Зачем вообще опускать нос 737 Max?

Может ли кто-нибудь здесь объяснить довольно простой вопрос, который у меня возник с тех пор, как выяснилось это противоречие? Я не понимаю, зачем любому производителю самолетов, инженеру, разработчику программного обеспечения делать устройство, которое опускает нос самолета. Вы не можете приземлиться, если не контролируете ситуацию, и безопасное приземление — единственная известная мне причина для падения. Так что я просто не понимаю это как начальную вещь, но вторая часть этого заключается в том, что, учитывая опасность наведения носа вниз, которая очевидна даже для меня, почему бы вам не спроектировать систему так, чтобы это было предупреждением, и позволить пилотам, которые фактически сидят там, решить, стоит ли снижаться или нет? Это просто принципиально, как пороговая проблема, не имеет для меня никакого смысла. Так что я надеюсь, что вы могли бы помочь мне понять. Спасибо.

Я слышал, что это делается для того, чтобы MAX мог иметь общий рейтинг типа со старыми 737-ми, что нравится авиакомпаниям, чтобы снизить затраты на обучение.

Ответы (11)

Главное, чего следует избегать при обеспечении устойчивости и управляемости самолета, - это аэродинамический момент поднятия носа, который не контролируется пилотом. Неуправляемый момент поднятия носа не будет автоматически стабилизироваться, а будет быстро увеличиваться с увеличением угла атаки и убегать к остановившемуся самолету.

При сертификации пассажирского самолета проводится множество испытаний, чтобы проверить, не начинает ли планер иметь собственное мнение.

  • Если пилот не дает управляющего сигнала, планер должен вернуться в положение балансировки.
  • Усилия и входные данные для перемещения самолета из балансировочного положения должны быть такими, чтобы для достижения все более увеличивающегося положения носа вверх требовалось все возрастающее усилие. Положение «нос вверх» всегда должно управляться поверхностями управления полетом, рулем высоты и стабилизатором предсказуемым образом.

Одним из тестов, которые должны быть выполнены во время сертификации, является сила палки на грамм. Наклоните самолет и начните поворачивать, оттягивая ручку назад, чтобы сохранить высоту. Затем больше накреняйтесь и больше тяните назад, делая все более крутые повороты. Должно быть все труднее оттягивать ручку назад, чтобы удерживать высоту, никогда не легче.

Именно во время этого разворота из-за конфигурации двигателя MAX возник аэродинамический момент вверх, из-за которого сила джойстика тангажа внезапно стала меньше ожидаемой. Не так плохо, как разбег по тангажу, но все же нежелательная ситуация, когда пилот все еще напрягается, чтобы сохранить маневр. Это ситуация, для которой MCAS изначально была разработана, чтобы автоматически компенсировать только эту ситуацию. Самолет всегда должен стабилизироваться, а способ управления должен быть предсказуемым и соответствовать времени реакции человека.

Больше информации по ссылкам в этом вопросе , очень интересные статьи, которые иллюстрируют, как конструкция MCAS раздулась по сравнению с исходным объемом в условиях нехватки времени.

Ускоренный стойл. Они продолжают обвинять двигатель (может быть его частью). Тем не менее, использование меньших «более эффективных» аэродинамических профилей в качестве стабилизаторов имеет один очень неприятный аспект. У плоской пластины коэффициент «подъемной силы» линейно зависит от угла отклонения вплоть до 45 градусов, наряду с нагрузками сопротивления, что делает тягу все более и более жесткой. Обратите внимание, что кривая подъемной силы на аэродинамическом профиле совсем не линейная. Может ли это быть частью проблемы управления?
@RobertDiGiovanni Не стойло, а крутой поворот. Мне не удалось найти никаких упоминаний об изменении профиля стабилизатора относительно 737NG.
Что ж, галочку я поставлю Койовису, потому что его ответ самый подробный, хотя и немного технический для меня. Но большое спасибо также Энтони X и Алексею за менее технические ответы, которые дополнили мое понимание. Даже комментарии были полезны!
Второе предложение первого абзаца, по-видимому, описывает ситуацию, в которой самолет становится статически нестабильным по тангажу (... не будет автоматически стабилизироваться... убегать к остановившемуся самолету). Поскольку этот вопрос был поднят в этом ответе , я думаю, было бы полезно указать, что проблема здесь не так уж и плоха - самолет не становится неустойчивым (по крайней мере, до сваливания), но его управляемость без изменений остается неприемлемой.
Как насчет идеи о том, что изменения в MAX уменьшили перегрузку (падение носа) при сваливании, поэтому MCAS была добавлена ​​только для имитации перегрузки через триммер по тангажу и фатально могла применять ее неоднократно, когда пилоты входили и выходили из режима MCAS. при устранении неполадок?
@ami Для меня это звучит как набор полуправды.
"Главное, чего следует избегать при обеспечении устойчивости и управляемости самолета, это аэродинамический момент поднятия носа, который не контролируется пилотом"... забавно. Я бы сказал, что главное, чего следует избегать в плане устойчивости и управляемости самолета, это полеты под землей .

Вопреки здравому смыслу, опускание носа самолета не делается для того, чтобы «спуститься». Подъем/спуск управляется дроссельной заслонкой, а скорость – штурвалом/ручкой управления. Логика этого имеет смысл, если учесть, что движение вверх или вниз включает в себя добавление или удаление потенциальной энергии, которая вырабатывается двигателями и поглощается сопротивлением.

Потяните колонку/ручку назад, и вы увеличите угол тангажа, что увеличит угол атаки, что увеличит подъемную силу. Это заставляет самолет подниматься вверх, да, но для подъема требуется дополнительная энергия, которая непосредственно исходит от движения самолета вперед — оно замедляется. По мере замедления подъемная сила уменьшается и (в идеале) равновесие восстанавливается при меньшей скорости полета и увеличении угла атаки.

То же самое и в обратном порядке — двигайтесь вперед и едете быстрее.

Из-за того, что новые двигатели были установлены на 737 Max 8, у него возникла проблема с управлением, из-за которой носовая часть могла неожиданно наклониться; если его не исправить, это увеличение тангажа может привести к остановке. MCAS была предназначена для компенсации этого плохого поведения, обнаруживая его появление и автоматически опуская нос, чтобы сохранить ожидаемое положение и предотвратить сваливание. Аварии трагически выявили точки отказа в MCAS; в этих случаях MCAS реагировала на ложно указанное условие большого угла атаки.

Недавно на The Verge была опубликована довольно длинная статья, в которой подробно рассказывается об эволюции 737 в Max 8. В статье излагается причина существования MCAS и почему она делает то, что делает (как номинально, так и ошибочно), а также краткая история одного из аварийных самолетов до его последних моментов. Не уверен, насколько авторитетна статья, но считаю, что все изложенные факты верны.

Чтобы добавить немного к существующим ответам, причина неожиданного момента тангажа на 737 MAX, насколько я понимаю, была связана с уплощенной частью в нижней части капота двигателя.

Корень проблемы в том, что 737-й проектировался еще во времена ТРДД с малой степенью двухконтурности (в частности, Pratt & Whitney JT8D ). Из-за малой степени двухконтурности вокруг активной зоны эти двигатели имели гораздо меньшие диаметры, чем сегодняшние высокоскоростные. обойти турбовентиляторы. JT8D имел диаметр вентилятора всего 49 дюймов, в то время как LEAP-1B на 737 MAX имеет диаметр вентилятора 69 дюймов (и даже он значительно меньше, чем диаметр 78 дюймов на LEAP-1A для серии A320neo). )

Из-за значительного увеличения диаметра двигателя с переходом на ТРДД с большой степенью двухконтурности дорожный просвет стал проблемой, поскольку высота шасси была рассчитана с учетом двигателей гораздо меньшего размера. Таким образом, вы увидите даже на серии 737 NG, что в нижней части капота двигателя есть уплощенная часть , чтобы немного улучшить дорожный просвет, но при этом позволить шасси поместиться в колесные арки. Поскольку двигатели LEAP на MAX даже больше, чем двигатели CFM56 на NG, сплющенная часть стала больше, чтобы новые двигатели поместились под крылом.

Боинг 737
737NG со сплющенными капотами двигателя ( Источник )

Оказывается, эта сплющенная часть может создавать значительную подъемную силу (и, благодаря своему расположению, момент поднятия носа) на больших углах атаки. Это приводит к тому, что самолет хочет еще больше подняться на большой угол атаки, что плохо по причинам, которые Койовис уже хорошо объяснил . Таким образом, MCAS был разработан, чтобы предотвратить эту тенденцию к продолжению неуправляемого увеличения угла атаки при высоком угле атаки путем намеренного опускания носа, если угол атаки стал слишком высоким.

Сама идея не обязательно плоха, и системы с аналогичными целями (опускание носа для предотвращения слишком высокого угла атаки) существуют почти на всех самолетах Airbus, которые все еще летают, а также на других более новых моделях Boeing. Проблема заключалась в реализации MCAS, которая, по-видимому, не выполняла перекрестную проверку входных данных лопастей AoA относительно друг друга или иным образом не выполняла достаточную проверку работоспособности входных данных от лопастей AoA, прежде чем воздействовать на один из входных сигналов лопастей AoA, чтобы нажать нос вниз без команды пилотов. В случае авиакатастрофы в Эфиопии предварительная информация от следователей указывает на то, что лопасть AoA, которую MCAS использовала для ввода данных, вероятно, была полностью срезана с самолета., возможно, во время столкновения с птицей или аналогичного события FOD во время взлета. Из-за того, что противовес лопасти все еще был прикреплен, это привело к тому, что он указывал на чрезвычайно высокий угол атаки, что, в свою очередь, привело к срабатыванию MCAS.

Источник профиля двигателей, создающих подъемную силу, пожалуйста? Возникновение момента тангажа связано с перемещением линии тяги двигателей MAX 8 от центра тяжести. Это было вызвано необходимостью использования новых более крупных и эффективных турбовентиляторных двигателей с большой степенью двухконтурности. В сценарии с увеличенной дроссельной заслонкой (например, при взлете) тангаж самолета теперь выше, чем у его предыдущей версии. Чтобы снизить затраты на обучение пилотов для нового типа, MCAS попыталась бесшумно уменьшить воспринимаемый пилотом момент тангажа, используя горизонтальный стабилизатор для приложения соответствующего момента тангажа.
... это, наряду с рядом других ошибок проектирования и коммуникации (уменьшение размера триммерного колеса, невозможность полного сброса параметров дифферента MCAS при перезапуске, отсутствие избыточности в датчиках AOA, отсутствие упоминания системы в типе на основе iPad конверсионное обучение) привело к дыре в куске сыра, что привело к двум бедствиям.
@Ben Настройки высокой мощности действительно увеличивают момент увеличения тангажа, но это не то, для чего MCAS была разработана, чтобы противостоять, и MCAS все равно не активна во время взлета (она блокируется, когда выбраны закрылки). См. здесь более подробное описание . Именно форма гондолы создает подъемную силу. Если бы дело было только в тяге, то в наши дни это было бы применимо практически ко всем авиалайнерам, поскольку двигатели почти всегда установлены далеко впереди ЦТ и создают момент увеличения тангажа при более высоких настройках мощности.
Спасибо. Так странно это перепозиционирование двигателей и тяги, которую они генерируют, но не от ТРДД, а от обтекателя динамика?
@Ben Это и форма гондолы, и ее положение (и их комбинация). Насколько я знаю, гондолы нормальной формы не будут генерировать такой большой подъемной силы при высоком AoA. Конечно, чем дальше вперед вы переместите двигатель, тем больше будет момент тангажа для данной подъемной силы. В этом случае подъемная сила увеличилась за счет увеличенной и измененной формы гондолы, и она была сдвинута немного вперед.
Обратите внимание, что сплющенный профиль капота двигателя был представлен в более ранних вариантах.
@Ben Действительно, как отмечено в ответе. Однако он был расширен с NG до MAX, чтобы компенсировать двигатели LEAP, которые больше, чем CFM56 на NG. Подъемная сила при высоком AoA существовала в NG, но она больше и немного дальше вперед в MAX, что приводит к большему моменту тангажа, чем у гондол NG.
Спасибо. Для уточнения: вы говорите, что перемещение линии тяги ТРДД в данном случае не является причиной? Вы говорите, что это связано исключительно с пассивной аэродинамикой гондолы?
@Ben Да, момент увеличения тангажа от тяги не был причиной создания MCAS.
Как пассажира, который не строит самолеты и не летает на них, но занимается программированием компьютеров, меня нервирует идея построить что-то, что в принципе плохо летает, а затем просто заставить компьютеры вмешиваться и разбираться с любыми неожиданными проблемами. кренится...
@GrimmTheOpiner Как пилот и инженер-программист встроенных систем, который также провел некоторое время, работая на аэродинамическом испытательном стенде, он обычно летает нормально, но имел один относительно небольшой край диапазона полета (где вы действительно не должны быть в обычном режиме в любом случае) где он не имел надлежащей продольной устойчивости. Таким образом, установка программного исправления для этого не обязательно является плохой идеей. Именно дизайн и реализация MCAS (и отсутствие связи с пилотами) были просто ужасны и совершенно сбивали с толку как инженера, так и пилота.

MCAS заставляет нос 737 MAX опускаться, потому что при некоторых обстоятельствах нос самолета может наклониться вверх, что может привести к сваливанию.

Из Википедии :

Система улучшения характеристик маневрирования (MCAS) представляет собой программную систему управления полетом, разработанную для Boeing 737 MAX для обеспечения управляемости, аналогичной Boeing 737 NG, особенно при полете на малой скорости и с большим углом атаки (AoA). Он опускает нос без участия пилота, когда определяет, что самолет находится слишком высоко на носу, на основе данных, поступающих от датчиков воздушной скорости, высоты и угла атаки. Тем не менее, он подвержен ошибочной активации, о чем свидетельствуют смертельные авиакатастрофы самолетов Lion Air, рейс 610, и эфиопских авиалиний, рейс 302. Самолет 737 MAX остановлен на неопределенный срок до тех пор, пока регулирующие органы не решат, что самолет годен к полетам, в ожидании обновлений программного обеспечения и приборов, а также исправлений в информации для летные экипажи. От них также может потребоваться пройти обучение MCAS на авиасимуляторах.

Разумный ответ, но вы снова используете формулировку, которая, по-видимому, привела к исходному вопросу: MCAS НЕ должна толкать нос вниз , он ДОЛЖЕН толкать нос ниже , чем он есть - предполагается, что нос слишком высокий; MCAS должна сделать его чуть менее высоким.
@MikeBrockington: В чем разница между нижним и нижним ? Боинг 737 не будет летать в перевернутом положении, поэтому они выглядят функционально эквивалентными.
@MSalters - оба слова относятся к направлению изменения, но «вниз» может быть неверно истолковано как означающее «ниже горизонтали».
@RobinBennett: Так что можно «опустить». Возможно, лучшим описанием было бы то, что MCAS должна выровняться .
MCAS также не должна «выравниваться» (как я понимаю этот термин). Независимо от того, приближается ли самолет к сваливанию во время набора высоты или во время пикирования (слегка), предполагается, что MCAS просто уменьшает угол набора высоты настолько, чтобы избежать сваливания, а не обязательно для того, чтобы заставить самолет пикировать.
@MSalters Для непрофессионала «вниз» означает ниже горизонтали, то есть ныряние. «Ниже» означает менее высокий подъем, меньший подъем; это может означать переход от подъема к уровню, от уровня к погружению, но не обязательно.

IIRC, модификации 737 (включая новые двигатели, которые его приводили в действие) означали, что двигатели должны были быть расположены дальше вперед и выше. (Это был аналогичный случай, когда они перешли с оригинальных «сигар» на CFM-56). И в некоторых условиях полета это приводило к автоматическому кабрированию самолета.

MCAS была разработана, чтобы противостоять этой тенденции, чтобы пилотам не приходилось постоянно вносить поправки. Поскольку это было неотъемлемым поведением новой конструкции, оно было реализовано таким образом, что пилоты не должны были даже знать, что такая система существует на их самолетах, во всех смыслах она летала «так же, как и другие». .

Я видел это объяснение в другом месте, но я бы подумал, что увеличение линии тяги двигателей вызовет момент опускания носа, а не подъема носа? Может быть, дело было только в том, что эти двигатели были мощнее старых?
@RobinBennett, это интересная тема, возможно, вам следует задать ее как новый вопрос.
Новые двигатели настолько велики, что их нельзя было поднять достаточно далеко, чтобы сохранить первоначальную линию тяги. Их подняли так, что часть воздухозаборной гондолы оказалась уже над крылом!
Проблема с 737 MAX заключается не в шаге, вызванном тягой двигателей (хотя он существует на 737 и других авиалайнерах). Проблема в том, что двигатели с их большими обтекателями создают приличную подъемную силу на больших углах атаки; в сочетании с передним расположением двигателей, который поднимает, создает тенденцию к поднятию носа, которой должна была противодействовать MCAS.

Для устойчивого полета все силы и моменты должны быть уравновешены. Для заданной скорости и тяги существует окно приемлемых углов атаки (AoA), когда крыло создает достаточную подъемную силу. Если угол атаки слишком большой, крыло сваливается и самолет резко теряет подъемную силу. Критический угол атаки может быть достигнут либо чрезмерным увеличением тангажа для данной скорости, либо замедлением для данного тангажа.

Дизайн Boeing 737 восходит к 1964 году, и последние 737-е являются его развитием. Наиболее очевидные различия в конструкции ныне приземлившихся самолетов:

  • Длина корпуса
  • Размах крыльев
  • Тяга двигателя

Если вы сравните положение двигателя и тот факт, что тяга со временем удвоилась, вы можете ясно увидеть, откуда исходит непреднамеренное увеличение тангажа.

Это увеличение тангажа может привести к остановке, и во избежание такой ситуации необходимо выполнить контрдвижение по тангажу, поскольку увеличение мощности приведет к дальнейшему движению вверх по тангажу.

Также обратите внимание, что вмешательство MCAS привело к аварии только дважды; во всех других случаях, которые не стоит документировать, это сработало так, как предполагалось. Проблема, из-за которой все 737-MAX оказались на земле, не в том , что такая система была реализована, а в том, как она была реализована и как она была задокументирована - это совсем другая история. Также отметим, что это не первый случайпротивосрывной недокументированная неисправность системы безопасности, приведшая к катастрофическим последствиям .

Да, действительно не первый случай. У Airbus также были проблемы с системами альфа-защиты, в том числе один инцидент, который чуть не привел к столкновению в воздухе между A330 и A340 над Атлантикой из-за драматического неуправляемого набора высоты, а другой, в котором A330 совершил два экстремальные неуправляемые пикирования (одно из которых фактически ушло в зону с отрицательной g), в результате которых несколько пассажиров и членов экипажа получили ранения, прежде чем пилоты смогли вернуть самолет под контроль.
«...приводил к катастрофе только дважды». Однажды слишком много.
@Koyovis В два раза больше, я бы сказал. Надежная разработка программного обеспечения и культура авиакомпаний, стремящихся убедиться, что их пилоты узнают как можно больше о чрезвычайно сложных машинах, на которых они летают, а не как можно меньше, могли бы предотвратить обе катастрофы.

Я не понимаю, зачем любому производителю самолетов, инженеру, разработчику программного обеспечения делать устройство, которое опускает нос самолета.

Потому что история доказала, что не всегда это делают сами летчики.
Насколько я знаю, инженеры думали, что это повысит безопасность.
Глядя на рейс 447 Air France , если бы (работающая) MCAS была на месте, она, вероятно, спасла бы самолет.

Короче говоря, первый помощник застопорил самолет в воду.

Первый офицер Роберт четыре раза сказал себе: «Набирай высоту». Бонин услышал это и ответил: «Но какое-то время я был максимально задран носом!» Капитан Дюбуа понял, что причиной срыва является Бонин, заставив его кричать: «Нет, нет, не лезьте!»

Это всего лишь одна авария, когда опускание носа спасло бы самолет.
Я не виню летный экипаж, опускать нос «нелогично», и как только ваш мозг рептилии возьмет на себя ответственность, вам будет трудно снова контролировать свой разум.

Пилотирование 101: в сваливании опустить нос. Это может сделать пилот .
@koyovis да. Они должны это сделать, но я считаю, что AF447 является ярким примером того, что это не всегда делается. Многие другие аварии были близко к земле, но у AF447 было много времени, чтобы решить проблему, но они этого не сделали. Нужна ли MCAS или аналогичная, возможно, не нужна, но может помочь.
Я думаю, это стоит учитывать, у самолетов с Т-образным хвостовым оперением также есть толкатели рукояток.

Самолеты летают со скоростью. Если им не хватает скорости, они падают как кирпичи.

Нос вниз меняет высоту на скорость. Вы теряете высоту, но вы «летаете больше».

Нос вверх пытается обменять скорость на высоту. В лучшем случае вы набираете высоту, но «летаете меньше». В худшем случае вы ничего не получаете, вы просто соскальзываете вниз, глядя вверх. Вот как разбился рейс 447 авиакомпании Air France: второй пилот продолжал подтягиваться, и они потеряли из-за этого всю высоту.

737 MAX из-за непредусмотренного объема двигателя имеет естественную склонность задирать нос, что очень опасно по вышеуказанным причинам. Оттолкнуть его — это способ удержать эту опасность в страхе. Проблема не в самом опускании носа, а в слишком частом и слишком сильном его опускании. Они заменили большую опасность на меньшую, которая, к сожалению, оказалась еще хуже, чем негабаритные двигатели.

Настоящая проблема заключается не в том, что подъемная сила гондол обеспечивает направленный вверх момент тангажа. Вопрос в том, почему. Стабильность требует, чтобы центр подъемной силы всего самолета находился позади центра тяжести. Полная подъемная сила создается несколькими источниками: крылом, некоторым вкладом фюзеляжа, вкладом из-за угла тяги двигателя относительно угла атаки и вкладом гондолы двигателя. При больших углах атаки вклад гондолы двигателя становится значительным. Добавьте все эти источники, и в результате центр подъемной силы всего самолета сместится вперед под большим углом атаки. По мере увеличения угла атаки центр подъемной силы смещается вперед, что приводит к повышению тангажа. По мере того, как угол атаки постепенно увеличивается, центр подъемной силы смещается вперед относительно центра тяжести, и возникает потенциально неконтролируемый подъем по тангажу.

Я прочитал статью об этом, которая помогла мне понять это очень хорошо.

Двигатели, созданные для 737 Max, очень мощные.

Представьте, что вы едете на мотоцикле или автомобиле. Что происходит с уровнем носа автомобиля, когда вы начинаете движение на высокой скорости? Фронт движется вверх. А при быстром торможении? Фронт движется вниз. Верно?

По словам инженеров, из-за этой проблемы необходимо было что-то для контроля уровня самолета, для чего и была разработана MCAS. Чтобы помочь стабилизировать самолет во время этих быстрых движений, события ускоряются или быстро замедляются.

С правильными данными, подаваемыми в MCAS, она работает очень хорошо, стабилизируя самолет на протяжении всего полета, поэтому пилот может управлять самолетом, как Боинг 737, каким он был спроектирован.

Без MCAS пилоту было бы трудно удерживать самолет в стабильном положении при изменении скорости. Пилот не может сосредоточиться на многих вещах без MCAS.

В двух словах это имело для меня большой смысл. По этой причине любому самолету с мощными двигателями потребуется система типа MCAS. И он был разработан для работы в фоновом режиме.

За рулем автомобиля в фоновом режиме работает множество устройств, позволяющих нам управлять автомобилем и сосредоточиться на дороге. Тот же принцип здесь для пилота из-за новых мощных двигателей.

Я думаю, что проблемой для Boeing был риск отставания от Airbus в продажах. Поэтому они модифицировали Боинг-737, используя гораздо более мощные двигатели, которые из-за ограниченного дорожного просвета должны были быть установлены таким образом, чтобы увеличить риск сваливания во время взлета. Таким образом, с самолетом, который не так аэродинамически, как должен быть, Боинг оснастил систему для преодоления аэродинамических недостатков, MCAS. Кажется странным сознательно производить самолет, который не так аэродинамичен, как его предшественник, но в своем отчаянии не отставать от Airbus Boeing сделал именно это.

Также регулятор допустил это
На Boeing действительно оказывали давление с целью придумать конкурента Neo, а ограниченный дорожный просвет усложнял задачу. Важно отметить, что в первоначальной конструкции MCAS не было ничего плохого: автоматическая коррекция в очень специфических обстоятельствах, в которых пилоты почти никогда не оказались. проблемы, кажется, происходят от.
Это не имело никакого отношения к взлету. MCAS не активна даже во время взлета. Он заблокирован, когда закрылки выбраны.
Зачем вообще опускать нос 737 Max?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v