錯,導致整個系統出錯的風險。與空客相比,波音似乎存在設計邏輯上的bug。
3、在優先級問題上存在設計缺陷
自動失速保護系統被上述迎角傳感器的錯誤數據激活后,自動控制飛機快速俯沖下降,當飛行員發覺飛機飛行姿態不對時,會手動操作駕駛桿想拉起飛機,但自動失速保護系統會與飛行員爭奪飛機的控制權,并一直控制飛機下降。只有當飛行員的手動操作符合系統設定條件時,自動失速保護系統才會終止,飛行員才能獲得飛機全部控制權,但是由于飛行員事先沒有被告知自動失速保護系統的存在及其功能,所以事故發生時,飛行員無法關閉自動失速保護系統,也無法阻止該系統控制飛機下降直至墜毀,這就解釋了為何飛機會出現快速下降一段時間后被拉起,然后再次下降的反?,F象。
4、該新增的自動失速保護系統可能存在適航認證的漏洞
根據CN106477055A號專利說明書的記載,波音承認在飛機的適航認證過程中,有可能利用了監管機構(如美國航空管理局FAA)授予飛行器制造商用于安裝自動失速保護系統的性能免除許可(performance relief credits)政策,使該自動失速保護系統的安全性在未得到充分試飛驗證的情況下,就通過了FAA的適航認證。
綜上所述,獅航空難的可能原因是:737 MAX 8型飛機新設的自動失速保護系統可能存在設計缺陷,并且該自動失速保護系統在適航認證時,FAA存在“放水”嫌疑;獅航空難發生后,波音可能沒有解決該系統存在的上述問題,所以又造成了埃航737 MAX飛機失事。
需要說明的是,目前獅航空難的最終調查結果還未公布,埃航空難的信息披露得較少,我們的分析僅僅是初步的判斷,僅供參考,具體情況以將來的調查結果為準。
四、措施建議
(一)立即停飛中國境內的737MAX飛機,加強事故調查和737MAX飛機的風險排查工作
中國民航當局應該組織專家,進一步研究分析CN106477055A等專利情況,必要時可以要求波音公司比照相關專利,詳細說明737MAX在自動失速保護系統方面的設計細節和技術內容;波音在737MAX飛機安裝失速保護系統后,適航認證時可能向美國聯邦航空局(FAA)提交了特殊狀況問題報告,中國民航局可以要求波音提供相關報告,應當對波音涉嫌利用政策漏洞,獲得FAA適航認證等情況進行專項調查。
中國民航局應當對737MAX飛機上的自動失速保護系統重新開展適航認證工作。中國民航局不能迷信和依賴FAA適航認證方面的權威性和公正性。中國民航局應當對安裝有自動失速保護系統的其他型號的波音飛機也進行排查和安全評估,如果波音飛機上還存在利用政策漏洞而取得適航認證的其他系統,那么這些系統也要進行全面排查。
上述風險排查完畢之前,737MAX飛機不應承擔執飛任務。在必要時,中國民航局可以考慮對737MAX飛機重新進行適航認證。
(二)采取必要風險規避措施
如果737MAX上真的安裝了涉及CN106477055A專利的失速自動保護系統,再次發生類似事故時,機組人員僅僅依操作手冊應對“攻角數據錯誤”很可能是不夠的,飛行員可能需要馬上關閉失速自動保護系統,才能獲取飛機的完全控制權,波音公司應該對相關系統設置和操作進行專項培訓。波音對其737MAX上失速自動保護系統進行系統維修、更新時,必須解決迎角傳感器安全余度和數據真實性驗證等設計問題,并且應保證飛行員手動輸入指令優先于系統自動控制指令。
(三)中國民機制造商應該引以為戒
中國商飛公司要重視自動失速保護系統的設計工作,避免出現安全隱患和邏輯漏洞;在國產民機的適航認證方面,商飛公司還應關注國外適航監管機構(如FAA)授予飛行器制造商在安裝失速保護系統的性能免除許可等方面的制度規定,中國制造的飛機有權利獲得FAA的同等對待和尊重。
(四)中國及更多國家應該加入埃航空難調查組
按照國際慣例,空難調查方的一般排序為:飛機失事地所屬國、飛機所屬國、飛機制造商,所以埃塞俄比亞政府、波音公司都擁有埃航空難原因的調查權,另外FAA也計劃派出多名專家協助埃塞俄比亞空難調查。埃塞俄比亞是非洲發展中國家,該國調查航空事故的經驗和能力比較有限,可能需要更多援助和支持,目前中國救援隊正在積極參與埃航空難現場的搜救工作。埃航空難引起的波音股票暴跌和多國航空公司停飛737MAX-8等反應,已使波音遭受巨大損失,如果調查結果認定埃航空難與獅航空難原因存在關聯,可能將波音陷入萬劫不復之境,因此波音在調查埃航空難時做出的立場、表現和陳述存疑。
FAA在波音737 MAX自動失速保護系統的適航認證方面可能存在審查漏洞,并且目前FAA沒有停飛美國境內的737MAX-8飛機等,這些表現都已經動搖了FAA的公正性、權威性和客觀性。埃航空難后,中國率先停飛737MAX-8型飛機的行為得到了廣泛的國際支持和積極響應,截止2019年3月13日,全球已經有至少27家航空公司暫停波音737MAX 8飛機運營,其中包括美國盟友英國、澳大利亞、韓國共有13個國家和地區,并且埃航空難造成8名中國公民不幸遇難,為了給遇難同胞及其親友討回公道,中國有責任和權力參與埃航空難事故的調查。
(作者系航空工業發展研究中心研究人員。原題為《陸峰|波音是否會走下神壇?一737MAX-8客機空難事故初步分析》)v