03.26 波音系列飛機自動控制系統權限高過飛行員?空客:那是你沒飛過我

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埃航空難事故中波音公司在737MAX系列客機上應用的輔助控制系統成了事故原因的討論核心。

飛機的自動控制系統權限高過飛行員,這聽上去似乎是個不可思議的事,畢竟這可不是無人機,但實際上在機載系統AI發展越來越快的現在,這種情況並非孤立。

波音系列飛機自動控制系統權限高過飛行員?空客:那是你沒飛過我

▲埃航事故將波音的自動控制系統推上風口浪尖

波音公司如今深陷風波之中,那麼另一家航空巨頭空客又如何呢?

其實空客公司在機載自動控制系統方面更為激進,從80年代末開始就把部分控制權限給了機載設備,因此引發了不少空中險情甚至是空難,其中尤以91年東德航空在莫斯科上空的經歷最為驚險刺激。

這趟航班的飛行員和飛機的自動控制系統“搏鬥”四分多鐘,才把飛機降落到跑道上,期間曾做了多個誇張的機動動作,堪稱客機版的“尾衝”機動。

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▲東德航空的A310

1991年2月11日,東德航空公司1144航班從柏林飛往俄羅斯首都莫斯科,這是一架空客公司生產的A310-300中遠程雙通道客機,1989年才剛剛交付東德航空,算是最新銳的西方客機。

1144航班的機組成員都是東德人,當時兩德剛剛合併,東德航空也才剛剛用上西方客機,航班機長之前曾是圖-154客機的飛行員,相比蘇系客機,空客的A310的性能和人機功效要高得多。

然而就是這麼先進的客機,卻在降落謝列梅捷沃機場時遇到了大麻煩。

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▲東德航空在1991年併入漢莎航空,這架A310被交給了德國空軍

當時1144航班在最後進近的時刻自動駕駛系統突然進入復飛模式,雖然機長做出了推杆操縱,但自動駕駛卻毫無徵兆的將水平安定面調到抬頭12度位置,飛機做出了與機長操作完全相反的動作,飛機的下降變成了爬升,一直上升到2100英尺(約640米)後,自動駕駛儀認為復飛成功,於是才解除復飛模式將操縱權交還給機組。

此時飛機的高度太高,無法進入降落程序,所以機長決定重新飛一圈再進入。

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結果這個正常的操作卻帶來了巨大的危機,機長停止推杆後,飛機姿態突然上揚至88度仰角,在發動機低功率運轉的情況下在30秒內爬升到了4300英尺(約1310米)。

發動機推力不足的情況下急劇爬升帶來的只有一個後果,那就是失速,當時這架A310-300的空速掉到了30節(約55km/h)以下,由於速度太低,就連失速報警都失效了。

失速後的飛機開始以42度俯角的姿態向下俯衝,不過沉著冷靜的東德機組操作得當,在飛機俯衝速度達到245節時,拉了一個1.7G的機動成功改出俯衝,此時高度僅有1500英尺(約457米)。

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▲事後的模擬器數據顯示這架A310最大仰角接近90度,全機人都嚇傻了

然而危機並未解除,剛剛改出俯衝的A310再次急劇上揚爬升,仰角一度達到70度,然後不出意外的再度進入失速狀態,隨後開始以32度的姿態向下俯衝。

臨危不懼的東德機組在1800英尺的高度上再度成功改出。兩次“過山車”讓機上200餘人陷入了恐慌狀態,機長甚至在全機廣播中怒罵了一句:

“資本主義的飛機怎麼這麼難飛!”是的,資本主義的新飛機並不一定就比圖-154好飛。

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▲A310-300在當時是非常先進的雙通道客機

機長話音剛落,這架A310開始了第三次急劇爬升,這次仰角達到了74度,由於機長稍微調大了發動機油門,所以一直飛到了7000英尺高度才失速,隨後就是一個32度的俯衝,“經驗豐富”的機組這次在3600英尺就成功改出。

你以為到這裡就完了嗎?並沒有。第三次改平的A310再度開始爬升,這次直接上升到了9000英尺,經歷了三次“過山車”的機組人員也終於搞明白了,原來是自動復飛系統在“搞鬼”。

只要飛機一改平,就自動爬升,最終機組人員關閉了復飛模式,將速度穩定在130節,緩慢爬升到11500英尺高度後成功控制住飛機,最終成功降落。

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▲東德航空曾經也是很強的航空公司

東德人在機場上空的“表演”不僅讓全機乘員心驚膽戰,就連機場地面塔臺上的人也嚇傻了,人稱戰鬥民族的俄羅斯空管從沒見過這麼刺激的客機飛行。

這架A310在空中相當於做了三次“尾衝”,然後用一個大角度爬升改平結束了“表演”,最後輕輕落地。

像這樣的動作,一般情況下只有機動性較高的軍用戰術飛機或者是運動飛機才會嘗試,像A310這種大型客機是從來不會去想的。

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此次空中險情的原因其實很簡單,就是自動控制系統和飛行員操作之間的矛盾。

早期空客飛機的設計存在很多不合理的情況,比如A310在操縱桿上的復飛模式按鈕就很容易被誤觸,所以飛行員操作A310降落時被飛控判定為高度過低,就自動將機頭拉起。

復飛模式下計算機會切斷所有人工配平的操作,飛行員越是下意識推杆,計算機越會自動干預水平安定面抬頭復飛,飛機拉起的角度就越大,最終造成失速。

由於復飛模式沒有手動解除,後面幾次改平後的瘋狂爬升依然是這個原因,直到機組人員反應過來關閉了復飛按鈕。

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▲可怕的復飛手柄

其實誤觸復飛按鈕照理說不該誘發如此嚴重的後果,理論上飛行員持續介入操作,自動模式就會被斷開。

但當時波音飛機的飛控設計卻不是這個邏輯,空客認為人為失誤的可能性遠高於機器,於是自動飛行系統在某些模式下的權限高於飛行員,復飛就是其中之一。

所以飛機自動爬升到一定高度後,才會把控制權還給飛行員。更詭異的是,進入復飛模式後的A310還無法轉入降落模式,而從其他模式都可以轉到降落模式。

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▲超低空通場卻誤觸復飛的A320最終衝進了樹林

由自動駕駛造成的空中險情和空難並非孤立,1988年就有一架A320在低空飛行表演時因為無意間激活復飛模式,導致飛機墜毀。

1989年1月,卡爾航空的一架A310也曾出現過類似事故,不過機長經驗豐富,只享受了一次“過山車”就成功控制住飛機。

雖然客機號稱最安全的出行工具,但其實現在的安全幾乎都是空難事故換來的,目前越來越普及的機載智能控制系統其實也不是百分百的安全,至少它們在誕生之初曾經積累了大量血的經驗。

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▲這架A310在2014年賣給了伊朗航空,如今還在飛


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