【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 王孟源】

4月4日，埃塞航空ET302航班空難首份官方調(diào)查報(bào)告公布，隨后，波音CEO丹尼斯·米倫伯格（Dennis Muilenburg）就兩起波音737 MAX 8型飛機(jī)墜機(jī)事故，首次向公眾承認(rèn)是新的自動飛行控制系統(tǒng)（MCAS）導(dǎo)致了這兩起近350人死亡的空難。

此前觀察者網(wǎng)已發(fā)布多篇文章，詳細(xì)解釋了MCAS的邏輯不合理，簡單來說，在單個(gè)攻角傳感器測量有誤時(shí)，MCAS就專斷獨(dú)行，不論駕駛員如何處置，仍然堅(jiān)持低頭向下扎。

這樣低級的錯(cuò)誤，固然十分離譜，但它背后還是有一些復(fù)雜的歷史因素。

事件的起源在2010年12月，那時(shí)空客宣布了下一代A320Neo將采用LEAP發(fā)動機(jī)，從而大幅改善燃油效率，這立刻把波音逼入墻角。燃油是航空公司的主要花費(fèi)之一，原本波音還在考慮開發(fā)一型全新的客機(jī)來取代737，但是A320Neo在2014年就要交貨，重新開發(fā)新機(jī)型顯然會讓空客獨(dú)霸單通道主線客機(jī)這個(gè)重要的利基很多年。一旦波音的傳統(tǒng)客戶跳槽，因?yàn)轳{駛員人機(jī)界面和維修系統(tǒng)的慣性，就會連帶把利潤更高的雙通道主線客機(jī)生意也帶走，這將成為徹徹底底的商業(yè)災(zāi)難。

于是波音不得不緊急啟動737Max的升級計(jì)劃，硬是在2017年就開始交貨，只比A320Neon晚了3年，而且還必須和空客一樣，不要求駕駛員做昂貴費(fèi)時(shí)的新訓(xùn)練。

為了趕工，波音安排讓FAA（Federal Aviation Administration，聯(lián)邦航空管理局）將認(rèn)證的工作交由自己代為處理。這種官商水乳交融的“自我治理”（Self-governance）是1980年代Reagan政權(quán)起就特別強(qiáng)調(diào)的政治原理，其目的是在不公開直接解除政府監(jiān)管表象的前提下，仍然在實(shí)際上給予財(cái)團(tuán)遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的自由，而其主要手段則是一方面鼓勵(lì)公務(wù)員與財(cái)團(tuán)高管之間的旋轉(zhuǎn)門，另一方面是削減預(yù)算，使得即使有心辦事的官員也沒有人力財(cái)力來執(zhí)行任務(wù)。這個(gè)趨勢，在共和黨執(zhí)政期間特別明顯，經(jīng)歷里根、小布什和特朗普三任挖墻腳的不懈努力，美國在20世紀(jì)前70年所建立的廉潔高效官僚體制早已名存實(shí)亡。

然而在技術(shù)上，737源自60年代的原始設(shè)計(jì)過于古老，其實(shí)無法與80年代設(shè)計(jì)的空客A320平等競爭，于是犧牲基本的安全性成了必然的結(jié)果。這其中最重要的技術(shù)問題有兩項(xiàng)：首先（第二項(xiàng)是飛控，見下文），737的機(jī)翼很低，但是過去50多年來，每一代新渦扇發(fā)動機(jī)都增高了涵道比（Bypass Ratio）以追求更大的推力和更高的燃油效率，所以也就越來越粗胖。從上一代的737NG開始，機(jī)翼下已經(jīng)沒有足夠的空間來吊掛發(fā)動機(jī)，于是一方面要求發(fā)動機(jī)制造商強(qiáng)行削平下緣，另一方面將發(fā)動機(jī)艙（Engine Nacelle）向前上方挪移。737Max為了使用更大的LEAP發(fā)動機(jī)，更是必須超越原始設(shè)計(jì)的安全極限，埋下了后來事故的伏筆。

上圖是737Max的LEAP發(fā)動機(jī)和上一代737NG的CFM-56安裝位置的對比，可以明顯看出LEAP不但更靠前上方，而且發(fā)動機(jī)艙也更大。其實(shí)為了保證發(fā)動機(jī)艙下緣與地面有17英寸（43公分）的距離，波音已經(jīng)要求LEAP的制造商（CFM）特別以燃油效率為代價(jià)，縮小發(fā)動機(jī)直徑，所以波音特供的LEAP-1B比A320和C919所用的版本都要小一圈。至于LEAP-1B的另一個(gè)特征：后緣的三角形鋸齒，那是為了打破紊流、減低噪音的設(shè)計(jì)，是波音的專利。

這個(gè)問題牽涉到比較精微的空氣動力學(xué)，所以我在此詳細(xì)討論一下。很多新聞報(bào)導(dǎo)基于波音自己發(fā)表的一篇簡介，說737Max采用MCAS是為了補(bǔ)償發(fā)動機(jī)前移所造成的額外上揚(yáng)力矩，這也成為很多網(wǎng)絡(luò)評論的基礎(chǔ)；但是專業(yè)知識相對比較強(qiáng)的作者，例如服務(wù)于航空業(yè)的張仲麟和有工程背景的晨楓，都指出把發(fā)動機(jī)向前上方移動，其實(shí)應(yīng)該使推力軸線更接近阻力中心，所以照理說是會減低而不是增加上揚(yáng)力矩。那么波音為什么那么說呢？

其實(shí)波音那個(gè)簡介的基本敘述是正確的，只不過沒有把細(xì)節(jié)說清楚罷了（可能是故意不說清楚，參見下文）。這里的額外上揚(yáng)力矩并不發(fā)生于平飛的時(shí)候，也不直接來自發(fā)動機(jī)本身的推力，而是非線性空氣動力學(xué)的后果。發(fā)動機(jī)艙為了減低阻力、增加空氣流量，外環(huán)的剖面形狀其實(shí)很像機(jī)翼，只不過必須卷成圓形。所以飛行的時(shí)候，發(fā)動機(jī)艙外環(huán)也產(chǎn)生“升力”，但它不是全部向上，而是與外環(huán)面垂直向內(nèi)，于是在平飛狀態(tài)下，這些升力互相抵消，沒有實(shí)際影響。

但是在爬升階段，飛機(jī)處于大迎角（Angle of Attack，又譯為攻角）狀態(tài)，這時(shí)氣流主要作用于發(fā)動機(jī)艙外環(huán)的下緣，總升力就是向上了。這個(gè)升力因?yàn)橛邪l(fā)動機(jī)抽取氣流的影響，額外強(qiáng)大。同樣的效應(yīng)使得把發(fā)動機(jī)緊靠在機(jī)翼上緣成為增升的極端手段之一，例如強(qiáng)調(diào)短距起降性能的Antonov An-72。而發(fā)動機(jī)艙外環(huán)產(chǎn)生意外升力以至飛行器研發(fā)失敗，也早有前例，對歷史有興趣的讀者可以搜索Hiller VZ-1 Pawnee。

VZ-1 Pawnee是Hiller Aircraft為美國陸軍設(shè)計(jì)研究的單兵飛行平臺，1955年首飛。原本設(shè)計(jì)師希望由乘員傾斜身體來改變飛行方向，結(jié)果實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)艙外環(huán)的升力效應(yīng)比預(yù)期的要強(qiáng)，傾斜之后，那個(gè)方向的升力就大幅增加，把平臺又推回平穩(wěn)懸停狀態(tài)。一個(gè)無法很好控制如何前進(jìn)后退的飛行平臺，當(dāng)然是沒有用處的，所以這個(gè)計(jì)劃就被放棄了。換句話說，由于發(fā)動機(jī)艙外環(huán)升力與重心的相對位置，VZ-1 Pawnee獲得過強(qiáng)的靜穩(wěn)定性；這一點(diǎn)與737Max相反。