一个理工男对波音737 MAX -8事故的疑问：传感器和波音737-8的机动特性增强系统（MCAS）是如何工作的？

过程控制（Process Control）中，最基本的概念：开环和闭环，反馈控制系统，控制系统的稳定性。

传感器提供反馈信号，波音737-8的机动特性增强系统（MCAS）是一个闭环反馈控制系统。

根据飞机的飞行数据分析，这个闭环反馈控制系统是不稳定的。

从根本上说，波音737 MAX -8事故是过程控制（Process Control）的问题，闭环反馈控制系统让飞机的飞行变得不稳定，上下摆动，不是传感器的问题。如果一个系统在闭环反馈控制下不稳定，那么一个开环（无控制）的系统会比有闭环反馈控制的系统更好。

一个本来稳定的系统，加了闭环反馈控制之后，反而变得不稳定了，这在工业界中，很常见。

很奇怪，波音人才众多，为什么至今没有人提到闭环反馈控制系统不稳定的问题？

 

本人抛砖引玉。

Etornado 发表评论于
"为了证明波音飞机的安全可靠， 波音CEO亲自乘坐软件更新后的737-MAX，，，
但他乘坐的不是出事故的 MAX-8， 而是MAX-7 " --- 因为现在Max -8 不能升空，起飞即是违法。
曲肱而枕 发表评论于
不对。如果传感器坏了，那就不再是闭环了。
方玉 发表评论于
为了证明波音飞机的安全可靠， 波音CEO亲自乘坐软件更新后的737-MAX，，，
但他乘坐的不是出事故的 MAX-8， 而是MAX-7 。
看海阔天空 发表评论于
多谢各位的参与和讨论
偶然从错误中发现事实和规律，是理工男的乐趣。

波音737 MAX -8事故的疑问很多。
1） 据说，MCAS的软件更新后，就可以杜绝事故的发生，波音的CEO也亲自乘坐软件更新后的飞机，证明波音飞机的安全可靠。这说明，原来的软件有Bugs， 可是Bugs 在哪里？如何消除？波音公司并没有具体说明。反而是英国和加拿大的航空管理局说是要独立评估该飞机的安全可靠性。可见，连铁杆盟友都不相信FAA了，波音这事情弄得，，，纠结。
2） 攻角传感器失灵：如果预计传感器会失灵，就会装两个传感器（Redundancy），由飞行员任选一个，作为信号输入值。
3） 如果装了两个攻角传感器， 就会装两个攻角传感器误差指示灯。如果误差指示灯亮了，说明有一个攻角传感器失灵。飞行员会根据经验，选用可靠的信号输入。
如果你把这些信息汇集在一起，波音公司告诉你，飞行员不需要知道MCAS系统，不需要经过培训，那么你得出的结论就是：波音是一个伟大的公司，但智者千虑，必有一失。
或许，这就是英国和加拿大的航空管理局说要独立评估该飞机的安全可靠性的理由。

Fool me once, shame on you. Fool me twice, shame on me。
红米2015 发表评论于
我就不明白这MCAS起什么作用。按照报告，攻角数据出现错误之后，是晃杆失速警告首先启动，然后足足过了大半分钟MCAS才启动。如果真是失速，收到警报后驾驶员不会采取措施吗，MCAS有什么必要？
梦千寻01 发表评论于
结合汽车Cruise control 系统，中文讲刹车是爷系统，一旦踩刹车，Cruise control自通失效，飞机的自控系统也应该如此，应只按一个按钮就切换到手动，这按钮就是自控系统的爷，它一按，别的都废了，它是唯一的爷，别的都是孙子，飞机的自控系统逻辑有问题，不能设计成俩个按钮同时按或先后按，也不能设计成转轮子，只能设计成一脚踩刹车，刹车是爷！
红米2015 发表评论于
狮航事故之后，美国驾驶员都采用一起飞就起动autopilot的方式以避开MCAS，看来埃航驾驶员也是这样做的。但是在传感器数据出错的情况下，autopilot似乎也很难控制好飞机。这时的正确做法应该是关闭autopilot，关闭电动trim电源，必要的话手动转动转轮将trim的位置调整到适当数值，保持这个状态尽快返航着陆。埃航驾驶员做对了前两步。从报告看不出他们到底有没有用手动转轮。从其他飞行员的经验看，这个手动转轮需要转很多圈才能移动一点点，很费体力。如果埃航驾驶员之一确实使用了手动转轮，那应该是副驾，他只有200小时飞行经验，也许对手动转轮没有体验，以为它不工作。匆忙之中转而使用电动，殊不知一通电MCAS也起动了！
红米2015 发表评论于
唐西 发表评论于 2019-04-04 14:09:27
高度太低，就开启自动驾驶是不对的，应该手动拉升更高才对。

现在这好像不算问题了，美国飞行员也是这么干的，按他们说法，轮子一离地就开自动。再说这次事故与自动驾驶关系也不大。
6ba6 发表评论于
放弃手动操纵尾舵简直是致命的改版!这一直是波音跟空客的区别!玩砸了。活生生的例子，就是现在好多汽车手动刹车竟是一电动按钮，而不是手拉把手，想像一下高速公路上， 按了那个按钮竟无效.....,去看新车，第一问手动刹车是咋样，按钮的，直接拒掉..开车不是打游戏，哈哈，
唐西 发表评论于
在大约1000英尺，开启自动驾驶。
。。。。。。。
高度太低，就开启自动驾驶是不对的，应该手动拉升更高才对。
红米2015 发表评论于
根据刚刚发布的初步报告，埃航事故简要过程如下:
1。几乎一起飞，左侧攻角数据就出错，达到75度并一直保持到最后。晃杆失速警告启动。左侧速度高度数据全出错（当初狮航飞机好像也是这样，各种数据全错）。
2。在大约1000英尺，开启自动驾驶。不久飞机出现晃动。半分钟后关闭自动驾驶。晃动持续。
3。很快MCAS第一次启动。驾驶员以电动trim按钮应对。数次后副驾关闭trim电源。
4。其后MCAS还发出了启动信号，但trim并没有动作，说明电源确实关闭了。
5。之后的2分半中trim缓慢下降。
6。机长要求副驾提高trim，副驾表示trim不工作，要求尝试手动。(我理解这实际是要求尝试电动trim，这也意味着需要重新开启trim电源。这是最要命的一步！)
7。电动trim启动了两次，稍微提升了trim位置，但很快MCAS再次启动，最终将机头压低到40度向下，尽管驾驶员拼命拉舵，飞机还是高速撞地。

http://www.ecaa.gov.et/documents/20435/0/Preliminary+Report+B737-800MAX+,(ET-AVJ).pdf
路边的蒲公英 发表评论于
Etornado 发表评论于 2019-04-04 07:41:42
发动机的设计位置做了移动不是什么大不了的事，只要整体配重合理不会有什么问题，这个凡是有飞行驾驶经验的（例如我本人）、懂空气动力工程的、甚至制作过航模的人都知道。应该不存在网上流传的所谓发动机前置容易低头或抬头的事情，那些基本是不懂的人瞎猜的。
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“抬头问题” 波音都承认的，油管上有视频。
红米2015 发表评论于
从目前得到的信息看，两次坠机都是攻角数据出现错误导致的。如果攻角数据没有错误的情况下MCAS曾经工作过，那么这个系统在正常情况下还是稳定的。需要应对的就是攻角数据出错的情况，原来对此估计不足。最简单的就是交给驾驶员判断。
hagerty 发表评论于
波音公司有救啦，这里有大能人呀，快请去给你洗地吧，人家可是专业的呕
Etornado 发表评论于
呵呵，您大概是波音737 Max -8 项目的工程师吧？久仰。
hagerty 发表评论于
楼下几个半瓶子醋的人在这里拽，可就是否定不了一个事实。波音是不得已才在max系列里新加了这个系统的。因为他们自己知道，这个飞机随时可能失速掉下来，才不得已加了这个系统好自动调节（坠地）
hagerty 发表评论于
常态 发表评论于 2019-04-04 07:32:14
老兄，現在連汽車都是電腦輔助駕駛的，沒有電腦的輔助駕駛功能，你連車都不會開。
沒有電腦，無論哪家的飛機都是板磚。
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你是说现在只要不是max系列的飞机就都是手动驾驶的？ 我无话可说了
Etornado 发表评论于
从理论上说，基本上，波音只要把该系统function 某些系数设定调整一下，把bugs修正，再修改系统界面，让飞行员更容易调整系统、甚至关闭系统，即可。

归根结底应该是波音在该项目上的测试时间不够所置。
Etornado 发表评论于
发动机的设计位置做了移动不是什么大不了的事，只要整体配重合理不会有什么问题，这个凡是有飞行驾驶经验的（例如我本人）、懂空气动力工程的、甚至制作过航模的人都知道。应该不存在网上流传的所谓发动机前置容易低头或抬头的事情，那些基本是不懂的人瞎猜的。

只要配重得宜，飞机发动机的安装位置并不影响飞机整体飞行性能。例如单发螺旋桨小形机发动机都在机头，客机发动机通常在机翼下方，水上飞机的在机翼上方，英国旧三叉戢客机三个发动机都在机身最末端......等等，再例如波音747还能驼架航天飞机在机背上。这些例子都说明其实配重得当，飞机飞行性能不会有问题。

那个737 MCAS系统的可能有某些设计缺陷都可能是真的。应该是由于短时间要上马，所以测试效果不完整导致。就像楼下所说的，系统 function 某些 Delta 或 Lambda 系数调整量在某些情况下调整过大之故。
常态 发表评论于
老兄，現在連汽車都是電腦輔助駕駛的，沒有電腦的輔助駕駛功能，你連車都不會開。
沒有電腦，無論哪家的飛機都是板磚。

hagerty 发表评论于 2019-04-04 06:57:19
如何升级此系统我都不会座的。波音以前的飞机根本不需要此系统。max系列为了跟空客竞争更省油不惜以乘客生命为代价把飞机设计成了空中极易失去稳定的状态不得已而增加了此系统。
hagerty 发表评论于
如何升级此系统我都不会座的。波音以前的飞机根本不需要此系统。max系列为了跟空客竞争更省油不惜以乘客生命为代价把飞机设计成了空中极易失去稳定的状态不得已而增加了此系统。
westshore 发表评论于
这个事故更像是传感器失效，MCAS获得错误读入导致的，否则所有使用MCAS的737都会栽了。
洛克希德开发F35的人员的平均年龄是60岁，两百多人，波音大概也不会有太大区别，美国工业后继无人。其实看看学校里学STEM到了研究生院一级的有多少是美国人就知道了。
MCAS是个不得已的东西，否则就不能利用737的市场声誉。用增加一个功能来保证以前已经具有的整体能力的维持，这属于设计失败，因为新增的内容并没有增加整体能力，却增加了一个失败的可能。
但偏偏在这件事上属于最大限度利用市场价值，也就是在钱与安全的矛盾中选择什么的概念。
唐西 发表评论于
其实波音这款机型是设计上有误，配置的新发动机的设计位置做了移动，使得飞行中易低头，于是就给点”伟哥”药来补救，硬起，但时间不够。结果软硬不配，就出大事了。

cc44 发表评论于
闭环控制是肯定的，但是闭环控制还有一个鲁棒控制的问题，how robust is it? 如果遇到一点点修正，系统做了很大的调整，那么调整量delta太突然太大，则会导致系统突然做大幅度的调整，会使得系统崩溃。
Etornado 发表评论于
波音的事情可能更多是project management的问题。据说波音为了市场竞争，737 MAX -8从设计到定型制造只用了9个月！当然也可以想象波音为了加快项目的进度，肯定是利用超级电脑做了N次模拟。但电脑模拟的测试和长时间实体测试还是有分别。

另外就是公众注意力的问题，例如特斯拉的自动驾驶出了几起由系统设计缺陷而导致的车祸，大家都在声讨特斯拉为了市场草管人命。其实按统计，使用特斯拉那个有缺陷的自动驾驶系统还是要比人手控制要安全得多！但公众和媒体99.999999%都不是受过专业统计学训练的工业工程师，很多事情观点和看法不见得正确。
Etornado 发表评论于
类似机动特性增强系统的东西本不是什么新鲜事，通常使用在放静不稳定飞行器上，而且在70年代就开始使用了，例如F-16战斗机，或后来的F-117等。原理是通过传感器把飞行姿态反馈到系统，让系统自动调节机翼控制板面，从而达到想要的飞行模式。这种系统能把本来不能“飞”的机器变成飞机。例如F-117。F-117是架为了达到隐身效果而违反传统空气动力学而设计的飞机，但通过电脑系统自动调节居然能让它飞翔。

客机都是放静稳定设计，如果飞行员不犯错误的话其实是挺安全的，本不太需要类似MCAS的东西。但波音把MCAS放到客机上使用其实是种技术上的升级，为的是减少飞行员犯错的空间。无奈可能因系统有缺陷，或对飞行员训练不足等因素导致两起坠机意外。

另外飞行姿态控制系统做的比较好的不是波音，而是洛克希德。“闭环反馈控制系统不稳定的问题”并未系统原理本身，而完全是设计者自己本身技术能力的问题。洛克希德把闭环反馈设计的飞行姿态控制系统使用了50年了，从F-16、F-117、到F-35，从来没大问题。故波音的事情大概是波音自己技术不成熟之故。
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