波音737max的MCAS系统是什么？从何而来？

在了解MCAS系统是个什么东东之前，我么先了解以下三个信息：

第一，我们先科普下适航：适航当局通过对民用航空产品和零部件进行各种适航审定，并颁发相应的适航证件来确认其适航性，证件是其合法的资格的凭证。适航证件科分为：设计批准类、生产批准类、营运类和机载设备类。一切都以确保飞行安全为最终目的目的。

第二，大飞机属于一个复杂产品，在产品的全生命周期中通常会采用构型管理和 基线的思想，即在生命周期的每一个阶段完成之后都会有 一个设计构型产生，在设计构型达到一定标准之后会形成 一个研发基线，例如功能基线、分配基线和产品基线等。

每一个生命周期阶段的完成都要伴随着技术评审和审核（适航认证）， 以确定当前研发方向的正确性和成熟度。原则上通过评审 的研发基线不能随意变更，除非需求出现重大的变动。

第三，简单介绍一下波音飞机的所有型号，从划代的角度来看波音737可以分为四代：

第一代波音737：也是最早的737，有两种大的型号-100，-200，1967年开始交付客户，1988年停产，是波音公司上世纪70-80年代波音737飞机的主流。

这一代的737非常容易辨别，飞机机翼下吊挂了2台细长的喷气发动机，从机翼前方延伸到机翼后方，这一代飞机早已退役，国内外几乎看不到了。

737早期的-100，-200型号，发动机细长是主要特征  

第二代波音737：第二代就是1984-2000年生产的波音737-300,400,500，主要是改用了更大风扇直径的CFM56发动机，而且机身相比第一代加长了，-300比-200型号加长了2.64米，发动机非常省油，从外观看起来就是发动机短粗多了，在中国已经完全退役，在美国还有少量继续飞行。

就是波音737-300飞机，可以看出飞机发动机短粗外伸是主要特征

第三代波音737，这是中国航班运行的主力之一，另外一种机型是空客A320。

更新一代是90年代出现的波音737-NG，1997年投入生产，现在还在生产，总数生产了7000架，737NG的含义是波音737新一代飞机的意思，包含了波音737-600，-700，-800，-900，飞机保留了原始737飞机的机身直径，做了机翼改进和机身加长，有的型号选装了机翼尖端翼梢小翼，除此之外，从外观来说和-300，-400,500区别不大，中国现役的波音737绝大多数就是这一代，这也是现在世界各国波音737的主力。

波音737NG提供了很高的机型通用性。新一代737的四种机型间有98%的机身零部件通用性、95%-100%的地面支援设备通用性和100%的发动机通用性。新一代737和传统型737之间具有驾驶舱通用性，机组人员的驾驶资格是相同的，在零备件、地面支援设备和地面操作方面也有通用性。这为航空公司节约很多费用。

从运行效果看，中国现有的波音737-700，-800和-900飞机，运行效率很高很安全。

737-NG的-700飞机比上一代更长

严格说来，除了这次发生事故的第四代737MAX飞机，传统737家族也出过些事故，不管是二代还是三代737客机，都出现过比较诡异的方向舵自动动作导致坠毁的事故，但是波音公司经过多年调查后始终无法解决，由于事故发生并不频繁，发生事故也非常罕见，最终作为一个悬案不了了之。

第4代波音737，也叫波音737MAX

最新一代是2010年后发展的最新型号737MAX，型号包含了737MAX-7，-8，-9，-10，也是这一次事故的罪魁祸首。这一代飞机从2017年开始交付，中国只有不到100架，仅是大型民用运输机总数的零头。

波音737MAX是在波音737-800ng上改造的新型号客机。其主要的改造包括：

1、太高了起落架；

2、改用了大发动机；

3、驾驶舱航空显示系统改用了大屏幕；

4、相应的传感器位置调整；

5、相应的失速管理和侧向阻尼计算机系统的改动；

波音737Max最大限度的继承了737-800ng已经适航认证的部分，减轻了对整体飞机适航认证方面的压力。

波音737家族

了解以上三个信息之后，我们再看看MCAS如何而来：

波音737MAX飞机配备的是最新的LEAP发动机，发动机更大了，切整流罩已经没有用，只能把发动机的位置继续挪前，而且挂架更向上，已经从翼下到达了机翼前缘的位置，于是，这个发动机的位置从飞机的重心下方附近挪到了重心之前，发动机短舱产生的升力成为作用在飞机上的抬头力矩, 并且在接近失速的大攻角情况下，发动机短舱产生的升力急剧增加，飞机有强烈抬头倾向，然而，根据适航条例，当攻角增加时，使飞机继续抬头所需要的拉杆的力量不得减小。其实理想的情况是攻角越大，抬头所需的杆力逐步增加，天然起了阻尼的作用。比如说汽车的方向盘在高速的时候比中速时候“更重”，就是出于安全的考虑。而这个MAX，一到大攻角的情况下由于发动机短舱产生的抬头力矩，会使得继续抬头拉杆所需的力量减少。如果飞行员手工操作以恒力拉杆，一不小心就过了头失速了，这样是根本拿不到适航证的，于是，MCAS闪亮登场了。

MCAS的神逻辑

MCAS只适用于手动飞行，不会在自动驾驶接通时启动。道理很简单，因为自动驾驶的逻辑早就把抬头力矩考虑进去了，不用MCAS来补偿，MCAS补偿抬头力矩的办法，是调整水平尾翼，给一个向下的配平，抵消掉发动机短舱产生的抬头力矩，MCAS的输入是一个攻角传感器的读数。虽然飞机上有两个攻角传感器，但MCAS只看一个。这个真是神了，没有冗余，不互相校验检测，为什么设计成这样只有波音知道。如果攻角传感器的读数表明飞机攻角已经接近失速攻角，并且飞行员是人工飞行，襟翼在收起状态，MCAS立刻启动，如果飞行员拉杆抵消MCAS向下的配平，那么MCAS会加大向下配平的程度。我设计的用途就是要防止飞行员拉杆过度，那么如果你拼命拉杆抵消我，你一定是个愚蠢的飞行员，让我来拯救你吧！如果飞行员手动配平水平尾翼，MCAS会暂停10秒，然后根据攻角传感器的读数再次启动，MCAS向下的配平没有限制，可以配到水平尾翼的低头极限，也就是“斯图卡”轰炸机的姿势。

“斯图卡”俯冲轰炸机俯冲轰炸示意图，可精准打击

如何拯救MCAS

印尼空难之后，FAA要求波音做的改进是：

1、要冗余，要校验，不能有单点失效这种事情。第二个攻角传感器要用起来；

2、MCAS不能机头向下无限制，到一定程度就停，不能搞成“斯图卡；”

这个就是波音所谓的四月要发布的飞控系统更新。其实从11月开始做，原先是要一月发布的。测试过不了关，拖到四月。如果这次埃塞航空难再有什么新发现，肯定还需要补丁。再说了，虫虫是杀不完的，杀了一个虫，新造两个虫是软件开发常态...    

综上所述：波音737机型设计于50年前，对其进一步改进其实有很多限制因素！适航本身是为了安全性，为了减轻整体飞机适航认证方面的压力，竟然违背复杂产品生命周期规律，违背了适航的真正目的—“安全”！通过一次次修补BUG来减少适航认证，去追求市场利益最大化，只能让复杂问题更加复杂！历史的教训一次次给我们敲响的警钟，希望警钟能够长鸣……

如何让复杂问题简单化，也许需要回归复杂产品生命周期中，重新规划顶层设计，回归到适航本质—“安全”！