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編者按： 自從波音737MAX飛機(jī)被停飛后，業(yè)內(nèi)開始重新審視MAX機(jī)型的操縱系統(tǒng)。前幾天在微信群中有網(wǎng)友提到了一個稱作LAM（著陸姿態(tài)調(diào)節(jié)器landing attitude modifier）的系統(tǒng)。筆者突發(fā)奇想，如果將不同機(jī)型置于同一個飛行條件下進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，或許會有非常有趣的結(jié)果。 筆者沒有飛過A320和B737MAX機(jī)型。文中涉及到兩種機(jī)型的功能均源自機(jī)型手冊。如果有錯誤還望各位不吝賜教。 （一）著陸頂風(fēng)切變的影響 對于著陸過程中的頂順風(fēng)切變問題，筆者已經(jīng)在《著陸“隱形殺手”——五邊頂順風(fēng)切變》一文中做過詳細(xì)的介紹，此處不再累述。 本文假設(shè)B737NG、B737MAX和A320飛機(jī)在五邊進(jìn)入相同的頂風(fēng)切變，借此比較三種機(jī)型的技術(shù)特點。 （1）飛機(jī)進(jìn)近速度140節(jié)。 （2）空中2000ft頂風(fēng)分量10kt。 （3）空中1000ft頂風(fēng)分量30kt。 （4）500ft至地面頂風(fēng)分量10kt。
（二）著陸頂風(fēng)修正原則 （1）波音737NG 使用自動油門時，將指令速度調(diào)到VREF 5 節(jié)。自動油門接通時，有足夠的風(fēng)和陣風(fēng)保護(hù)，因為自動油門的設(shè)計是在空速掉到指令速度以下時會快速調(diào)整推力，當(dāng)空速超過指令速度時，會緩慢減小推力。在顛簸天氣，平均推力將比需要的推力大以保持指令速度。結(jié)果是平均速度超過指令速度。 如果自動油門斷開，或者計劃在著陸前斷開，進(jìn)近速度修正的推薦方法是：在基準(zhǔn)速度上，加上1/2 報告的穩(wěn)定的頂風(fēng)分量，再加上高于穩(wěn)定風(fēng)的全陣風(fēng)增量。最小指令速度設(shè)置為VREF 5 節(jié)。1/2 的報告穩(wěn)定頂風(fēng)分量估算方法為：正頂風(fēng)為50%，45 度側(cè)風(fēng)為 35%，正側(cè)風(fēng)為零，它們之間的風(fēng)可用插入法來計算。 風(fēng)修正時，最大進(jìn)近速度不超過VREF 20 節(jié)，或著陸襟翼標(biāo)牌速度減5節(jié)，以較低的為準(zhǔn)。該技巧提供足夠的低速機(jī)動能力，并減小襟翼卸載的可能性。 ——《737 NG機(jī)組訓(xùn)練手冊》 B737NG機(jī)型的風(fēng)修正規(guī)則有兩個特點： 第一，僅適用于人工著陸。 第二，基于塔臺報告的地面風(fēng)計算，對于空中的陣風(fēng)變化并無修正。 也就是說，如果遇到五邊頂順風(fēng)切變現(xiàn)象，B737NG飛機(jī)要求機(jī)組或A/P“死追”目標(biāo)空速。 （2）波音737MAX 做風(fēng)修正時，最大進(jìn)近速度不超過VREF 15 節(jié)，或著陸襟翼標(biāo)牌速度減5 節(jié)，以較低的為準(zhǔn)。該技巧提供足夠的低速機(jī)動能力，并減小襟翼卸載的可能性。 ——《737 NG/MAX機(jī)組訓(xùn)練手冊本》 在著陸風(fēng)修正規(guī)則上，B737MAX機(jī)型將修正上限減小了5節(jié)，其他則與B737NG全無二致。 這里我們需要著重介紹的是B737MAX機(jī)型新增加的著陸姿態(tài)調(diào)節(jié)器（landing attitude modifier 簡稱LAM）。 The landing attitude modifier (LAM) system performs two functions. The first LAM function applies when the flaps are in the 30 or 40 unit position. The LAM system use the flight spoilers to keep the nose landing gear contact. The LAM system equally deploys flight spoilers on approach. This will decrease lift and make the airplane use a higher angle of attack.The spoiler position depends on the approach speed. Movement starts at approximately 10 knots above VREF. The second LAM function applies when flaps are positions 15 through 30units and the throttles are near the idle position. This function also equally deploys flight spoilers, to give more drag to keep glide slope capture capacity. ——《B737MAX系統(tǒng)描述》（SDS） LAM有兩項功能，這里我們著重介紹第一項功能。 當(dāng)襟翼在30或40位置時，如果空速超過“VREF 10kt”，LAM會自動升起飛行擾流板?？账倨x越大，擾流板升起的角度也越大。 該功能可以破話機(jī)翼升力，意在促使機(jī)組以更大的姿態(tài)維持下滑線。當(dāng)高度低于100ft或空速小于60kt時，LAM功能被抑制。 （3）空客320 A320飛機(jī)具備“最小地速保護(hù)”功能。這一功能通過進(jìn)近過程中實時的表速調(diào)整實現(xiàn)。 塔臺向A320機(jī)組通報地面風(fēng)向/風(fēng)速。機(jī)組將數(shù)據(jù)輸入MCDU中。系統(tǒng)遵循“VAPP = VLS 5 塔臺頂風(fēng)分量的1/3”的規(guī)則計算進(jìn)近速度。 在五邊進(jìn)近過程中，如果頂風(fēng)分量超過MCDU輸入的數(shù)值，則FMGS自動上調(diào)目標(biāo)空速。 （四）五邊頂風(fēng)切變 （1）B737NG飛機(jī) B737NG飛機(jī)基本上沿襲了傳統(tǒng)飛機(jī)的特性，操作復(fù)雜但“以人為尊”，可控性強(qiáng)。
自動油門接通狀態(tài)下，A/T會收油門“死追”140kt目標(biāo)空速。如果空速增幅較大，A/T會快速收油門至慢車。 但與飛行員主動加油門增速不同，頂風(fēng)激增導(dǎo)致的表速上漲，只是“一過性”的假象。 飛機(jī)并沒有因此“飛”地更快。恰恰相反，地速持續(xù)減小，預(yù)示著動能快速損失。 待飛機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定的頂風(fēng)氣團(tuán)后，“小地速 小基準(zhǔn)下降率 小油門”會導(dǎo)致空速快速減小，進(jìn)而刺激A/T大幅度增加推力。 這種油門大幅度、快速收加的現(xiàn)象俗稱“拉風(fēng)箱”。除了空速波動外，受發(fā)動機(jī)翼下吊掛布局的影響，它還會造成俯仰姿態(tài)的起伏變化。 所以，通常此時B737NG飛行員會斷開A/P和A/T，改用人工操縱。 在頂風(fēng)激增階段，將推力減小至45-50%N1左右（推力過小會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)加速性遲緩），容忍空速適度上漲。 待頂風(fēng)穩(wěn)定后，之前上漲的空速會抵消一部分減速趨勢，然后機(jī)組按需增加推力。
在下一階段的頂風(fēng)消失過程中，機(jī)組也可以人工操縱油門預(yù)見性的增加推力，減小空速下降的幅度和速率。 總的來講，B737NG就像是單反相機(jī)，對初學(xué)者非常不友好，但讓老鳥們愛不釋手。 每逢春秋兩季大風(fēng)沙塵來臨，在跑道頭看著737一架接著一架落地，320一架跟著一架復(fù)飛，“健身房”家的飛行員都會面露蒙娜麗莎式的微笑，然后風(fēng)輕云淡的念叨一句：“吃飯有桌子了不起啊？” （2）A320飛機(jī) A320飛機(jī)FMGS按照機(jī)組輸入的地面風(fēng)計算進(jìn)近速度（此處假定地面頂風(fēng)10節(jié)VAPP為140kt）。
當(dāng)五邊遭遇30kt頂風(fēng)時，A320的FMGS會自動上調(diào)目標(biāo)速度至140kt（VAPP 頂風(fēng)增量）。 除了頂風(fēng)激增帶來一定程度空速上漲，自動油門還會增加推力，以保持穩(wěn)定的160kt空速。 該設(shè)計意在保持較為穩(wěn)定的地速，減小飛機(jī)動能損失。飛機(jī)保持“大表速 大推力 高動能（地速）”的狀態(tài)進(jìn)入強(qiáng)頂風(fēng)穩(wěn)定階段，無疑會更為主動。
有之前的160kt表速兜底，強(qiáng)頂風(fēng)消失階段的表速下降趨勢，不會對飛機(jī)的機(jī)動余度造成損害。待頂風(fēng)重新穩(wěn)定在10kt時，F(xiàn)MGS會重新將目標(biāo)速度調(diào)回140kt。 如果說B737NG是單反的話，那A320就是傻瓜相機(jī)。但航班實踐證明，當(dāng)面對某些極限氣象條件時，“傻瓜相機(jī)”并不比“單反相機(jī)”更好用。 （3）B737MAX飛機(jī)
與B737NG相同，B737MAX遭遇強(qiáng)頂風(fēng)時A/T也會收油門減速。如果表速超過VREF 10kt的話，LAM還會將飛行擾流板升起一定角度。 如果機(jī)組采取在B737NG機(jī)型慣用的策略，斷開A/T，保持高于慢車的較小推力，容許表速適當(dāng)上漲，反而可能弄巧成拙。 因為表速超過“VREF 10kt”越多，LAM升起飛行擾流板的角度就越大。按照波音的設(shè)計，LAM對升力的破壞強(qiáng)于表速增加對升力的貢獻(xiàn)，機(jī)組必須同步增加姿態(tài)方可平衡二者間的“此消彼長”。 如果機(jī)組仍然遵循B737NG的飛行習(xí)慣，可能會帶著“表速略大 大迎角 小地速 小基準(zhǔn)下降率 小油門 飛行擾流板升起”的復(fù)雜狀態(tài)，去面對強(qiáng)頂風(fēng)穩(wěn)定后的減速趨勢，甚至于再下一個階段頂風(fēng)消失時減速趨勢。 與其如此，還不如模仿自動油門的“拉風(fēng)箱”飛法，快速且大幅度的改變推力，死追140kt目標(biāo)空速，確保其不超過VREF 10kt，以避免LAM介入其中。 好了，我們最后來歸納一下，當(dāng)飛機(jī)在五邊遭遇強(qiáng)頂風(fēng)時： （1）B737NG飛機(jī)會收油門保持140kt目標(biāo)空速。機(jī)組可以人工干預(yù)收油門的幅度，以減小后續(xù)飛行參數(shù)波動。 （2）A320飛機(jī)會加油門保持160kt的新目標(biāo)速度，機(jī)組無法干預(yù)這一過程。 （3）B737MAX飛機(jī)會收油門，并可能升起一定角度的飛行擾流板。機(jī)組如果人工干預(yù)收油門幅度，則LAM會放出更大角度的飛行擾流板。 完全相同的氣象條件，完全相同的飛行參數(shù)，完全相反處置方法，多么有趣的機(jī)型對比。 細(xì)心的讀者可能已經(jīng)看出來了。 B737NG的人工修正技巧，與A320的自動修正功能有著異曲同工之妙。二者都在利用表速作為“能量海綿”，平衡頂風(fēng)切變前后的狀態(tài)變化。 而在B737MAX機(jī)型上，由于LAM功能的介入，這種飛行方法基本不具備可操作性了。 如此重要的一種抗陣風(fēng)能力被B737MAX“閹割”掉，究竟是出于何種考慮？筆者會在番外篇中介紹,說來也真是讓人哭笑不得了。 番外篇 蒸汽朋克的“破壁人” 作為一個科幻電影迷，“蒸汽朋克”題材是筆者的最愛。 所謂“蒸汽朋克”(Steampunk)，通常是以19世紀(jì)工業(yè)革命時期為背景，將蒸汽機(jī)時代的機(jī)械技術(shù)擴(kuò)展到極致。用活塞、曲軸、凸輪、齒輪、鋼索搖臂等等構(gòu)建出一個不亞于數(shù)字科技的文明社會。動畫巨著《天空之城》、肖恩康納利主演的電影《非凡紳士聯(lián)盟》都是這一題材的翹楚。 “蒸汽朋克”的魅力在于，帶給人無限的遐想和迷思——電子化、數(shù)字化是否是人類發(fā)展的必然選擇？人類是否可以通過機(jī)械結(jié)構(gòu)無限繁復(fù)的疊加，構(gòu)建一個不亞于現(xiàn)在的高級文明？ 在B737MAX飛機(jī)MCAS系統(tǒng)為千夫所指的同一時間。同樣使用CFM LEAP發(fā)動機(jī)，而且風(fēng)扇尺寸更大的A320neo卻斬獲了史上最大訂單。 這讓很多人想當(dāng)然的認(rèn)為，B737MAX的空氣動力性能遜于A320neo。 這是不對的。 如果把B737飛機(jī)的“鋼索 液壓助力”操縱機(jī)構(gòu)安裝在A320neo上面，后者恐怕連正常起飛都很難做到。 因為A320是“放寬的靜穩(wěn)定性氣動布局”飛機(jī)，而B737是“靜穩(wěn)定氣動布局”飛機(jī)。 舉個不恰當(dāng)?shù)睦?，把大猩猩的小腦移植給人。人一定沒有大猩猩跑的歡實。 但是，人就是人。 人可以上天、入地、下海、翻跟頭、跨欄、耍雜技...... 而大猩猩只能在樹杈上吃香蕉。 進(jìn)化的路，都是自己選的。 作為B737MAX的主要賣點，CFM LEAP發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇尺寸較上一代CFM56發(fā)動機(jī)更大。B737MAX的主起落架高度過低，無法容納這個大尺寸的發(fā)動機(jī)。 最簡單的解決方案，是增加主起落架高度，以確保足夠的發(fā)動機(jī)離地間隙。 然而這意味著波音必須重新設(shè)計主起落架，增大主輪間距，重新設(shè)計設(shè)計輪艙，重新設(shè)計翼根結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計大翼油箱等等...... 這不是波音希望看到的賬單。 波音決定雙管齊下，一方面將發(fā)動機(jī)前移，進(jìn)氣道入口上仰；另一方面增加前起落架高度，讓飛機(jī)在地面保持一定角度上仰角。 第一項修改導(dǎo)致B737MAX在高迎角狀態(tài)下操縱品質(zhì)惡化。于是波音設(shè)計了“臭名昭著”的MCAS系統(tǒng)。再后面的事情，地球人都知道了。 第二項修改同樣存在后遺癥。前起落架增高，導(dǎo)致B737MAX在地面始終處于一個“昂首”的姿態(tài)。（B737MAX服役之初，機(jī)務(wù)圈內(nèi)哀鴻一片。據(jù)說身高低于1米80的機(jī)務(wù)，給B737MAX插耳機(jī)都需要踩個板凳。） 更危險的是，如果飛機(jī)著陸的姿態(tài)過小，則存在“三點接地”甚至于“前輪先接地”的風(fēng)險。 于是波音針對該問題設(shè)計了LAM系統(tǒng)。 按照波音的設(shè)想：進(jìn)近空速偏大，就意味著進(jìn)近姿態(tài)偏小。 當(dāng)LAM探測到空速超過VREF 10節(jié)后，會自動升起一定角度的飛行擾流板。升力被破壞后，機(jī)組就會被迫增加姿態(tài)。 這樣前輪的接地間隙不就有保障了么？
但這又隨之產(chǎn)生了第三個問題——在B737CL和B737NG機(jī)型上，擾流板系統(tǒng)是由機(jī)械結(jié)構(gòu)控制的，無法隨著空速變化自動調(diào)節(jié)角度。 于是沿用了50多年的鋼索、滑輪、扇形盤、擾流板混合器被波音“揮淚”拆除。B737飛機(jī)演化史上第一個“電傳操縱系統(tǒng)”就這樣buling buling地誕生了——電傳擾流板。 值得關(guān)注的是，LAM和MCAS是波音針對同一個問題，在同一時間段設(shè)計，遵循同一審查流程增設(shè)的“外掛”。 LAM對抖桿余度影響幾何？ LAM動作后“最小機(jī)動速度”指示能否相應(yīng)調(diào)整？ LAM升起飛行擾流板的角度是否設(shè)有上限？ LAM基于哪一側(cè)的空速數(shù)據(jù)動作？ 如果發(fā)生空速不可靠/不一致故障，LAM會否出現(xiàn)誤動作？ MCAS誤動作尚且可以通過“安定面配平切斷電門”制止。而LAM功能不會觸發(fā)減速板手柄升起。 一旦LAM誤動作，機(jī)組何以阻斷？ 波音對這些問題都語焉不詳，或者說諱莫如深。 回到“蒸汽朋克”的話題上，“機(jī)械鋼索 液壓助力”的操縱系統(tǒng)能否通過繁復(fù)疊加的“外掛”系統(tǒng)，實現(xiàn)足以媲美“多冗余度三軸電傳”操縱系統(tǒng)的性能呢？ 讓我們拭目以待吧。 “弱小和無知都不是生存的障礙，傲慢才是。” ——《三體》劉慈欣 |
