Buzz end
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本文來自 Buzzword 公眾號 'Geek 研究向'
本欄目是科學(xué)吃瓜博士后授予點
首先跟大家說一聲對不起，最近因為賬號身份認(rèn)證問題，導(dǎo)致公眾號更新暫停了一段時間，小編終于處理好了，可以重新開始更新啦
今天小編要跟大家說的 Buzzword是：Lionair JT-610 （ 獅航610航班 ）
2018年10月29日，一架屬于印尼廉價航空公司 Lionair 獅航的 JT-610 航班，在從雅加達(dá)起飛后不久，墜入爪哇海，機(jī)上178名乘客全部不幸遇難
這樁空難已經(jīng)過去幾周，隨著調(diào)查的進(jìn)展，這場空難的背后原因也隱隱約約浮出水面，而其中一個重要原因也讓眾多專業(yè)人士大吃一驚：
被廣泛認(rèn)為是世界上最新最安全的波音737MAX系列客機(jī)，竟然有一個隱藏的很深自動駕駛的BUG，而正是這個BUG，把一個非致命的故障弄成了墜機(jī)？
如果你和小編一樣，對此感到不可思議，那請跟著往下讀...
首先說明，本文的技術(shù)分析和初步調(diào)查結(jié)果，均來自權(quán)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(diào)查結(jié)果；另外，如果你因為以上文字對坐飛機(jī)的安全性感到擔(dān)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“Buzzword研究向”欄目，探求這起悲劇背后，這個關(guān)于飛機(jī)自動駕駛系統(tǒng)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自動駕駛不同，民航領(lǐng)域的自動駕駛，已經(jīng)普及了幾十年
根據(jù)維基百科記載，早在1954年，美國空軍的C-54運(yùn)輸機(jī)就用自動駕駛系統(tǒng) （Autopilot）完成了一次完整的起飛和降落
70多年過去了，現(xiàn)代民航飛機(jī)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(shù)時候只是在和空管溝通，或者調(diào)整飛機(jī)自動駕駛模式的參數(shù)，然后盯著飛機(jī)上電腦屏幕
而飛機(jī)的自動駕駛系統(tǒng)，會根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的航路，全程駕駛飛機(jī)，甚至完成降落....
面對如此先進(jìn)的自動駕駛，連專業(yè)飛行員都經(jīng)常開玩笑說，自己的工作其實已經(jīng)不是“開飛機(jī)”，而只是“按按鈕” Push Buttons...
客機(jī)太自動化，飛行員都忘記了怎么開飛機(jī)
總之，現(xiàn)在的飛行員，大多數(shù)時候已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義的“控制飛機(jī)飛行的人”，而更像是一個“飛機(jī)自動駕駛系統(tǒng)操作員”了
自動化的好處顯而易見，但一個新的問題也隨之而來：
隨著自動飛行系統(tǒng)越來越先進(jìn)，越來越復(fù)雜，飛行員常常在培訓(xùn)后，依然不能充分理解自動飛行系統(tǒng)的所有行為模式和具體規(guī)則
這就導(dǎo)致了在某些異常情況發(fā)生的時候，飛行員坐在駕駛艙里，卻不能理解自己的飛機(jī)到底在干什么，也不知道如何阻止...
這就為事故埋下了隱患...
事實上，歷史上多次著名的空難，背后都有一段飛行員和自動駕駛系統(tǒng)之間相互誤會，甚至互相爭奪飛機(jī)控制權(quán)的故事...
而這，也是我們要說的 JT-610 空難初步調(diào)查原因的一個大背景
說回到 JT610 的空難
這起空難，有一點非常不同尋常，引人注目 - 那就是發(fā)生空難的飛機(jī)非常新
執(zhí)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(jī)，更是才交付給獅航2個月，才飛了 800 小時，連很基本的B檢維修時間都還沒有飛到，簡直可以說還在波音公司的“出廠狀態(tài)“
這么新的飛機(jī)，猛然墜海，不能不讓我們懷疑...
是不是這飛機(jī)出廠的時候，就帶著“娘胎里的毛病”？
而從目前的調(diào)查結(jié)果和波音的公告看來，這個 “娘胎里的毛病” 可能已經(jīng)找到了，而且就在飛機(jī)的自動駕駛系統(tǒng)里
這個隱藏很深的功能（bug），全名是“AOA傳感器數(shù)據(jù)錯誤導(dǎo)致的自動駕駛斷開后飛行員手動飛行情況下為了防止飛機(jī)失速自動觸發(fā)的飛機(jī)水平尾翼配平子程序” -
我們簡稱其為 “A 程序”
那這個A程序到底是干嘛的呢？
首先，這是一個正常飛行的時候不會啟動的程序，只有在飛機(jī)遇到某種特定故障時候，才會自動啟動
啟動以后，A程序也只專心干一件事兒：自動壓低機(jī)頭，讓飛機(jī)俯沖
你也許會問，讓飛機(jī)俯沖？？ 哇，聽起來很危險啊，為什么A程序要這么干？
因為A程序觸發(fā)的前提，是機(jī)上的控制電腦，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，認(rèn)為飛機(jī)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(jī)頭壓低，開始俯沖，那飛機(jī)就會有墜毀的風(fēng)險
順便說一句，著名的法航AF447，就是因為副駕駛一直讓飛機(jī)保持圖二這個姿態(tài)，而墜毀在大西洋上的...
現(xiàn)在我們知道了，A程序設(shè)計的初衷，其實一個失速保護(hù)程序，是好人
但到了JT-610的實際飛行中，A程序這個好人，卻化身成了惡魔，并可能直接導(dǎo)致了飛機(jī)的墜毀
這是怎么回事呢？
問題出在波音對A程序的奇葩設(shè)定上
波音設(shè)計的A程序這個好人的設(shè)定，有4個奇葩特點
1）容易聽信讒言：飛機(jī)的攻角（也就是是機(jī)頭是往上幾度，還是往下幾度的讀數(shù)，簡稱AOA）數(shù)據(jù)非常重要，所以大多數(shù)民航飛機(jī)，包括737MAX上，裝有3個傳感器來檢測這個數(shù)據(jù)，一個為主，兩個備用，相互印證。
但波音對A程序的設(shè)定很奇怪：只要主傳感器認(rèn)為飛機(jī)攻角過高（頭抬的太高），有失速危險，A程序就選擇馬上相信，不管另外兩個備份的AOA傳感器說什么。根據(jù)Avherald網(wǎng)站分析，空客在類似的設(shè)定中，規(guī)定只要三個AOA傳感器讀數(shù)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，整個系統(tǒng)被誤導(dǎo)的風(fēng)險
2）自己操作飛機(jī)俯沖，不告訴飛行員：因為確信自己是拯救失速的“救世主”，A程序會直接操縱機(jī)翼，讓飛機(jī)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(xiàn)飛機(jī)在俯沖，才發(fā)現(xiàn)機(jī)翼被A程序動過了；更加坑爹的是，根據(jù)設(shè)定，A程序只有在飛行員手動駕駛的時候才會啟動。也就是說，在飛行員已經(jīng)關(guān)閉自動駕駛儀，認(rèn)為自己在完全控制飛機(jī)的時候，A程序還是會偷偷的操縱飛機(jī)，并讓飛機(jī)俯沖....
3）只要自己覺得是對的，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(rèn)為做事一定要負(fù)責(zé)，不達(dá)目的誓不罷休
所以它不僅自說自話讓飛機(jī)俯沖，還會在飛行員命令飛機(jī)停止俯沖后，每隔5秒鐘，再次自動讓飛機(jī)進(jìn)入俯沖.... 如果飛行員再把機(jī)頭抬起來，5秒鐘后，A程序就把再機(jī)頭按下去，讓飛機(jī)俯沖，這樣拉起來，按下去，拉起來，按下去......如此反復(fù)，開展一場“人機(jī)大戰(zhàn)”
4）難以被關(guān)閉： 話說波音也不是沒有考慮過上面“人機(jī)大戰(zhàn)”的可能性，所以還是保留了徹底關(guān)閉A程序的方法，但這個方法藏的很深，加上A程序被觸發(fā)的概率本來就低，所以很多飛行員根本不熟悉關(guān)閉的方法
說到這里，小編替大家總結(jié)一下：
- 為了不讓飛機(jī)失速，波音設(shè)計了一個非常強(qiáng)勢的，在手動模式下都會自動執(zhí)行的失速保護(hù)程序，A程序
- A程序在正常飛行情況下，不會被觸發(fā)，但一旦觸發(fā)，會自動強(qiáng)行反復(fù)讓飛機(jī)俯沖
這樣的話，結(jié)局主要會有兩種情況：
- 如果此時，A程序?qū)︼w機(jī)的即將失速的判斷，是正確的，那這個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(jī)的人
- 如果此時，A程序?qū)︼w機(jī)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俯沖，則可能讓飛機(jī)陷入危險
而且由于A程序難以關(guān)閉，可能讓飛行員無所適從，不知道如何正確操作飛機(jī)，從而會造成嚴(yán)重后果
回到 JT-610，非常不幸的是，從目前來看，航空專家們（和波音自己）推測，是上面的第二種情況
這是因為JT-610 上，機(jī)長的 AOA 攻角傳感器（主傳感器）出現(xiàn)了故障，讀數(shù)錯誤，而這個錯誤的數(shù)字被輸入進(jìn)了飛行電腦，并被A程序“聽信讒言”，拿去作為了唯一的參考....
說完這些，終于可以回到 JT-610，去推理飛機(jī)墜毀的真正原因
2018年10月29日，當(dāng)JT-610的旅客們拿著行李，走向廊橋，開始登機(jī)的時候，并不知道在他們之前，這架飛機(jī)已經(jīng)經(jīng)歷了幾次不同尋常的飛行....
根據(jù)獅航的運(yùn)營記錄
10月28日，這架飛機(jī)執(zhí)飛 JT-775 航班，從 Manado 到 Denpasar。
這個航班的乘客形容飛行體驗 “猶如過山車一般”，“起飛后數(shù)次突然下降，耳部感到不適”，“一路緊緊系緊安全帶”。
當(dāng)天航班勉強(qiáng)平安落地后，獅航維修人員對飛機(jī)進(jìn)行了檢查維修，發(fā)現(xiàn)機(jī)長的攻角檢測傳感器 AOA Sensor 報錯，于是進(jìn)行了維修
10月28日稍后，這架修復(fù)后的飛機(jī)，執(zhí)飛 JT-43 航班從 Denpasar 飛往 Jarkata 雅加達(dá)
這個航班再次被形容為“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(jī)都沒有遇到這么嚴(yán)重的顛簸”，“吐了好幾次”，“起飛以后突然下墜，以為要墜機(jī)”。
該航班機(jī)組表示控制飛機(jī)遇到了嚴(yán)重的困難，機(jī)長的儀表顯示失靈，無法正常控制飛機(jī)，最后是靠著副駕駛的儀表完成了航班。（前面說了，AOA這樣的重要傳感器，都有三套，機(jī)長的壞了，把輸入給電腦的傳感器切換成副駕駛的，飛機(jī)還能正常飛行）
航班結(jié)束后，機(jī)長在飛行日志里寫道，更換后的機(jī)長位置的AOA傳感器依然沒有正常工作
10月29日一早，這架被折騰了好幾次的新飛機(jī)，經(jīng)過再次臨時檢修，繼續(xù)被放行，從雅加達(dá)起飛，執(zhí)飛 JT-610 航班
起飛后不久，JT-610 的機(jī)長便告訴空管，飛機(jī)遇到故障
現(xiàn)在專家普遍認(rèn)為，機(jī)長這個時候遇到的問題，和前面幾個航班一樣，就是機(jī)長位置的AOA傳感器和其他儀表系統(tǒng)又壞了（或者從來沒有修好過）
壞掉的機(jī)長位置的AOA攻角傳感器，給出了錯誤讀數(shù)，導(dǎo)致自動駕駛斷開，飛機(jī)進(jìn)入手動飛行模式
至此，A程序被激活的條件，已經(jīng)全部滿足
現(xiàn)在唯一的機(jī)會，是像上個航班一樣，機(jī)長把控制權(quán)交給副駕駛，并且將副駕駛那個好的AOA傳感器，設(shè)置為主傳感器，讓正確的AOA數(shù)據(jù)，輸入飛行管理電腦
這樣的話，他們也許可以像上一班飛機(jī)一樣，勉強(qiáng)飛往目的地
但此時，可能已經(jīng)知道之前幾個航班的問題，機(jī)長決定不再冒險 - 返航！
于是他就沒有再像上一個航班一樣，把飛機(jī)交給副駕駛，從而決定自己手動飛回機(jī)場
這其實是一個比較穩(wěn)當(dāng)?shù)淖龇?，然而天意弄人，因為A程序的存在，讓機(jī)長最不冒險的做法，成了最冒險的做法
進(jìn)入手動飛行返航后，機(jī)長不知道，因為這個決定，和他不熟悉的一個A程序，他們的命運(yùn)將和前面的航班截然不同
在這個情況下，位于機(jī)長位置的壞掉的AOA，持續(xù)給出錯誤讀數(shù)，終于讓飛機(jī)電腦以為飛機(jī)機(jī)頭已經(jīng)過高，即將失速（其實飛機(jī)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AOA傳感器的讀數(shù)，直接開始蠻干，調(diào)整機(jī)翼，壓低機(jī)頭
此刻機(jī)長應(yīng)該正在忙于返航，而飛機(jī)在A程序的控制下，機(jī)頭開始緩慢下沉
隨后，專家猜測，機(jī)長可能做了簡單的修正，但他可能不熟悉，A程序會每隔5秒反復(fù)啟動的特點
又或者他發(fā)現(xiàn)了A程序會反復(fù)啟動，但是不知道如何關(guān)閉....
很不幸的是，留給他研究這個問題的時間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有之前兩個航班多....
因為他的飛機(jī)剛起飛不久，飛機(jī)離海面僅有5400ft，也就是1600多米...
而飛機(jī)在A程序?qū)е碌某掷m(xù)俯沖下，離海面越來越近....
幾分鐘后，兩個在爪哇海捕魚的漁民，在雅加達(dá)北部海域上空，看到一架大飛機(jī)，在很低的高度飛行，一邊轉(zhuǎn)彎，一邊機(jī)頭向下，一頭扎進(jìn)了海里...
接著就是一聲沉悶的巨響和火光
看到這里，有人會問，小編，上面那些A 程序的具體技術(shù)細(xì)節(jié)，和事故的原因，你是怎么知道的，又有幾成把握這會是真相呢？
一般的空難調(diào)查，的確要經(jīng)過好幾年，才能最后發(fā)現(xiàn)真相
但也有些空難，有充足的事故預(yù)兆，和相對完整數(shù)據(jù)分析，所以主要原因會比較快的浮出水面
小編對上面的分析，還是很有信心，原因很簡單....
因為在協(xié)助印尼的調(diào)查人員分析完初步數(shù)據(jù)后，波音自己出來認(rèn)領(lǐng)這個鍋了...
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(yùn)營 737MAX 的航空公司，發(fā)布了一個官方的通告。這個公告編號是 Crew Operations Manual Bulletin TBC-19
在公告里，波音要求所有的737MAX機(jī)組注意，在調(diào)查JT-610事故的過程中，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)AOA攻角傳感器錯誤讀數(shù)，會導(dǎo)致飛機(jī)的尾翼配平系統(tǒng)，為了避免手動飛行情況下的失速，在未經(jīng)飛行員操縱的情況下，自動讓機(jī)頭向下.... （說穿了就是A程序）
波音還具體描述了A程序的4個特點，要求飛行員注意和了解A程序的這些特性
所以小編上文的寫的A程序的4個特點，只是盡量把波音提供的技術(shù)細(xì)節(jié)，寫成了大白話
為了保證真實性，在這里直接把波音的公告原文提出來，供大家參考。我也把A程序最坑爹的那些特點，用紅色標(biāo)出來了
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.
波音為什么急著要出來背這個鍋呢？很簡單，還有很多737MAX在天上飛呢，A程序這個設(shè)定帶來的風(fēng)險，必須讓所有機(jī)組知道，才能充分避免類似情況再次發(fā)生
JT 610 的悲劇已經(jīng)發(fā)生了，小編寫這片文章，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，首先，文中的分析依然只是結(jié)合目前最新調(diào)查結(jié)果的猜測，不是最終調(diào)查結(jié)果，最終結(jié)果還可以產(chǎn)生變化
第二，文中說到的這個 737MAX “娘胎里的毛病” A程序，因為波音發(fā)了通告，我們可以認(rèn)為，這個問題已經(jīng)被修復(fù)了
因為無論A程序這個設(shè)定如何不合理，如何可怕，如何難搞，只要波音專門提醒了所有飛行員，在特定條件下，A程序可能存在，會導(dǎo)致的結(jié)果，和關(guān)閉的方法，飛行員就可以及時而正確的處理
國內(nèi)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(yán)格的，相信也第一時間讓所有機(jī)組學(xué)習(xí)了波音的公告
所以，作為普通人，在乘坐波音737MAX的時候，應(yīng)該感到更加安全了一些，
JT610的機(jī)組和100多名乘客，用自己的生命，換來了重要的飛行安全提示和迅速的改變
提示回顧人類民航的歷史，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(xùn)的凝聚
讓我們緬懷逝者，也感謝每一個為了航空安全付出過努力的人
正是因為他們和她們，我們依然熱愛飛行.
跟著Buzzword學(xué)英語，今天文章里用到的單詞和表達(dá)有：
AoA： Angle of Attack 飛機(jī)的攻角。這個參數(shù)的錯誤，很可能是導(dǎo)致JT610墜機(jī)的始作俑者
Stall: 飛機(jī)失速，通常是因為飛機(jī)姿態(tài)問題，比如機(jī)頭過高，導(dǎo)致機(jī)翼升力不足，進(jìn)而導(dǎo)致飛機(jī)下墜 。A程序就是設(shè)計來防止Stall的
autopilot: 自動駕駛。反義詞是 manual flight 手動飛行
call attention to : 波音在公告中的寫法，意思是把某個問題提出來，引起注意
nose down / nose up: 飛機(jī)的機(jī)頭向下，機(jī)頭向上
uncommanded： 形容詞，表示沒有經(jīng)過飛行員命令的，擅自發(fā)生的。用來形容A程序
Buzz end
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