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《筆記》波音737 MAX的操控特性增益系統(MCAS)問題



2018年10月29日印尼獅子航空JT610航班與2019年3月10日衣索比亞航空ET302航班失事,合計346人喪命。機型皆為波音737 MAX 8, 服役不到2年的新型飛機,其中MCAS是這兩起空難調查的重點。

操控特性增益系統(Maneuvering Characteristics Augmentation System, MCAS)是波音737 MAX客機獨有的一個自動化系統,其主要功能是防止飛機失速。MCAS一旦感應到攻角過大,就會取代飛行員操作,自動讓飛機「低頭」,減少攻角,避免飛機失速;然而,假如攻角感應器失靈,讀取錯誤的數據,在飛機正常飛行時,電腦誤以為攻角過大,MCAS就有可能會下令飛機無故大幅「低頭」,向地面俯衝。

2019年4月4日,波音CEO Dennis Muilenburg發表公開聲明承認,顯然MCAS在這兩起空難事件中,因為讀取到錯誤的攻角資訊而被啟動。對此,波音發布了737 MAX軟體更新和培訓計劃,包括讓MCAS對比兩個測量飛機攻角的傳感器的讀數、MCAS只會在「非正常條件」下被觸發、人類飛行員對飛機的控制權始終高於MCAS。

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MCAS問世與其潛在飛安危機的背後,其實有段曲折的歷程,而這段歷程有可能與波音的決策及波音的企業文化有關。

2011年春天,波音的高層碰上一個重大難題。波音的主要客戶之一美國航空,通知了波音,他們準備要放棄原本的波音737機隊,改採歐洲空中巴士生產的A320neo(new engine option)的新一代客機,原因是空中巴士的新機型不僅改良了空氣動力特性,而且可以選用新款引擎,讓飛行更安靜、更環保,而且最重要的是更省油。

A320與737這兩款商用客機,是全球中短途飛航市場上的兩大競爭對手。對波音和空中巴士這兩家飛機製造業龍頭來說,中短程機型不但是產品線主力,更是公司主要獲利來源。以當時的航空業市況來看,A320和737幾乎可說平分秋色,各占有一半市場,但A320neo機型於2016年的問世,卻敲響了波音內部的警鐘。

和1980年代才問世的A320系列相較,737明顯是舊時代的產物。1967年首飛的737系列,為了方便乘客和貨物上下,在設計上刻意地降低機身;但這項過去優勢,如今卻成了缺憾,因為新推出的環保省油發動機,體積上普遍較大,低底盤設計讓737在升級上變得礙手礙腳。

另一方面,波音旗艦機種787夢幻客機,當時又遭遇了難產,研發經費不斷推高,上市時間卻遙遙無期。此時若是737系列也必須打掉重練,從頭設計,勢必讓波音落入蠟燭兩頭燒的境地。在這時間點上,又傳出美航可能轉單到空巴的消息,波音若不能即刻回應,勢必流失大量訂單。

最終,波音高層做出了重大的決策,下令捨棄大改款這條路,僅就737原設計做小幅修正,只要讓舊機身能夠裝上新型環保引擎即可。

保留大部分原設計,替波音省下大筆開發經費和冗長的飛安審核程序,但新引擎要如何裝載在低底盤737機身上,又成了頭痛問題。波音的工程師盡可能將新引擎的位置向前挪,但這麼做,卻又造成了空氣動力特性以及操控感受上的改變。為了糾正這個問題,設計團隊決定在737 Max加入MCAS,讓機身過度上仰時自動介入,壓低機鼻,好讓駕駛員獲得與過去一致的操控感,減少重新訓練的費用和時間,藉此加速737 Max上市時程。

這個解套方案,順利通過了主管機關審核,讓新機型得以於2017年服役。然而,在2年內傳起2起737 Max重大空難後,MCAS也馬上千夫所指,被外界認為是嫌疑最大的罪魁禍首。

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波音發生兩起重大737 MAX失事,在這段期間,波音的最大競爭對手-空中巴士(Airbus)卻未乘勝追擊,甚至發表「相信波音會很快站穩腳步」的言論。業內人士表示,兩家公司獨特的「雙頭壟斷」局面、相似的營運策略,都是空中巴士不敢利用波音的困境來擴大市佔、超前對手的原因。

空中巴士採取謹慎態度的原因是,航空市場幾乎由空中巴士、波音壟斷,市場力量促使兩家公司保持一致任,何變動都有可能造成兩家公司大地震。維持大眾對飛機的信任感是雙方共同利益,針對飛行安全性作文章恐怕只會有反效果。空中巴士執行長談到737 MAX事件時表示:「這對航空業來說並不是好消息。」


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參考資料:
【失控的波音(一)】飛機彷彿有自己意志 黑盒子揭駕駛艙驚恐6分鐘
【失控的波音(二)】機師在墜落前拚命翻手冊 改款飛控軟體遭疑肇事元凶
【失控的波音(三)】「股東至上」取代「工程至上」 波音主管自褒:我一人抵過你們所有人
【失控的波音(四)】跟波音走太近 美航管局「假裝有檢查」