折翼的波音737MAX8客机

2019-06-05沈海军

百科知识 2019年9期

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737MAX8客机在起飞后不久坠毁。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。

埃塞俄比亚航空坠机事件是5个月内发生的第二起涉及波音737MAX8客机的空难事故。去年10月下旬，印尼狮航的一架737MAX8航班也是在起飞后不久即坠毁于爪哇海，机上189人全部遇难。

事件发生后，包括中国、欧盟、英国、印度等在内的世界主要国家和地区均已宣布停飞或禁止737MAX8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，它已成长为全球民航业的霸主。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，同时也为波音公司在业界树立了良好的商业信誉。

然而，作为近两年刚刚推出的737系列最新机型，737MAX8接连发生恶性空难，人们不免要问，波音737飞机到底怎么了？

波音737是个大家族

波音737系列飞机是美国波音公司生产的中短程喷气客机，从最初研发至今的50余年里畅销不衰，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737-00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的容量最终被增加到100座。1967年4月，737-100原型机首次试飞成功。1967年12月，该款飞机获得美国联邦航空局（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20世纪80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，该款飞机略长于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，波音公司很快又推出了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。此系列的波音飞机销路甚好，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，波音公司于1993年启动了新一代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飞机正式交付并投入商业运营。

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，波音公司再度先后推出了延程型的波音737-900ER和737-700ER。和原型机相比，延程型客机的运力更强、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5000千米，为737家族中航程最远的飞机。

2011年8月，迫于空客新一代A320neo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737MAX。這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。

737MAX客机家族包括737MAX7、737 MAX8、737MAX9和737MAX10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，737MAX已获得了约4000架的订单和承诺订购。首架737MAX飞机于2017年5月正式交付用户。

民航史上的最畅销机型

从半个多世纪的运营情况看，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%，这是业内最高纪录。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10年中生产的737飞机的安全记录比同期生产的其他机型的平均记录好3倍。到2000年1月，波音737系列已成为历史上第一种累计飞行超过1亿小时的飞机。

737飞机因此成为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史上的奇迹。截至2007年，波音737系列的所有机型已获得1万多份订单，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飞机在飞翔。

2018年3月，波音公司在美国华盛顿州伦顿一架737MAX8客机前举行了盛大的庆祝会，庆祝波音公司向全球客户交付各型波音737客机1万架，同时也庆祝737飞机全球订单数超过1.5万架。作为被普遍视为世界上最先进的全新机型，波音737MAX8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一年时间里，接连坠毁了两次，为整个航空业敲响了沉重的警钟。

737MAX为何成为致命客机

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737MAX8为什么会接连发生空难，还要从商业竞争以及波音737的设计说起。

2011年6月的巴黎航展上，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，这成为该机的最大亮点。空客公司宣称，该款飞机比同期的波音737NG省油3%～4%。面对竞争对手的步步紧逼，研发新的波音客机迫在眉睫。是改良原有737飞机机型，还是设计研制一款全新的飞机？波音公司犹豫了。不过，波音公司很快选择了前者，也就是推出波音737的最新改良版737MAX。

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的发动机换装成同款的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，燃油效率显著提高。随后波音公司对外宣称，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，即俗称的“腿短”。这就导致旧起落架的“短”和新发动机的“粗”在设计上构成了一定矛盾。在原机翼下方位置安装的Leap-1B发动机眼看就要着地了，于是波音公司只能把737MAX上的Leap-1B发动机顺着机翼前移，同时抬高安装位置。

这一变动改变了飞机的空气动力学，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，导致发生航空学中所谓的“失速”现象。飞机失速后，升力会瞬间下降，给客机飞行带来危险。

为解决失速问题，波音公司专门在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（机翼的迎角）过大，飞机要失速了，它才会自动启动，强制飞机低头。

波音公司的设计看起来是如此合理，可以神不知鬼不觉地解决失速问题，但为什么还会在短时间内接连发生两起相似的空难？原来问题就出在了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。但在实际应用中，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，迎角传感器被外来物卡住，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。

以上就是这两次空难发生的原因。

几个疑团值得探讨

波音737MAX8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，从短期来看成本最低，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、巨大的投入和漫长的适航审核周期。如果只进行小改动，是最经济的。以前面提到的起落架为例，为换装最新大直径 Leap-1B发动机，波音公司如果将起落架高度增加，问题不就迎刃而解了吗？然而对于飞机设计来说，牵一发而动全身，改变起落架设计，代表了整机承重载荷的变化，更意味着一连串连锁问题：增长起落架后，起落架舱要变大，密密麻麻的管路和线路要重新设计，液压油箱等大部件需要重新布置……基本就意味着重新设计机身了。

面对激烈的市场竞争，波音公司最终选择了“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737MAX8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飞机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的飞行手册中，波音公司隐瞒了MCAS，因此飞行員并不知道该系统的存在，因而也就无法在危急关头关闭MCAS。二是，这两起事故发生时，飞行员没有意识到是MCAS系统发生了问题。事后分析空难发生原因时，我们能想起关掉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：波音737MAX飞机为何能够顺利通过适航审定？

现在看来，737MAX的飞行控制系统在设计上是存在巨大缺陷的。但问题是，737MAX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公司自己去做，导致波音公司成了“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”。

根据最新消息，波音公司宣布，已完成737MAX系列機型的软件升级，并会加设驾驶舱警报和提供额外的飞行员培训。软件升级之后，固定在飞机侧面的两个迎角传感器将向防失速自动化系统（MCAS）发送数据。如果两组数字相差超过5.5度，MCAS系统将被禁用，以保障飞行员对飞机的操控权。此外，MCAS控制的低头力矩不会超过飞行员拉杆所能抵消的数值。就算MCAS错误启动，飞行员也可以通过拉杆避免飞机持续俯冲。