不能和飞行员争权 737MAX的真正问题所在?(图)

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3月10日,埃塞俄比亚航空ET302航班在起飞后不久坠毁,机上157人全部罹难。有关这起事故别的文章已经提到很多了,这里不再多说,这里只说说这个之前没人知道现在名声大噪的机动特性增强系统,即MCAS。

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提到机动特性增强系统(MCAS),就不得不提到那起著名的法航AF447空难。这个事故也广为人知,在本次事故中,本来在机长位的飞行员(不是机长本人,当时机长不在)本来对问题所在已有察觉,开始推杆操作以增加速度,但副驾驶位的飞行员显然根本就不知道发生了什么事,此时反而用力拉杆,结果飞机的电传系统在平衡了两个不同的输入信号后,两个输入信号相互被抵消,仍然没有控制飞机压下机头,飞机也失去了最后的挽救机会。

事故后,空客当时的飞控系统被人们所诟病,称其左右驾驶位上操纵杆的权限分配不明、飞行员无法真正“掌控”飞机。当然,实际上飞机在设计时,飞控权限和操作方法在手册上还是写的比较清楚的,但当值的两个副驾驶员并没有完全搞清楚,特别是当时副驾驶位子上的那位,更是糊涂。。这也说明很多事故其实都是人水平不够引发的。

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也许正是这次事故中飞行员的糟糕表现,加上所谓波音737MAX的发动机位置变化引起的抬头力矩增加、可能需要更多的低头配平力矩,而飞行员可能由于种种原因迎角过大时没有及时压下机头,这就让波音开发了MCAS这款“无需飞行员介入的自动保护功能”,而且波音737MAX系列也是首款应用该系统的飞机。可以说MCAS的想法是很好的,但两个问题也就此埋下了:即迎角传感器可能发生故障,以及飞行员本身对飞机的操作权限。

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对于第一个问题,波音737MAX虽然有2个迎角传感器,但MCAS的逻辑并没有对比两个数据哪个正确,而是有一个传感器的数据表明迎角过高,MCAS就会被激活。而如果正好这个传感器发生了故障,MCAS并不会判断出来,而是继续发挥作用,直到飞机坠毁。从之前印尼民航管理部门公布的JT610航班中期调查报告看,起飞后爬升过程中因传感器失效导致MCAS在错误条件下不断启动,正是事故发生的原因之一。

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而第二个问题更为严重,因为传统以来,飞行员在飞机操纵上都具有“最高权限”,只要飞行员关闭自动驾驶进行手动操作,计算机就没有什么操作能超越飞行员。虽然这样的方式很考验飞行员的水平,也的确因为飞行员水平不足而引起过很多事故,但“飞行员具有最高权限”的事情一直都是雷打不动的;即使因飞行员问题引起过事故,人们也是呼吁航空公司提升飞行员的水平,或者在飞机上增加改善飞行员工作环境的设备,从来没有人呼吁“让自动操作系统的权限高过飞行员”这个情况。

例如在空中防撞系统(TCAS)或近地警告系统(EGPWS)中,虽然系统可以检测到飞机会有危险而向飞行员发出警报或操作指令,但最终还是要飞行员动手进行相关操作来躲避危险,这两个系统并不会直接操作飞机进行相关的躲避,即使最终飞机确实发生碰撞事故,也从没有人希望将这两个系统改成自动操作躲避的。

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但这一切在波音的MCAS系统中被打破。MCAS的工作“无需飞行员介入”,而且就是在断开自动驾驶、采用手动驾驶时候才起作用,真正关闭它的手段只有“关掉平尾的自动配平”而手动配平方式飞行。甚至,MCAS在工作时不光无需飞行员介入,甚至也没有相关的报警告诉飞行员系统正在工作,飞行员完全不知道系统正在帮他降低迎角。

这就是很严重的问题了,这会让飞行员无法“掌控”飞机,而自动操作系统又可能引发一些“只有人工操作才能避免”的事故。

在狮航事故JT601之前的航班中,当时多位飞行员都反映过他们在和飞机“较劲”,从而不得不连平尾自动配平也关掉,完全手动的驾驶飞机才安全降落;而正是这“不得不关掉自动配平”这个操作才挽救了飞机。而且,包括美国在内的很多飞行员都投诉过737MAX自动驾驶系统存在问题,客机在起飞爬升过程中会突然俯冲下来。而中国民航局李健副局长也表示过,国内的飞机的迎角控制器对保持飞机姿态的控制系统出现了问题,手动操作情况下,探测器探测不准的情况已经发生过多次,带来操作上的困难。

实际上,这些情况都是MCAS系统莫名启动了。

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而且,包括狮航在内的很多航空公司也表示,波音没有向航空公司和飞行员提供737MAX上MCAS系统的性能细节,意思是他们“不知道”这个系统。虽然波音在飞机检查单上提供了在迎角传感器故障时的操作程序(例如关掉平尾自动配平),这也说明波音应该是预测到这可能会出故障带来的问题,但并没有进一步解释“为什么要这么操作”、“没有这么操作时飞机会有什么风险”。虽然这也可能反映出有些航空公司的培训不到位,但波音没有尽到足够的义务、手册和培训教程本身编写不够完善也是问题所在。因为如果波音详细的说明了这个系统,至少可以让飞行员提高警惕,让他们头脑中多一根弦,就可能回避潜在的风险。

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最后需要指出的是,“设计不足人来补”的思路靠不靠谱、有多靠谱,其实很难回答,但很多制造商的确都认为“从设备层面消除问题,远比把运气押在人的身上更可靠”,因为人在紧张情况下,非常容易错漏忘,而设备就不存在这样的问题,这也是波音开发MCAS系统的原因之一,而该系统真正的问题是,不应该把其权限与飞行员持平、甚至高于飞行员。

因此,FAA也强制波音进行修改,包括MCAS激活增强,MCAS迎角信号增强,MCAS最大指令限制等,而且对于上述设计更改,波音也要升级培训要求,并更新飞机飞行手册和飞行机组操作手册。FAA的这些要求,正是需要MCAS在工作时要让飞行员知道,而且不能和飞行员“较劲”。

当然,在AF447事故当中,当时正是处于飞行员没有能力挽救飞机的状态,因此如果当时有MCAS系统的话的确有可能救飞机一命。但是,这并不是MCAS系统的权限可以与飞行员持平、甚至高出飞行员的理由,飞机上最终掌控者仍然是飞行员,而不应该是飞控系统的计算机;而计算机只能做到尽可能的提示飞行员应该如何操作,最终动手的也还是飞行员,不应该是自动操作系统。


monk101 发表评论于
hugh.williams 发表评论于 2019-03-15 01:00:05 真有能意淫的,和C919一点关系都没有,C919我是不会坐的。

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那你就坐波音737max,祝你旅途愉快!!
monk101 发表评论于
可以肯定两次空难都是波音公司自动驾驶仪惹的祸。波音公司等着巨额赔偿吧!!

这次事件,波音公司即使不倒闭,也得被扒几层皮,波音公司的好日子是到头了。
红米2015 发表评论于
thanks for explain
大荣确 发表评论于
回复 红米2015,

737主起落架低矮最初是为了适应六十年代欧美国家的支线小型机场,方便上下乘客和行李。五十年前737是为了弥补727等干线飞机的不足,不是做为主干产品开发的,哪里会想到能有今天。

737的设计本身没有加长起落架的余地,只能想尽办法挖潜。尚未推出的MAX10由于机身比最初的737长了近50%,再用短腿起飞拉起时肯定擦屁股,没办法搞了条伸缩腿,起降时放出舱外伸长,飞起来后缩短才能收回舱内。现在MAX8出事了,这伸缩腿靠不靠谱又得打个问号。还有MAX一出事,研制多年采用折叠翼尖的新一代宽体客机777X马上取消发布,说明波音自己心虚了。

波音一方面在总体结构上抱残守缺不敢突破,一方面在细枝末节上玩小聪明搞创新修修补补,结果玩现了吧。
红米2015 发表评论于
2019-03-15 11:49:10 by 大荣确
五十年多前针对低密度航线市场给707,727拼缝而开发的737先天不足,腿短(起落架)是万恶之源

这结论和今天一篇英文报道相吻合。但是为什么不能简单加高起落架呢?当然起落架舱也得改,但那应该不是很难吧。
大荣确 发表评论于
同意深海水手、sigmazao和Crazybull的结论,就是737MAX这个机型废了。我再说严重点,这件事很可能导致整个波音倒闭。对于波音公司,事故原因不难查清,解决方案相信也会很快拿出来。但是,这些都然并卵了。为什么?因为事后波音和FAA的表现,让波音和FAA彻底失去了航空公司、飞行员、乘客和社会公众的信任。失去信任才是最要命的。波音现在肯定为停产757悔得肠子都青了。至于传说中的新一代窄体客机797,有了现在737MAX这一出,即使造出来了还有人敢买吗?

五十年多前针对低密度航线市场给707,727拼缝而开发的737先天不足,腿短(起落架)是万恶之源;有320那样的正常身高,一切烦恼都消失了。

鉴于这种局面,现在波音应该壮士断腕,彻底停产737并大规模裁员以止损;原价回收已交付的MAX,真诚主动地给予MAX遇难者高额赔偿以挽回声誉和信任;全力确保经过考验的777、787系列以维持民机部门生存;开发以757为基础的新一代窄体客机...  查看完整评论
八戒. 发表评论于
大家用过微软Windows的都知道,它已经速度越来越慢,效率越来越低,为什么?因为结构越来越复杂啊。电脑速度和内存都扩大了万倍可操作使用效率反而下降了。这就是复杂系统的必然结果,新的控制,新的补丁都是加在原来系统的上面,使得层数越来越多,结构越来越复杂,最终不单效率低下,可靠性也越来越低。

现代飞机的复杂程度远超PC,而波音又不肯重新推倒重来,在原来的基础之上不断的打补丁,那么系统的可靠性肯定就要降低。
speakoutloudly 发表评论于
可以肯定是软件问题。机上攻角传感器一共有3个。这个软件居然只采用机长位置的传感器。怎么感觉像是软件开发时因为开发环境,所以只看一个传感器。等code release的时候忘了改。这个feature本来是没有的。手册里仅仅要求飞行员要留意攻角。不能太大。后来飞机临出厂才决定加这个feature要确保。可能是仓促下没有检查。另外这个系统激活的时候至少应该有语音和屏幕显示的警告信息出来。
speakoutloudly 发表评论于
深海水手 发表评论于 2019-03-15 06:27:59
这篇还是没讲清楚。737MAX的问题在于设计上就是气动不稳定,造成结果是不加MCAS会自动抬头,加了MCAS会自动俯冲。矛盾了。

而且关键在于,它要控的其实不是机头(相对于地心)的角度,而是机头实时相对于气流的角度,或者说迎风角。这就是为什么MCAS的传感器必须是挂在机头外面的气流传感器,而不是可以放在机舱内的水平陀螺仪之类。

现实情况是,飞机在变速和各种天气条件下,机头外的湍流涡流各种情况无比复杂,而且受传感器位置影响。所以,讨论MCAS的时候以为或假装机头气流角度的一个传感器读数能代表真正机头相对地面的角度,前提就错了。

问题不在传感器,而在飞控设计。如果一定要用MCAS,那它必须加一个控制真实机身姿势的外环。如果说根据气动这个外环加不得,只能全部控制气流角度,那就麻烦大了,恐怕得在机头和机翼外面挂很多传感器,控制算法会变得...  查看完整评论
wumiao 发表评论于
包括美国在内的很多飞行员都投诉过737MAX自动驾驶系统存在问题,客机在起飞爬升过程中会突然俯冲下来。…。。。。。
机头向上人还可能活下来,机头向下直接冲地,那真直接让人死,什么混蛋程序这么蠢?
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这种关键传感器应该至少有三个冗余度的吧?当出现有某个传感器和其两个传感器信号值差别超过预定的情况就应该直接把控制权交给飞行员。
wjhwsh 发表评论于
恕我直言,典型的非理科生写的一知半解文章。如果我设计这个软件的话即便修正也会实时观察高度、速度、飞行姿态等数据,判断修正不足还是过度。我还会用两个以上完全独立的传感器,以防损坏或误报。另外在我接管飞行时任何手动拉起机头的动作都视为紧急干预,给予优先。总之没有100%安全,但更安全设计是可以的。两次失事都在起飞后1-2分钟,决对设计问题。
koolaid2015 发表评论于
事故最先发生在印尼和非洲国家,说明飞行员的培训很重要。
飘过的云 发表评论于
八戒. 发表评论于 2019-03-15 06:21:49
人与机器争控制权的问题是所有自动控制系统的设计难点,人的出错率肯定高于电脑,但是,一旦电脑出错,那么失控的机器如果高于人的控制权,那么人只能被自杀,这才是真正问题。
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顾得头来顾不了腚……反正飞机出了事故不是飞行员问题就是机器问题。
Crazybull 发表评论于
同意楼下,这是妄图用软件强行解决硬件设计造成的气动缺陷,不改变飞机整体设计是无法真正解决问题的。现在已经可以宣判该型号飞机死刑了。

737MAX 已经彻底失去航空公司,飞行员和乘客的信任,股市对波音最好的估计-停飞6到8周是不可能的,更现实的可能是要考虑抹去所有未来737MAX 销售,再加上眼下的各种赔偿。所有的支出中,对空难的赔偿是最小的,小到在财报上几乎可以忽略不计。这就是为什么波音即使知道可能摔机也要继续卖。
红米2015 发表评论于
李健的话信息量很大啊,这表明中国早已注意到这型飞机的仰角传感器容易出错。也看到消息说这飞机的仰角传感器位置也做了改动。原来以为仰角测量出错是小概率事件,两次事故的飞机不会都遇到,现在看还真可能。
sigmazao 发表评论于
这型飞机魔改到现在已经患上癌症。不是波音工程师脑袋问题,是已经彻底无解了。出路就是彻底废掉这个型号。但是波音做不到。资本不允许。于是,设计空难接二连三发生。每天全世界同型号飞机都在发生的各种坠机症候,波音心知肚明,到是无能为力。
深海水手 发表评论于
这篇还是没讲清楚。737MAX的问题在于设计上就是气动不稳定,造成结果是不加MCAS会自动抬头,加了MCAS会自动俯冲。矛盾了。

而且关键在于,它要控的其实不是机头(相对于地心)的角度,而是机头实时相对于气流的角度,或者说迎风角。这就是为什么MCAS的传感器必须是挂在机头外面的气流传感器,而不是可以放在机舱内的水平陀螺仪之类。

现实情况是,飞机在变速和各种天气条件下,机头外的湍流涡流各种情况无比复杂,而且受传感器位置影响。所以,讨论MCAS的时候以为或假装机头气流角度的一个传感器读数能代表真正机头相对地面的角度,前提就错了。

问题不在传感器,而在飞控设计。如果一定要用MCAS,那它必须加一个控制真实机身姿势的外环。如果说根据气动这个外环加不得,只能全部控制气流角度,那就麻烦大了,恐怕得在机头和机翼外面挂很多传感器,控制算法会变得非常复杂。而且那样传感器出错的概率又高了,完全...  查看完整评论
needtime 发表评论于
看来技术没那么先进啊!

弄个飞行高度和机头仰角控制关联起来,有那么艰难吗?有必要扎头向下的程度?
研究研究 发表评论于
问题的根源是:自动系统自以为机头拉的过高,而拼命把机头往下压,直接让飞机撞向大地。这是飞行员们始料未及的。
八戒. 发表评论于
人与机器争控制权的问题是所有自动控制系统的设计难点,人的出错率肯定高于电脑,但是,一旦电脑出错,那么失控的机器如果高于人的控制权,那么人只能被自杀,这才是真正问题。
猪年行运 发表评论于
机器人危害人类的后果开始显现了
hkzs 发表评论于
二楼,机头拉得过高,飞机会失速坠毁。这也是常识。而这正是该自动系统要防止的事。
nanxun_ 发表评论于
虽然这也可能反映出有些航空公司的培训不到位,但波音没有尽到足够的义务、手册和培训教程本身编写不够完善也是问题所在。因为如果波音详细的说明了这个系统,至少可以让飞行员提高警惕,让他们头脑中多一根弦,就可能回避潜在的风险。
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卖这么贵的飞机给人家,居然不好好培训人家,不特意警告强调所谓的新系统的特点和潜在危险!难道波音巴不得多掉几只下来好多卖钱?!
bluetag 发表评论于
如果是这么简单就不用停飞了,直接disable这功能不就行了?显然还有更严重的问题。
cwx 发表评论于
现在什么东西都做的那么复杂,还极端依赖电子芯片。电脑也罢、手机也罢,飞机也罢,等等,附加那么多功能有个屌用。
XXX爱老虎油XXX 发表评论于
硬件缺陷软件补,很符合某软件大国的逻辑。
XXX爱老虎油XXX 发表评论于
MCAS 肯定是为了用来掩盖新型号更换发动机等造成的飞机整体结构失衡缺陷而设计的扑救措施,所以不能声张,打算做到人不知鬼不觉。否则增加了新的功能肯定要大吹大擂一番并收高价。
hachimada 发表评论于
好文章!
MCAS系统的作用就是纠正飞行员的操作失误,思路还是对的。但这个设计有一个重大失误,就是它被设计成了在后台启动,飞行员并不一定意识到。正确设计应当是:(1)检测到失速可能;(2)启动MCAS;(3)警告飞行员MCAS系统正在启动;(4)要求飞行员确定是否允许MCAS继续启动;(5)MCAS系统根据飞行员的确认继续运行或停止。很简单,不是么?
hugh.williams 发表评论于
真有能意淫的,和C919一点关系都没有,C919我是不会坐的。
傻大目 发表评论于
波音这次麻烦大了
moonunit 发表评论于
咋看着这篇文章,好像在说驾驶员技术如果很好就可以避免坠机。小编是替波音正名吗。再怎么说也是飞机设计的问题,测试时没有发现。
东四刘石匠 发表评论于
来个傻瓜飞机吧,有手就能开
新警察 发表评论于
说一千道一万,其实道理很简单。人掌控机器还是机器掌控人?在IT狂的眼里,绝对、必须是机器掌控人。

飞机上的这种鸡肋科技,就和汽车上的自动刹车和电子手刹从理论上如出一辙。
malilan 发表评论于
趙小蘭不作為,還特意乘坐出事機型為波音背書,嚴重失職並涉嫌瀆職,應立即辭職接受調查
李听 发表评论于
典型的老中思维,唠叨半天,不知在说啥,还要上升到哲学视角。

问题只有一个,这MCAS太新,飞行员还没都适应,需要磨合。
baozhang 发表评论于
对。
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wjhwsh 发表评论于 2019-03-14 22:31:00
说这么多无用的东西,飞机才起飞一分钟高度不断下降且机头朝下速度很快如此高度危险信号难道不应该被检测到并自动纠正吗?
喜得利 发表评论于
美国人给C919送了一个大礼包。
jiang1962 发表评论于
由此可以推断, 美国人制造的F35也有可能闹同样的笑话。
wjhwsh 发表评论于
说这么多无用的东西,飞机才起飞一分钟高度不断下降且机头朝下速度很快如此高度危险信号难道不应该被检测到并自动纠正吗?
jiang1962 发表评论于
美国人错误地认为: 计算机在任何情况下都可以OVERRIDE飞行员。
wallssd 发表评论于
主要问题还是波音想省钱。用新发动机直接装在737的现有机身上,但新发动机的动力和技术特性显然还没有和737现有的机身配备,才会出现起飞时的攻角不正常,波音开发了MCAS这款“无需飞行员介入的自动保护功能”,看来也没有完全解决问题。
路边的蒲公英 发表评论于
这个系统能正常工作的前提是假设飞机飞过的区域气流是均匀的,如果气流不均匀,
AOA 传感器就报出错误数据,咋整?特别是起飞时离地面近,有山有河流,气流更可能不均匀,有旋风,侧风等。
杉杉coming 发表评论于
美国现在缺乏,因为建厂都在国外,熟练工都为国外培训了
XYZ94538 发表评论于
首要问题是自动控制设计问题,飞机起飞时,机头必须向上,这是常识,但飞机控制系统却认为是错误,为了纠正,迫使机头向下。
弟兄 发表评论于
产品质量不过关和设计思路没有关系,美国现在缺的是熟练的工人不是设计师。今天波音的加油机也出丑闻了