一個迎角傳感器引發的空難

2020-12-05 EDN電子設計技術

據2018年10月29日發生的印尼獅航JT610空難已滿一年。作為2018年最嚴重的一起空難(遇難人數189人),失事機型又是波音最新的737MAX系列,這起空難一開始就引起了極大關注。45pednc

而根據最終調查報告,除了罪魁禍首波音737MAX的MCAS系統之外,印尼獅航的維護以及失事航班的機組也有相當的責任。45pednc

由於整個空難調查最終報告篇幅極長高達322頁,且內容極為詳盡,故筆者將分多篇文章對最終事故報告進行解析。波音MCAS與FAA的問題在之前一系列文章中已經分析很多,相信讀者們都已經審美疲勞了,今天就先講講報告中指出的印尼獅航的問題。45pednc

一個迎角傳感器引發的空難

JT610空難發生過程並不複雜:飛機左右兩側迎角傳感器(AOA)數據不一致,左側迎角傳感器故障導致輸入大氣計算機的迎角數據過大。而MCAS恰巧採用左側迎角傳感器數據並沒有進行數據比對,加上起飛階段手動飛行滿足了MCAS的啟動條件,由此引發飛行員與MCAS的人機大戰,進而引發空難。對於MCAS系統筆者早已撰文分析,本文不再贅述(見《737MAX全球停飛,給中國大飛機帶來什麼警示?》)。事故的發生從來不是一個環節出問題,而是層層失守所導致的。正如海恩法則所言:每一起嚴重事故的背後,必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隱患。而JT610空難也是始於AOA傳感器故障所帶來的問題。45pednc

失事飛機在10月26日從天津飛往萬鴉老的JT2748航班中,機長發現主顯示器上顯示空速與高度的故障旗。在飛機降落在萬鴉老後飛行員將這個問題報告給了機務,機務進行檢查之後消除了這一信息。而在10月27日該飛機飛行中反覆出現同樣的問題,機長同機務表示該問題反覆出現必須要採取措施,於是機務稱本場無法解決需要到登巴薩進行維修。當飛機於28日早飛到登巴薩後,便停場進行檢修,機務在執行了一系列檢查後決定更換飛機左側的迎角傳感器。由於本場備件並沒有迎角傳感器,便從巴淡島航空科技處調用了一個AOA傳感器(序列號14488)安裝上去,並放行飛機。45pednc

隨後飛機在28日執行了JT043航班(也即失事前最後一班航班)。在JT043航班的飛行中飛機剛起飛後就遭遇了如JT610空難一樣的情況,起飛後不久MCAS就要自動低頭俯衝,而飛行員與之搏鬥。與失事航班JT610不同的是,JT043航班的駕駛艙內有一名搭便車的飛行員坐在觀察席上,這使得駕駛艙內有三名飛行員。額外的飛行員在機長與副駕駛手忙腳亂應對時得以冷靜觀察局面,並關閉了自動配平電門由此關閉了MCAS,使得機組得以擺脫困境。45pednc

而機組決定在接下來的飛行中全程手動飛行,並且飛機左側抖杆器全程都在抖動發出警告。在飛機降落後機長雖然反映了飛機的問題,但是他只提到飛機遇到了空速與高度不可靠,並沒有提到抖杆器全程都在激活狀態,這使得他的報告並沒有引起重視,也沒有進行任何處理。而隨後飛機執行的航班就是JT610,JT610出現了JT043同樣的問題,而這次機組沒有那麼幸運,最終導致了空難的發生。45pednc

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JT043機組沒有完全匯報遭遇的問題,導致沒有引起上級重視45pednc

形同虛設的規章制度

在事故發生後,從失事現場發現飛機黑匣子之一FDR(飛行數據記錄儀)後數據的解析顯示飛機兩側迎角傳感器數據存在巨大的偏差,兩側傳感器偏差值達到了驚人的21度。而波音MCAS系統的缺陷使得其僅僅採用了錯誤數據的一側迎角數據,進而激活了MCAS。從前段航班飛行記錄以及失事航班飛行記錄中可以發現兩側迎角傳感器數據全程存在偏差,這還是在換了新的迎角傳感器後。按照737MAX的飛機維護手冊,在更換了迎角傳感器之後機務需要進行校準以確保精準,那麼28日飛機更換左側迎角傳感器後是否有進行校準呢?45pednc

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調查報告指出在更換了迎角傳感器後需要進行測試45pednc

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失事飛機上一個航班(JT043)起飛數據記錄,紅框中為飛行員與MCAS人機大戰,以飛行員關閉了MCAS獲勝而告終;藍框部分為飛機兩側迎角傳感器,可以看到全程紅線與綠線存在巨大的偏差45pednc

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失事航班(JT610)起飛數據記錄,紅框人機大戰,藍框為巨大的兩側迎角傳感器偏差45pednc

在更換了迎角傳感器(序列號14488)後機務有沒有按照規定進行校準測試成了調查的重點。在調查中給飛機更換了迎角傳感器的機務拿出了照片證明自己在更換後有進行測試,然而調查組發現沒有證據表明這些測試的照片是拍攝於失事的飛機(機號PL-LQP)極有可能是拍攝於別的飛機,無法作為對失事飛機進行過迎角傳感器測試的證據。而印尼調查組與波音以及NTSB也在別的737MAX上進行試驗,以驗證若按AMM手冊要求進行檢測的話是否能發現迎角傳感器的偏差。45pednc

在試驗中發現,對於本身存在巨大偏差的迎角傳感器,如果按照要求進行檢測很容易就能發現存在問題。而考慮到JT610迎角傳感器偏差達到了21度,若機務真有在安裝後進行測試,那必然會發現問題。45pednc

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使用正常的迎角傳感器裝在飛機上進行測試,會發現迎角數據顯示正常45pednc

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使用偏差值為33度的迎角傳感器安裝在飛機上進行測試,會發現根本無法完成檢測45pednc

由此調查組得出結論,印尼獅航的機務(隸屬於巴淡航空科技)在進行左側迎角傳感器更換後沒有按照飛機維護手冊的要求進行檢測,由此將問題迎角傳感器安裝在飛機上而不自知,進而開啟了空難的序幕。45pednc

並不準確的校準

更換上去的迎角傳感器(序號14488)是一個經過翻修,且有著合格標籤的部件,為何會存在高達21度的偏差呢?這個迎角傳感器最早安裝在馬來西亞航空的一架波音737-900上,當這個部件發生故障後便拆下來進行修理,隨後發現本地無法完成修理便送往美國進行修理,在美國翻修這個迎角傳感器的公司是美國佛羅裡達州的XTRA航宇科技。當調查組來到XTRA航宇科技進行調查並查閱當時這個迎角傳感器的檢修記錄。在調查中發現,XTRA完成迎角傳感器翻修之後,進行校準時所使用的儀器不是廠商所推薦的儀器,而是使用PEAK公司的SRI-201B角位置指示儀。45pednc

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XTRA航宇公司使用這個不在推薦列表上的儀器進行迎角傳感器校準45pednc

各種記錄顯示XTRA航宇確實按照廠商的技術手冊進行校準,但問題就出在沒有使用手冊推薦儀器上。調查組復現時發現,若該儀器REL/ABS開關在REL上,會使得迎角傳感器的兩個解析器的偏差無法被發現。45pednc

而由於該廠使用的設備不在原廠手冊上,導致這成為了一個盲區,由此使得存在巨大偏差的部件被當做合格件打上合格標完成翻修出廠了。45pednc

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就是這個開關,錯誤的模式導致沒有發現部件存在巨大偏差 45pednc

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「由於使用的檢測設備不在廠商手冊上,導致該模式下無法發現部件存在的巨大偏差」 45pednc

失敗的危害報告機制

雖說左迎角傳感器存在巨大偏差且沒有進行安裝測試發現問題直接導致了飛機迎角傳感器錯誤引發MCAS啟動,但事故的發生猶如瑞士奶酪:每一片都會有很多小孔,但是位置各不相同,唯有當每一片的小孔連成一片時才會導致光透過去。同樣危害發生後有多個環節可以進行攔截,但如果都失效了那就會造成損失。45pednc

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當每一層的小孔連成一條時,危害就會造成損失45pednc

翻修的迎角傳感器不合格,安裝後沒有進行檢測已經洞穿了兩道防線。JT043航班上發生了與JT610航班同樣的現象,所幸機組(或者說駕駛艙內那個搭便車的飛行員)這一層「奶酪」起了作用,將危害攔截了下來。考慮到JT043機組在空中遭遇的情況(MCAS啟動導致飛機不可控、抖杆器全程激活、空速高度不可靠),在JT043航班落地後應該對該飛機(也即失事飛機)進行全面檢修以排除故障,畢竟抖杆器激活這個事可是非常嚴重的。45pednc

根據波音的記錄,進入21世紀以來波音全部飛機總共發生過30次抖杆器激活。在這30次抖杆器激活中只有5次是選擇繼續飛行(包括JT043航班),其餘發生的案例全是返航或者就近備降(絕大多數為返航)。而根據某型國產客機航空工程師所言,他們的飛機在飛行中遭遇抖杆器激活的話,那飛機下來後必然是雞飛狗跳,不查個底朝天找出原因不罷休。45pednc

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機長選擇在抖杆器持續激活發出警告的情況下繼續執行航班飛行而不返航已經讓人覺得匪夷所思了,而正如上文所言,飛機落地之後機長沒有報告飛機抖杆器全程激活這一情況,導致該飛機故障沒有受到管理層重視,讓這飛機執行第二天的JT610航班。上天眷顧了JT043航班,使得他們沒有遭遇空難。然而JT043機組沒有完整匯報情況讓飛機停飛檢修,使得JT610航班帶著巨大的安全隱患飛上了天——這一次上天沒有眷顧JT610航班。45pednc

在事故最終報告中,調查組對獅航的危害報告機制提出了批評,認為JT043航班在經歷多重故障引起操控困難後應該被視為存在嚴重事故症候,需要由KNKT進行調查。由此要求獅航改進其危害報告管理機制,能準確地識別危害並且採取措施緩解風險。同時要求獅航加強對機組人員的SMS(安全管理系統)訓練以增強識別危害的能力。45pednc

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不合格的備件、未按規定執行檢測程序、沒有報告的嚴重事故症候,這些安全防線的洞穿是MCAS之外導致空難發生的另一面,暴露出來的問題顯示獅航管理混亂難辭其咎。空難的發生是多種因素綜合導致的,根據調查報告空難中遇難的飛行員也存在著一定的問題。限於篇幅原因,關於飛行員的部分會後續撰文分析。45pednc

願逝者安息,願同樣的悲劇不再發生。45pednc

(來源:科工力量;作者張仲麟;責編:Demi Xia 45pednc

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