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波音737MAX飞机机动性能增强功能分析

时间:2019-03-15 10:02来源:航空维修与工程 作者:中国航空

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摘要:介绍了波音737MAX的机动性能增强功能(MCAS),以及此功能的工作特点,并解释了印尼狮航坠机的原因。

2018年10月29日,印尼狮航JT-610航班(波音737MAX飞机)发生坠机事故,事故原因是由于飞行迎角(AOA)数据错误,使飞机出现非指令姿态向下,最终导致飞机坠毁。之所以飞机会出现非指令姿态向下,是因为涉及了波音737MAX飞机上全新的飞机操纵模块——机动性能增强功能(MCAS)的应用,以下对MCAS进行介绍和分析。

图1、737MAX飞机速度配平系统

1 波音737MAX飞机的速度配平系统

MCAS功能是波音737MAX飞机速度配平系统中的一个工作模式。波音737MAX飞机的速度配平系统包含两种工作模式,即速度配平和MCAS机动性能增强功能。

1.1 速度配平

速度配平的前提条件是在自动驾驶A/P未衔接的情况下,飞机处于大推力、低空速阶段。速度配平功能是通过飞行控制计算机(FCC)输出指令作动安定面,稳定飞机的速度,其主要作用是保持飞机空速的稳定性。

当飞机速度减小时,FCC通过速度配平指令调整安定面作动,使飞机出现低头倾向,从而使飞机速度增加;当飞机速度增大时,FCC通过速度配平指令调整安定面作动,使飞机出现抬头倾向,从而使飞机速度减小。整个调节过程都是为了保持飞机的速度稳定。

速度配平用于起飞、复飞的补偿功能。速度配平需要来自ADIRU的实际空速变化和发动机油门信号,以控制配平门限值。737MAX与737NG速度配平的组成完全相同。

1.2 MCAS功能

在波音737MAX飞机的FCC中加装了MCAS软件,由此产生了速度配平系统的另一种工作模式,如图1所示。而波音737NG飞机无此功能。

MCAS功能启动的前提条件是自动驾驶 A/P 未衔接,飞机处于高速运行且大迎角(AOA)时。MCAS的启动无需飞行员介入,当飞机的迎角超过空速和AOA门限值时,MCAS功能就自动启动。MCAS功能一旦启动,就会快速调整水平安定面,使机头朝下运动以减小迎角。MCAS的作用是快速作动安定面,以增强飞机俯仰通道的操纵特性。

图2、737MAX MCAS机动性能增强功能

2 MCAS功能特点

1)MCAS功能的触发应同时满足以下四个条件:

● 自动驾驶断开;

● FLAP在收上位;

● 飞行员没有在人工配平状态操作飞机;

● 飞机高速且大迎角。 

2)MCAS功能特点(图2所示)

● 使机头朝下运动,从而减小迎角;

● 配平马达加速驱动(高速驱动模式)。

3) MCAS功能的本质

MCAS功能与空客飞机的迎角保护功能类似,实质上就是迎角配平。

迎角配平主要用于减少飞机高速飞行中产生的诱导阻力,通过对最大迎角的限制来防止翼尖产生高压力差,利用迎角探测器探测AOA角度,并与飞机特定曲线进行比较,当AOA角度超过最大允许值时,安定面的前缘向上移动,从而产生低头力矩,直至使迎角低于特定曲线值为止。

图3、开脱 MCAS

3 如何脱开MCAS功能

飞机一旦同时满足了MCAS功能的4个触发条件,就自动启动MCAS功能,快速作动安定面,使机头朝下运动以减小迎角。

由于印尼狮航JT-610航班在高速环境下出现了迎角探测器故障,错误计算了数据,使飞机错误地认为AOA过大,导致自动驾驶脱开,从而满足了自动触发MCAS功能的条件而启动了MCAS功能,进而快速调整了飞机的水平安定面,使机头朝下运动,减小了迎角,导致了飞机的下坠。

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