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波音737坠毁为C919提供新机遇

1/19 3月10日,埃塞俄比亚航空一架波音737Max8飞机在亚的斯亚贝巴起飞后6分钟坠毁,机上包括8名中国人在内的157名乘客全部丧生。而在不到5个月前的去年10月29日,印度尼西亚狮航610航班才在雅加达起飞后13分钟坠毁,机上189人也全部丧生。坠机事故发生后,全球哗然,包括中美欧在内的近50个国家和地区随即宣布全面停飞波音737Max系列飞机。目前中国正在研制波音737Max飞机的竞争机型C919,那么波音737Max的禁飞令是否会让波音一蹶不振,而中国的C919又能否借此打开新的一片天?本期《出鞘》就来谈波音737Max被禁飞。

2/19 波音737飞机被称为世界航空史上最成功的民航客机,也是民航业最大的飞机家族。但很少人知道的是,它的成功却是由一个开创性的设计造成的。上世纪60年代初,在波音707已经占领了远程航空市场,波音727又占领了中程航空市场的情况下,波音公司希望推出一款新的双发客机占领短程航空市场。这时候的短程航空市场,还是被DC-9和BAC-111等尾吊双发布局的飞机所占据,这种布局使得飞机的起落架高度降低,重量也变轻,最关键是气动效率也较高,而且噪声对乘客的影响也较小。

3/19 但面对尾吊双发的传统设计,波音设计师却在波音707和727飞机的基础上,坚持采用了翼下发动机的设计方案。这样设计好处是,一可以在生产上继续使用波音707和727的生产线和机舱模块(因为波音737采用的是波音707/波音727的机头和机身横截面);二可以为机翼减载,使得波音737的结构重量降低,经济性因此大大提高。

4/19 由于中短程航线是各大航空公司的主要利润来源,也是各大飞机制造商最关注的航空市场,波音为了进一步提高波音737飞机在运营上的经济性和在维修上的便利,将波音737飞机的发动机设计得离地很低,而且起落架也较低,这不仅使得地勤维护更加便利,旅客也可借由简便的登机梯自由上下机。但这种在当时看起来颇为智慧的设计,却为今天波音737飞机家族所遇到的灾难埋下了伏笔。

5/19 其实很多关注波音737Max飞机空难的读者,可能并不清楚这到底是款怎样的飞机。波音737自诞生以来,目前已经过了4代的发展,但每次升级换代基本构型均未发生大的改变,使其发生代系之别的变化主要体现在发动机与航电系统的升级上。从原型机系列使用的JT8D发动机开始,第二代经典型737在保持与前代高达七成通用性的设计下,修改机翼设计,适度延长机身,并使用了比JT8D省油25%的CFM56-3发动机。而第三代737NG系列则在第二代的基础上,继续升级机翼构型,机翼面积增加25%,载油量也增加30%,并换用了更安静省油的CFM56-7B发动机。

6/19 之后随着2010年欧洲空中巴士推出新一代更省油的A320neo机型,波音原有的第三代737系列客机遭遇重大挑战,为了应对便急忙推出了第四代737 Max系列客机迎战。737 Max系列共有737Max 7(对应第三代的波音737-700)、737Max 8(对应第三代的波音737-800)和737Max 9(对应第三代的波音737-900ER),以及将737Max 8增大起飞重量以适应高密度航线的737Max200以及用于对抗空客A321neo客机的737Max10,共5个细分型号,其中各细分型号之间在具体载客数上略有差别。此次连续失事的便是其中的主打型号737Max 8。

7/19 应该说,波音737Max系列飞机在机体结构与气动布局上,与之前的第三代波音737机型的差别并不大。主因在于全球单通道飞机的市场需求实在太大,而波音当时应对空客的挑战相当迫切,由于担心研发新机型存在一定的延迟风险(包括吹风洞等各种实验都要耗费大量时间),同时新的生产线投资巨大且产能可能无法满足需求,因此波音公司最终决定在第三代737系列飞机的基础上换装新型发动机,来实现更快更省油的效果。

8/19 波音737Max飞机省油的关键是大涵道比的LEAP-1B发动机。虽然这款发动机使得飞机燃油效率大幅提升(至少14%),但也给飞机的设计带来了不少问题,尤其是在上面所提到的飞机机身和机翼等不变的情况下,为保证发动机有足够的离地高度,波音设计师被迫提高了发动机的安装点,导致其上边缘超越了机翼表面,在飞行时极易扰乱机翼的上表面气流。此外因为737Max飞机原本的起落架也太短,波音设计师还被迫把发动机在机翼的位置往前上移,而这造成了更大的抬头力矩,使得飞机变得更加容易失速。

9/19 为了纠偏,波音设计师为737Max飞机开发了一套自动驾驶的MCAS系统,用来随时监测飞机攻角(目前可知这套系统安装于Max8和Max9)。根据外媒资料,一般当飞机的攻角超过了安全界限,这套系统就会自动压低737Max飞机的机头,并保持至少10秒钟,一直等到737Max飞机的攻角恢复正常后,才会自动解除。值得注意的是,737Max系列飞机上安装的MCAS系统,与原本737系列机型防失速系统有个很大的区别,就是后者一般不会自动地把机头向下推,而MCAS系统反而却会如此操作。

10/19 其实本来波音设计师的设计初衷看起来并没有什么大问题,毕竟飞行器很早就采取了成熟的自动驾驶辅助系统。但问题是,在飞机起飞与降落时,天气因素一般很容易造成空速波动,从而导致MCAS系统发出错误指令。由于此时飞机离开地面刚不久,一旦机头错误压低,飞行员操纵飞机的难度十分巨大。比如有美国媒体就通过研究美国国家航空航天局编制的数据库发现,在过去数月内,已有多名飞行员匿名上传了关于驾驶波音737Max 8飞机时出现的异常情况,这些担忧主要集中在飞机起飞时以及飞行时机头朝下而飞行员努力拉升其高度的时候。

11/19 但波音却似乎并没有对外界公布这些信息。波音隐瞒的原因,可能是为了增强737 Max机型的竞争力。因为在飞行员培训方面,那些原本执飞737旧机型,并准备换飞737 Max新机型的航空公司是波音最重要的市场,波音回避MCAS系统问题的信息,一方面可以提升航空公司对这款飞机的信心,避免客户被空客给抢走,另一方面也可以减少操作手册等方面的更新成本,还可以节省对飞行员进行专门培训的成本。所以在推广737Max系列客机的时候,波音一直宣称飞行员不需要做额外培训,也没有对MCAS系统的操作提供更多的必要信息。

12/19 目前波音是全球两家最大的飞机制造商之一,也是美国最重要的制造企业之一,而已有数十年生产历史的737系列飞机,更是波音重要的现金和利润来源。应该说,这次坠机事故如果长时间未解决,不仅可能重创波音的声誉,还会整个影响美国航空制造业的未来。目前特朗普已经做出了停飞决定,值得一提的是,这也是美国在6年内第2次停飞波音飞机。上一次还是在2013年,主角是因电池起火问题而停飞的波音另一款拳头产品——787客机。

13/19 但美国的停飞决定已经太晚了。在空难发生后,中国民航就已率先颁下停飞令,包括CNBC等部分美国媒体随即造谣,声称此事事关中美贸易战,质疑中国欲以波音订单作为中美贸易谈判的筹码。但随着之后其他国家纷纷追随中国加入停飞禁飞,显示各地航空界确实对波音737Max飞机的安全存有疑虑,反而衬托出中国先前决定停飞的做法是有节有理,而美国只不过是为了一己私利而愈显孤立。最后,美国《华盛顿邮报》甚至不得不发表评论称,中国领头停飞,意味着美国联邦航空局不再是世界上唯一的航空权威。那么中国的机会来了吗?

14/19 应该说,在波音公司没有给出可信的说法之前,两次空难引起的全球舆论震动仍会进一步发酵,无论是中国商飞还是空客,估计都已制定对策准备抢夺波音送出来的市场份额。但从这次事故,我们还是要给目前正在顺利推进的中国大飞机项目以重要警示,那就是即使C919已经胜利在眼前,都必须继续稳扎稳打,决不可为了赶进度而留下任何系统隐患。对于中国大飞机而言,2019年会是关键的一年,因为中国商飞先前已透露,2019年内余下三架C919的首飞试验将会完成。可以预见的是,随着在波音主力机型深陷信任危机,外媒今年势必会对中国C919项目各种挑刺。

15/19 当然C919的竞争对手可不止有波音737Max系列飞机,目前来看,能抢这个利好的还有空客的A320neo系列飞机(毕竟现在能拿出实机的只有空客)。比如据彭博社报道称,包括去年10月29日发生737Max飞机空难的印尼狮航在内的许多航空公司,都已经在考虑改用空客的飞机替代原先准备订购的波音737Max飞机。而根据最新数据统计,空客的A320neo系列飞机目前已经获得了100多家客户超过6500架确认订单,在同级别飞机市场份额中占比达60%。一旦波音的737家族因为此次事故而一蹶不振,空客A320系列飞机势必称霸未来价值2.4万亿美元的单通道飞机市场。

16/19 不过中国大飞机也并非没有机会,特别是在中国未来20年单通道飞机的需求量就达5730架,占新飞机需求总量的75%的情况下,中国航空制造业在面对波音和空客时,势必会有更大的博弈实力。中国商飞的C919客机,与遭遇信任危机的波音737Max和占据较大市场份额的A320neo正是竞逐类似航空市场的对手。虽然C919飞机目前还没有实现量产投入市场,而且短期内中国商飞也无法做到完全替代波音,但从长远来看,中国商飞在整个飞机制造和研发领域正处于蓄积力量的状态,仅凭波音让出的国内市场就能获得不错的利润,利好还是相当大的。

17/19 回到此次空难可以看出,由于对市场需求和企业利润过度看重,以及对同类产品市场竞争的过分回应,波音在技术上绝对采取了投机的心态,从而将一款新型飞机置于了一个系统性的风险之中,也将许多信赖波音制造的乘客置于了风险之中。目前波音表示正在升级其MCAS系统软件(尽管这早在去年10月首次空难就该做),而且人们也正在等待埃航空难的调查结果,但在调查结果出来之前,作出停飞的决定无论如何都是正确的。因为不管是飞机制造商还是航空公司,抑或监管单位,都不应该拿乘客生命做赌注。如何在利润和安全性上进行抉择,波音为C919作出了最好的“示范”。

18/19 当然,我们需要考虑的还有另一个重要问题,那就是如何在人工与智能之间进行抉择。在法航447号班机空难之后,高度自动化系统如何与人实现高效率的交互,人在自动化系统失灵时的正确介入措施,以及关键控制系统如何妥善应对系统性风险的爆发,就曾是非常热的话题。而在人人都喊人工智能的今天,不仅飞机,就连汽车也都很快就将迈入自动驾驶时代,如今波音飞机空难的例子再度提醒我们,这些话题至今依然需要我们认真思考,毕竟谁的命都不是白捡来的。那么本期《出鞘》就到这里,我们下期再见。

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