03.26 波音系列飞机自动控制系统权限高过飞行员?空客:那是你没飞过我

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埃航空难事故中波音公司在737MAX系列客机上应用的辅助控制系统成了事故原因的讨论核心。

飞机的自动控制系统权限高过飞行员,这听上去似乎是个不可思议的事,毕竟这可不是无人机,但实际上在机载系统AI发展越来越快的现在,这种情况并非孤立。

波音系列飞机自动控制系统权限高过飞行员?空客:那是你没飞过我

▲埃航事故将波音的自动控制系统推上风口浪尖

波音公司如今深陷风波之中,那么另一家航空巨头空客又如何呢?

其实空客公司在机载自动控制系统方面更为激进,从80年代末开始就把部分控制权限给了机载设备,因此引发了不少空中险情甚至是空难,其中尤以91年东德航空在莫斯科上空的经历最为惊险刺激。

这趟航班的飞行员和飞机的自动控制系统“搏斗”四分多钟,才把飞机降落到跑道上,期间曾做了多个夸张的机动动作,堪称客机版的“尾冲”机动。

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▲东德航空的A310

1991年2月11日,东德航空公司1144航班从柏林飞往俄罗斯首都莫斯科,这是一架空客公司生产的A310-300中远程双通道客机,1989年才刚刚交付东德航空,算是最新锐的西方客机。

1144航班的机组成员都是东德人,当时两德刚刚合并,东德航空也才刚刚用上西方客机,航班机长之前曾是图-154客机的飞行员,相比苏系客机,空客的A310的性能和人机功效要高得多。

然而就是这么先进的客机,却在降落谢列梅捷沃机场时遇到了大麻烦。

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▲东德航空在1991年并入汉莎航空,这架A310被交给了德国空军

当时1144航班在最后进近的时刻自动驾驶系统突然进入复飞模式,虽然机长做出了推杆操纵,但自动驾驶却毫无征兆的将水平安定面调到抬头12度位置,飞机做出了与机长操作完全相反的动作,飞机的下降变成了爬升,一直上升到2100英尺(约640米)后,自动驾驶仪认为复飞成功,于是才解除复飞模式将操纵权交还给机组。

此时飞机的高度太高,无法进入降落程序,所以机长决定重新飞一圈再进入。

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结果这个正常的操作却带来了巨大的危机,机长停止推杆后,飞机姿态突然上扬至88度仰角,在发动机低功率运转的情况下在30秒内爬升到了4300英尺(约1310米)。

发动机推力不足的情况下急剧爬升带来的只有一个后果,那就是失速,当时这架A310-300的空速掉到了30节(约55km/h)以下,由于速度太低,就连失速报警都失效了。

失速后的飞机开始以42度俯角的姿态向下俯冲,不过沉着冷静的东德机组操作得当,在飞机俯冲速度达到245节时,拉了一个1.7G的机动成功改出俯冲,此时高度仅有1500英尺(约457米)。

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▲事后的模拟器数据显示这架A310最大仰角接近90度,全机人都吓傻了

然而危机并未解除,刚刚改出俯冲的A310再次急剧上扬爬升,仰角一度达到70度,然后不出意外的再度进入失速状态,随后开始以32度的姿态向下俯冲。

临危不惧的东德机组在1800英尺的高度上再度成功改出。两次“过山车”让机上200余人陷入了恐慌状态,机长甚至在全机广播中怒骂了一句:

“资本主义的飞机怎么这么难飞!”是的,资本主义的新飞机并不一定就比图-154好飞。

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▲A310-300在当时是非常先进的双通道客机

机长话音刚落,这架A310开始了第三次急剧爬升,这次仰角达到了74度,由于机长稍微调大了发动机油门,所以一直飞到了7000英尺高度才失速,随后就是一个32度的俯冲,“经验丰富”的机组这次在3600英尺就成功改出。

你以为到这里就完了吗?并没有。第三次改平的A310再度开始爬升,这次直接上升到了9000英尺,经历了三次“过山车”的机组人员也终于搞明白了,原来是自动复飞系统在“搞鬼”。

只要飞机一改平,就自动爬升,最终机组人员关闭了复飞模式,将速度稳定在130节,缓慢爬升到11500英尺高度后成功控制住飞机,最终成功降落。

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▲东德航空曾经也是很强的航空公司

东德人在机场上空的“表演”不仅让全机乘员心惊胆战,就连机场地面塔台上的人也吓傻了,人称战斗民族的俄罗斯空管从没见过这么刺激的客机飞行。

这架A310在空中相当于做了三次“尾冲”,然后用一个大角度爬升改平结束了“表演”,最后轻轻落地。

像这样的动作,一般情况下只有机动性较高的军用战术飞机或者是运动飞机才会尝试,像A310这种大型客机是从来不会去想的。

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此次空中险情的原因其实很简单,就是自动控制系统和飞行员操作之间的矛盾。

早期空客飞机的设计存在很多不合理的情况,比如A310在操纵杆上的复飞模式按钮就很容易被误触,所以飞行员操作A310降落时被飞控判定为高度过低,就自动将机头拉起。

复飞模式下计算机会切断所有人工配平的操作,飞行员越是下意识推杆,计算机越会自动干预水平安定面抬头复飞,飞机拉起的角度就越大,最终造成失速。

由于复飞模式没有手动解除,后面几次改平后的疯狂爬升依然是这个原因,直到机组人员反应过来关闭了复飞按钮。

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▲可怕的复飞手柄

其实误触复飞按钮照理说不该诱发如此严重的后果,理论上飞行员持续介入操作,自动模式就会被断开。

但当时波音飞机的飞控设计却不是这个逻辑,空客认为人为失误的可能性远高于机器,于是自动飞行系统在某些模式下的权限高于飞行员,复飞就是其中之一。

所以飞机自动爬升到一定高度后,才会把控制权还给飞行员。更诡异的是,进入复飞模式后的A310还无法转入降落模式,而从其他模式都可以转到降落模式。

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▲超低空通场却误触复飞的A320最终冲进了树林

由自动驾驶造成的空中险情和空难并非孤立,1988年就有一架A320在低空飞行表演时因为无意间激活复飞模式,导致飞机坠毁。

1989年1月,卡尔航空的一架A310也曾出现过类似事故,不过机长经验丰富,只享受了一次“过山车”就成功控制住飞机。

虽然客机号称最安全的出行工具,但其实现在的安全几乎都是空难事故换来的,目前越来越普及的机载智能控制系统其实也不是百分百的安全,至少它们在诞生之初曾经积累了大量血的经验。

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▲这架A310在2014年卖给了伊朗航空,如今还在飞


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