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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。8 @* H2 b. a& g, o$ n* F' l/ z2 ?' M
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。
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MCAS的关键传感器意外失效
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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。
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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°。  r; h/ V) A" Z8 P8 T6 Q
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 [" }) n" [6 Y+ U通过下面的视频,回顾一下攻角传感器与MCAS间的关系:
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疑问一:左侧的攻角传感器为什么会突然失效?: l6 _* a! _/ H4 r6 }
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。0 q  I5 o0 U2 |. N+ j5 E% r
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。
5 X% f: Z* k2 E  w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。) F5 T/ f8 w8 H, g- @
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MCAS导致飞机自动低头
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& r' _; V. _1 A9 v$ j5 K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。' n: @0 X3 U# [) A* ~5 e
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)。
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0 \: ?2 {3 |( K& D* ^& p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。6 K' D. M7 Y% M6 V
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。# X6 i$ h7 I% A* u, k
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?
  _- ?% J& U0 G9 H" T8 l737 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6 a1 d( u& v" l) a2 ], U$ C
媒体:MCAS软件改进后具体的变化有哪些? $ q8 O2 E+ ~; V. A( ^# L4 g3 J: A
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。- n2 R2 z' t! r8 B; ~
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。0 P- C5 _( V: U6 e$ s. g1 N) N
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飞机超速→人工配平无效→重启MCAS

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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。4 \: p  \6 S& @) ^( d
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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。
) A, o7 R0 @1 n/ ~+ M  p疑问三:为什么飞机的速度明显高于正常范围?
3 s3 y  r# I2 x" _* X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。/ R) T4 C( N1 P: V4 [* Q- O- r& Z' j- [& X* F
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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。! D; V% W% |! a4 u+ m

9 ?- ]+ S2 R7 t
! Q" P9 Q, h5 k9 U" r8 e5 u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。; x/ W8 z/ t3 S+ W8 b

( V" F* w8 o- ?) k- [( ]. }% x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。6 d, [* y+ Y# @1 J" t( q1 W3 ]

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致命的俯冲

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, l# K' V- m! V1 ^1 }( n$ ^( y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。2 T* |7 V9 P  V5 O2 g5 U
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。
3 N, u9 m3 N- z+ X9 n/ n, N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。6 ]# V2 L5 |7 t. H. v  a/ i
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推广) k8 T5 S% ~. H* p

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* J5 ^8 [3 [: q( f! O& D; q来源:http://www.yidianzixun.com/article/0LfHP3en. d' \! Q& @% l; ]( Y# G0 v6 A. q
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