为什么又是波音737?
近年来,3个数字成为萦绕在航空人心中的梦魇,那就是“737”。
一提到这串字符,映入脑海的,首先就是一架飞机,在高速螺旋中从千米高空直直砸落的情形。
2018年10月和2019年3月,这样的情形接连发生在波音737MAX飞机身上。隶属印尼狮航和埃塞俄比亚航空公司的2架飞机先后失事,共造成346人遇难。
作为波音力推的新一代王牌产品,短短5个月内发生2次异常相似的惨重事故,波音公司霎时间被推上风口浪尖。波音737MAX在全球出现“雪崩式”停飞,直到今天都没有完全复飞。
这对波音的业绩造成了暴击。2019年,波音公司全年交付飞机数量只有380架,创2007年以来最低,其竞争对手空客却交付了863架飞机,比他们多了1倍多。
2020年,这个差距被拉得更大,波音只交付157架飞机,空客交付566架,是其3倍有多。
资本市场大为震动。在2020年2月那场美股“股灾”中,很多美国公司都跌得相当惨,例如特斯拉从960美元跌到不足400美元、迪士尼股价也打了6折,但跟波音比起来,还是小巫见大巫。
2019年3月,波音股价高达424美元每股。2020年3月22日,波音收盘报95.01美元,1年累计跌幅达到77.6%,堪称股东粉碎机。
“737”这串数字,成为波音资产负债表上最烫手的山芋。
不过,时光回溯60年,情况却截然不同。
史上最成功的飞机
1950年代,波音707大获成功,一举奠定了波音在民航市场的霸主地位。
为了巩固这一地位,波音在60年代决心填补其在短距离低容量客机上的空缺,和大不列颠航空公司的BAC1-11及道格拉斯的DC-9展开正面竞争,于是波音737应运而生。
相较于竞争对手,波音737有显著优势,比如其采用已经大获成功的波音707/波音727机头和机身横截面,降低研发成本的同时,和各机场已有设备兼容性也更好,因此大受欢迎。
虽然在测试过程中曾发生机翼断裂,结果却因祸得福,再行设计出了极佳的新机翼形态,适合于短跑道升降与上佳的高空巡航能力。而其翼下悬挂发动机的设计,也比当时普遍T型尾翼与后置发动机的对手更适合维护。
此外,波音737机身一排可以容纳6个座位,BAC1-11与DC-9只有5个。
综合来看,波音737在各方面完胜当时的竞争对手,进一步巩固了波音在民航市场的地位。等到737真正的对手出现,已经是20年后的空客A320。
同时代的对手没我好,比我好的对手晚我20年,这段时间差,使得波音737牢牢站稳了市场,成为世界航空史上最成功的飞机之一。
2018年,波音公司宣布,波音737型客机的生产量已达1万架,成为首个达到这个数字的喷气式商用飞机,波音737也以“民航史上最高产大型商用喷气机”的称号入驻吉尼斯世界纪录。
迄今为止,波音737演变出了4代机型。
其中,第1代波音737-100/200和第2代波音737-300/400/500,都属于传统型号,区别在于,第1代波音737采用低涵道比涡喷发动机,第2代换装了先进的CFM56-3涡扇发动机及电子仪表设备。
传统型B737在2000年停止生产。官方公布传统型波音737共生产了3132架。
20世纪80年代,空中客车公司推出A320,与波音737公开“打擂”。作为回应,波音在1993年11月正式启动新一代波音737项目(737-NG,NG是Next Generation的缩写)。
第3代波音737分600/700/800/900型4个基本型号,换装推力更大、性能更好的CFM56-7发动机,并装备新型电子仪表设备,1997年底开始交付使用。
由于其保持着波音737一贯的优点,并针对新时代做出了优化,深受各航空公司的青睐,被称为卖得最快的民航客机,截止2006年3月底,只用了8年时间,新一代737系列已交付1900架。
在第3代之后,第4代波音737,就是最“臭名昭著”的波音737MAX系列,也就是我们开头提到2起空难的主角。也因为这2起空难,波音737的销量在2019年被A320反超,失去了第1宝座。
松懈偷懒,酿成大祸
那么,彼时这短时间内的2次严重事故,是如何形成的呢?
2010年,波音的对手欧洲空中客车公司推出了A320neo新机型,并计划在2016年投入使用。相比于旧款A320。A320neo装配了新发动机,有效提高了燃油效率和运营效率。
在此之前,A320凭借其革命性的电传操控系统,在航空市场大获成功。新的改进再次获得了多间航空公司的积极回应,纷纷抛来订单,这让波音倍感压力,随后做出了升级737的决定。
只不过,在功劳簿上躺习惯的波音,已经无心认真设计新的改型,他们最终采用了许多简单粗暴的设计,比如为了提升载客量,增加起飞重量,换用更大更强的LEAP-1B发动机。
结果,这一改就改出事了。
LEAP-1B的问题在于,它太大了。与改进前的机型波音737-800相比,波音737 MAX8的直径达到了约1.75米,而前者约1.5米。
不要小看相差的25厘米。要知道,波音737-800发动机离地高度都才48厘米。大直径发动机无疑会进一步缩短离地距离,增加发动机触地风险。
波音最后采用了“辗转腾挪”的策略。LEAP-1B发动机前段大,后端纤细,呈流线型。为了避免发动机前段触地,波音将其整体提前,使得发动机突出机翼的部分更长了。
这一设计其实是存在一些问题的,发动机突出部分的重量使得飞机前部整体重量增加,飞行过程中可能会导致失衡。因此,由于其配备的发动机功率更强,波音737 MAX在大攻角飞行的状态下更容易自动向上抬头,导致飞机进入失速状态。
攻角超过临界值就会导致失速,飞行员一般可以通过操作杆手动压低头部高度,从而避免风险,这一操作被称之为配平。当然,配平也可通过调节方向舵、尾翼的水平翼面等实现。
波音了解自家737MAX的设计缺陷,因此它设计了一种自动压低头部的软件——MCAS系统,全称为“机动特性增强系统”。
该系统拥有两个攻角传感器,在机身两侧各有一个。每个传感器都包含一个外部叶片,叶片随着气流旋转,并且连接到内部旋转器,独立检测角度。
MCAS系统的操作逻辑很简单:通过在飞机头部安装的传感器,监测迎角大小,如果检测到迎角接近失速状态,该系统就会通过调节飞机尾翼的水平翼面,使飞机“低头”,避免进入失速状态。根据波音的介绍,水平翼面会以0.27度/秒的速率向上倾斜,在10秒内倾斜2度。
从上面可以看出,MCAS是通过调节水平翼面实现配平。并且在波音给出的信息中,该系统只会调节水平翼面。
但事实果真如此吗?
国内有飞行员在两台D级模拟机(经过民航局认证可以用来代替真飞机对波音737MAX飞行员训练的模拟机)上模拟了波音737MAX飞行,最终发现在波音737MAX接近失速时,推杆器可能会自行工作。
这一发现明显和MCAS的设计初衷矛盾。按道理说,MCAS是不应该操作操纵杆的。
查询波音在中国申请的专利,我们发现一项名为CN106477055A号的专利设计与MCAS系统类似。该专利于2016年申请,同年,波音完成了波音737MAX的首飞。
根据设计,在飞机失速时,该专利可以通过调节升降舵、尾翼水平翼面、扰流板等多个部件来控制飞机的飞行姿态和速度。可以看出,MCAS系统应该是属于该专利的一个子程序。而根据飞行员的测试可以看出,MCAS系统应该还可以控制操纵杆、扰流板等多个部位。
也就是说,波音并没有说实话。
更为致命的是,该系统并不智能。从其实现手段来看,只要检测到角度过大(也就是飞机头部过高),系统就会强制压低机头。这种操作逻辑会产生误判。当飞机在起飞阶段爬升时,头部的高度一般都会比较高,强制压低飞机可能造成下坠风险。
此外,波音曾强调“MCAS系统下的配平系统不会仅仅因为手动操作了控制杆而停止工作”。也就是说,飞行员在操作操纵杆爬升时,MCAS会阻止该操作,与飞行员反复角力,这无意大大增加了风险。
这种情况确实发生过。印尼狮航空难发生的前一天,在巴厘岛飞往雅加达的航班上(机型正是波音737 MAX8),飞行员发现爬升到一定高度后,飞机突然下坠。
在切换手动模式并拉升操纵杆后,MCAS系统启动,机头被强制下压,下坠更为严重。
最后,在手动关闭了该系统后,危机才得以解除。
然而,第二天,这架飞机再次起飞时发生了同样的情况,这一次,飞机在起飞6分钟后坠落失事,酿成惨剧。
波音的隐瞒,意味着他们很可能将失去一个很大的市场。
C919的机会来了?
据前瞻产业研究院整理的数据,中国商飞预测2019-2038年,我国旅客周转量将维持6%的年均增速,由此,中国民航机队将维持5.2%的年均增速,到2038年中国民航机队规模将达到10344架:其中90座级986架、120座级260架、160座级5170架、200座级 1508架、250座级1682架、350座级658架、400座级80架。
考虑 2018年中国机队规模为3854架:其中90座级48架、120座级439架、160座级 2259架、200座级420架、250座级494架、350座级175架、400座级19架;预计期间老旧机型退役2715架,最终我国需求新增飞机数量9205架,市场价值约1.4万亿美元。
其中单通道窄体飞机需求 6119架,市场价值约为6929亿美元。
这部分市场,空客A320及后续机型很可能分一杯羹。
2019年3月25日,波音737禁飞没多久,中国航空器材集团有限公司就在官网上宣布,在法国巴黎签署了300架空客飞机的批量采购协议,其中包括290架A320系列窄体飞机、10架A350系列宽体飞机,总价值350亿美元。
与此同时,与波音737和A320定位相同、我国自主知识产权的C919大飞机的机会来了。
根据C919负责团队介绍,截至今年年初,公司累计拿下了国内和国外850架飞机订单。国内主要订购方为中国国航、东方航空、南方航空、海南航空等航空公司,以及国银租赁、工银租赁、交银租赁等租赁公司。
虽然目前主要是国内航空公司下单,但在未来,C919未来杀入国外市场,也不是不可能的事。
更多市场分析,可参考前瞻产业研究院《2022-2027年中国民用飞机制造行业市场需求预测与战略规划分析报告》。
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