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[1-19通用] 读完ET302事故初步调查报告后的几个疑问

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东航中国民航大学在线王实名认证人气写手荣誉顾问解疑达人

发表于 2019-4-5 23:29:20 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国河北石家庄
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4月5日,埃塞俄比亚民航局在其官网发布了ET302事故的初步调查报告:
http://www.ecaa.gov.et/documents/20435/0/Preliminary+Report+B737-800MAX+%2C%28ET-AVJ%29.pdf/4c65422d-5e4f-4689-9c58-d7af1ee17f3e

1.jpg
刚离地不久就出现了左AOA传感器数据错误,同时左AOA探头加热失效。

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05:40:00,自动驾驶脱开后不久,MCAS激活,9秒安定面配平从4.6朝低头方向移动到2.1单位。飞机爬升停止,高度略微下降。

05:40:12,MCAS停止后的3秒,飞行员使用主电配平使飞机抬头,安定面配平从2.1单位移动到2.4单位。

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05:40:20,飞行员松开主电配平5秒后,MCAS第2次给出低头配平指令,安定面位置从2.4单位移动到0.4单位(0.25秒/单位,8秒)。

05:40:28,飞行员使用主电配平使飞机抬头,安定面位置移动到2.3单位。

05:40:35,经机长同意副驾驶人工切断安定面配平电门。

05:40:41,MCAS第3次给出低头配平指令,但是这次安定面没有移动,这表明安定面配平电门放到CUT-OUT位已经起作用了。

05:40:42~05:43:11,(大约2分半时间)安定面逐渐向低头方向移动,从2.3单位移动到2.1单位。在此期间,保持在中立位之后的驾驶杆上施加了向后的力。左侧指示空速从305节增加到340节(VMO:Maximum Operating SPEED,最大操纵速度),右侧指示空速比左边高大约20~25节。

05:41:46,机长问副驾驶安定面配平是否工作,副驾驶回复不工作,并且尝试人工操纵也不工作。

在此期间,对保持在中立位之后的驾驶杆上施加了向后的力。数据表明,在整个记录的剩余时间内,对两侧驾驶杆同时施加了多次向后的力。

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05:42:10,机组请求返航,ATC批准。

05:42:51,左AOA传感器加热故障。

05:43:04,机长说飞机俯仰不够,让副驾驶一起向后拉驾驶杆。

05:43:11,在数据记录结束前的32秒,大约13400英尺,有两次短暂的机头向上的主电配平,水平安定面从2.1单位移动到2.3单位。(应该是又恢复了安定面电配平切断开关)

05:43:20,大约最后的主电配平结束后的5秒,MCAS第4次启动,5秒时间安定面从2.3单位移动到1.0单位。飞机开始低头。飞行员用力向后拉驾驶杆,但是飞机继续低头……最终坠毁。



1.
主安定面配平的使用

看完整个过程,我有一个最大的疑问就是:为什么每次飞行员使用主电安定面配平时,都是将安定面配平到2.3~2.4单位,而没有继续向后配平更多呢?

按理说,就是因为舵面气动负载大导致转动舵面需要的杆力大,机组拉杆操纵升降舵困难,才使用主安定面电配平来移动安定面,来消除杆力的。

为什么机组每次都是将安定面配平到2.3~2.4单位,没有继续再往抬头方向配平,就停止了主电配平呢?

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↑737MAX与737NG一样,都是水平安定面移动带着改变马赫配平作动筒的位置,马赫配平作动筒使升降舵感觉和回中装置重新定位,由此重新调整操纵杆中立位置。

为什么不把杆力消除再停止主电配平,这个着实是令人费解。

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7.jpg
↑安定面配平4单位对应安定面中立位置(前缘0°偏转)

从飞行过程中的高度变化来看,这样一个舵面位置,飞机爬升速度并不快,而是接近平飞。


2.
AOA传感器数据错误伴随加温故障

8.jpg

从报告里可以看出,左AOA数据错误和没有加温是同时出现的,而且自故障后一直持续到数据结束Primary AOA Heat L都是OFF。

以当地的温度,结冰的可能性不大,AOA探头不加温不会数据错误。那么又是什么原因导致左AOA数据错误和不加温故障同时出现的呢?

不能排除FOD导致AOA探头损坏的可能性。


3.
发动机一直保持大推力

9.jpg

从图上可看出,两台发动机推力一直保持起飞推力,也就是N1 94%左右。

10.jpg

这么大的推力,飞机俯仰操纵出现问题,一直不在大俯仰角爬升姿态,所以导致空速迅速增大,最终接近或超过VMO 340节。

而空速增大,又反过来导致水平安定面/升降舵气动载荷增加,导致人工操纵困难。飞行员又不得不恢复安定面电配平切断开关,用主电配平移动安定面辅助控制,但是停止主电配平5秒后MCAS启动,飞机低头坠毁。

11.jpg
↑737NG与737MAX手册内容一样

12.jpg

当然,保持大推力的主要原因还是由于飞机本来是要爬升,但是俯仰姿态不让爬升,导致飞机没有爬升起来。


4.
人工安定面配平失效

当前最大的问题应该是在这里。

13.jpg
↑737MAX 机组训练手册

14.jpg
↑737NG机组训练手册


In extreme cases it may be necessary to aerodynamically relieve the airloads to allow manual trimming. Accelerate or decelerate towards the in-trim speed while attempting to trim manually.
在极端条件下,可能需要用空气动力释放空气载荷,进行人工配平。加速或减速到配平的速度,同时尝试人工配平。

关键就在“aerodynamically relieve the airloads-用空气动力学释放空气载荷”的理解上。

这是ET302事故后PPRUNE论坛上,一个澳大利亚的飞行员提出来的:

Boeing advice on "aerodynamically relieving airloads" using manual stabilizer trim

Reference Boeing 737 Classics and NG FCTM under the chapter Non-Normal Operations/Flight Controls and sub heading Manual Stabilizer trim.

Edited for brevity one paragraph states: "Excessive air loads on the stabilizer may require effort by both pilots to correct mis-trim. In extreme cases it may be necessary to aerodynamically relieve the air loads to allow manual trimming. Accelerate or decelerate towards the in-trim speed while attempting to trim manually."

What control movements are needed to "aerodynamically" relieve the airload? This is not amplified in the FCTM and from experience I believe few pilots know what Boeing mean by "aerodynamically relieve the airload".
In fact I wouldn't be surprised in the two recent Boeing 737 MAXI accidents and the apparent inability for their crews to recover from unusual attitudes (nose down) could be traced in part to absence of knowledge on how to aerodynamically relieve airloads if using manual stabilizer trim.

My understanding of the meaning of "aerodynamically relieving" is best illustrated as follows: An aircraft suffers a severe nose down runaway stabilizer trim.causing the aircraft to initially dive and rapidly lose height. Any delay caused by surprise factor further compromises flight path control. Both pilots haul back hard on the elevators while attempting back trim using manual stabilizer trim. Due to increasingly heavy aerodynamic airloads against the stabilizer the effort to manually rotate the trim wheels in this condition is considerably higher than normal.

To relieve these airloads so that manual stabilizer trim can be used to wind off the forward position of the stabilizer which has caused the problem in the first place, it may be necessary for the crew to first attempt to raise the nose well above the horizon. With the nose high, the control column is immediately released from all back pressure. This action momentarily "aerodynamically relieves the airloads that in turn allows rapid unimpeded manual operation of the stabilizer trim control; to return the stabilizer to mid-range and thus permit more effective elevator effectiveness.

This "yo-yo" technique may be the only effective way of overcoming the difficulty of using the manual stabilizer trim during an attempted recovery from a high speed dive where electrical operation of the stabilizer is unavailable. To my knowledge this technique is not covered during simulator training for manual stabilizer trim operation.

最后他从737-200的飞行员训练手册找到了答案:
15.jpg

Runaway and Manual Stabiliser - Recovery from Severe Out-of-Trim
"In an extreme nose-up out-of-trim condition, requiring almost full forward control column, decelerate, extend the flaps and/or reduce thrust to a minimum practical setting consistent with flight conditions until elevator control is established. Do not decrease airspeed below the minimum maneuvering speed for the flap configuration. A bank of 30 degrees or more will relieve some force on the control column. This, combined with flap extension and reduced speed should permit easier manual trimming.

If other methods fail to relieve the elevator load and control column force, use the "roller coaster" technique. If nose-up trim is required, raise the nose well above the horizon with elevator control. Then slowly relax the control column pressure and manually trim nose-up. Allow the nose to drop below the horizon while trimming. Repeat this sequence until the airplane is trim.

其实就是先拉杆用升降舵把飞机拉起来,然后慢慢松开杆力,同时转动手轮配平安定面使飞机抬头。配平时,允许机头向下。重复这个过程直到完成配平。(类似钓鱼,放一下鱼杆,收一下线)

If nose-down trim is required, slowing down and extending the flaps will account for a large degree of nose-up pitch. If this does not allow manual trimming then the reverse "roller coaster" can be performed to permit manual trimming." (I read somewhere it was called the Yo Yo manoeuvre)

不知道什么原因,后面的737训练手册都去掉了这部分内容,可能也有飞行员不知道这个技巧。

以我的理解,要减少舵面气动负载,松杆让舵面向中立位移动或者减速。
但是ET302当时的飞行高度太低,松杆的可操作性不大。


5.
737MAX配平切断开关的变化

16.jpg
↑737MAX Primary(PRI)和Backup(B/U)两个串联

17.jpg
↑737NG MAIN ELECT和AUTO PILOT开关分开

如果主电配平和自动驾驶安定面切断开关分开,机组可以单独失效MCAS,保持主电配平工作。这样一来,即使碰到类似ET302的极端情况,主电配平能工作,也许机组操纵难度会降低,飞机可以恢复控制。

不知道为什么737MAX没有沿用737NG的设计,而是使用了主、备两个切断开关串联。


6.
MCAS失效指示

MCAS激活工作和失效都没有相应指示。

如果说自动激活工作没指示,与速度配平一样,这也说得过去。但是如果MCAS失效会有什么指示,目前资料都没有介绍。

或者说MCAS是SPEED TRIM的一部分,MCAS失效,SPEED TRIM灯也会亮吗?


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发表于 2019-4-9 17:05:59 | 显示全部楼层 来自: 中国广东广州
非常悲伤的事件,所以,从事AHM飞机健康技术的专业人士任重道远,致敬专业!致敬阮工!
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