波音737缘何事故频发
在中国率先宣布暂停波音737-8商业运行,其他国家纷纷跟进后,美国再也坐不住了:当地时间4月13日下午,美国总统特朗普宣布,美国联邦航空局(FAA)已经发布紧急命令,停飞所有波音737 MAX 8和737 MAX 9飞机,其他国家的737 MAX飞机也不能够飞经美国空域。至此,波音737 MAX系列的停飞暂且告一段落。
然而,这个自研发以来,五十年销路长久不衰的波音737 系列,到底怎么了?作为在波音737装配新发动机的衍生机型,建立在新一代737优势基础之上而研发出来的新的飞机家族——波音737 MAX,竟然成了夺命杀手,半年之内连续坠毁两架飞机,背负了300多条人命。
关于这次埃塞俄比亚的空难事故的原因仍在调查之中,真相暂时我们还无法得知,只能从波音737系列的过往试图寻找出蛛丝马迹。
波音737系列的前世今生
波音737 MAX是波音737装配新发动机的衍生机型。2015年12月8日,配备LEAP-1B发动机的首架737MAX飞机下线亮相,2016年1月29日完成首飞。
马来西亚国家航空与防卫工业有限公司和印尼狮子航空公司联合创立的航空公司——马印航空,在2017年5月接收了首架737MAX飞机。
波音737家族已经诞生了52年,737MAX是737家族最新的飞机。
1962年,超过3000万名乘客通过波音飞机来往于世界各地,波音公司已成为傲视其他航空公司的巨头。作为当时民航的空中霸主,波音仍有软肋——没有针对短程运输的机型。
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随着相对更近距离的城市间旅客运输量上升,短程喷气式客机早已应运而生。而在短程客机的竞争方面,欧洲抢占了先机:法国南方飞机公司生产的SE-210快帆客机于1955年5月首次试飞,这款能够搭载80-130人的机型在3年后开始正式交付。
为了维护自己的霸主地位,加入短程客机市场的竞争是波音的必然选择。同时,在上世纪60年代初,德国汉莎航空公司把10架短程客机的订单交给了波音,研制一款“客舱宽敞安静、速度适中,并且能够在恶劣条件下飞行”的短程双发客机已经是箭在弦上。
1964年11月,在时任波音公司产品研发副总裁杰克·斯坦纳(Jack Steiner)的带领下,波音开始了737机型的研究工作。
波音737定位是一款短程客机,使用范围以中小机场为主,尤其是在当时简陋的跑道起飞、着落。因此,波音737的起落架设计得较短,以满足条件较差的机场可以用简易伸缩梯完成上下客。
斯坦纳在波音737项目上遇到了一点麻烦。按照原计划,波音737首款产品是65-80座的小容量短途客机,但作为启动客户,汉莎航空坚持提高载客量至100座级。
这时候,另一个人站了出来,那就是被称为“波音747之父”的乔·萨特(Joe Sutter)。毕业于华盛顿大学航空工程专业的乔·萨特,先后参与了从事波音377、Dash-80、707、727和737等机型的相关研制工作。
当时短程飞机都采用尾吊双发(即在尾部安装两个发动机)设计。而737机体宽度的增加使得这个设计优势荡然无存。萨特创新性地提出将发动机置于机翼下。
经过萨特的改进,满足各方要求的波音737-100飞机诞生。1967年12月15日,波音737-100获得FAA型号合格证,首架波音737-100在当月28日交付给了汉莎航空。
但737-100在市场上还不够受欢迎,只生产了30架。但交付同年,波音推出了机身更长的737-200,大受欢迎。
在737-200受到市场欢迎的激励下,波音公司先后推出了第二代737-300、737-400和737-500;第三代成员NextGeneration为波音737-600,737-700、737-800和737-900。
这些飞机先后在机翼、机身、驾驶舱技术、发动机等多个方面进行了改进。在起落架方面,基本保持了原有的设计,伏笔也在此埋下。
波音公司埋下的隐患
当空客推出推力更大、容纳更多乘客的A320neo系列之时,波音不得不再次改造737系列,被拉长的737MAX系列出现。
北京航空航天大学飞机系教授黄俊表示,由于737MAX飞机装配的LEAP-1B发动机有更大的涵道比,因而直径更大。737MAX系列是在737NG飞机基础上改装LEAP-1B发动机,在飞机机身、机翼、起落架不变的情况下,为保证发动机有足够的离地高度,提高了发动机安装点。
同济大学航空与力学学院教授沈海军认为,飞机设计上如果不做大改动,那么其适航周期就会短一些。
然而发动机位置的改变使得飞机的俯仰配平性能有所变化,因此波音采用了MCAS系统(机动特性增强系统)来进行补救。
根据波音公司的通告,MCAS系统可以在大坡度转弯增加了载荷因子和襟翼收上后速度接近失速速度时指令安定面往飞机低头方向配平飞机,以增强飞机的俯仰特性。MCAS只在襟翼收上的手动飞行时生效,并且不需要飞行员指令。
一旦在飞机迎角(注:飞机轴线和气流的夹角)小于迎角的阈值或者飞行机组指令了安定面配平后此功能会重置。如果当初的增大的AOA(高迎角)状况还依旧存在,MCAS系统会依照当前启动时的马赫数重新指令安定面低头配平。
所谓迎角,是指飞机速度方向线在飞机对称平面内的投影与机翼弦线之间的夹角。在一定迎角范围内,增大迎角,升力系数和阻力系数都增大。飞机高速飞行时以小的正迎角飞行,飞机低速飞行时以较大迎角飞行。
资深机长陈建国解释称,此功能和空客的迎角保护功能类似,都是在大迎角时会指令飞机下俯,而飞机因为迎角探测器故障,不能给飞机一个迎角减小的信号造成飞行控制计算机认为没有达到指令的效果,从而进一步指令飞机下俯。最终导致飞机进入一个持续下俯回路。
系统的缺陷已经是波音为737MAX8埋下的隐患。更为致命的是,波音公司并未在飞行手册上告知飞行员737MAX8飞机加装了这个系统,以及这个系统可能存在的缺陷和处理办法。
陈建国表示,狮航空难之前,所有737MAX飞行员都
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不知道有MCAS系统,飞行手册中并未写。国内大型航空公司执飞737MAX飞机的机长也证实了这一点。
陈建国表示,当知道MCAS系统误启动之时,机长完全可以通过切断电门的方式阻断该系统。这个操作任何一个飞行员只要两三秒钟。
波音公司一步步埋下的小隐患,或为2018年10月末的印尼狮航空难埋下了伏笔。
Aermetric创始人兼首席执行官Derek Waterman直言,波音737MAX是一款全新的飞机,但其核心设计还是保持了1960年的水平。与其说波音737MAX是有缺陷,不如说是设计过时。如果狮航空难和埃航空难有内在关联,则可能表明1960年的波音737设计已达到它的发展极限。
中国民航权威技术人士则认为,737MAX系统设计更改了许多,但外形仍是老样子。但是再先进的系统也有漏洞,在频繁的运行情况下,问题迟早会暴露。该权威人士同时补充说,虽然飞行系统在狮航空难后饱受诟病,但是埃航空难原因是否有关,仍需等待最后调查结果。
737 Max首飞,2017年3月8日,737 Max型客机获得美国联邦航空管理局(FAA)认证。
波音是怎么做到的?一名前波音设计师透露,工作人员被迫以双倍工作速度(double the normal pace),一个团队有时可以在一周内交出16张技术图纸。
“期限被压缩到了极致,”波音工程师回忆说。“就是冲冲冲。”面对紧迫的工期和严格的预算,一旦有人退出该项目,管理人员会迅速从其他部门抽调员工。
尽管737 Max项目的工作节奏非常“疯狂”(frenetic),但波音现任及前任员工均表示,他们对飞机的安全性充满信心。
波音前工程师伦泽尔曼告诉《纽约时报》,“他们不会袖手旁观,让空客抢夺市场份额的”。最终,美国航空公司分别从波音和空客公司购买了数百架飞机。
附737空难记录:
1970年7月19日,联合航空公司一架新型波音737-200在费城国际机场起飞时,紧急中断起飞并冲出跑道,无人伤亡。
1972年12月8日,联合航空公司一架波音737-222在芝加哥机场降落时失速坠毁,机上61人中43人遇难,另有2名地面人员遇难。
1973年5月31日,印度人航空440号班机在新德里附近坠毁,机上65人中48人遇难。
1981年8月22日:中国台湾远东航空一架波音737客机,起飞14分钟后在苗栗县三义乡山区空中解体,机上110人全部罹难。
1984年3月22日,西太平洋航空一架波音737-275,在卡尔加里机场起飞时起火,随即中断起飞,27人在撤离时受伤。
1985年8月22日,英国空旅航空一架波音737-200,准备起飞时发动机失火,随即造成全机失火,机上131人中55人死亡。
1986年2月16日,中华航空一架波音737-200,在澎湖马公机场附近复飞失败坠毁,机上13人全部遇难。
1988年5月24日,中美洲航空一架载有45人的波音737-300,在新奥尔良降落时发动机熄火,滑翔降落在草堤上,无人重伤或死亡。
1989年1月8日,英伦航空一架当时最新款式的波音737-400英国东米德兰兹机场作紧急着陆时坠毁,
进展神速的波音737 Max项目
问题多多的波音737 Max是怎么诞生的?《纽约时报》3月23日在一篇题为“为打败空客,波音737 Max冲冲冲”的文章中试图回述当时的过程:2011年春天,为了与竞争对手空客抢占市场,“波音737 Max(计划)三个月就诞生了”。
故事的源头要追溯到2011年春天,《纽约时报》称,那时的波音面临着一场“不可思议的背叛”,其十年来的专属客户美国航空公司(American Airlines)准备从波音的竞争对手空客公司订购数百架新型省油客机。
对于波音公司来说,失去美国航空公司这个大客户不仅意味着失去数十亿美元的销售额,还会导致数千人失去工作。
为了挽回美国航空公司,波音决定放弃需要10年时间的新型客机研发计划,转而更新其主力客机——波音737,并承诺改进型号能在6年内完成。大约三个月后,波音737 Max计划“粗糙”诞生。
《纽约时报》援引波音公司一份声明称,737 Max项目于2011年启动,2012年9月向客户展示方案。2013年7月,737 Max型客机完成稳定配置。2015年11月,首批完工的波音737 Max 8客机出厂。2016年1月29日,波音
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机上47人死亡,74人受伤。
1989年9月3日,里约格朗德航空一架波音737-241,由于机组人员受改版后的飞行计划误导,航向设定错误导致飞机偏离航线,机组发现异常后尝试寻找目的地机场或替代机场失败,最终飞机燃油耗尽尝试紧急迫降于巴西的亚马逊雨林中时突然俯冲坠毁,机上54人(48名乘客和6名机组人员)中13名乘客死亡(7人当场死亡,5人在等待救援时丧生,1人送医后不治)。
1991年3月3日,联合航空一架波音737-200,因方向舵故障在科罗拉多泉机场坠毁,机上25人全部遇难。
1992年11月24日,中国南方航空一架载有141人的波音737-300在桂林阳朔坠毁,无人生还。
1993年7月23日,韩亚航空一架波音737-500,因天气恶劣在韩国木浦降落时坠毁,68人死亡,48人生还。
1994年9月8日,全美航一架波音737-300,因方向舵故障在匹兹堡附近坠毁,132人遇难。
1996年6月9日,东风航空517号班机于准备降落在里奇蒙机场时,方向舵突然发生故障,所幸航机于两度失控后恢复正常并亦成功降落,只有一名空中服务员受轻伤。
1997年5月8日,中国南方航空一架波音737-300在深圳机场降落失败坠毁,35人死亡,39人受伤。
1997年12月19日,胜安航空一架波音737-300从雅加达起飞之后在印尼巨港坠毁,104人罹难。
2002年1月16日,加鲁达印尼航空一架波音737-300在飞行途中两具发动机失去动力,机组人员在尝试迫降时坠毁,1人遇难,13人受伤。
2004年1月3日,闪光航空一架波音737-300起飞后因机师空中迷向坠入红海,148人遇难。
2005年2月3日,卡姆航空一架波音737-200在帕米尔高原附近撞山坠毁,104人遇难。
2005年12月8日,西南航空一架波音737-700在暴风雪中降落在芝加哥中途国际机场时冲出跑道,撞上一辆汽车,使得汽车上一人遇难。
2006年9月29日,戈尔航空一架波音737-800在巴西与一架莱格赛600空中相撞,154人遇难。
2007年5月5日,肯亚航空一架波音737-800在杜阿拉国际机场起飞不久后坠毁,114人遇难。
2007年8月20日,中华航空一架波音737-800于降落位于日本冲绳的机场后发动机爆炸起火,4人受伤。
2009年2月25日,土耳其航空一架波音737-800
于荷兰阿姆斯特丹降落时坠毁,机身断成三截,9人遇难。
2010年5月22日,印度航空快运一架波音737-800于印度门格洛尔降落时滑出跑道跌入山谷,随即发生爆炸,159人遇难,7人生还。
2010年8月16日,哥伦比亚航空一架波音737-700于哥伦比亚圣安德烈斯岛准备降落时遭到雷电击中,机身断成三截,坠落跑道上,1人遇难,130人受伤。
2013年4月13日,印尼狮子航空一架波音737-800于印尼巴厘岛降落时堕海,机身断开两截。
2013年11月17日,鞑靼斯坦航空一架波音737-500于喀山国际机场降落,撞击跑道并在爆炸前迅速丧失高度,50人罹难。
2016年3月19日,迪拜航空一架波音737-800于顿河畔罗斯托夫机场降落时坠毁,62人遇难。
2017年3月28日,秘鲁人航空一架波音737-300在弗兰西斯科卡里机场附近坠毁,39人受伤。
2018年1月13日,土耳其飞马航空一架波音737-800在特拉布宗机场降落的过程中冲出跑道,3人受轻伤。
2018年4月17日,西南航空一架波音737型客机在巡航状态时,突然发生发动机爆炸事故,事故导致1人遇难。
2018年5月18日,古巴航空一架从首都哈瓦那飞往奥尔金的波音737-201型飞机在起飞后不久失控坠毁,112人遇难,1人重伤生还。
2018年8月17日,厦门航空一架从厦门飞往菲律宾首都马尼拉的波音737-800在降落时坠毁,所幸全机165人无伤亡。
2018年9月27日,新几内亚航空一架从东京飞往莫尔兹比港的波音737-800在降落时坠入海中。1人遇难。
2018年10月16日,中华航空一架从马尼拉飞往高雄的波音737-800在降落高雄机场后爆胎,无人伤亡。
2018年10月26日,厦门航空一架从福州经停重庆飞往拉萨的波音737-800在降落时一侧襟翼卡死,随后飞机紧急迫降,无人伤亡。
2018年10月29日,印尼狮子航空一架从雅加达飞往槟港的波音737MAX-8在印尼以北海域坠毁,机上189人全部遇难。这是波音737MAX系列的首宗空难,也是涉及到737机型中伤亡人数最多的空难。
2019年3月9日,埃塞俄比亚航空302号班机空难,一架从亚蒂斯亚贝拉飞往内罗毕的波音737MAX-8在起飞六分钟后发生失联,机上157人全部遇难。
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