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【绝望的278秒!】详解埃塞俄比亚波音737MAX空难初步调查报告

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发表于 2019-4-6 08:09:31 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 中国
埃塞俄比亚交通部公布了3月10日埃塞俄比亚航空ET302航班飞行事故的初步调查报告。
2 I: }5 S, K8 u9 u- ^从这份33页的初步调查报告中可以看出,在整个事故过程中偶然事件、飞机设计问题、人为因素悉数登场,共同造成了这次导致157人遇难,全球737 MAX机型停飞的严重空难。& Q% f+ e7 [, M, H$ l6 E! Q! |

% @4 v4 S8 \" |% x2 c9 Y: u# C( g/ MMCAS的关键传感器意外失效
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1 K* n- O4 p+ H调查报告证实,ET302航班在起飞刚刚离地后,左侧(机长侧)攻角传感器数据突然出现异常。# L) T( Z) |6 Z& F+ j

0 d% ?4 r  N6 Z) R  H8 l9 W在上图中FDR曲线红框内的部分可以看出,在05:38:44(UTC),飞机空地信号(Air-Ground)刚刚转为“空中”状态后,左侧攻角传感器(AOA-L)的数据先降至11.1°,随后突然增大至35.7°,此时右侧攻角传感器(AOA-R)的数据则稳定在14.94°。随后左侧攻角传感器的数据又在0.75秒内猛增至74.5°(测量值的上限),右侧攻角传感器的数据在这个过程中最大只达到了15.3°。1 R) i" v: N% [! a4 W) G3 Z' |; d
左侧攻角传感器在出现故障后直至飞机坠毁,持续向飞机的大气数据计算机输入错误的、满足MCAS工作条件的攻角数值。错误的数据还导致机长侧驾驶杆抖杆器全程均在工作。1 g" Y9 d3 X9 W) ^9 D  J: o' J
通过下面的视频,回顾一下攻角传感器与MCAS间的关系:4 C2 N7 x4 {9 \+ Z) f8 a
" w* s0 D" T4 N1 U; D% _
疑问一:左侧的攻角传感器为什么会突然失效?: x$ u- k+ D5 ]
初步调查报告中并没有对这个问题做出说明。昨日美国广播公司曾报道,攻角传感器是受到了外界物体(可能是鸟)的撞击而失效的,这一说法在埃塞俄比亚交通部的新闻发布会上遭到了否认。: o/ [" U- _2 F# u1 U7 z& l
这个问题的真相,恐怕还需要结合驾驶舱声音记录器的数据,和飞机的维修记录,才有可能在未来的最终调查报告中得到答案。( J( j# M" e3 y( a
不过由于飞机的多个大气数据传感器必须安装在迎风面,且通常突出于机体表面,因此出现攻角传感器、空速管、总温探头在飞机遭遇鸟击时受到损坏的情况并不算罕见。9 X3 d& H- P5 G; b- G/ f9 M' C8 G
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, k8 ]' ?  [$ s; k2 R- R/ G" {2 g9 o3 l$ P0 Z4 M
MCAS导致飞机自动低头

7 B' t8 A' i$ d) {# @0 z$ O4 b. P( Y) W
# i" ~4 m' S6 ^0 B2 T' g, B在05:39:45至05:39:55间,飞行员按照操作程序,先收起了襟翼,然后脱开了自动驾驶仪,这两项恰恰是MCAS工作的必要条件。
7 C' U7 H% G1 ]3 q7 H. n+ ]9 M由于此时飞控计算机仍然在接收来自左侧攻角传感器的错误数据,因此在上述两个必要条件满足后,MCAS开始工作,自动将俯仰配平向飞机低头方向偏转(Trim-FCC)。! l0 c- P3 P  R, B
( {' N% ^) n& E  X9 \; L
在上图中FDR曲线红框内的部分中,MCAS曾两次往飞机低头的方向(调查报告中统称为AND - Aircraft Nose Down),将俯仰配平(Pitch Trim)从4.60单位大幅移动到了0.4单位。
- T) w* k" Z4 t7 X& }& K其间飞行员也使用了驾驶杆上的主配平电门向飞机抬头方向(调查报告中统称为ANU - Aircraft Nose Up)输入配平指令,将俯仰配平移动回了2.3单位。3 x$ ]3 c( h5 ~' \0 Q3 s( U. e! D
疑问二:737 MAX机型为何因MCAS停飞?波音目前的补救措施是什么?
' m8 q1 P0 D0 R. B$ }737 MAX只有两个攻角传感器,且软件逻辑设计为了:任意一个攻角传感器向飞控计算机输入的攻角数据满足MCAS的工作条件,都会导致水平安定面自动向飞机低头的方向偏转。这是波音在737 MAX的设计上主要受到质疑的地方,也是波音目前修改MCAS软件逻辑的工作方向。
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737 MAX 上只有两个攻角传感器,任意一个的信号超过限制值,都可以触发MCAS工作( w' V0 E; g3 W# ]0 N
媒体:MCAS软件改进后具体的变化有哪些? % @) C# _+ A. V
波音:增强型飞行操纵法则纳入多重迎角(AOA)输入,在错误迎角读数的情况下限制重复的安定面配平指令回应,同时给出安定面指令最大限制值以确保升降舵权限。5 H5 |, Q8 c! N* }, }& e
在波音777、787这些更新的机型(当然还有空客)上,都安装有3个甚至4个攻角传感器,通过同时输入多路数据进行比对,来保证飞控系统的可靠性。8 e$ i! \! ~( U5 G' x

$ G4 u, y( W! R4 r, I( N7 w# ?# T飞机超速→人工配平无效→重启MCAS
! n) B, `1 i2 _- B6 ~6 S0 N- _
3 U- U9 D& d. O: y3 D2 t
当机组在意识到持续的低头配平指令是由MCAS错误发出的之后,副驾驶切断了水平安定面电动配平的电源(下图中红框标示)。从上图中可以看到,虽然之后MCAS再一次发出了向飞机低头方向配平的指令,但由于执行机构电源已被切断,这一次水平安定面并未实际移动。# ?/ O1 w0 @  ~" A: P+ E; W
# i. z3 s( i. i7 D
在切断水平安定面电动配平电源后,两名飞行员都在向后拉驾驶杆,试图让飞机抬头。然而此时俯仰配平仍停留在切断电源时的2.3单位位置上,因此飞行员保持飞机的平飞需要使用很大的力量。, I, W5 T% o  T
疑问三:为什么飞机的速度明显高于正常范围?* O) n& z% G2 I- i; |; _) z
从下图FDR数据曲线可以看出,从开始起飞滑跑直至最终坠毁,飞机的油门杆始终停留在TOGA(起飞/复飞)位!也就是发动机始终处于最大推力的状态。
6 @. @- z/ h$ i" X) K! `& q! X" a1 }
. c, z$ j; Y1 \1 z3 w1 U# I* m- d因此在飞行员切断电动配平的时候,飞机的飞行速度已经接近(并最终超过)了允许的最大飞行速度(VMO,见下图红框)。这使得飞机的所有气动面都承受了极限状态的气动载荷。. i9 |8 s+ R" l% w2 {3 w  w5 z

, X7 q. R$ ?6 ~9 r2 q9 X# o3 ?/ i
6 L+ K+ e; [/ g" Y4 `在05:41:46时,机长询问副驾驶,配平是否可以工作。副驾驶回答(电动)配平不能工作,并询问他要不要试试手动配平。机长指示让他尝试手动配平(转动下图红框中的手轮),但副驾驶随后回答手动配平无效。  L4 L9 [; @! p3 g- l9 ^
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波音737的训练手册上明确指出(下图红框内),在气动载荷极大时,人工配平可能需要机组两人同时操作,甚至是通过气动方式(松开驾驶杆)为水平安定面卸载后,才能转动配平轮。在此我们无法评价这种设计的合理性,但737模拟机训练中覆盖了这种特情,机组应该对此有充分的准备。
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! i; a6 n  [4 x3 Z) Z, V9 H; C9 z6 Z
致命的俯冲
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; N; A7 t1 D3 [; i0 n在尝试手动配平未果后,飞行员重新接通了电动配平的电源,通过主配平电门两次输入了抬头的指令,并使俯仰配平从2.1单位移动回2.3单位。
! M7 ^% N' q) l! y( r9 G& x8 I但接通电动配平电源同样使得MCAS再次开始错误工作,并在5秒钟内将水平安定面移动到了低头方向的极限位置。两名飞行员虽然再一次增大力量拉杆试图抬起机头,但此时升降舵的效率已完全无法抵消水平安定面产生的低头力矩。
2 T" l' ]; q2 N2 g3 H" R) {最终飞机进入40°的俯冲,两名飞行员在挣扎了278秒后,还是没能挽回157人的生命。
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1 f) p; `) U* H. T* J. ^来源:http://www.yidianzixun.com/article/0LfHP3en2 I5 H* v7 m7 h( k# a6 L
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