波音737 Max：上世纪60年代的设计，90年代的计算能力

编者按：据可靠消息报道，截至5月23日，国航、南航、东航、厦航、山航等五家中国航空公司已就波音737 Max飞机长时间停飞以及订单无法按时交付所造成的损失，正式向波音公司提出索赔。波音737系列飞机是全球范围内销量领先的单通道机型之一，为什么半年之内新款波音737 Max会连续出事？这篇翻译自《纽约时报》的文章，原标题是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的核心问题，即上个世纪60年代的设计、90年代的机载电脑计算能力。此外，在2011年空客公司推出配备更节能引擎的单通道客机的背景下，波音也不得不快速地推出新款竞争产品。而这个过程中，波音似乎有意忽视了更重要的安全问题……

图片来源：Bettmann, via Getty Images

大多情况下，波音飞行员开始驾驶新型波音飞机时，他们只需要学习转动一个圆形把手，再拨动另外两个开关即可。

然而，市面上最新的波音737 Max机型，其上手驾驶方式却不太相同。

要驾驶新型波音737 Max飞机，飞行员需要完成52年前和驾驶第一架波音737飞机相同的7步操作方式：关闭机舱空调、调整气流设置、启动发动机、为辅助动力系统供油、恢复气流设置至原位、再次打开客舱空调，最后再启动发电机。

波音737 Max机型基本上可以说是老款737机型的延续。其仍然采用了有几十年历史的旧系统，其中很多局部系统从第一款波音737型飞机沿用至今。

相比于设计全新的机型，这种在老款机型基础上更新升级的策略，给波音带来了巨大的竞争优势。

就飞行员而言，他们驾驶起来非常得心应手；而对航空公司来讲，他们也不需要斥巨资用于培训飞行员和机务人员。而对波音公司来说，相比于“从头再来”，这种策略无论是时间上还是成本上都有明显的优势。

然而，波音采取的这种策略，在5个月内连续发生2起致命航空事故后，却给波音带来了巨大的危机。

波音737 Max机型沿用并更新了波音737型飞机的设计。整架飞机大体上都是采用老款设计和系统“拼凑”而来，而且缺乏在危机中非常关键的有关安全功能设计，而这些安全功能多年以来却是其它机型的“标配”。

此外，在现代众多波音飞机机型中，也只有波音737 Max没有电子警报系统。这套系统主要功能是对飞机故障发出警告，并提供相应解决方案。因此，波音737 Max的飞行员必须手动翻阅操作手册才能了解有关问题并寻求答案。

同时，为了确保这款新机型能够像老款机型一样正常飞行，波音公司在737 Max机型上采用了临时的解决方案，而这些“变通方案”，则有很大的安全隐患。

虽然目前还没有最终调查结果，但调查人员怀疑，其中为适配更大的引擎而设计的防失速系统，是导致今年3月和去年10月分别发生在埃塞俄比亚和印度尼西亚的空难的主要原因。

美国航空（American Airlines）飞行员工会发言人、具有10多年波音737飞行经验的资深机长丹尼斯·塔耶尔（Dennis Tajer）曾说，“波音737 Max并不是你父亲的老别克老爷车”。

他还说，“我们都知道，这款新机型其实就是采用的上个世纪60年的波音737的设计。”

1998年西雅图，时任波音公司总裁狄恩·松顿（Dean Thornton）在推出新款波音737-400飞机时的留影。图片来源：Benjamin Benschneider/The Seattle Times

波音737 Max在全球订单数量超过了5000架，是波音历史上最畅销的一款机型，但却在一瞬间臭名昭著。

由于波音公司推迟提交软件修复方案，全球范围内的监管机构可能还需要几周甚至几个月才能解除对波音737 Max的禁飞令。而在美国境内，西南航空（Southwest Airlines）和美国航空也根据禁飞令双双将其旗下波音737 Max停飞期限延长至今年5月。

在波音公司方面，其也放慢了这款机型的生产速度。这一举措也会进一步影响其盈利情况，不少客户也在考虑是否要取消订单。自埃塞俄比亚空难以来，波音公司股价也下跌了约17%。

“波音737型飞机曾是最先进的客机，但这已经是50年前的事了，”曾参与设计波音737 Max驾驶舱的前波音公司工程师里克·鲁德克（Rick Ludtke）说，“然而，就目前的大环境而言，这并不是一款好飞机。”

一直以来，波音737型飞机都是值得信赖的一款机型，投入商用以来的几十年中发生的空难事故也相对较少。对此，波音公司发言人戈登·强德罗（Gordon Johndroe）辩护称，航空公司希望我们以波音737型飞机为基础，开发新款的单通道客机，而且飞行员也参与了其设计。

“听取飞行员的心声，也是我们工作的重点之一。他们的多年驾驶经验，对我们开发新款机型而言也起着至关重要的作用，”强德罗在一份声明中称，“波音公司和飞行员有着共同的目的，即都非常重视安全，所以我们也非常认真地听取了他们的反馈意见。”

在前不久的一份声明中，波音公司的首席执行官丹尼斯·米伦伯格（Dennis Muilenburg）表示，发生于印度尼西亚和埃塞俄比亚的空难事故，有可能都是因为波音737 Max全新设计的防失速系统失灵导致的。“我们有责任消除隐患风险，我们也知道该如何去解决这个问题。”他说。

1967年1月17日，在西雅图附近的一个工厂内，各航空公司空乘人员为第一架波音737飞机举行了香槟洗礼仪式。波音公司把这款飞机定位为大型客机的小型替代机，波音737飞机也因此获得了“波音宝宝”（Baby Boeing）的昵称。

在初期，波音737的销量并不如其最大的竞争对手麦道公司（McDonnell Douglas）。

据上世纪70年代早期波音737飞机市场营销经理彼得·莫顿（Peter Morton）称，波音公司在1972年间一共只交付了14架波音737飞机，并曾计划将737项目卖给日本的一家制造商。“当时我们面临一个重要抉择，即到底是结束这个项目，还是继续投资。”莫顿说。

最终，波音选择了继续投资。随着1978年美国政府解除对航空的管制，波音737也因此终于开始大卖。6年后，波音在737型的基础上更新推出了一系列“经典”机型，随后又在1997年推出了“下一代”机型，并在2017年推出了737 Max机型。

波音公司位于华盛顿州伦顿工厂的波音737 Max飞机生产线。图片来源：Ruth Fremson/The New York Times

如今，美国国内航班中，有三分之一的机型都是737系列飞机，该机型也是所有机队中占比最多的。

在波音的三次“重新设计”中，每次都推出了全新引擎，同时还对机舱设计以及其它方面进行了调整。但为了满足各航空公司的需求，波音并没有进行较大的设计改动。

航空公司希望新型737客机和老款机型保持一致，这样就可以省去飞行员在飞行模拟器中培训的高额费用，同时还可以轻松地上手驾驶新型客机。

波音的这个策略的确起了作用。从美国联邦航空管理局（FAA）的规定来看，从老款737客机过渡至新款737客机后，FAA也从未强制要求飞行员必须接受飞行模拟器训练。

“如果推出新型客机后需要再次培训飞行员的话，那各航空公司宁愿不需要波音推出的新款花哨客机。”前波音737 Max客机试飞员马修·曼扎（Matthew Menza）表示，“因此，波音公司不得不在已有50年历史的机型设计基础上，推出新款机型。这还就真应了一句老话：不坏就不修。”

当然，在有几十年历史的老款客机基础上推出新款机型并且保证驾驶方式基本一致，必须在机械设计方面创新。于是，曾经的一些卖点，如今就变成了挑战。

比如说，在波音737客机推出的初期，航空出行在全世界范围内火速升温。据莫顿称，该款机型整体机身较低，对大多数发展中国家的航空公司和机场而言，是大有裨益的。这些工人可以在没有传送带的情况下徒手装卸行李箱，同时在不需要梯子的情况下也可以维护引擎。

然而在随后的几十年里，为了适配更大的引擎，较低的机身却成了主要的阻碍因素。

至2011年时，波音公司的高管已经开始质疑是否要停止737型客机的生产和使用。波音公司希望设计一款全新的单通道客机。然而，其竞争者空客公司（Airbus）在其单通道A320型系列客机上配备了一款全新的节能引擎，因此，波音又决定将重点再次放在这款机型的升级更新方面。

位于华盛顿州伦顿工厂未涂装的波音737 Max 8型飞机。图片来源：Ruth Fremson/The New York Times

对此，在波音工作了19年的前737 Max型客机驾驶舱设计师吕德克表示，“我们都对此表示不屑。心里又想着，‘又开始了，又是737’。”

“没有人愿意承认这种策略不安全，但我们真的觉得又遇到了不少限制。”他补充说。

一些工程师对此表示非常沮丧，并认为他们又需要再花数年时间打造同一款客机，并尽可能地不做大的变动。

波音737 Max基本保持了原有驾驶舱的布局设计，同时保留了原有控制飞机的滑轮等液压系统（现代飞机设计中基本不再使用）。此外，机载电脑的处理能力也基本上和上个世纪90年代的家用计算机相当。据波音公司某发言人称，为了确保安全性能，这款飞机的设计采用了恰当的技术水平。

当工程师升级新款设计时，有时候会产生连锁效应，一并对飞机的操控方式进行升级，所以也不得不迫使波音公司更有创意地应对。

波音公司在升级过程中，新设计了一个可以调节移动机翼面板的系统，从而可以减少飞机增加的重量给飞机带来的压力。此外，波音还尝试重新设计了数字屏幕上有几十年历史的实体仪表组件。

随着波音公司不断地逼迫工程师设计出更大更节能的引擎，他们不得不再次面对机身高度这个问题。如果只是单纯地加长起落架来提升机身高度的话，有可能会违反紧急撤离航空器的有关规定。

2012年，波音公司工厂生产线上的波音737型飞机发动机。图片来源：Stephen Brashear/Associated Press

于是，工程师选择将前起落架加长了几英寸，同时将引擎位置向机翼两端移动了一段距离。引擎位置非常合适，但波音737 Max在停稳时会稍微凸显一个不平的角度。

虽然这个问题解决了，但同时又出现了新的问题。因为引擎更大同时还换了新的位置，导致737 Max机型在飞行操作过程中有向上倾斜的过程，甚至可能导致危险的倾角。

于是，波音工程师又设计了一个名叫MCAS的全自动防失速系统。这个系统会在机头处于高迎角的情况下，让飞机自动压低机头。波音本来打算让MCAS系统自动在后台运行，从而保证其飞行操作与老款机型一致。因此，波音737 Max的培训材料中并没有提及该系统。

另一个比较稀奇的是，波音设计的这套MCAS系统只能依靠单一传感器，而其它大多数机型都配备了多个传感器。

多位没有直接参与这个系统设计的前波音工程师表示，其同事之所以只保留单一传感器的原因，在于两个传感器同样会引发问题。如果两个传感器中的某个传感器出现故障，系统还很难判断哪个传感器出了故障。

相比之下，空客为了防范类似问题，则在某些机型上安装了至少三个传感器。

对此，几名前波音737 Max工程师（其中一位曾主要负责传感器部分）表示，在737 Max上安装第三个传感器是不现实的。据他们称，之前的737机型上都只有两个传感器，但管理层希望尽量不做改动。

波音737 Max 8飞机底部的迎角传感器。图片来源：Ruth Fremson/The New York Times

“一方面，他们希望省钱，而另一方面，他们有希望把认证和飞行测试有关成本降到最低，”某位负责737 Max飞行控制系统的工程师麦克·伦泽尔曼（Mike Renzelmann）说，“任一改动都需要另行认证。”伦泽尔曼并没有参与有关传感器的讨论。

此外，新款737 Max机型还缺乏一些现代安全功能设计。

大多数新款波音客机都配备有帮助飞行员完成飞行前各项检查的电子系统，从而保证飞行员不会遗漏任一步骤，不错过任何一个可能出现故障的部分。但在737 Max机型上，飞行员却需要在操作手册上人为地依次核对清单来完成起飞前检查。

此外，另一些波音客机上还有另外一套电子系统。这套系统可以在飞行过程中针对异常活危险情况及时警告飞行员，并列出推荐的解决方案。

在波音737系列客机上，仪表上的某个灯亮，即代表着某个故障问题，飞行员则需要人为地翻阅操作手册来找到解决方案。

在失事的印尼狮航班机上，飞行员就曾与MCAS系统争夺飞机的控制权。而在飞机坠入爪哇海之前，飞行员还在翻阅操作手册，最终导致机上189人全部遇难。

“相比之下，我飞行的这款客机，”美国航空737机型资深机长塔耶尔说，“在遇到异常情况时屏幕上会出现警报。系统会告诉你这是什么问题，同时还有推荐的检查清单。”

而根据两位前波音员工称，波音公司最终决定不在737 Max上安装这一套系统（这两位员工也参与了该项决定），其主要考虑的原因是因为如果加入这套系统，相关监管机构则有可能要求所有飞行员参加培训。

波音737 Max飞机的拉线和滑轮系统也相当复杂。

飞行员必须要拉动操控杆，才能带动机尾的方向。相比之下，空客的飞机以及波音777和787等现代机型却都是电子控制的，即飞行员的操控动作会以数据的形式录入计算机，再通过机载电脑操控飞机。

这种设计的自动化程度高，其中还包括防止飞机飞行过快或过慢等危险情况的自动化系统。

对一些波音737飞行员而言，相比于电子控制系统，他们更偏向于拉线滑轮系统，因为在某种程度上，这样的操作可以让人感受到对飞机的操控能力。

在最近两期空难事故中，调查人员认为，MCAS系统失灵，并操控了尾襟翼，从而使飞机向地面倾斜。

根据初步空难报告显示，在失事的埃塞俄比亚航空班机上，飞行员曾试图通过切断尾襟翼的电源，从而控制MCAS系统。切断电源后，飞行员还曾试图手动转动座椅旁的方向盘来恢复控制。

波音737是最后一款将手动方向盘用作后背系统的机型。但波音公司早就知道，在飞机高速飞行过程中，转动方向盘的难度并不小，可能还需要两名飞行员共同操作才能转动。

在埃塞俄比亚航班班机坠毁前的最后时刻，副驾驶曾说，手动转动方向盘这个方面不起作用。在他说完这句话后的1分49秒后，飞机重重地摔在地上，机上157人全部遇难。

译者：井岛俊一