原標題：波音737 MAX連續兩起空難，全球停飛，原因究竟何在？ 來源：前瞻經濟學人
當地時間9月16日，美國國會眾議院16日公佈有關波音737MAX系列空難的調查報告。此前，2018年10月和2019年3月，隸屬新加坡獅航和埃塞俄比亞航空公司兩架波音737MAX飛機先後失事，共造成346人遇難，接連兩起嚴重空難引發了人們對波音737MAX飛機安全的擔憂，各國紛紛停飛並展開調查。
根據16日發佈的調查報告，波音737MAX系列空難原因複雜，是由“波音公司的工程師錯誤的技術假設、波音公司管理缺乏透明度以及美國聯邦航空局監管嚴重不足共同引起的”。
其實，上述的透明度和監管問題一般不會對航班安全帶來致命風險，真正造成這兩起空難的其實是設計缺陷和軟件問題。
波音737 MAX：被寄予厚望，卻折戟成沙
事故的主角波音波音737 MAX，從名字就可以看出，它是波音737衍生機型，後者首飛於1967年，產量至今超過1萬架，是民航界史上最暢銷的客機。
需要説明的是，波音737MAX並不是指某一特定機型，它包含一系列型號：包括波音737 MAX7、波音737 MAX8、波音737 MAX9和波音737 MAX10。上述提到的兩起事故飛機都是波音737 MAX8。
這幾種型號的具體差別不大，主要是在載客量、機身規格、航程等方面存在些許差異。這些型號的命名源自其目的：波音MAX7、8、9分別用來取代上一代波音737-700、-800及-900系列。而MAX10則用來狙擊對手空客的A320neo。
波音737MAX系列首架飛機於2015年12月8日下線亮相，2016年1月29日完成首飛，2017年獲得相關部門批准，不到一年，就發生了嚴重的事故。由此可見，飛機本身存在的問題確實很大。
波音憑藉暢銷的737系列客機賺的盆滿缽滿，頗有“吃老本”的意味。2010年，波音的對手歐洲空中客車公司推出了A320neo新機型，並計劃在2016年投入使用。相比於舊款A320。A320neo裝配了新發動機，有效提高了燃油效率和運營效率。這一改進獲得了多間航空公司的積極迴應，紛紛拋來訂單。
波音公司因此感到了壓力，隨後做出了升級737的決定，採用簡單粗暴的方法，增大發動機尺寸。殊不知，這一決定帶來嚴重安全隱患。
設計缺陷，小機翼裝不下大引擎
為了迎合航空公司的口味，提高燃油利用率，波音決定在現有737系列的基礎上改進了機翼設計，採用了“先進技術小翼”，並且安裝了更大尺寸的發動機LEAP-1B，這也是這一些列的第四次升級。然而這次升級卻帶來了安全隱患。
飛機小翼又稱“端翼”或潤擴散器，是一種裝在機翼翼梢處、近似垂直於機翼的小翼面。如下圖：
要使飛機這樣重達數十噸的龐然大物飛上天，就必須產生足夠的升力。機翼主要就是用來產生升力的。空氣流經機翼上、下表面時就會形成壓力差。這個壓差即產生升力，也在翼尖造成了橫向的自下而上、自外而內的渦流。翼尖渦帶動空氣，含有很大的能量，拖帶在翼尖之後，形成可觀的阻力。這種阻力就是我們所説的誘導阻力。
為了應對這種情況，翼尖小翼應運而生。機翼下表面的氣流依然向上表面流動，但由於翼尖小翼的阻擋，空氣無法再環繞形成空氣漩渦，因此減小了飛機的誘導阻力。
減少了阻力就降低了油耗，也就增加了航程。為了趕超對手，波音還專門為737MAX系列帶來了新的翼尖設計——雙叉彎刀式小翼。
根據官方的説法，雙叉彎刀式小翼採用了最先進的技術。除了上部翼片會產生向內和少量向前的升力外，新的下部翼片會產生向外和少量向前的升力。所有這些因素結合起來，可以讓小翼的作用更加平衡，進一步改善機翼的整體效率。
除了以上優點外，波音737 MAX的小翼表面材料上應用了波音先進的自然層流技術。通過用細節設計、表面材料和塗層來創造層流，小翼具有了“自然層流”特性，使得氣流更加平順。從而可以進一步降低阻力並提高燃油效率。
由於波音737MAX提升了載客量，增加了起飛重量，波音因此需要採用更強的發動機，於是，波音瞄準了LEAP-1B發動機。
LEAP-1B屬LEAP系列發動機，該系列還包括LEAP-1A和LEAP-1C。這是由美國通用電氣與法國SNECMA(賽峯集團)合資建立的CFM國際公司研製的大型客機發動機，用於替換單通道大型客機發動機。
當然，這兩起事故不是發動機的鍋，這一系列發動機的質量和口碑還是很有保證的，其中LEAP-1C型號還是中國國產客機C919的動力裝置。如果非得説發動機有什麼錯，那就是它太大了。與改進前的機型波音737-800相比，波音737 MAX8的直徑達到了約1.75米，而前者約1.5米。
不要小看相差的25釐米。要知道，波音737-800發動機離地高度都才48釐米。大直徑發動機無疑會進一步縮短離地距離，增加發動機觸地風險。
然而，即便是這麼大改進，波音除了改動翼尖外，並沒有對機翼主體重新設計。這可能是波音在空客A320neo緊逼下的無奈之舉，畢竟重新設計機翼要考慮的因素太多，要進行的測試驗證也太多，而市場沒有給波音這麼多時間。
怎麼辦呢?波音最後採用了“輾轉騰挪”的策略。LEAP-1B發動機前段大，後端纖細，呈流線型。為了避免發動機前段觸地，波音將其整體提前，使得發動機突出機翼的部分更長了。
波音的這一設計其實是存在一些問題的，發動機突出部分的重量使得飛機前部整體重量增加，飛行過程中可能會導致失衡。因此，由於其配備的發動機功率更強，波音737 MAX在大攻角飛行的狀態下更容易自動向上抬頭，導致飛機進入失速狀態。關於為什麼容易抬頭，目前還沒有官方的説法。
攻角又稱迎角，是指飛機機翼的前進方向(相當於氣流的方向)和翼弦(與機身軸線不同)之間的夾角。如下圖所示：
攻角大小與飛機的空氣動力密切相關。當攻角大小超過臨界值時(多數飛機為18度)，機翼所產生的升力突然減小，阻力急劇增大，從而導致飛機的飛行高度快速降低，出現失速。
對於大部分飛機，如果發生失速，飛機就會立即開始下墜，獅航和埃航空難就屬於這種情況。少數飛機會發生更危險的情況。由於兩側機翼出現不協調的失速，飛機圍繞失速嚴重的一側機翼方向發生快速旋轉，這就是尾旋。尾旋不僅會使乘客眩暈，碰撞造成傷亡，更嚴重的還可能會撕裂飛機，造成解體。
因此，控制失速是飛行員訓練的重要內容，也是飛行資格認證的硬性要求。
需要説明的是，在失速狀態下，飛機發動機並沒有停止工作，也沒有失去前進的速度。此時飛機處於一種“有力無處使”的狀態。通俗來説，就像拔河中弱勢的一方，明明在用力，但就是拉不動對手。
波音當然很清楚這點，那波音是怎麼做的呢?
MCAS系統：用風險解決風險
攻角超過臨界值就會導致失速，飛行員一般可以通過操作杆手動壓低頭部高度，從而避免風險，這一操作被稱之為配平。當然，配平也可通過調節方向舵、尾翼的水平翼面等實現。
波音瞭解自家737MAX的設計缺陷，因此它設計了一種自動壓低頭部的軟件——MCAS系統，全稱為“機動特性增強系統”。
該系統擁有兩個攻角傳感器，在機身兩側各有一個。每個傳感器都包含一個外部葉片，葉片隨着氣流旋轉，並且連接到內部旋轉器，獨立檢測角度。
MCAS系統的操作邏輯很簡單：通過在飛機頭部安裝的傳感器，監測迎角大小，如果檢測到迎角接近失速狀態，該系統就會通過調節飛機尾翼的水平翼面，使飛機“低頭”，避免進入失速狀態。根據波音的介紹，水平翼面會以0.27度/秒的速率向上傾斜，在10秒內傾斜2度。
從上面可以看出，MCAS是通過調節水平翼面實現配平。並且在波音給出的信息中，該系統只會調節水平翼面。
但事實果真如此嗎?
國內有飛行員在兩臺D級模擬機(經過民航局認證可以用來代替真飛機對波音737MAX飛行員訓練的模擬機)上模擬了波音737MAX飛行，最終發現在波音737MAX接近失速時，推杆器可能會自行工作。
這一發現明顯和MCAS的設計初衷矛盾。按道理説，MCAS是不應該操作操縱桿的。
查詢波音在中國申請的專利，我們發現一項名為CN106477055A號的專利設計與MCAS系統類似。該專利於2016年申請，同年，波音完成了波音737MAX的首飛。
根據設計，在飛機失速時，該專利可以通過調節升降舵、尾翼水平翼面、擾流板等多個部件來控制飛機的飛行姿態和速度。可以看出，MCAS系統應該是屬於該專利的一個子程序。而根據飛行員的測試可以看出，MCAS系統應該還可以控制操縱桿、擾流板等多個部位。
也就是説，波音並沒有説實話。
更為致命的是，該系統並不智能。從其實現手段來看，只要檢測到角度過大(也就是飛機頭部過高)，系統就會強制壓低機頭。這種操作邏輯會產生誤判。當飛機在起飛階段爬升時，頭部的高度一般都會比較高，強制壓低飛機可能造成下墜風險。
此外，波音曾強調“MCAS系統下的配平系統不會僅僅因為手動操作了控制桿而停止工作”。也就是説，飛行員在操作操縱桿爬升時，MCAS會阻止該操作，與飛行員反覆角力，這無意大大增加了風險。
這種情況確實發生過。印尼獅航空難發生的前一天，在巴釐島飛往雅加達的航班上(機型正是波音737 MAX8)，飛行員發現爬升到一定高度後，飛機突然下墜。在切換手動模式並拉昇操縱桿後，MCAS系統啟動，機頭被強制下壓，下墜更為嚴重。最後，在手動關閉了該系統後，危機才得以解除。
然而，第二天，這架飛機再次起飛時發生了同樣的情況，這一次，飛機在起飛6分鐘後墜落失事，釀成慘劇。