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操控特性增益系統

波音飛行系統

機動特性增強系統（英語：MCAS, Maneuvering Characteristics Augmentation System）是波音公司737 MAX客機及KC-46空中加油機獨有的一個自動化系統，[1][2] 旨在防止在起飛爬升、襟翼縮回或低速飛行等特定狀況時引發失速。 MCAS使用單一攻角傳感器數據，搭配空速、飛行高度等數據來判斷飛機是否即將進入失速狀態，然後通過調整機尾安定面配平強制將機頭下壓。[1][3][4][5]

背景

主條目：飛行控制系統

失速警告系統在20世紀30年代首先發明，當時使用喇叭警告飛行員。20世紀60年代發明了震杆器，此裝置能發出比喇叭更明顯、有效的警告。20世紀80年代後通過在客機中引入電傳操縱系統，可以根據飛行狀況改變飛行員手中控制的感覺，甚至可以在飛行計算機感知到危險情況時超越飛行員的命令，例如即將進入失速前的臨界狀態。

空中巴士製造的客機比波音更早地採用了電傳操縱系統，此系統不允許飛行員進行飛行包線（英語：Flight envelope）以外的危險動作，且在機上所有系統都正常工作時無法被超控（英語：Manual override）。空中客車於1988年在A320上首先採用了電傳操縱。1995年，波音在波音777中引入了一個類似的系統，但可以被飛行員操控。

MCAS的操作

波音737 MAX採用的LEAP-1B發動機比其他737的發動機更大，推力更強，且發動機吊架更靠前，這導致了飛機增加了一個向上的抬頭力矩，容易在更大推力的起飛時段機頭上仰引發失速。為了通過FAA適航認證要求，波音參考波音KC-46軍用加油機的設計經驗[1]在737 MAX上安裝了MCAS系統。當飛機處於陡峭轉彎、低速及襟翼縮回飛行時，它會自動將機頭下壓。當飛機迎角超過取決於空速和高度的限制時，系統會在不通知機組的情況下啟動。MCAS系統設計允許機組使用駕駛盤上的電動配平電門和操縱台上的安定面配平切斷電門來阻斷MCAS的指令。

 
737-200 JT8D引擎
 
737-800 CFM56引擎
 
737 MAX 9 CFM LEAP引擎

與之前軍用加油機MCAS系統不同，波音KC-46原先MCAS系統依靠多個傳感器的輸入數據才能作動，且僅有有限的動力來下壓飛機的機頭。737 MAX機型MCAS系統則僅靠一個迎角傳感器數據即可作動，故該系統對安裝在飛機外部的迎角傳感器的故障很敏感 [6][7]；而且波音假設MCAS系統被異常作動情況下，機組人員能在幾秒之內予以妥善處理。[1][8]不過，這個假設是錯誤的，因為波音公司沒有在訓練材料中清楚說明MCAS的存在，令機組人員無法正確應對有關情況。

配備MCAS的飛機事故

截止2019年，有兩架配備MCAS系統的波音737 MAX墜毀：獅子航空610號班機，以及五個月後的埃塞俄比亞航空302號班機，共造成346人罹難。對獅子航空610號班機的初步調查結果表明，MCAS可能收到了錯誤的攻角傳感器數據並導致失控。MCAS系統的故障「現在被視為兩個事故的潛在原因」。[4][9][10][11] 並且，波音公司及FAA在印度尼西亞獅子航空610號班機墜毀後向所有波音737 MAX操作者推薦的MCAS系統故障情況下緊急應對措施並不具充分的有效性。[12]

波音737 MAX全球禁飛

主條目：2019年波音737 MAX停飛事件

在埃塞俄比亞航空302號班機的事故調查結果出來之前，於2019年3月，整個波音737 MAX機隊在全球被禁飛。[5]

事故後續

波音的反應

波音公司引用了一項印度尼西亞的調查結果，稱獅子航空班機墜毀是一次錯誤的維修造成的。

波音推出了軟件升級，通知飛行員攻角傳感器故障。這是MCAS系統的關鍵組成部分。該公司在2019年3月11日稱，它將在未來幾周內部署到飛機運營商。 2019年3月27日，波音正式召開全球記者會，公布了備受爭議、眾所矚目的MCAS系統更新方案細節，及飛行員駕駛波音737 MAX規定培訓的新增內容。[13][14][9]

2019年4月4日，埃塞俄比亞交通部公布最近空難的初步調查報告之後，波音承認在兩次空難中MCAS系統均因錯誤的攻角信息而被啟動，並允諾將消除這一風險。[15] 4月29日，波音首席執行官在投資者年度大會後新聞發布會上聲稱波音737 MAX整體設計沒有問題；兩次空難的產生是因為飛行員沒能完全依從波音提供的駕駛規則。[16][17]

2019年5月6日，波音承認在兩次事故發生一年多前即已知道一個部署錯誤：原先計劃作為波音737 MAX標配的迎角傳感器故障警示系統在交付客戶時被錯誤地配置為增值選項。 [18][19]

2019年5月18日，波音首次承認737 MAX系列供培訓飛行員的飛行模擬器軟件存在失真和缺陷，並發表聲明稱：已經對該軟件進行了修正並計劃為設備操作員提供額外的信息。[20][21]

因對相關問題處理不當，波音首席執行官穆倫伯格於2019年12月23日被迫辭職。[22][23]

各民用航空監管部門的反應及調查

據西雅圖時報報道，一旦波音737 MAX新的修改完成，歐洲航空安全局將派試飛員對該機型進行測試，並對包括MCAS系統在內的飛行安全關鍵系統進行獨立於FAA的審查。[24]

2019年9月26日，美國國家運輸安全委員會發表報告指出，波音公司在設計波音737 MAX飛行控制系統時，對機組人員面對多個警告與指示的反應與處理速度、準確度作出了不切實際的假設；波音公司及美國聯邦航空管理局（FAA）在該機型適航認證（英語：Airworthiness）測試過程中對相關的故障與失效模式（例如錯誤攻角傳感器數據導致MCAS系統的激活）未能作出充分的風險評估及模擬。[8][25]

由美國及包括歐洲、中國、巴西等區域、國家航空監管人員所組成的聯合機構技術審查（Joint Authorities Technical Review，JATR），在近期對媒體公開的報告書中批評FAA未能對MCAS系統的整體功能和安全性做出充分的複查[26]，並批評波音公司在737 MAX適航認證過程中提供了簡略和過時的技術數據、對MCAS系統未做足夠的壓力測試。[27]

2019年10月25日，印尼航空監管機構（英語：National Transportation Safety Committee）公布了獅航610號航班空難調查報告。調查人員指出，波音737 MAX MCAS系統設計、該機型交由美國聯邦航空局的適航認證過程，以及波音未能向737 MAX的飛行員提供有關MCAS系統的任何信息、獅航對攻角傳感器的維修失誤與兩名飛行員應變能力不足等問題，是導致事故發生的主要原因。[28][29][30][31]

在10月30日美國國會聽證會中，眾議院運輸和基礎設施委員會（英語：United States House Committee on Transportation and Infrastructure）公布的材料顯示，早在2015年波音公司一名工程師就對波音737 MAX MCAS系統面對單一攻角傳感器失效的安全性感到憂慮，並建議在737 Max客機中加入備用的「冗餘系統」。[32][33]

相關條目

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 The inside story of MCAS: How Boeing's 737 MAX system gained power and lost safeguards. 西雅圖時報. 2019-06-22 [2019-06-24]. （原始內容存檔於2021-03-11） （美國英語）. 
  2. ^ Boeing Max Failed to Apply Safety Lesson From Deadly 2009 Crash. [2019-05-07]. （原始內容存檔於2021-02-27）. 
  3. ^ 波音737Max的机动特性增强系统（MCAS）是什么? - The Air Current. [2019-04-07]. （原始內容存檔於2021-02-07）. 
  4. ^ 4.0 4.1 Investigators find new clues pointing to potential cause of 737 MAX crashes as FAA details Boeing's fix. 西雅圖時報. 2019-03-14 [2019-03-14]. （原始內容存檔於2020-11-24） （英語）. 
  5. ^ 5.0 5.1 Flawed analysis, failed oversight: How Boeing and FAA certified the suspect 737 MAX flight control system. 西雅圖時報. 2019-03-17 [2019-03-17]. （原始內容存檔於2021-03-20） （英語）. 
  6. ^ Boeing omitted safeguards on 737 Max that were used on military jet. [2019-09-30]. （原始內容存檔於2020-02-02）. 
  7. ^ 美媒再曝猛料：波音737Max忽略早前重要保障措施. [2019-09-30]. （原始內容存檔於2019-09-30）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Kitroeff, Natalie. Boeing Underestimated Cockpit Chaos on 737 Max, N.T.S.B. Says. The New York Times. 2019-09-26 [2019-09-26]. ISSN 0362-4331. （原始內容存檔於2021-03-03） （美國英語）. 
  9. ^ 9.0 9.1 Boeing Releases Software Update, Other Changes for Embattled 737 MAX 8. [2019-03-29]. （原始內容存檔於2021-03-13）. 
  10. ^ Investigators reportedly believe Boeing 737 Max anti-stall system activated before Ethiopia crash. [2019-03-29]. （原始內容存檔於2020-12-11）. 
  11. ^ Boeing's 737 Max Defense Just Got More Difficult. [2019-04-04]. （原始內容存檔於2020-02-02）. 
  12. ^ Why Boeing's emergency directions may have failed to save 737 MAX. 西雅圖時報. 2019-04-03 [2019-06-03]. （原始內容存檔於2021-03-13） （美國英語）. 
  13. ^ Boeing details changes to MCAS and training for 737 Max. [2019-03-28]. （原始內容存檔於2021-03-09）. 
  14. ^ 波音公布737 MAX安全更新内容：6项措施进行整改. [2019-03-28]. （原始內容存檔於2020-02-02）. 
  15. ^ Boeing CEO acknowledges — for the first time — that bad data played role in 737 Max crashes. [2019-04-05]. （原始內容存檔於2020-11-07）. 
  16. ^ Boeing CEO says 737 Max was designed properly and pilots did not 'completely' follow procedure. [2019-04-29]. （原始內容存檔於2020-12-12）. 
  17. ^ Boeing CEO defends safety record amid 2 deadly crashes. [2019-04-30]. （原始內容存檔於2020-02-02）. 
  18. ^ Boing admits knowing of 737 max problem. [2019-05-06]. （原始內容存檔於2021-02-25）. 
  19. ^ Boeing says problem with 737 MAX warning signal slipped through the cracks. GeekWire. 2019-05-06 [2019-05-06]. （原始內容存檔於2020-12-15）. 
  20. ^ Natalie Kitroeff. Boeing 737 Max Simulators Are in High Demand. They Are Flawed.. 紐約時報. May 17, 2019 [2019-05-21]. （原始內容存檔於2020-11-25）. 
  21. ^ 波音首次承认737 MAX飞行模拟器软件存在缺陷. [2019-05-21]. （原始內容存檔於2021-01-17）. 
  22. ^ MASUNAGA, SAMANTHA. How the design of Boeing's 737 Max cost CEO Muilenburg his job. Los Angeles Times. [2019-12-23]. （原始內容存檔於2021-01-19） （美國英語）. 
  23. ^ Gilbertson, Dawn and Bacon, John. Boeing 737 Max fallout: CEO Dennis Muilenburg out. USA TODAY. [2019-12-23]. （原始內容存檔於2021-01-25） （美國英語）. 
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  25. ^ Safety Recommendation Report: Assumptions Used in the Safety Assessment Process and the Effects of Multiple Alerts and Indications on Pilot Performance (PDF). www.ntsb.gov. NTSB. 19 September 2019 [2019-09-26]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-03-18）. 簡明摘要. 
  26. ^ FAA failed to properly review 737 MAX jet anti-stall system: JATR findings. Reuters. 2019-10-11 [2019-10-11]. （原始內容存檔於2021-01-09） （英語）. 
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