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波音 737 MAX客机,到底怎么啦?(科普.原创) 精选

已有 9227 次阅读 2019-3-26 14:24 |系统分类:科普集锦

沈海军

 2019年3月10日,埃塞俄比亚航空公司一架由亚的斯亚贝巴飞往内罗毕的波音737 MAX 8客机起飞后不久坠毁。机上149名乘客与8名机组人员全部遇难,其中包括8名中国籍乘客。

埃塞航空坠机事件是几个月来发生的第二起涉及波音737 MAX 8客机的空难。去年10月下旬,印尼狮航的一架737 MAX 8航班在起飞后不久坠毁于爪哇海,机上189人全部遇难。两次事件仅仅相隔不到五个月。

事件发生后,中国民航局快速做出决定,暂时停飞了所有波音737 MAX 8型飞机的商业飞行。3月13日,美国联邦航空管理局也被迫发布紧急命令,停飞所有波音737 MAX飞机。这是继加拿大部分航空公司宣布停飞波音737 MAX机型之后,波音遭受的又一重挫。

自此,世界上包括中国、欧盟、英国、印度等主要国家均已宣布停飞或禁止737 MAX 8机型进入领空,覆盖范围包括东亚、南亚次大陆、欧洲、北美等主要空域。

110余年前,美国波音公司还是一个名不见经传的小公司;百余年过后,它已成长为民航业的霸主。在波音公司的成长过程中,737系列客机功不可没。50余年的时间里,10多个不同版本的737客机相继推出,销售总量破万,成为当今世界上销量最大的中程客机,为波音公司赚得盆满钵满,同时也为波音在业界树立了良好的商业声誉。

然而,作为近两年刚刚推出的737系列最新机型,737 MAX接连发生恶性空难,人们禁不住要问,波音737飞机到底怎么啦?

 一、波音737成长历程

波音737系列是美国波音公司生产的中短程喷气客机,从最初研发以来五十余年畅销不衰,成为民航史上最成功的窄体民航客机系列之一。至今已发展出了14个型号。

波音737计划始于1964年,该客机采用常规布局,后掠式下单翼,发动机位于翼下,最初为两台普惠JT8D涡扇发动机。最早的737-100型设想的是一种可搭载65-80人的短途客机。但在首个用户德国汉莎航空公司的坚持下,737-100的容量最终被提升到100座。1967年4月,737-100原型机首次成功试飞,1967年12月获的美国联邦航空局(FAA)型号合格证;1967年12月,首架737-100交付给汉莎航空公司。737-100问世后并不算受欢迎,前前后后只生产了30架。1967年,波音公司推出了该型号的加长型,即737-200,主打美国国内市场。737-200一经上市,便获得了民航公司的青睐,产量达到1100余架,直到上世纪八十年代末才停止了生产。

1981年,波音公司继续改进737系列,于1984年推出了737-300客机,该飞机略长于737-200,采用了更先进的驾驶舱,换装了两台CFM56涡扇发动机,载客量增至102-145人,航速和航程也有所加大。为了满足不同用户需求,很快,波音公司又推出了737-300的加长型737-400和缩短型737-500,这两款飞机的载客量分别为150-180人和104-132人。此系列的波音737销路甚好,直至本世纪初才停产。

为对应来自欧洲空中客车公司(简称“空客”)的竞争,1993年波音公司启动了新一代737项目,即737-NG,NG是Next Generation的缩写。737-NG系列包括737-700、737-800和737-900三款。737-700为基础型号,拟取代之前的737-300客机。1993年11月,美国西南航空公司预定了63架该款飞机。1997年12月,首架737-700飞机正式交付投入使用。

次年9月,波音公司启动了737-800项目,即737-700飞机加长型,以取代之前的737-400。项目启动客户意向订单数为40架。1998年春,首架737-800飞机交付给了德国哈帕克·劳埃德航空公司。

在此后的两年里,波音公司又相继研发出了737-700的缩短型737-600以及最长型737-900等两个型号,并分别于1998年和2001年先后投入市场。2005年7月至2006年1月期间,分别基于737-900和737-700,波音再度先后推出了延程型的波音737-900ER和737-700ER。和原型机相比,延程型客机运力更强、航程更远。其中,737-700ER机型由波音公务机衍生而来,专为远程民用飞行而设计,航程超过了五千公里,成为737家族中航程最远的飞机。

2011年8月,迫于空客新一代A32neo客机的竞争压力,波音公司决定为当时市场仍处于领先地位的737飞机换装新型发动机,发展更为先进的衍生机型 737 MAX。 这一新的飞机家族采用CFM国际公司最新款LEAP-1B发动机,对飞行控制等系统进行了升级,并修改、优化了机身气动外形以及翼梢小翼。

737 MAX客机家族包括737 MAX 7、737 MAX 8、737 MAX 9和737 MAX 10等4款,拟提升燃油效率10%-12%和安全性,进而降低航空公司的运营成本。目前,737 MAX已获得了约4000架的订单和承诺订购。首架737 MAX飞机于2017年5月正式交付。

二、安全记录良好,销量旺盛

从半个多世纪的运营情况来看,737系列客机总体保持着良好的安全记录。有数据显示,737NG飞机在交付使用的头两年中的平均遣派可靠率高达99.7%,全球所有737机队的平均遣派可靠率为99.2%,这是业内最高记录。波音737机队的安全记录比全球喷气机机队平均记录要好两倍。过去十年中生产的737飞机的安全记录比同期生产的其它机型平均记录好出三倍。到2000年1月,波音737系列已经成为历史上第一种累计飞行超过1亿小时的飞机。

737飞机是波音公司最成功的机型之一,从1967年第一架737飞机出厂以来,以其突出的安全性、舒适性和经济性在近半个世纪的时间里经久不衰,赢得了全球航空公司和广大旅客的赞誉,也创造了民航客机销售上的奇迹。截至2007年,波音737系列的所有机型已获得10000多份订单,交付超过7500架,比主要竞争对手空客公司30年来全部客机的订单还要多。世界上任何时候天空中都有近1000架波音737在飞翔。

2016年1月,波音公司向我国厦门航空交付了出厂的第8888架737飞机。这架新一代737-800飞机机身上特别装饰了四个“8”的纪念标识。第8888架737飞机交付,在当时创造了世界纪录,使737飞机成为全球生产量、销售量最多的民用飞机。

2018年3月,波音公司在美国华盛顿州伦顿一架737 MAX 8客机前举行了盛大的庆祝会,庆祝波音向全球客户交付各型波音737 10,000架,同时也庆祝737飞机全球订单数达到15,000余架。作为被普遍视为世界上最先进的全新机型,波音737 MAX 8在盛大宴会上第一次展现在世人面前。然而,也正是这款飞机,在欢声笑语之后的不到半年时间里,接连坠毁了两次,为整个航空业敲响了沉重的警钟。

 三、波音737 MAX,到底怎么啦?

波音737系列是民航史上最畅销的客机。这次被推上风口浪尖的波音737MAX,曾被波音公司视为是适应小型、高效、长航程的客机发展趋势的一张王牌。此次波音737 MAX 8为什么会接连发生空难,还得要从商业竞争以及波音737的设计说起。

2011年6月,巴黎航展上,空中客车公司推出了新机型A320neo,该客机史无前例地赢得了600架订单。空客A320neo飞机加装了CFM公司的最新款发动机Leap-1A,成为该机的最大亮点。空客公司宣称该飞机比同期的波音737NG省油3-4%。面对竞争对手的咄咄相逼,波音的神经被触动了,研发新客机迫在眉睫。此时,是改良737,还是全设计新飞机?波音公司犹豫了。不过,波音公司很快决定选择前者,也就是推出波音737的最新改良版737 MAX。

竞争对手空客A320neo飞机的发动机为CFM公司的Leap-1A。为了省油,737MAX发动机也换装成同款的Leap-1B。换装后的Leap-1B发动机直径或者说压力风扇的外涵道增大了,燃油效率也显著提高。随后波音对外宣称,737MAX比空客A320neo更省油。

更换发动机本身无可厚非,但波音737飞机外观有个传统特征,那就是起落架短,俗称“腿短”。起落架短和发动机“粗”在设计上构成了一定矛盾。在原机翼下方位置安装新的Leap-1B发动机眼看就要着地了,于是波音公司只能把737 MAX上的Leap-1B发动机顺着机翼前移,同时抬高安装位置。

这一变动使得发动机与737MAX机翼的位置关系无法相切。当飞机在飞行中稍微一抬头,机翼上方就容易出现乱流,发生航空学中所谓的“失速”现象。失速后的飞机升力会瞬间下降,给飞机带来危险。

为了解决失速问题,波音公司专门向飞机操纵与控制系统里加装了“MCAS”。MCAS,中文名为“机动性能增强系统”,是为737MAX客机专门设计的,此前的波音737飞机上都没有。MCAS在飞机自动驾驶中是不工作的;只有当飞机在人工操作的时候,感知到传感器传感的飞机攻角(机翼的迎风角)过大飞机要失速了,它才会自动启动,强制飞机低头。

波音的设计看起来是如此合理,可以神不知鬼不觉解决地解决飞机失速问题,但本次空难问题到底出在哪里了?原来问题就出现在了MCAS的迎角传感器上。

从理论上讲,MCAS的设计是符合逻辑的,只要正确测出飞机的迎角数据并自动执行相应操作,飞机就会避免失速…但现在来看,MCAS还是存在不足之处,比如迎角传感器传感的迎角数据一旦出错了,迎角传感器被外来物卡住了,或者被风吹短路了,MCAS感知到了错误的迎角(实际上迎角是正常的)就可能会自动压低机头。面对突发的状况,飞行员手忙脚乱,焦头烂额地不知如何是好,于是拼命人工拉高机头,“人机互博”,直至空难发生。

 以上就是两次波音737 MAX空难发生的原因。

 四、几个疑团值得探讨

波音737 MAX空难发生后,一直有几个疑点备受各界关注。

第一个疑点:波音公司为何选择继续改良737,而不是设计一款全新机型?

这主要是经济利益使然。总的来看,波音737系列飞机的设计是成功的。基于一款现有的成熟机型进行修改,从短期来看成本是最低的,最省事也最快捷。如果对飞机做大的改动,就意味着大量的验证试验、巨大的人力财力投入和漫长的适航审核周期。面对咄咄逼人的商业竞争对手,于是波音公司选择了“短平快”的原737飞机改良。

第二个疑点:空难飞行员为什么不关掉MCAS系统,转为纯人工驾驶?

实际上,波音737 MAX飞机的MCAS系统是可以手动关闭的。但遗憾的是,两次空难中,飞行员都没有关掉MCAS系统,其原因主要有两个。一是,作为正常流程,737MAX的培训方案和飞行手册要告知飞行员新机与前代机发生的变化,以及安全驾驶所需的信息。但事实是,在737MAX飞行手册中,波音隐瞒了MCAS,因此飞行员并不知道这一系统存在,更何谈在事故发生的危机关头想到关闭MCAS。这可能是波音公司过于自信,它觉得这个事儿自己做得天衣无缝,MCAS可以自动把(设计缺陷可能造成的)失速问题神不知鬼不觉解决掉。二是,这两起事故时飞行员没有意识到是MCAS系统发生了问题。我们现在能想起关掉MCAS,但当时千钧一发,谁能想到是MCAS出现了故障呢。

第三个疑点:737 MAX为何能够顺利通过适航审定?

现在看来,737MAX飞行控制系统设计上是存在巨大缺陷的。但问题是,737 MAX飞机为何可以轻易通过美国权威适航审定部门FAA(航空管理局)的适航审查?这里的原因恐怕有两方面。首先,百年来波音公司飞机的安全记录与优良业绩为其赢得了极高的业界地位和良好的声誉,实际上美国FAA已将部分机型的安全评估工作授权给波音去做,波音已经成了“运动员兼半个裁判员”;其次,作为政府部门,FAA虽说是专业机构,但不管是专业上、还是人手上都长期仰仗最有经验和发言权的行业老大波音公司。因此,对于737MAX飞机,甚至有人称波音公司是“监守自盗”。

 ------《百科知识》约稿



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