科普解析：737 MAX的MCAS系统是什么？——基于埃塞俄比亚航空事故初步报告更新

科普向：737MAX上的MCAS是什么？（更新埃塞航事故初步报告）

在探讨波音737MAX飞机上的MCAS系统时，不得不提到近年来该机型所经历的两起重大空难事故：2018年10月29日，印尼狮航的波音737MAX航班起飞后不久坠毁，导致189人遇难；2019年3月10日，埃塞俄比亚航空的一架波音737MAX 8客机在起飞几分钟后坠毁，机上人员无一生还。这两起事故引起了全球航空业的广泛关注，并将焦点指向了737MAX的一个关键系统——MCAS（Maneuvering Characteristics Augmentation System，机动特性增强系统）。

MCAS系统的由来与设计初衷

MCAS系统是波音737MAX飞机引入的一个新的飞行控制律，它基于前代737NG的速度配平系统（Speed Trim System, STS）进行升级和改进。STS原本的设计目的是在自动驾驶未接通的情况下，通过调整飞机的安定面（水平安定面）来保持飞机在特定速度下的稳定性。具体来说，当飞机的速度大于或小于预设的配平速度时，STS会指令安定面移动，以改变飞机的俯仰姿态，使其回到配平速度。这一设计有助于在全重小、重心靠后且推力大的操作条件下提高飞行性能。

MCAS系统则在此基础上增加了一个新功能，它仅在特定异常飞行条件下才会启动：飞行员正在手动驾驶飞机、飞机机头指向一个高于正常水平的角度、飞机襟翼收起。在这些条件下，如果飞机的迎角（攻角）增大到一定程度，MCAS会尝试通过调整安定面来降低机头，以防止飞机失速。

MCAS的工作原理与限制

MCAS的工作原理依赖于飞机上的迎角传感器。在正常情况下，飞机会有多个迎角传感器来监测飞行姿态，以确保数据的准确性。MCAS系统会对比这些传感器的数据，只有在数据一致时才会启动。一旦启动，MCAS会向安定面发出指令，使其向一个方向移动，以降低飞机的迎角。每次MCAS的调整幅度有限，最大为2.5度，而737MAX电动俯仰配平的范围大约有15.2度。

然而，MCAS系统在设计上存在一些潜在的缺陷。首先，它没有能力在单次启动中将俯仰配平调整到足以让飞机失控的地步，但其逻辑上没有设计抑制功能。这意味着如果迎角数据出现异常，系统有可能会错误激活。此外，波音提供给机组的737MAX飞行机组操作手册在关于配平的描述部分与老的737NG完全相同，没有提到新加入的“增强版”MCAS系统。这导致飞行员可能对该系统不了解，从而无法正确应对其可能带来的问题。

埃塞航事故中的MCAS问题

在埃塞俄比亚航空ET302航班的空难中，初步报告显示，飞行员遵循了经波音公司推荐和美国联邦航空局批准的应急程序，以应对飞机上最困难的紧急情况。然而，尽管他们竭尽努力并完全遵守紧急程序，但非常不幸的是，他们没能从持续的俯冲中恢复正常飞行。

事后分析指出，ET302机组在按照手册通告切断安定面配平电门后，飞机配平停留在2.1-2.3个单位附近，此时飞机是可控的。然而，机组随后将配平切断电门接通回去，导致保护系统再一次激活。这可能是导致飞机失控并最终坠毁的一个重要原因。此外，机组在应对MCAS系统异常时，未能按照空速不可靠程序、安定面失控程序或失速改出程序进行操纵，也是事故的一个关键因素。

狮航事故后的改进措施

在狮航事故发生后，波音公司向全球运行737MAX的航空公司发布了一份“飞行机组操作手册通告”（Flight Crew Operations Manual Bulletin, OMB），警告机组MCAS可能出现的问题，以及正确的处置程序。这份手册通告要求所有737MAX的飞行员都必须熟练掌握，并在必要时切断安定面配平电门以应对MCAS系统的异常。

然而，从埃塞航事故的情况来看，尽管飞行员接受了相关培训并了解了MCAS系统的存在，但在实际操作中仍然遇到了困难。这反映出波音公司在MCAS系统的设计和培训方面可能还存在不足。

MCAS系统的后续改进与争议

在连续发生两起空难后，波音公司对737MAX的MCAS系统进行了多次改进和升级。这些改进包括增加迎角传感器的冗余度、改进MCAS系统的逻辑控制、优化飞行机组操作手册等。此外，波音公司还加强了与航空公司和飞行员的沟通与合作，以确保他们充分了解MCAS系统的特性和操作要求。

然而，MCAS系统所引发的争议并未平息。一些航空专家和安全监管机构对波音公司在设计和推广MCAS系统时的决策表示质疑。他们认为，波音公司在没有充分评估MCAS系统潜在风险的情况下就将其引入市场，并忽视了飞行员对该系统的培训和了解。这些问题在连续发生空难后得到了广泛关注，并促使波音公司和全球航空业重新审视和改进飞行安全标准和程序。

结语

MCAS系统作为波音737MAX飞机上的一个关键系统，在设计和实施过程中存在了一些问题和争议。然而，通过连续发生的事故和随后的改进措施，我们可以看到航空业在追求技术进步的同时，也需要更加注重飞行安全标准和程序的完善。未来，随着技术的不断发展和航空业的不断进步，我们有理由相信飞行安全将得到更加有力的保障。同时，我们也期待波音公司和全球航空业能够从中吸取教训，不断提升飞行安全水平，为乘客提供更加安全、舒适的旅行体验。