揭開波音737致命設計缺陷的一次意外事件
美國東風航空公司標誌
1996年6月9日傍晚18時40分左右，一架隸屬於美國東風航空公司（1995年至1999年存在的一家以特倫頓默瑟縣機場為主基地的小型廉價航空公司）的波音737-200型客機（波音737-2H5，註冊編號N221US，機齡請各位大神補充）飛臨里士滿空域，正準備向目的地裡士滿國際機場進近。該機正在執飛的是從新澤西州特倫頓默瑟縣機場起飛前往弗吉尼亞在州里士滿國際機場的W9517航班（注意W9是東風航空公司的二字代碼），當時飛機上有2名機組成員、3名乘務組成員和48名乘客。
東風航空塗裝的N221US號波音737-200客機
執飛W9517航班的機長是經驗老道、擁有超過10000小時飛行時長經歷的布萊恩·畢曉普，副駕駛資料不詳。在進近階段，由畢曉普機長操縱飛機，副駕駛負責和塔臺進行聯絡。
空中浩劫畫面：東風517航班機長和副駕駛
空中浩劫畫面：在夜色中向里士滿機場進近的東風517航班
布萊恩·畢曉普機長
副駕駛：“里士滿中心，這裡是東風517，請求進近。”
里士滿：“聽到了，東風517，准許你們進近，在34號跑道降落。”
副駕駛：“在34號跑道降落，東風517明白。”
機長：“我們現在高度和速度多少？”
副駕駛：“空速250節，高度5000英尺。”
機長：“瞭解了。”
“女士們先生們，這裡是機長廣播，本航班將在5分鐘後降落在里士滿機場，請大家坐在各自的座位上繫好安全帶，調直椅背，收起小桌板，打開遮光板，請乘務組做好降落準備。感謝大家選擇東風航空航班，謝謝。”
里士滿國際機場全景俯瞰
當時里士滿機場空域天氣情況大好，沒有風，沒有云，沒有亂流，十分適合客機的起降。
當畢曉普機長穩穩的駕駛飛機對準里士滿機場34號跑道進近的過程中，他忽然奇怪的感覺到右腳踏板有短暫的異響，於是他向右撇了一眼坐在他右邊的副駕駛，看是不是副駕駛踩動了踏板（波音737的左右坐的操縱桿和踏板都是聯動的，一側的機組人員踩踏板另一側的機組人員就能在第一時間感知到），結果發現副機長的腳放在地板上。於此同時，坐在飛機尾部摺疊座椅上的一名空乘也聽到了自己下方某個地方（不是腳下正下方）傳來了巨大的“砰砰”聲。
空中浩劫畫面：毫無徵兆的急劇右轉的東風航空517航班
空中浩劫畫面：飛機翻轉後客艙中的場景，不過似乎轉反了
緊接著，飛機突然毫無徵兆的向右急劇翻轉，大吃一驚的畢曉普機長本能的向左拉桿，並用盡全力踩下左轉踏板，但他發現即便他用了吃奶的勁使勁猛踩，左轉踏板就是紋絲不動，飛機的方向幾乎不響應人為操作。
機長：“該死的，什麼情況！”
副駕駛：“左轉！左轉！”
機長：“我轉不了，踏不動！”
空中浩劫畫面：拼了老命踩踏左轉踏板的畢曉普機長，但就是踩不動
“我不知道當時的情況有多嚴重，但我敢肯定的是方向舵出了問題，我把操縱桿往反方向扳，並用力踩左方向踏板，但踏板動也不動。”畢曉普機長事後這樣回憶道。
危機關頭，機長果斷的打開了左側的副翼，並增加右側機翼發動機的動力，希望藉此來抵消飛機向右偏轉的趨勢並努力維持主飛行姿態不讓飛機進入螺旋，重蹈美聯航UA585和全美航空AU427航班的覆轍。30秒後，飛機突然停止了偏轉，恢復了平衡，機組重新控制住了飛機。
機長：“開始應急情況檢查單程序！”
副駕駛：“收到，執行！”
驚魂未定的機組趕緊啟動應急檢查程序，檢查程序的其中一項就是暫時關閉方向舵的偏航阻尼器。當副駕駛關閉偏航阻尼器時，飛機突然再次劇烈右轉，駕駛艙內近地警報響個不停，剛剛稍微安定下來的氣氛陡然再度陷入危機。
本廠長繪製的東風航空塗裝的N221US號波音737-200客機二視圖
機長：“怎麼又來了！”
副駕駛：“我不知道！”
但這次危機來的快去的也快，僅僅幾秒鐘後飛機又突然恢復了正常的水平飛行。
機長：“宣佈緊急情況！通知塔臺我們飛機的飛行控制出現問題！”
副駕駛：“MAYDAY！MAYDAY！MAYDAY！東風517呼叫，我們的飛行控制出現問題，宣佈緊急情況，請求優先降落。我們需要支援，需要支援！”
里士滿：“收到情況，東風517出現飛行控制問題，我們已經為你清空進近路線上的所有飛機，你們可以隨時降落在34號跑道。我們將為你們準備好一切支援！”
副駕駛：“東風517收到！”
機長：“減速進近！”
副駕駛：“但願別來第三次啊——再來一次我們肯定就完蛋了！”
機長：“上帝保佑我們！襟翼30°！”
副駕駛：“襟翼30°確認。”
機長：“放下起落架！”
副駕駛：“起落架放下確認鎖定。”
機長：“我想你最好找個沒有燈光的空曠地方，萬一再出現問題我們能避開社區和人群。”
副駕駛：“老兄，我認為附近沒有比機場更空曠的地方了。”
機長：“好吧，你是對的。繼續進近！”
空中浩劫畫面：最終成功向里士滿機場34號跑道進近的東風517航班
所幸之後飛機並沒有再次發生偏轉，最終在一分鐘後東風航空W9517航班N221US號波音737-2H5型客機成功的降落在里士滿機場34號跑道，機上的53名機組/乘務組成員和乘客因為全部繫著安全帶而全部倖存，只有一名空乘被安全帶勒傷，但傷勢並不算太重。
當飛機停穩後，四肢還在不住顫抖的畢曉普機長拿起話筒準備對客艙說點什麼諸如安慰乘客的話，但話筒放到嘴邊卻一句話都說不出來，只好無奈的將話筒放下：“在跑道滑行時我發現自己的雙腿在顫抖，我們把飛機開到登機橋後，我拿起廣播器想跟乘客解釋情況，但拿起麥克風後，我發現沒有什麼可讓我講的，這是我自擔任機長以來第一次在廣播時語塞，於是我放下麥克風，就這麼算了。”
雖然東風航空W9517航班裡士滿空中遇險沒有造成人員傷亡，但鑑於該機遇險情況和美聯航UA585航班科羅拉多泉空難（具體詳情請看本廠長 一文）和全美航空AU427航班比佛縣空難（具體詳情請看本廠長 一文）遇到的情況極為類似。正被兩次空難找不到真正原因而焦頭爛額的美國國家運輸安全委員會（NTSB）調查組聞訊立刻派人在事故後的第二天就趕到里士滿機場對這次事件展開調查，他們意識到，如果這件事件能查個水落石出的話，將機有可能順帶將美聯航UA585航班科羅拉多泉空難和全美航空AU427航班比佛縣空難的罪魁禍首一併給“拉”出來。
本廠長繪製的東風航空塗裝的N221US號波音737-200客機細節1
本廠長繪製的東風航空塗裝的N221US號波音737-200客機細節2
本廠長繪製的東風航空塗裝的N221US號波音737-200客機細節3
本廠長繪製的東風航空塗裝的N221US號波音737-200客機細節4
附錄：NTSB調查東風航空517航班裡士滿險情事件調查過程
NSTB的調查員查閱了N221US號機的維護記錄：在一個月前的5月14日，機組在駕機起飛後不久，異常感覺到右側方向踏板自己“動”了起來，機長當即決定返航。隨後地勤更換了N221US號機的方向舵動力控制單元PCU，地勤人員與5月21日再次檢查了方向舵的動力控制單元PCU，記錄為一切正常。
隨後在6月1日和6月8日，N221US號機在這兩天各發生了一次小幅度的非人為控制的偏轉，6月8日當晚，地勤也更換了偏航阻尼器的一部分零件。第二天，也就是事發當天的6月9日，飛機在試驗飛行一切正常，因此飛機又重新投入了商業運營，結果當天晚上就再次出現問題。
於是NTSB的調查員們決定對出事的方向舵及其內部的偏航阻尼器進行更加仔細檢查。
波音737 的方向舵設計最大偏轉角度為26°，每側13°。實際上並不允許飛機的方向舵偏轉如此之大，系統允許的最大偏轉角度為每側8°，超出這一數值則視為超過安全極限。偏航阻尼器通常用於小幅度自動調整飛機的水平，最大偏轉角度則只有每側3°。方向舵的偏轉速度可以高達每秒66°，即從最左到最右的最快實現時間不足半秒。
波音737的方向舵需要驅動尾翼上巨大的尾舵，僅憑人力也是無法轉動的，因此駕駛艙通過左右腳的踏板發出控制命令，命令通過電纜傳輸給方向舵的動力控制單元PCU，由PCU內部控制的液壓驅動尾舵。尾舵有兩套液壓裝置，互為備份，液壓裝置響應來自駕駛艙方向踏板的信號，以及偏航阻尼器小幅度的調整信號。
在動力驅動單元PCU內部，有一個易拉罐粗細的伺服閥門，伺服閥門是控制尾舵方向的關鍵，閥門會根據控制命令向其中一側滑動，從而讓液壓油流通到某一個方向，由此驅動方向舵朝該的方向運動。
根據東風航空517航班的飛行數據，通過飛行模擬器模擬，他們發現，要達到東風航空517航班飛機遇險的瞬間，，方向舵需要突然偏離6~6.5°，而偏航阻尼器只是角度微調設備，調整角度只有3°，無法實現這樣大角度的偏轉的，此外，儘管方向舵的動力控制單元存在一定程度的液壓油洩露，但洩露的結果通常是偏轉減小。
這架飛機的方向舵和偏航阻尼器被拆下來用於分析，因此換上了新的設備並重新投入運營，奇怪的是，此後的飛行員都沒有報告過方向操作存在異常。
波音公司對此的反應是耐人尋味的：1996年11月，波音公司一邊矢口否認波音737的方向舵存在問題，一邊宣佈將在現有的所有波音737型客機方向舵上增加一個方向舵限位器。
接下來調查人員仍然是毫不善罷甘休，繼續不停的折騰方向舵和偏航阻尼器，此時，一個焦點問題是，有金屬碎屑等各種雜質的“髒”液壓油能否導致方向舵失控？
結合飛機實際的環境，大家想到了這樣一種場景：在高空飛行的飛機外側是凜冽的寒風和極低的溫度，氣溫甚至可以低到-40℃（巧合的是，這個溫度差不多也是-40℉），此時的方向舵暴露在空氣中，早已凍透，而飛機的液壓油則是在飛機內部不斷循環，液壓油在經過溫度極高的發動機驅動的液壓泵，溫度較高。NTSB的飛行測試數據顯示，在海拔6000米的空中（20000英尺），飛機外側的溫度差不多為-35℃，而從液壓泵出來的液壓油溫是50℃，到達方向舵的液壓油溫是30℃。
那麼，如果突然給低溫狀態下的方向舵灌入高溫的液壓油，會出現什麼現象呢？
1996年10月，在加州的實驗室中，反應明顯遲鈍的方向舵的伺服閥門卡住了！波音表示不接受這個實驗結果，之後波音公司於1997年2月在自己的實驗室中重複了這一實驗，結果令他們無比尷尬的是：伺服閥門也同樣卡住了。
伺服閥門內部有兩個滑塊共同作用，來控制液壓油的導流，主滑塊在輔滑塊上滑動，而輔滑塊則在殼體上滑動。通常主滑塊先行進行移動，而僅當主滑塊不足以滑到指定位置時，輔滑塊才開始滑動。
仔細檢查卡住的原因，發現是輔滑塊在溫度衝擊下卡住了，根據對比正常的伺服閥門和事故飛機的伺服閥門，NTSB得出了兩種解釋：第一，當該閥門是由於系統公差導致間隙偏小的時候，容易發生堵塞；第二，液壓油裡的金屬顆粒也會導致閥門內部滑塊的堵塞。
一旦輔滑塊被卡住在一個特定範圍內後，如果外部繼續發出操作指令的話，主滑塊會滑出預定位置。特殊情況下，當輔滑塊的位置超出50%的位移並卡住時，主滑塊甚至會反向滑動！
1997年6月，調查人員在波音737飛機上進行了這樣的實驗，正常情況下各種折騰的方向舵都工作正常，然而一旦將輔滑塊卡在50%位移處，只要稍稍點一下方向踏板，方向舵都會產生明顯的反轉現象。
找到原因之後，調查人員對東風航空517航班再次進行了模擬飛行，這一次模擬卡在不同位置時產生的數據，並與黑匣子中的飛行數據進行擬合，得出的結論是，東風航空517的輔滑塊很可能卡在了55%的位置上。
而當調查人員對聯合航空585航班和全美航空427航班的數據進行擬合時，發現當時的輔滑塊很可能卡在了100%的位置上時，也就是方向舵反轉最嚴重的情況下，擬合出來的數據驚人的和實際飛行記錄數據高度一致！
也就是說，東風航空517的輔滑塊幸運的卡在了反轉的邊緣，從而得以死裡逃生，而聯合航空585次航班和全美航空427次航班則卡在了最極端的位置，一旦飛行員稍微操作了方向，飛機的狀況就會瞬間急轉直下，不到20秒後就高速墜毀。
面對這個對自己嚴重不利的結果，波音公司坐不住了：1997年9月波音公司向NTSB提交聲明，稱沒有證據支持飛機發生過非人為指令的方向舵大幅偏轉。隨後的1998年4月，波音公司再次向NTSB提交補充聲明，認為沒有證據表明東風航空航班517事件，美聯航UA585航班科羅拉多泉空難和全美航空AU427航班比佛縣空難是由共同的飛機故障引發的空難。
然而NTSB的調查員幫波音排除掉了天氣、人為、爆炸、起火、飛機解體等各種各樣的原因之後，最有可能的方式只剩下波音自己的方向舵伺服閥門失效了。
波音公司最終不得不宣佈“認慫”，重新設計波音737的伺服閥門並替換所有現有波音737的部件。新的設計略微加長了兩個滑塊，並確保即使在輔滑塊卡住，主滑塊超過最大行程的情況下，液壓油路也不會錯誤的鏈接，避免方向舵反轉。
修改前（上）和修改後（下）的波音737尾舵伺服閥門對比
同時，波音更新了波音737的操作手冊，來應急處理方向舵可能的卡死情況：
當出現非人為操作導致的飛機翻轉時，先關閉自動駕駛，再關閉偏航阻尼器，此時方向舵不會再接收到外部的方向舵調整信號；
而當方向舵出現卡死時，先關閉自動駕駛，隨後要求正副機長同時用力踩方向舵，直到方向舵回正。如果無法回正，在波音737兩套動力控制單元PCU間來回切換後，繼續用力踩方向舵。
波音737客機的方向舵設計從一開始就冗餘偏低，波音737是當時所有大型雙發運輸機中，唯一一款採用單一方向舵面板和單一方向舵控制的，其餘機型均採用分體式方向控制，並採用多個液壓控制器或機械控制器。這就意味著，波音737的方向控制冗餘較少，一旦出現故障，容易牽一髮而動全身。儘管波音737有一個冗餘的方向舵動力控制單元PCU，但需要飛行員手動切換，諸如美聯航585和全美航空427的極端條件下，飛機迅速失去控制並在十幾秒後墜毀，飛行員很可能無法及時切換PCU。
在經歷兩起機毀人亡的空難和
美國聯邦運輸安全委員會NTSB向美國聯邦航空管理局FAA建議：
要求波音公司修改波音737方向舵的問題，並組織一個專家委員會進行評估；
飛行數據記錄儀黑匣子增加包括方向舵狀態在內的飛行數據；
飛行員手冊、模擬機訓練相關內容的修改。
N221US號機性能數據：
機型：波音737-200
乘員：機組2人+載員115人（最大）
長度：30.53米
翼展：28.3米
高度：11.13米
空重：27448千克
最大起飛重量：52390千克
發動機：兩臺普·惠公司的JT8D-9A渦輪噴氣式發動機，單臺推力64.5千牛
經濟巡航飛行速度：796千米每小時
最大載重航程：3520千米
實用升限：10700米
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