波音737 Max：上世紀60年代的設計，90年代的計算能力

導讀：據可靠消息報道，截至5月24日，繼國航、南航、東航、廈航向波音公司提出索賠後，山東航空、九元航空等8家中國航空公司也陸續就波音737 Max飛機長時間停飛以及訂單無法按時交付所造成的損失，正式向波音公司提出索賠。至此，涉事波音737 Max停飛的12家中國大陸航空公司已全部向波音提出索賠。波音737系列飛機是全球範圍內銷量領先的單通道機型之一，為什麼半年之內新款波音737 Max會連續出事？這篇翻譯自《紐約時報》的文章，原標題是Boeing』s 737 Max: 1960s Design, 1990s Computing Power and Paper Manuals，作者Jack Nicas和Julie Creswell向大家揭露了波音737 Max的核心問題，即上個世紀60年代的設計、90年代的機載電腦計算能力。此外，在2011年空客公司推出配備更節能引擎的單通道客機的背景下，波音也不得不快速地推出新款競爭產品。而在這個過程中，波音似乎有意忽視了更重要的安全問題……

圖片來源：Bettmann, via Getty Images

大多情況下，波音飛行員開始駕駛新型波音飛機時，他們只需要學習轉動一個圓形把手，再撥動另外兩個開關即可。

然而，市面上最新的波音737 Max機型，其上手駕駛方式卻不太相同。

要駕駛新型波音737 Max飛機，飛行員需要完成52年前和駕駛第一架波音737飛機相同的7步操作方式：關閉機艙空調、調整氣流設置、啟動發動機、為輔助動力系統供油、恢復氣流設置至原位、再次打開客艙空調，最後再啟動發電機。

波音737 Max機型基本上可以說是老款737機型的延續。其仍然採用了有幾十年歷史的舊系統，其中很多局部系統從第一款波音737型飛機沿用至今。

相比於設計全新的機型，這種在老款機型基礎上更新升級的策略，給波音帶來了巨大的競爭優勢。

就飛行員而言，他們駕駛起來非常得心應手；而對航空公司來講，他們也不需要斥巨資用於培訓飛行員和機務人員。而對波音公司來說，相比於「從頭再來」，這種策略無論是時間上還是成本上都有明顯的優勢。

然而，波音採取的這種策略，在5個月內連續發生2起致命航空事故後，卻給波音帶來了巨大的危機。

波音737 Max機型沿用並更新了波音737型飛機的設計。整架飛機大體上都是採用老款設計和系統「拼湊」而來，而且缺乏在危機中非常關鍵的有關安全功能設計，而這些安全功能多年以來卻是其它機型的「標配」。

此外，在現代眾多波音飛機機型中，也只有波音737 Max沒有電子警報系統。這套系統主要功能是對飛機故障發出警告，並提供相應解決方案。因此，波音737 Max的飛行員必須手動翻閱操作手冊才能了解有關問題並尋求答案。

同時，為了確保這款新機型能夠像老款機型一樣正常飛行，波音公司在737 Max機型上採用了臨時的解決方案，而這些「變通方案」，則有很大的安全隱患。

雖然目前還沒有最終調查結果，但調查人員懷疑，其中為適配更大的引擎而設計的防失速系統，是導致今年3月和去年10月分別發生在衣索比亞和印度尼西亞的空難的主要原因。

美國航空（American Airlines）飛行員工會發言人、具有10多年波音737飛行經驗的資深機長丹尼斯·塔耶爾（Dennis Tajer）曾說，「波音737 Max並不是你父親的別克老爺車」。

他還說，「我們都知道，這款新機型其實就是採用的上個世紀60年的波音737的設計。」

1998年西雅圖，時任波音公司總裁狄恩·松頓（Dean Thornton）在推出新款波音737-400飛機時的留影。圖片來源：Benjamin Benschneider/The Seattle Times

波音737 Max在全球訂單數量超過了5000架，是波音歷史上最暢銷的一款機型，但卻在一瞬間臭名昭著。

由於波音公司推遲提交軟體修復方案，全球範圍內的監管機構可能還需要幾周甚至幾個月才能解除對波音737 Max的禁飛令。而在美國境內，西南航空（Southwest Airlines）和美國航空也根據禁飛令雙雙將其旗下波音737 Max停飛期限延長至今年5月。

在波音公司方面，其也放慢了這款機型的生產速度。這一舉措也會進一步影響其盈利情況，不少客戶也在考慮是否要取消訂單。自衣索比亞空難以來，波音公司股價也下跌了約17%。

「波音737型飛機曾是最先進的客機，但這已經是50年前的事了，」曾參與設計波音737 Max駕駛艙的前波音公司工程師里克·魯德克（Rick Ludtke）說，「然而，就目前的大環境而言，這並不是一款好飛機。」

一直以來，波音737型飛機都是值得信賴的一款機型，投入商用以來的幾十年中發生的空難事故也相對較少。對此，波音公司發言人戈登·強德羅（Gordon Johndroe）辯護稱，航空公司希望我們以波音737型飛機為基礎，開發新款的單通道客機，而且飛行員也參與了其設計。

「聽取飛行員的心聲，也是我們工作的重點之一。他們的多年駕駛經驗，對我們開發新款機型而言也起著至關重要的作用，」強德羅在一份聲明中稱，「波音公司和飛行員有著共同的目的，即都非常重視安全，所以我們也非常認真地聽取了他們的反饋意見。」

在前不久的一份聲明中，波音公司的首席執行官丹尼斯·米倫伯格（Dennis Muilenburg）表示，發生於印度尼西亞和衣索比亞的空難事故，有可能都是因為波音737 Max全新設計的防失速系統失靈導致的。「我們有責任消除隱患風險，我們也知道該如何去解決這個問題。」他說。

1967年1月17日，在西雅圖附近的一個工廠內，各航空公司空乘人員為第一架波音737飛機舉行了香檳洗禮儀式。波音公司把這款飛機定位為大型客機的小型替代機，波音737飛機也因此獲得了「波音寶寶」（Baby Boeing）的昵稱。

在初期，波音737的銷量並不如其最大的競爭對手麥道公司（McDonnell Douglas）。

據上世紀70年代早期波音737飛機市場營銷經理彼得·莫頓（Peter Morton）稱，波音公司在1972年間一共只交付了14架波音737飛機，並曾計劃將737項目賣給日本的一家製造商。「當時我們面臨一個重要抉擇，即到底是結束這個項目，還是繼續投資。」莫頓說。

最終，波音選擇了繼續投資。隨著1978年美國政府解除對航空的管制，波音737也因此終於開始大賣。6年後，波音在737型的基礎上更新推出了一系列「經典」機型，隨後又在1997年推出了「下一代」機型，並在2017年推出了737 Max機型。

波音公司位於華盛頓州倫頓工廠的波音737 Max飛機生產線。圖片來源：Ruth Fremson/The New York Times

如今，美國國內航班中，有三分之一的機型都是737系列飛機，該機型也是所有機隊中佔比最多的。

在波音的三次「重新設計」中，每次都推出了全新引擎，同時還對機艙設計以及其它方面進行了調整。但為了滿足各航空公司的需求，波音並沒有進行較大的設計改動。

航空公司希望新型737客機和老款機型保持一致，這樣就可以省去飛行員在飛行模擬器中培訓的高額費用，同時還可以輕鬆地上手駕駛新型客機。

波音的這個策略的確起了作用。從美國聯邦航空管理局（FAA）的規定來看，從老款737客機過渡至新款737客機後，FAA也從未強制要求飛行員必須接受飛行模擬器訓練。

「如果推出新型客機後需要再次培訓飛行員的話，各航空公司寧願不要波音推出的新款花哨客機。」前波音737 Max客機試飛員馬修·曼扎（Matthew Menza）表示，「因此，波音公司不得不在已有50年歷史的機型設計基礎上，推出新款機型。這還就真應了一句老話：不壞就不修。」

當然，在有幾十年歷史的老款客機基礎上推出新款機型並且保證駕駛方式基本一致，必須在機械設計方面創新。於是，曾經的一些賣點，如今就變成了挑戰。

比如說，在波音737客機推出的初期，航空出行在全世界範圍內火速升溫。據莫頓稱，該款機型整體機身較低，對大多數發展中國家的航空公司和機場而言，是大有裨益的。這些工人可以在沒有傳送帶的情況下徒手裝卸行李箱，同時在不需要梯子的情況下也可以維護引擎。

然而在隨後的幾十年里，為了適配更大的引擎，較低的機身卻成了主要的阻礙因素。

至2011年時，波音公司的高管已經開始質疑是否要停止737型客機的生產和使用。波音公司希望設計一款全新的單通道客機。然而，其競爭者空客公司（Airbus）在其單通道A320型系列客機上配備了一款全新的節能引擎，因此，波音又決定將重點再次放在這款機型的升級更新方面。

位於華盛頓州倫頓工廠未塗裝的波音737 Max 8型飛機。圖片來源：Ruth Fremson/The New York Times

對此，在波音工作了19年的前737 Max型客機駕駛艙設計師呂德克表示，「我們都對此表示不屑。心裡又想著，『又開始了，又是737』。」

「沒有人願意承認這種策略不安全，但我們真的覺得又遇到了不少限制。」他補充說。

一些工程師對此表示非常沮喪，並認為他們又需要再花數年時間打造同一款客機，並儘可能地不做大的變動。

波音737 Max基本保持了原有駕駛艙的布局設計，同時保留了原有控制飛機的滑輪等液壓系統（現代飛機設計中基本不再使用）。此外，機載電腦的處理能力也基本上和上個世紀90年代的家用計算機相當。據波音公司某發言人稱，為了確保安全性能，這款飛機的設計採用了恰當的技術水平。

當工程師升級新款設計時，有時候會產生連鎖效應，一併對飛機的操控方式進行升級，所以也不得不迫使波音公司更有創意地應對。

波音公司在升級過程中，新設計了一個可以調節移動機翼面板的系統，從而可以減少飛機增加的重量給飛機帶來的壓力。此外，波音還嘗試重新設計了數字屏幕上有幾十年歷史的實體儀錶組件。

隨著波音公司不斷地逼迫工程師設計出更大更節能的引擎，他們不得不再次面對機身高度這個問題。如果只是單純地加長起落架來提升機身高度的話，有可能會違反緊急撤離航空器的有關規定。

2012年，波音公司工廠生產線上的波音737型飛機發動機。圖片來源：Stephen Brashear/Associated Press

於是，工程師選擇將前起落架加長了幾英寸，同時將引擎位置向機翼兩端移動了一段距離。引擎位置非常合適，但波音737 Max在停穩時會稍微凸顯一個不平的角度。

雖然這個問題解決了，但同時又出現了新的問題。因為引擎更大同時還換了新的位置，導致737 Max機型在飛行操作過程中有向上傾斜的過程，甚至可能導致危險的傾角。

於是，波音工程師又設計了一個名叫MCAS的全自動防失速系統。這個系統會在機頭處於高迎角的情況下，讓飛機自動壓低機頭。波音本來打算讓MCAS系統自動在後台運行，從而保證其飛行操作與老款機型一致。因此，波音737 Max的培訓材料中並沒有提及該系統。

另一個比較稀奇的是，波音設計的這套MCAS系統只能依靠單一感測器，而其它大多數機型都配備了多個感測器。

多位沒有直接參与這個系統設計的前波音工程師表示，其同事之所以只保留單一感測器的原因，在於兩個感測器同樣會引發問題。如果兩個感測器中的某個感測器出現故障，系統還很難判斷哪個感測器出了故障。

相比之下，空客為了防範類似問題，則在某些機型上安裝了至少三個感測器。

對此，幾名前波音737 Max工程師（其中一位曾主要負責感測器部分）表示，在737 Max上安裝第三個感測器是不現實的。據他們稱，之前的737機型上都只有兩個感測器，但管理層希望盡量不做改動。

波音737 Max 8飛機底部的迎角感測器。圖片來源：Ruth Fremson/The New York Times

「一方面，他們希望省錢，而另一方面，他們有希望把認證和飛行測試有關成本降到最低，」某位負責737 Max飛行控制系統的工程師麥克·倫澤爾曼（Mike Renzelmann）說，「任一改動都需要另行認證。」倫澤爾曼並沒有參與有關感測器的討論。

此外，新款737 Max機型還缺乏一些現代安全功能設計。

大多數新款波音客機都配備有幫助飛行員完成飛行前各項檢查的電子系統，從而保證飛行員不會遺漏任一步驟，不錯過任何一個可能出現故障的部分。但在737 Max機型上，飛行員卻需要在操作手冊上人為地依次核對清單來完成起飛前檢查。

此外，另一些波音客機上還有另外一套電子系統。這套系統可以在飛行過程中針對異常活危險情況及時警告飛行員，並列出推薦的解決方案。

在波音737系列客機上，儀錶上的某個燈亮，即代表著某個故障問題，飛行員則需要人為地翻閱操作手冊來找到解決方案。

在失事的印尼獅航班機上，飛行員就曾與MCAS系統爭奪飛機的控制權。而在飛機墜入爪哇海之前，飛行員還在翻閱操作手冊，最終導致機上189人全部遇難。

「相比之下，我飛行的這款客機，」美國航空737機型資深機長塔耶爾說，「在遇到異常情況時屏幕上會出現警報。系統會告訴你這是什麼問題，同時還有推薦的檢查清單。」

而根據兩位前波音員工稱，波音公司最終決定不在737 Max上安裝這一套系統（這兩位員工也參與了該項決定），其主要考慮的原因是因為如果加入這套系統，相關監管機構則有可能要求所有飛行員參加培訓。

波音737 Max飛機的拉線和滑輪系統也相當複雜。

飛行員必須要拉動操控桿，才能帶動機尾的方向。相比之下，空客的飛機以及波音777和787等現代機型卻都是電子控制的，即飛行員的操控動作會以數據的形式錄入計算機，再通過機載電腦操控飛機。

這種設計的自動化程度高，其中還包括防止飛機飛行過快或過慢等危險情況的自動化系統。

對一些波音737飛行員而言，相比於電子控制系統，他們更偏向於拉線滑輪系統，因為在某種程度上，這樣的操作可以讓人感受到對飛機的操控能力。

在最近兩期空難事故中，調查人員認為，MCAS系統失靈，並操控了尾襟翼，從而使飛機向地面傾斜。

根據初步空難報告顯示，在失事的衣索比亞航空班機上，飛行員曾試圖通過切斷尾襟翼的電源，從而控制MCAS系統。切斷電源後，飛行員還曾試圖手動轉動座椅旁的方向盤來恢復控制。

波音737是最後一款將手動方向盤用作後背系統的機型。但波音公司早就知道，在飛機高速飛行過程中，轉動方向盤的難度並不小，可能還需要兩名飛行員共同操作才能轉動。

在衣索比亞航班班機墜毀前的最後時刻，副駕駛曾說，手動轉動方向盤這個方法不起作用。在他說完這句話後的1分49秒後，飛機重重地摔在地上，機上157人全部遇難。

文章來源：36Kr

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