近日,波音737 MAX8客機接連發生兩起墜機事故成為全球焦點,慘痛的教訓令大多數國家的航空公司第一時間全面停飛這一機型。根據目前公開資料分析,這兩起墜機事故很可能都源于波音737 MAX8客機加裝的自動防失速系統(MCAS,機動特性增強系統)。
關於自動防失速系統媒體已經說得很清楚,但選擇該系統背後的發動機卻比較少被提及。今天,我們就來說說這事。
自動防失速系統的任務是為了幫助機組人員在駕駛飛機的過程中,避免出現機頭抬高到危險仰角而發生失速的情況。如果出現這一情況,該系統可以自動操縱舵面,將機頭降低,增加空速。但是,一旦飛機的攻角傳感器出現誤判的故障,將錯誤的飛行仰角數據傳輸給自動防失速系統,就會導致該系統在正常飛行的狀態下將飛機轉入俯衝狀態。
這時,飛行員如果無法關閉自動防失速系統,或者在手動操縱情況下無法抗衡自動防失速系統的控制(在印尼獅航墜機事故中,據稱飛行員在飛機墜地之前與自動防失速系統“搏鬥”了長達十多分鐘,但是終告失敗),飛機最後就會觸地撞毀。
事實上,之所以波音737 MAX8客機會加裝這一看似“保險”的自動防失速系統,根源就在於該機換裝了尺寸更大的新型發動機。之前的上一代波音737NG系列客機裝備的是CFM公司生產的CFM56-7系列高涵道比渦扇發動機。
為了進步一延長737系列客機的生命、挖掘其改進潛力,並且與空客公司的A320系列抗衡,波音公司在2011年開始研製新一代波音737
MAX系列客機。該系列客機最為顯著的改進之處,就在於採用了直徑和推力更大的LEAP-1B高涵道比渦扇發動機(同樣出自CFM公司,其同系列的LEAP-1C發動機配裝我國C919客機)。CFM56-7渦扇發動機的風扇直徑為1.55米,而LEAP-1B渦扇發動機的風扇直徑增大到1.77米。
但是,波音737客機在原本的初始設計中,根本沒有考慮到安裝直徑如此之大的高涵道比渦扇發動機,其主起落架相對較短。如果要加長主起落架,則主起落架艙也要隨之增大空間,由此帶來的連鎖反應幾乎等於要設計機身布局,這對于波音公司來說也是難以接受的。所以,波音公司不得不採取妥協的方案,在波音737
MAX8客機上將LEAP-1B渦扇發動機的安裝位置前移並抬高,由此就帶來了該機在某些飛行狀態下容易進入大仰角失速的隱患。
而為了消除這個隱患,波音公司又像是打補丁一樣,再為波音737 MAX8客機加裝一套自動防失速系統。最後沒想到是,自動防失速系統這個原本為了挽救機組人員和乘客生命的 “補丁”,竟然成為了奪走數百名無辜生命的“毒藥”。
其實,為飛機換裝更好的發動機以取得性能上的大幅提升,在軍用飛機領域也有不少前車之鑑和成功案例。比如,英國曾經為從美國採購而來的F-4“鬼怪”Ⅱ戰鬥機換裝本國的“斯貝”Mk202渦扇發動機,代替原有的J79渦噴發動機。
其初衷是很好的,但是結果卻差強人意,F-4“鬼怪”Ⅱ戰鬥機換發後固然航程有所增加,但是最大平飛速度和實用升限卻下降很多,以至於其再也無法勝任高空高速截擊任務。印度空軍也曾經希望用AL-31F渦扇發動機裝備在米格-27上,代替其原有的R-29B渦噴發動機,最後也是發現得不償失。
而談到成功案例,也有不少,不過都是在設計階段就解決了換發問題。比如,我國與巴基斯坦聯合研製的“梟龍”戰機,其最初設計是準備裝備美制F404渦扇發動機,後來更換為俄制RD93渦扇發動機。而殲-10戰機最初是按照配裝渦噴-15發動機設計的,後來才換裝為俄制AL-31FN,並且進行了後機身修型,大幅降低了飛行阻力。