（在此感謝張聚恩、殷云浩、王元元、陳建國(guó)等專家對(duì)本文的支持和幫助）

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(jī)起飛后6分鐘墜毀，機(jī)上的149名乘客和8名機(jī)組人員不幸全部遇難，其中包括8名中國(guó)乘客，但這并不是首起737MAX空難，2018年10月29日，印尼獅航一架由波音737MAX執(zhí)飛的飛機(jī)，在從雅加達(dá)起飛大約13分鐘之后失聯(lián)、墜毀，機(jī)上189人不幸全部罹難。這兩架失事客機(jī)均為全新飛機(jī)，均在起飛后不久經(jīng)歷了不尋常的急速下降及爬升，空速儀表也出現(xiàn)異常讀數(shù)，兩架客機(jī)的飛行員均嘗試折返，但最終都是墜毀。埃方表示，通過(guò)讀取的失事埃航客機(jī)黑匣子的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與獅航失事客機(jī)的黑匣子數(shù)據(jù)“明顯相似”。

獅航空難初步調(diào)查表明：失事飛機(jī)信號(hào)系統(tǒng)接收到一個(gè)假的迎角信號(hào)，該信號(hào)顯示飛機(jī)處于高迎角狀態(tài)，所以觸發(fā)了飛機(jī)自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)持續(xù)控制使飛機(jī)低頭，機(jī)組人員與該自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的飛機(jī)控制權(quán)爭(zhēng)奪，但最終還是發(fā)生了墜機(jī)悲劇。

從目前情況看，波音在737 Max客機(jī)上安裝的MCAS（機(jī)動(dòng)特性增強(qiáng)）系統(tǒng)在兩起空難中扮演了重要角色，本文嘗試對(duì) MCAS系統(tǒng)及其相關(guān)重要問(wèn)題進(jìn)行如下粗淺的分析。

二、MCAS系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題分析

所謂的MCAS系統(tǒng)是一種應(yīng)用于737 MAX飛機(jī)的俯仰機(jī)動(dòng)能力增強(qiáng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是避免飛機(jī)進(jìn)入失速。當(dāng)飛機(jī)的迎角過(guò)大時(shí)，MCAS系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)。為了監(jiān)測(cè)迎角大小，MCAS系統(tǒng)需要依賴飛機(jī)上安裝的傳感器，如果檢測(cè)到迎角接近失速狀態(tài)，該系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)位于平尾的水平安定面，增加飛機(jī)的低頭力矩，以改出失速。

通過(guò)研究波音申請(qǐng)的自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)專利（CN106477055A號(hào)）以及最新資訊可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段暴露出的MCAS系統(tǒng)問(wèn)題可能只是“冰山一角”，其背后可能埋藏著更多的秘密和問(wèn)題。

1、從相關(guān)專利上看，MCAS系統(tǒng)可能只是自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一

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圖1  CN106477055A號(hào)附圖

CN106477055A號(hào)專利與737MAX飛機(jī)上防失速系統(tǒng)技術(shù)最為接近，該專利名稱為飛行器失速保護(hù)系統(tǒng)，是波音公司于2016年申請(qǐng)的中國(guó)發(fā)明專利。從圖1右下角可知，當(dāng)自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)工作時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)升降舵（受推桿器控制）、穩(wěn)定翼（即水平安定面）、推力（估計(jì)為飛機(jī)的自動(dòng)油門系統(tǒng)）、擾流板等多個(gè)部件來(lái)控制飛機(jī)的飛行姿態(tài)和速度；其中MCAS系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)水平安定面，但其只屬于自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)子程序，在737 MAX中可能還隱藏著推桿器、自動(dòng)油門和自動(dòng)控制擾流板等子系統(tǒng)。

比如，通過(guò)已公開(kāi)的飛行數(shù)據(jù)顯示，埃航飛機(jī)失事前，最大地速達(dá)到383海里／小時(shí)，超過(guò)了飛機(jī)正常的飛行速度，飛機(jī)的異常超速飛行，是否與自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)的推力控制子系統(tǒng)有關(guān)？遺憾的是，據(jù)筆者了解，這種控制關(guān)系有可能難以從黑匣子存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)記錄中分析出來(lái)。原因如下：由于黑匣子（FDR）的參數(shù)記錄通道有限，通常，主要記錄的參數(shù)包括：駕駛員操縱輸入（駕駛桿位置），油門桿位移，襟翼開(kāi)關(guān)等等，飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（姿態(tài)角，過(guò)載，角加速度，速度，高度，GPS信息等）。而飛控系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)傳輸，工作邏輯等信息，黑匣子不做記錄。所以在事故調(diào)查中，很難分析飛控系統(tǒng)內(nèi)部的工作過(guò)程。

2、飛行員在模擬737MAX失速時(shí)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)有自動(dòng)推桿現(xiàn)象

據(jù)悉，國(guó)內(nèi)的專業(yè)飛行員技術(shù)圈的飛行員，在兩臺(tái)D級(jí)模擬機(jī)（經(jīng)過(guò)民航局認(rèn)證可以用來(lái)代替真飛機(jī)對(duì)737MAX飛行員訓(xùn)練的模擬機(jī)）上模擬了737MAX飛行時(shí)，出現(xiàn)了兩種值得注意的情形：（這部分內(nèi)容來(lái)自“資深機(jī)長(zhǎng)陳建國(guó)”微信號(hào)文章“飛行圈試飛發(fā)現(xiàn)可能存在另一個(gè)未被告知的保護(hù)”。就在我們準(zhǔn)備發(fā)布本文前得到消息，美國(guó)飛行員聯(lián)合會(huì)發(fā)言人表示目前僅波音有1臺(tái)MAX機(jī)型的模擬機(jī)，中國(guó)民航局負(fù)責(zé)人也表示國(guó)內(nèi)各大航司也無(wú)737MAX模擬機(jī)。我們推測(cè)，上述引用文章所述的模擬機(jī)可能是737－800，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了軟件包的升級(jí)。另外，這里其實(shí)又反映出一個(gè)問(wèn)題，那就是如果只有波音公司有1臺(tái)737MAX模擬機(jī)，特別是獅航空難后好多航司都要買，但是波音以各種理由推脫，有可能是擔(dān)心模擬機(jī)飛行發(fā)現(xiàn)更多的MCAS的問(wèn)題嗎？）

情形一：在737MAX模擬機(jī)試飛演示大迎角失速時(shí)，使用襟翼（5），在接近失速時(shí)，飛機(jī)沒(méi)有發(fā)生MCAS配平現(xiàn)象，因?yàn)榘凑誐CAS邏輯，其工作需要在襟翼收上時(shí)工作，所以這也符合MCAS工作條件。但是，接著模擬機(jī)模擬飛行顯示，飛機(jī)起飛接近失速時(shí)，會(huì)出現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)推桿現(xiàn)象（即推桿器自行工作，控制升降舵運(yùn)動(dòng)）；

情形二：當(dāng)737MAX模擬機(jī)試飛演示大迎角失速時(shí)，使用襟翼0，也就是收起襟翼，在接近失速時(shí)，兩臺(tái)模擬機(jī)上的飛機(jī)均再次發(fā)生了自動(dòng)推桿現(xiàn)象。

以上模擬仿真結(jié)果表明，在737MAX接近失速時(shí)，推桿器可能會(huì)自行工作，而且這個(gè)自動(dòng)推桿的功能不屬于MCAS系統(tǒng)所應(yīng)該具有的功能（因?yàn)閾?jù)波音介紹MCAS系統(tǒng)只控制安定面）！也沒(méi)有寫在波音737MAX的使用手冊(cè)里，當(dāng)飛機(jī)在真實(shí)飛行中接近失速狀態(tài)下（或被自動(dòng)失速保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)判斷其處于失速狀態(tài)），在沒(méi)有告警的情況下，這個(gè)隱藏的自動(dòng)推桿功能可能會(huì)對(duì)飛機(jī)的飛行姿態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

3、從基本的飛行動(dòng)力學(xué)原理推斷，失速保護(hù)功能也不僅能依靠MACS來(lái)實(shí)現(xiàn)

對(duì)于常規(guī)布局的民用噴氣式飛機(jī)（后掠翼、翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)），當(dāng)飛機(jī)處于大迎角或失速狀態(tài)時(shí)，應(yīng)利用所有可能利用的操縱面，使得飛機(jī)改出復(fù)雜狀態(tài)。這些操縱面包括：升降舵、水平安定面、擾流板、發(fā)動(dòng)機(jī)推力（推力對(duì)于飛機(jī)重心也會(huì)產(chǎn)生力矩），并且如果飛機(jī)在大迎角時(shí)伴有大的滾轉(zhuǎn)角，還要利用飛機(jī)的副翼和方向舵控制。

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圖2 失速改出操作示范圖

圖2來(lái)源于ICAO（國(guó)際民航組織）出版的教材，是關(guān)于失速改出方法的教學(xué)示范圖片。在該教材中，強(qiáng)調(diào)由于在大迎角狀態(tài)下飛機(jī)的舵面效率降低，因此從失速狀態(tài)中改出時(shí)，要利用所有可以利用到的舵面。

因此，對(duì)于波音737MAX飛機(jī)，有理由相信該飛機(jī)在進(jìn)行失速保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包含了對(duì)多種舵面控制的功能，這樣才能保證飛機(jī)從急劇失速或深失速（最為危險(xiǎn)的幾種失速類型）中改出，所以MCAS系統(tǒng)有可能只是737MAX飛機(jī)中具有代表性的一個(gè)自動(dòng)失速保護(hù)子系統(tǒng)。

4、獅難空難后，波音對(duì)MCAS系統(tǒng)邏輯的錯(cuò)誤描述有可能釀成大禍

獅航空難后，波音給所有使用737 MAX的航空公司發(fā)布了OMB（使用手冊(cè)通告），對(duì)MCAS系統(tǒng)進(jìn)行了專門解釋說(shuō)明，F(xiàn)AA也根據(jù)該OMB作出了相應(yīng)的適航指令，當(dāng)737MAX飛機(jī)襟翼收起、自動(dòng)駕駛儀脫開(kāi)（也就是飛機(jī)處于人工駕駛狀態(tài)）、迎角過(guò)大或大坡度轉(zhuǎn)彎時(shí)，MCAS系統(tǒng)啟動(dòng)，飛機(jī)的水平安定面開(kāi)始受到MCAS系統(tǒng)的控制（如圖3所示）。另外，埃航失事飛機(jī)的飛行員接受了埃航的專門培訓(xùn)，應(yīng)該知道如何通過(guò)MAX飛機(jī)安定面配平切斷電門來(lái)關(guān)閉MCAS系統(tǒng)（如圖4所示）。

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圖3波音737MAX的MCAS系統(tǒng)示意圖