【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型飛機墜機事故，首次向公眾承認是新的自動飛行控制系統(tǒng)（MCAS）導致了這兩起近350人死亡的空難。

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

這樣低級的錯誤，固然十分離譜，但它背后還是有一些復雜的歷史因素。

事件的起源在2010年12月，那時空客宣布了下一代A320Neo將采用LEAP發(fā)動機，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之一，原本波音還在考慮開發(fā)一型全新的客機來取代737，但是A320Neo在2014年就要交貨，重新開發(fā)新機型顯然會讓空客獨霸單通道主線客機這個重要的利基很多年。一旦波音的傳統(tǒng)客戶跳槽，因為駕駛員人機界面和維修系統(tǒng)的慣性，就會連帶把利潤更高的雙通道主線客機生意也帶走，這將成為徹徹底底的商業(yè)災難。

于是波音不得不緊急啟動737Max的升級計劃，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時的新訓練。

為了趕工，波音安排讓FAA（Federal Aviation Administration，聯(lián)邦航空管理局）將認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，仍然在實際上給予財團遠遠更大的自由，而其主要手段則是一方面鼓勵公務員與財團高管之間的旋轉(zhuǎn)門，另一方面是削減預算，使得即使有心辦事的官員也沒有人力財力來執(zhí)行任務。這個趨勢，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世紀前70年所建立的廉潔高效官僚體制早已名存實亡。

然而在技術(shù)上，737源自60年代的原始設計過于古老，其實無法與80年代設計的空客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：首先（第二項是飛控，見下文），737的機翼很低，但是過去50多年來，每一代新渦扇發(fā)動機都增高了涵道比（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，機翼下已經(jīng)沒有足夠的空間來吊掛發(fā)動機，于是一方面要求發(fā)動機制造商強行削平下緣，另一方面將發(fā)動機艙（Engine Nacelle）向前上方挪移。737Max為了使用更大的LEAP發(fā)動機，更是必須超越原始設計的安全極限，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)動機艙也更大。其實為了保證發(fā)動機艙下緣與地面有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，縮小發(fā)動機直徑，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的另一個特征：后緣的三角形鋸齒，那是為了打破紊流、減低噪音的設計，是波音的專利。

這個問題牽涉到比較精微的空氣動力學，所以我在此詳細討論一下。很多新聞報導基于波音自己發(fā)表的一篇簡介，說737Max采用MCAS是為了補償發(fā)動機前移所造成的額外上揚力矩，這也成為很多網(wǎng)絡評論的基礎；但是專業(yè)知識相對比較強的作者，例如服務于航空業(yè)的張仲麟和有工程背景的晨楓，都指出把發(fā)動機向前上方移動，其實應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力矩。那么波音為什么那么說呢？

其實波音那個簡介的基本敘述是正確的，只不過沒有把細節(jié)說清楚罷了（可能是故意不說清楚，參見下文）。這里的額外上揚力矩并不發(fā)生于平飛的時候，也不直接來自發(fā)動機本身的推力，而是非線性空氣動力學的后果。發(fā)動機艙為了減低阻力、增加空氣流量，外環(huán)的剖面形狀其實很像機翼，只不過必須卷成圓形。所以飛行的時候，發(fā)動機艙外環(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，沒有實際影響。

但是在爬升階段，飛機處于大迎角（Angle of Attack，又譯為攻角）狀態(tài)，這時氣流主要作用于發(fā)動機艙外環(huán)的下緣，總升力就是向上了。這個升力因為有發(fā)動機抽取氣流的影響，額外強大。同樣的效應使得把發(fā)動機緊靠在機翼上緣成為增升的極端手段之一，例如強調(diào)短距起降性能的Antonov An-72。而發(fā)動機艙外環(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為美國陸軍設計研究的單兵飛行平臺，1955年首飛。原本設計師希望由乘員傾斜身體來改變飛行方向，結(jié)果實驗發(fā)現(xiàn)發(fā)動機艙外環(huán)的升力效應比預期的要強，傾斜之后，那個方向的升力就大幅增加，把平臺又推回平穩(wěn)懸停狀態(tài)。一個無法很好控制如何前進后退的飛行平臺，當然是沒有用處的，所以這個計劃就被放棄了。換句話說，由于發(fā)動機艙外環(huán)升力與重心的相對位置，VZ-1 Pawnee獲得過強的靜穩(wěn)定性；這一點與737Max相反。