Buzz end
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本文來(lái)自 Buzzword 公眾號 'Geek 研究向'
本欄目是科學(xué)吃瓜博士后授予點(diǎn)
首先跟大家說(shuō)一聲對不起，最近因為賬號身份認證問(wèn)題，導致公眾號更新暫停了一段時(shí)間，小編終于處理好了，可以重新開(kāi)始更新啦
今天小編要跟大家說(shuō)的 Buzzword是：Lionair JT-610 （ 獅航610航班 ）
2018年10月29日，一架屬于印尼廉價(jià)航空公司 Lionair 獅航的 JT-610 航班，在從雅加達起飛后不久，墜入爪哇海，機上178名乘客全部不幸遇難
這樁空難已經(jīng)過(guò)去幾周，隨著(zhù)調查的進(jìn)展，這場(chǎng)空難的背后原因也隱隱約約浮出水面，而其中一個(gè)重要原因也讓眾多專(zhuān)業(yè)人士大吃一驚：
被廣泛認為是世界上最新最安全的波音737MAX系列客機，竟然有一個(gè)隱藏的很深自動(dòng)駕駛的BUG，而正是這個(gè)BUG，把一個(gè)非致命的故障弄成了墜機？
如果你和小編一樣，對此感到不可思議，那請跟著(zhù)往下讀...
首先說(shuō)明，本文的技術(shù)分析和初步調查結果，均來(lái)自權威的航空事故信息發(fā)布網(wǎng)站 avherald.com 和波音公司的官方通告；本文的分析不是官方最終調查結果；另外，如果你因為以上文字對坐飛機的安全性感到擔心，那大可不必，文章末尾有解釋為什么
下面，小編就請大家跟著(zhù)“Buzzword研究向”欄目，探求這起悲劇背后，這個(gè)關(guān)于飛機自動(dòng)駕駛系統的，發(fā)人深思的故事...
很多人可能不知道，與近幾年剛剛興起的汽車(chē)自動(dòng)駕駛不同，民航領(lǐng)域的自動(dòng)駕駛，已經(jīng)普及了幾十年
根據維基百科記載，早在1954年，美國空軍的C-54運輸機就用自動(dòng)駕駛系統 （Autopilot）完成了一次完整的起飛和降落
70多年過(guò)去了，現代民航飛機起飛以后，除非遇到不好的天氣情況或者意外，飛行員大多數時(shí)候只是在和空管溝通，或者調整飛機自動(dòng)駕駛模式的參數，然后盯著(zhù)飛機上電腦屏幕
而飛機的自動(dòng)駕駛系統，會(huì )根據預先設定好的航路，全程駕駛飛機，甚至完成降落....
面對如此先進(jìn)的自動(dòng)駕駛，連專(zhuān)業(yè)飛行員都經(jīng)常開(kāi)玩笑說(shuō)，自己的工作其實(shí)已經(jīng)不是“開(kāi)飛機”，而只是“按按鈕” Push Buttons...
客機太自動(dòng)化，飛行員都忘記了怎么開(kāi)飛機
總之，現在的飛行員，大多數時(shí)候已經(jīng)不是傳統意義的“控制飛機飛行的人”，而更像是一個(gè)“飛機自動(dòng)駕駛系統操作員”了
自動(dòng)化的好處顯而易見(jiàn)，但一個(gè)新的問(wèn)題也隨之而來(lái)：
隨著(zhù)自動(dòng)飛行系統越來(lái)越先進(jìn)，越來(lái)越復雜，飛行員常常在培訓后，依然不能充分理解自動(dòng)飛行系統的所有行為模式和具體規則
這就導致了在某些異常情況發(fā)生的時(shí)候，飛行員坐在駕駛艙里，卻不能理解自己的飛機到底在干什么，也不知道如何阻止...
這就為事故埋下了隱患...
事實(shí)上，歷史上多次著(zhù)名的空難，背后都有一段飛行員和自動(dòng)駕駛系統之間相互誤會(huì )，甚至互相爭奪飛機控制權的故事...
而這，也是我們要說(shuō)的 JT-610 空難初步調查原因的一個(gè)大背景
說(shuō)回到 JT610 的空難
這起空難，有一點(diǎn)非常不同尋常，引人注目 - 那就是發(fā)生空難的飛機非常新
執飛 JT610 的是波音737MAX，是737最新一代，2016年才首航，2017才拿到美國 FAA 發(fā)布的適航許可證；
出事的這架飛機，更是才交付給獅航2個(gè)月，才飛了 800 小時(shí)，連很基本的B檢維修時(shí)間都還沒(méi)有飛到，簡(jiǎn)直可以說(shuō)還在波音公司的“出廠(chǎng)狀態(tài)“
這么新的飛機，猛然墜海，不能不讓我們懷疑...
是不是這飛機出廠(chǎng)的時(shí)候，就帶著(zhù)“娘胎里的毛病”？
而從目前的調查結果和波音的公告看來(lái)，這個(gè) “娘胎里的毛病” 可能已經(jīng)找到了，而且就在飛機的自動(dòng)駕駛系統里
這個(gè)隱藏很深的功能（bug），全名是“AOA傳感器數據錯誤導致的自動(dòng)駕駛斷開(kāi)后飛行員手動(dòng)飛行情況下為了防止飛機失速自動(dòng)觸發(fā)的飛機水平尾翼配平子程序” -
我們簡(jiǎn)稱(chēng)其為 “A 程序”
那這個(gè)A程序到底是干嘛的呢？
首先，這是一個(gè)正常飛行的時(shí)候不會(huì )啟動(dòng)的程序，只有在飛機遇到某種特定故障時(shí)候，才會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)
啟動(dòng)以后，A程序也只專(zhuān)心干一件事兒：自動(dòng)壓低機頭，讓飛機俯沖
你也許會(huì )問(wèn)，讓飛機俯沖？？ 哇，聽(tīng)起來(lái)很危險啊，為什么A程序要這么干？
因為A程序觸發(fā)的前提，是機上的控制電腦，根據收集到的數據，認為飛機進(jìn)入了下面（圖二）的危險姿態(tài)：失速姿態(tài) （stall）
失速姿態(tài)非常危險，如果不馬上把機頭壓低，開(kāi)始俯沖，那飛機就會(huì )有墜毀的風(fēng)險
順便說(shuō)一句，著(zhù)名的法航AF447，就是因為副駕駛一直讓飛機保持圖二這個(gè)姿態(tài)，而墜毀在大西洋上的...
現在我們知道了，A程序設計的初衷，其實(shí)一個(gè)失速保護程序，是好人
但到了JT-610的實(shí)際飛行中，A程序這個(gè)好人，卻化身成了惡魔，并可能直接導致了飛機的墜毀
這是怎么回事呢？
問(wèn)題出在波音對A程序的奇葩設定上
波音設計的A程序這個(gè)好人的設定，有4個(gè)奇葩特點(diǎn)
1）容易聽(tīng)信讒言：飛機的攻角（也就是是機頭是往上幾度，還是往下幾度的讀數，簡(jiǎn)稱(chēng)AOA）數據非常重要，所以大多數民航飛機，包括737MAX上，裝有3個(gè)傳感器來(lái)檢測這個(gè)數據，一個(gè)為主，兩個(gè)備用，相互印證。
但波音對A程序的設定很奇怪：只要主傳感器認為飛機攻角過(guò)高（頭抬的太高），有失速危險，A程序就選擇馬上相信，不管另外兩個(gè)備份的AOA傳感器說(shuō)什么。根據Avherald網(wǎng)站分析，空客在類(lèi)似的設定中，規定只要三個(gè)AOA傳感器讀數不一樣，不管主次，選擇都不相信，直接報錯給飛行員，從而避免主傳感器出錯，整個(gè)系統被誤導的風(fēng)險
2）自己操作飛機俯沖，不告訴飛行員：因為確信自己是拯救失速的“救世主”，A程序會(huì )直接操縱機翼，讓飛機進(jìn)入俯沖姿態(tài)，而且不對飛行員做明顯提示
飛行員往往要自己發(fā)現飛機在俯沖，才發(fā)現機翼被A程序動(dòng)過(guò)了；更加坑爹的是，根據設定，A程序只有在飛行員手動(dòng)駕駛的時(shí)候才會(huì )啟動(dòng)。也就是說(shuō)，在飛行員已經(jīng)關(guān)閉自動(dòng)駕駛儀，認為自己在完全控制飛機的時(shí)候，A程序還是會(huì )偷偷的操縱飛機，并讓飛機俯沖....
3）只要自己覺(jué)得是對的，就一條路走到黑：同樣因為確信自己是拯救失速的“救世主”，A程序認為做事一定要負責，不達目的誓不罷休
所以它不僅自說(shuō)自話(huà)讓飛機俯沖，還會(huì )在飛行員命令飛機停止俯沖后，每隔5秒鐘，再次自動(dòng)讓飛機進(jìn)入俯沖.... 如果飛行員再把機頭抬起來(lái)，5秒鐘后，A程序就把再機頭按下去，讓飛機俯沖，這樣拉起來(lái)，按下去，拉起來(lái)，按下去......如此反復，開(kāi)展一場(chǎng)“人機大戰”
4）難以被關(guān)閉： 話(huà)說(shuō)波音也不是沒(méi)有考慮過(guò)上面“人機大戰”的可能性，所以還是保留了徹底關(guān)閉A程序的方法，但這個(gè)方法藏的很深，加上A程序被觸發(fā)的概率本來(lái)就低，所以很多飛行員根本不熟悉關(guān)閉的方法
說(shuō)到這里，小編替大家總結一下：
- 為了不讓飛機失速，波音設計了一個(gè)非常強勢的，在手動(dòng)模式下都會(huì )自動(dòng)執行的失速保護程序，A程序
- A程序在正常飛行情況下，不會(huì )被觸發(fā)，但一旦觸發(fā)，會(huì )自動(dòng)強行反復讓飛機俯沖
這樣的話(huà)，結局主要會(huì )有兩種情況：
- 如果此時(shí)，A程序對飛機的即將失速的判斷，是正確的，那這個(gè)俯沖可以起到防止失速的作用，糾正飛行員的錯誤操作，拯救全飛機的人
- 如果此時(shí)，A程序對飛機的即將失速的判斷，是錯誤的，那么，這些讓飛行員都意想不到的自動(dòng)俯沖，則可能讓飛機陷入危險
而且由于A(yíng)程序難以關(guān)閉，可能讓飛行員無(wú)所適從，不知道如何正確操作飛機，從而會(huì )造成嚴重后果
回到 JT-610，非常不幸的是，從目前來(lái)看，航空專(zhuān)家們（和波音自己）推測，是上面的第二種情況
這是因為JT-610 上，機長(cháng)的 AOA 攻角傳感器（主傳感器）出現了故障，讀數錯誤，而這個(gè)錯誤的數字被輸入進(jìn)了飛行電腦，并被A程序“聽(tīng)信讒言”，拿去作為了唯一的參考....
說(shuō)完這些，終于可以回到 JT-610，去推理飛機墜毀的真正原因
2018年10月29日，當JT-610的旅客們拿著(zhù)行李，走向廊橋，開(kāi)始登機的時(shí)候，并不知道在他們之前，這架飛機已經(jīng)經(jīng)歷了幾次不同尋常的飛行....
根據獅航的運營(yíng)記錄
10月28日，這架飛機執飛 JT-775 航班，從 Manado 到 Denpasar。
這個(gè)航班的乘客形容飛行體驗 “猶如過(guò)山車(chē)一般”，“起飛后數次突然下降，耳部感到不適”，“一路緊緊系緊安全帶”。
當天航班勉強平安落地后，獅航維修人員對飛機進(jìn)行了檢查維修，發(fā)現機長(cháng)的攻角檢測傳感器 AOA Sensor 報錯，于是進(jìn)行了維修
10月28日稍后，這架修復后的飛機，執飛 JT-43 航班從 Denpasar 飛往 Jarkata 雅加達
這個(gè)航班再次被形容為“地獄航班”。經(jīng)歷多很多臺風(fēng)天的印尼乘客都紛紛表示 “坐了很多年飛機都沒(méi)有遇到這么嚴重的顛簸”，“吐了好幾次”，“起飛以后突然下墜，以為要墜機”。
該航班機組表示控制飛機遇到了嚴重的困難，機長(cháng)的儀表顯示失靈，無(wú)法正?？刂骑w機，最后是靠著(zhù)副駕駛的儀表完成了航班。（前面說(shuō)了，AOA這樣的重要傳感器，都有三套，機長(cháng)的壞了，把輸入給電腦的傳感器切換成副駕駛的，飛機還能正常飛行）
航班結束后，機長(cháng)在飛行日志里寫(xiě)道，更換后的機長(cháng)位置的AOA傳感器依然沒(méi)有正常工作
10月29日一早，這架被折騰了好幾次的新飛機，經(jīng)過(guò)再次臨時(shí)檢修，繼續被放行，從雅加達起飛，執飛 JT-610 航班
起飛后不久，JT-610 的機長(cháng)便告訴空管，飛機遇到故障
現在專(zhuān)家普遍認為，機長(cháng)這個(gè)時(shí)候遇到的問(wèn)題，和前面幾個(gè)航班一樣，就是機長(cháng)位置的AOA傳感器和其他儀表系統又壞了（或者從來(lái)沒(méi)有修好過(guò)）
壞掉的機長(cháng)位置的AOA攻角傳感器，給出了錯誤讀數，導致自動(dòng)駕駛斷開(kāi)，飛機進(jìn)入手動(dòng)飛行模式
至此，A程序被激活的條件，已經(jīng)全部滿(mǎn)足
現在唯一的機會(huì )，是像上個(gè)航班一樣，機長(cháng)把控制權交給副駕駛，并且將副駕駛那個(gè)好的AOA傳感器，設置為主傳感器，讓正確的AOA數據，輸入飛行管理電腦
這樣的話(huà)，他們也許可以像上一班飛機一樣，勉強飛往目的地
但此時(shí)，可能已經(jīng)知道之前幾個(gè)航班的問(wèn)題，機長(cháng)決定不再冒險 - 返航！
于是他就沒(méi)有再像上一個(gè)航班一樣，把飛機交給副駕駛，從而決定自己手動(dòng)飛回機場(chǎng)
這其實(shí)是一個(gè)比較穩當的做法，然而天意弄人，因為A程序的存在，讓機長(cháng)最不冒險的做法，成了最冒險的做法
進(jìn)入手動(dòng)飛行返航后，機長(cháng)不知道，因為這個(gè)決定，和他不熟悉的一個(gè)A程序，他們的命運將和前面的航班截然不同
在這個(gè)情況下，位于機長(cháng)位置的壞掉的AOA，持續給出錯誤讀數，終于讓飛機電腦以為飛機機頭已經(jīng)過(guò)高，即將失速（其實(shí)飛機在平飛），從而完全激發(fā)了A程序
A程序被激發(fā)后，秉持其一貫作風(fēng)，不檢查另外兩個(gè)AOA傳感器的讀數，直接開(kāi)始蠻干，調整機翼，壓低機頭
此刻機長(cháng)應該正在忙于返航，而飛機在A(yíng)程序的控制下，機頭開(kāi)始緩慢下沉
隨后，專(zhuān)家猜測，機長(cháng)可能做了簡(jiǎn)單的修正，但他可能不熟悉，A程序會(huì )每隔5秒反復啟動(dòng)的特點(diǎn)
又或者他發(fā)現了A程序會(huì )反復啟動(dòng)，但是不知道如何關(guān)閉....
很不幸的是，留給他研究這個(gè)問(wèn)題的時(shí)間，遠遠沒(méi)有之前兩個(gè)航班多....
因為他的飛機剛起飛不久，飛機離海面僅有5400ft，也就是1600多米...
而飛機在A(yíng)程序導致的持續俯沖下，離海面越來(lái)越近....
幾分鐘后，兩個(gè)在爪哇海捕魚(yú)的漁民，在雅加達北部海域上空，看到一架大飛機，在很低的高度飛行，一邊轉彎，一邊機頭向下，一頭扎進(jìn)了海里...
接著(zhù)就是一聲沉悶的巨響和火光
看到這里，有人會(huì )問(wèn)，小編，上面那些A 程序的具體技術(shù)細節，和事故的原因，你是怎么知道的，又有幾成把握這會(huì )是真相呢？
一般的空難調查，的確要經(jīng)過(guò)好幾年，才能最后發(fā)現真相
但也有些空難，有充足的事故預兆，和相對完整數據分析，所以主要原因會(huì )比較快的浮出水面
小編對上面的分析，還是很有信心，原因很簡(jiǎn)單....
因為在協(xié)助印尼的調查人員分析完初步數據后，波音自己出來(lái)認領(lǐng)這個(gè)鍋了...
2018年11月7日，在事故發(fā)生一周后，波音就向全世界所有運營(yíng) 737MAX 的航空公司，發(fā)布了一個(gè)官方的通告。這個(gè)公告編號是 Crew Operations Manual Bulletin TBC-19
在公告里，波音要求所有的737MAX機組注意，在調查JT-610事故的過(guò)程中，發(fā)現飛機AOA攻角傳感器錯誤讀數，會(huì )導致飛機的尾翼配平系統，為了避免手動(dòng)飛行情況下的失速，在未經(jīng)飛行員操縱的情況下，自動(dòng)讓機頭向下.... （說(shuō)穿了就是A程序）
波音還具體描述了A程序的4個(gè)特點(diǎn)，要求飛行員注意和了解A程序的這些特性
所以小編上文的寫(xiě)的A程序的4個(gè)特點(diǎn)，只是盡量把波音提供的技術(shù)細節，寫(xiě)成了大白話(huà)
為了保證真實(shí)性，在這里直接把波音的公告原文提出來(lái)，供大家參考。我也把A程序最坑爹的那些特點(diǎn)，用紅色標出來(lái)了
The flight Crew Operations Manual Bulletin TBC-19 reads:
The Indonesian National Transportation Safety Committee has indicated that Lion Air flight 610 experienced erroneous AOA data. Boeing would like to call attention to an AOA failure condition that can occur during manual flight only.
This bulletin directs flight crews to existing procedures to address this condition. In the event of erroneous AOA data, the pitch trim system can trim the stabilizer nose down in increments lasting up to 10 seconds. The nose down stabilizer trim movement can be stopped and reversed with the use of the electric stabilizer trim switches but may restart 5 seconds after the electric stabilizer trim switches are released. Repetitive cycles of uncommanded nose down stabilizer continue to occur unless the stabilizer trim system is deactivated through use of both STAB TRIM CUTOUT switches in accordance with the existing procedures in the Runaway Stabilizer NNC. It is possible for the stabilizer to reach the nose down limit unless the system inputs are counteracted completely by pilot trim inputs and both STAB TRIM CUTOUT switches are moved to CUTOUT.
波音為什么急著(zhù)要出來(lái)背這個(gè)鍋呢？很簡(jiǎn)單，還有很多737MAX在天上飛呢，A程序這個(gè)設定帶來(lái)的風(fēng)險，必須讓所有機組知道，才能充分避免類(lèi)似情況再次發(fā)生
JT 610 的悲劇已經(jīng)發(fā)生了，小編寫(xiě)這片文章，只是想探求一下背后的科學(xué)道理，分享給我們的讀者
最后聲明2點(diǎn)，首先，文中的分析依然只是結合目前最新調查結果的猜測，不是最終調查結果，最終結果還可以產(chǎn)生變化
第二，文中說(shuō)到的這個(gè) 737MAX “娘胎里的毛病” A程序，因為波音發(fā)了通告，我們可以認為，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)被修復了
因為無(wú)論A程序這個(gè)設定如何不合理，如何可怕，如何難搞，只要波音專(zhuān)門(mén)提醒了所有飛行員，在特定條件下，A程序可能存在，會(huì )導致的結果，和關(guān)閉的方法，飛行員就可以及時(shí)而正確的處理
國內各大航空公司都有航班在飛 737MAX，我國的航空公司在飛行安全方面還是非常嚴格的，相信也第一時(shí)間讓所有機組學(xué)習了波音的公告
所以，作為普通人，在乘坐波音737MAX的時(shí)候，應該感到更加安全了一些，
JT610的機組和100多名乘客，用自己的生命，換來(lái)了重要的飛行安全提示和迅速的改變
提示回顧人類(lèi)民航的歷史，每一次航空安全的進(jìn)步，都是一次或者多次事故的血的教訓的凝聚
讓我們緬懷逝者，也感謝每一個(gè)為了航空安全付出過(guò)努力的人
正是因為他們和她們，我們依然熱愛(ài)飛行.
跟著(zhù)Buzzword學(xué)英語(yǔ)，今天文章里用到的單詞和表達有：
AoA： Angle of Attack 飛機的攻角。這個(gè)參數的錯誤，很可能是導致JT610墜機的始作俑者
Stall: 飛機失速，通常是因為飛機姿態(tài)問(wèn)題，比如機頭過(guò)高，導致機翼升力不足，進(jìn)而導致飛機下墜 。A程序就是設計來(lái)防止Stall的
autopilot: 自動(dòng)駕駛。反義詞是 manual flight 手動(dòng)飛行
call attention to : 波音在公告中的寫(xiě)法，意思是把某個(gè)問(wèn)題提出來(lái)，引起注意
nose down / nose up: 飛機的機頭向下，機頭向上
uncommanded： 形容詞，表示沒(méi)有經(jīng)過(guò)飛行員命令的，擅自發(fā)生的。用來(lái)形容A程序
Buzz end
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