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偶然看到很多人分享一篇题为《坠落之路：波音和它陷进的时代泥潭》的2019年的文章，近年来因为波音问题不断，反复成为爆款。 文章称 波音 是因为制造业转移 ，大量外包 而出事， 其它还有 政府包庇 ，美国制造业 衰退等等。 给出 了一大 堆 头头是道的分析，不过里面有 不少事实错误。
这促使我想写一个真实的波音坠落故事。 之前 介绍了波音70年代初的危机，70年代末民航管制解除带来的航空业变革（）以及 近60年历史的737机型为何一直没有被淘汰，反而一路升级（） 。今天为大家分析一下让MAX这款737的终极版成为百年波音最大灾难的MCAS系统。
1.MAX的发动机放错位置了吗？
分析737MAX的文章里经常提到由于737更靠近地面，LEAP-1这类更大的发动机在原来的机翼下放不了，必须前移，导致不稳定，引入MCAS，引发了惨案。
严格来讲，上述分析只说对了737更靠近地面，其余都是错的。可以看一张737与320头碰头的对比：
一个显著差异是737更“矮”，或者说机身结构更靠近地面。这源于它更“古老”的出身。之前的文章里介绍过，727，737这些飞机设计时考虑的是服务条件极差的小机场，那些机场搞不好没有登机设备，得让乘客自己“爬楼梯”上飞机，人人都可以体验一把从空军一号上走下来的威风：
当然，那是不现实的，现实是为了乘客必要时“爬楼梯”快一些，也就是加快登机、下机的效率，737和727这些老家伙机身设计都故意很靠近地面。
这在六七十年代没问题，但随着high bypass ratio发动机的出现（这类发动机在上一篇介绍过），737就遇到麻烦了：这些新发动机往往都更大，要保持发动机与地面的安全距离，需要动点脑筋。
这脑筋其实在737第一次换代更新发动机时就动了。737分为4代，第一代是100和200，被称为原始版，第二代是84年首飞，包括300/400/500，被称为经典版，第三代是1997年开始生产的NG版本，最后就是麻烦不断的MAX。
不看MAX，原来三代737比较：
原始版发动机在机翼下面，从经典版开始，发动机更靠前。就是因为经典版开始的high bypass发动机更大，往前提才能放得下。
A320设计于80年代，没有737个子矮的缺点，不过如果你看320的发动机，不光neo的LEAP-1，老版CFM发动机也是挂在机翼前面，而不是机翼正下方。
所以发动机往机翼前面靠是普遍操作，不是737MAX独有。飞机后排的乘客应该对发动机前置表示感谢：飞机发动机噪音主要来自尾部排气部分，如果像737经典版那样，发动机在机翼正下方，尾部噪音不受机翼阻隔，后排的票属于震耳欲聋版。
因此，把发动机位置挪前一点，不是737专利。但737用high bypass发动机确实多折腾一些，比如这是经典版的737发动机，CFM56系列：
就算你不是飞行发烧友，这发动机在外观上应该仍然会让你觉得奇怪：为什么不规则，下面像是压扁了。这就是因为737个子矮，CFM（发动机制造商）和波音把一些发动机配件移到了边上，发动机扁一点，维持必要的离地高度。
MAX使用的LEAP-1更大，也放在了更靠前的地方，不过和737经典版比会发现也不算离经叛道：
MAX发动机更靠前很大一个原因是LEAP-1更长。从320进入市场开始，320和737很多都是用CFM发动机（有些会给别的发动机选择，不过CFM是主流）。波音不傻，对737机身带来的发动机大小限制清楚得很。同一代CFM发动机，波音会用一款直径更小的。比如320neo的LEAP-1A发动机，直径198厘米，737MAX的LEAP-1B是176厘米。
这些具体型号的发动机都是波音、空客和发动机制造商如CFM共同敲定，和整款飞机结合在一起研发。
回到关键问题：MAX更前移的更大的LEAP-1发动机会带来什么后果，飞机的稳定性变差了吗？
2.MAX是靠MCAS来维持稳定吗？
由于导致印尼狮航与埃塞俄比亚航空公司两架MAX坠机，737MAX的MCAS臭名昭著，很多人说因为MAX不稳定，引入MCAS来维持飞机稳定性。可与这种大量媒体渲染带给你的印象截然不同：MAX没有稳定性问题。
波音引入MCAS系统不是让一架不稳定的飞机变稳定——如果需要靠MCAS维持稳定，空难后波音以及FAA等航管机构怎么会建议人工关停MCAS，关了岂不是让飞机不稳定了？
MCAS的真实作用看这个系统的全名就能知道：Maneuvering Characteristics Augmentation System，是对飞机操控特征（Maneuvering Characteristics）做调整（Augmentation）。
网上经常能看到对MCAS作用理解有误的，不过在所有错误中，《坠落之路：波音和它陷进的时代泥潭》这篇广受欢迎的雄文仍属于所有错误里错得更离谱的：
仰角过高是指飞机抬头过度，机头往后抬得过度了，怎么一头栽下去？连上下左右都分不清，还能分析明白波音以及MAX的问题？
我们来解释真实的MAX问题以及为什么会有MCAS。
别看LEAP-1发动机更重且在MAX机身上更靠前，这并不会把飞机往下压——即使飞机重心被前移了也不会。飞机飞行时的平衡有点像跷跷板：靠尾翼的升力与偏前的重心来获取稳定性。
重心前移一点，一般来说飞机反而会更稳定，因此，LEAP-1的重量以及位置靠前不会对飞机稳定性有影响。真正的影响是在空气动力学——这个对飞行来说最重要的领域。
由于LEAP-1更大，造成了一个大概超出绝大多数人意料的影响：在特殊的飞行状态下，这些发动机的外形给MAX带来了额外的升力。
注意这是非正常的飞行状态下，具体来说就是高速且大仰角飞行的时候，上述额外的升力让MAX有继续仰头的倾向。
还是由于空气动力学，如果仰角（angle of attack，简写AOA）超过安全范围，飞机就有Stall（失速）的危险，即失去升力。注意，失速不是飞机没有速度，是失去机翼上下空气流体带来的升力。没有升力，飞机就没法“飘”在空中，即使发动机继续工作，维持飞机向前飞行，飞机仍会不断失去高度，下坠。
1993年迫降阿拉斯加的东航583号航班，就是由于该型号麦道11飞机的驾驶舱设计问题，飞行员不慎碰触控制手柄，飞机仰角突然增加，触发失速警报，后续飞行员补救操作失误，致使飞机在不到两分钟里剧烈颠簸，机上60人住院，两人不幸重伤身亡。因此，飞机必须保持在安全仰角内，避免进入失速。
那LEAP-1让MAX有继续仰头倾向，是否就意味着MAX没法保持安全仰角呢？不是！仰角控制是飞行员操作的一部分。FAA等监管机构对飞机的操控特征有详细的要求，比如调整仰角时飞机应该尽量是线性表现，但不同飞机的操控特征不会完全一样，只要符合FAA标准，就没有问题。要真是所有飞机一样，又何来飞行员针对特定型号的训练，每个飞行员不都该是随时能飞任何机型？
MAX发动机带来的空气动力学改变，实际表现是特定飞行姿态下接近失速状态时，飞行员控制的感觉会和737NG不同。 在 MAX两起坠机事故发生后，无论是FAA还是欧洲航空监管机构，调查事 故原委后都指出，即便没有引入MCAS，MAX的平衡、操控也是过关的。
MAX复飞检测完成后，欧洲航空监管机构EASA主管Ky的这一段总结最能说明问题：我们测试了各种极端情况下飞机的表现，可以明确地说无论有没有MCAS，MAX都是稳定的。没有MCAS，飞机也没有仰头倾向。
为什么波音要加入MCAS？ 波音的目的不仅是维持安全仰角 ，而是要在 飞行员不需要改变任何操作，或者说感觉不到任何和737NG有差别的情况下维持安全仰角。它的考虑是MAX和NG会共存（航空公司不会立刻把所有NG都淘汰），飞行员可能同时飞两个机型（极端情况上午NG，下午MAX），两个型号操纵上感觉不出差别，就可以把新飞机的相关训练大幅压缩。
类比开车，不同的汽车操纵起来感觉不一样，包括驾驶员踩油门刹车时车子给你的“反馈”。比如BMW，开起来感觉和Lexus完全不同，这不影响两个都是很好的车。737MAX遇到的问题相当于经过更新，开起来可能已经不是BMW的感觉了，可制造商想维持BMW的操纵感。
这也就引出了MCAS，记得之前说的Maneuvering Characteristics Augmentation吗？MCAS是在MAX表现出和737NG不同的飞行特征时（部分大仰角），自动调整飞机状态（MAX不是要仰头吗？MCAS就是在MAX表现出NG没有的仰头倾向时介入，下压机头），这样飞机员的实际操纵体验就和737NG一样了。
3.MCAS是怎么变成灾难的？
我们现在知道MCAS是彻头彻尾的灾难，可是只有明白MCAS的作用到底是什么，才能明白波音的问题在哪里。
为什么要让MAX和过去的737操作起来一样？MAX应对320neo，空客提出320的飞行员不需要太多训练就可以飞neo。MAX也必须有类似的“无缝连接”才能保证竞争力。民航飞行员只有飞载客的飞机才是给民航公司赚钱，在模拟飞行器上学习怎么开飞机是不赚钱的。
波音还有一个关键计较：维持737更高的市场占有率。空客neo立项在前，波音知道 MAX上市时间肯定不会占优，有什么办法可以说服航空公司不换neo，而是维持737机队，等 MAX呢？如果 MAX产量惊人，上市晚但很快生产数量碾压neo，那倒可以：即便一开始neo拉走一点客户，更高的产能意味着后续航空公司能更快拿到波音的新飞机，没必要换空客，甚至还能抢等得不耐烦的空客客户。可这不可能：空客产能高于波音。
但波音有一个优势。2013年，全世界有5580架737在运营中，空客在2012年才交付了第5000架320系列。也就是说即使neo打破了737和320的竞争平衡，但737有更大的客户基础。这非常重要：如果能够将现有737客户锁定在该机型上，即使MAX上市晚，产量没有优势，也能继续维持更高的市场占有率。
如何锁定？换飞机是经济投入，波音就需要在经济上着眼，如果换Max和换neo一样需要培训飞行员，那航空公司就没有必要绑定737。可如果换Max完全不需要培训，而737换neo肯定得培训，那即使换Max需要等，不少航空公司很可能也就忍了。其实这也是为什么波音必须选更新737，而不能研发新飞机对抗320neo。
因此，在2011年立项时，波音定了从NG转MAX必须是B级培训——只需要在电脑上培训的目标。这也是MAX事故后很多报道提到飞行员只用iPad培训一两小时就飞新飞机的由来，B级培训就是这种几小时的电脑培训。另外，B级训练并没有像一些媒体渲染得那么耸人听闻，经典版737转NG就是B级训练。
要做到B级培训，MAX显然在操作上和NG越相似越好。参考MAX立项时波音内部文件：
最多的就是NG版的各项指标特征得maintain（保持），no change（不变）。想想挺可笑，明明是从NG升级，MAX应该是更好的飞机，但对“好”的最多要求是“和旧的一样”。
更讽刺的是，为了让MAX和737NG一样，波音加入了更多737NG没有的东西，比如MCAS。飞机明明越来越不一样，波音却对FAA以及航空公司说和以前的飞机比没什么变化。
这种荒唐逻辑为MAX的悲剧埋下了伏笔。干涉飞行姿态的全新系统MCAS，属于改变flight control law（决定飞行员如何控制飞机的飞行控制计算机的一系列算法），显然该告知飞行员。（著名的2009年法航447空难原因里就有 f lig ht c ontrol law变化后机组应对不当，但那是恶劣天气下飞机按设计正常触发flight control law变动，飞行员本应知道如何应对）。
MCAS也需要多重冗余防止出错，既包括系统本身的冗余，还有飞行员在MCAS出错时该如何限制甚至取消MCAS的系统权限。这些自然不可能在飞行员不知情或没有相关培训的情况下做到。
波音把MCAS引入MAX，是让MAX和737NG一样，既然是一样的飞机，又何必告诉别人差异呢？我甚至怀疑在一些波音管理层眼里，和737NG一样的MAX本身就没有差异可以告人。
这或许也能解释MAX的MCAS出现了诸多非常草率的“落地”方案。737有两个仰角传感器，在机头：
只要 有一个仰角 传感器 告知飞机 有仰角过大风险， M CAS 就会启动，毫无冗余。最初引入MCAS针对的是非正常飞行的极端情况，虽说没有冗余的设计仍然愚蠢，好歹大概率不会在一般飞行中遇到。可引入MCAS后，工程师觉得在低速时MAX接近失速状态表现也不好，扩大了MCAS的介入范围。
这就导致一个没有冗余的系统，在常规起降这些仰角较大的时候就有可能介入。印尼狮航与埃塞俄比亚航空的两起MAX坠毁事故里，根据事后调查，一次一侧仰角传感器校准有问题，另一次一侧传感器可能被鸟击损毁。
仰角传感器异常的情况下，MCAS获得了错误的仰角数值，在错误的时刻介入。又由于原始设计是保持操控特征与NG一致，因此只要MCAS发觉没调整好，就会不断继续调整，这最终导致两起空难里，MCAS不断介入，下压飞机仰角，酿成大祸。
理论上，飞行员是没有冗余设计的MCAS的冗余：经过足够的训练，飞行员可以通过一套标准操作解除出错的MCAS介入，获得对飞机的掌控（埃航事故其实有飞行员没有遵照标准操作执行的因素）。
但引入MCAS的目的是让飞行员不用做更多训练，为了避免展示MAX与NG的差异，导致上述目的无法达成，波音干脆将MCAS从MAX飞行员操作手册中删除。飞行员都不知道有MCAS存在的情况下，让TA们成为MCAS系统出错时的防火墙，过于黑色幽默。
颇符合整个MCAS引入过程荒谬底色的一个细节：2016年3月30日，波音首席技术试飞员向FAA发邮件提出将MCAS从飞行员操作手册中删除的时间点，恰好是波音管理层同意将MCAS的使用范围扩展（纳入低速环境）的几个小时后，而这位首席技术试飞员向FAA发邮件时都不知道MCAS介入范围被改了。
4.或许没必要的MCAS
记得前文提到对MAX复飞做检测的 欧洲航空监管机构EASA主管的评价吗： 我们测试了各种极端情况下飞机的表现，可以明确地说无论有没有MCAS，MAX都是稳定的。没有MCAS，飞机也没有仰头倾向。
印尼狮航与埃塞俄比亚航空两起与MCAS直接相关的空难后，MCAS从波音“隐藏”的系统变成MAX最为人知的特征，困扰很多航空从业者的一个疑惑就出现了：MCAS真的有必要吗？
从EASA主管的评价看，至少安全性上，没有MCAS可能是没问题的，这也符合波音引入并不断扩展MCAS的本意：让操作感接近NG，而不是解决安全问题。MAX停飞后，2020年2月，FAA主管在一次新闻发布会里也提到，重新调查MAX的数据，防失速的各项特征，有没有MCAS都过关。
不过更令人吃惊的是，即便从飞行员操作感上看，MCAS的必要性都很可疑。根据一些飞过MAX做工程检测的人的评价，如果事先知道去哪里找差别，那么可以勉强感知到有MCAS和没有MCAS的差异——在失速纠正时，没有MCAS，飞行员的感觉“稍稍更软一些”（slightly soft feel）。
如今回顾波音笃定必须引入MCAS的最大担忧：没有MCAS，MAX和NG不能获得同型号认定，以及MAX操作差异太大，飞行员需要大量模拟训练。几乎令人感慨波音的管理层是否脑子进水了？
获取适航证时，FAA等机构会给出一个型号认定，比如318/319/320/321都是同一个型号认定，飞行员的驾照是跟型号的，也就是能飞320就能飞321。如果MAX和NG不在同一个型号里，无疑会导致原来的737飞行员必须有更多训练才能飞MAX。
问题是MAX可能拿不到NG同型号认证吗？！318比321短了三分之一，那哥俩飞起来操控能一样吗（321的襟翼设计和320都不一样）？其实波音只要看一下自己的产品线，就知道MAX型号认定的担忧是杞人忧天：757和767拿的是同一个型号认定，而这两个机型的操控是出了名的不同。757是单通道窄体客机，出了名的“给力”，深受飞行员喜爱，也备受想省油钱的航空公司讨厌；而 767是双通道 宽体客机，操控被形容为像头鲸鱼。
不同的操控感，不代表就无法拿到同一个型号认定。 至于飞行员的训练，如果别人可以同时飞318和321，甚至757和767，MAX（不引入MCAS）和NG的区别还能是鸿沟天堑？
反倒是不断扩大MCAS使用范围，是对flight control law做越来越大幅度的修改，更有可能带来新培训的必要。MAX复飞后，针对MCAS的长时间模拟训练成了飞行员的必修课，也对应了这一点。
回溯737MAX的MCAS灾难，真正让人惊讶的不是波音忘了如何设计、制造飞机——尽管互联网流量大户们会喊这些更吸引人的口号，而是波音管理层不断陷入只见树木，不见森林的狭隘视野里，在一些并非关键的方向上逼着技术人员不断“内卷”——比如MAX与NG的操纵差异，而忽视真正的威胁——MCAS缺乏冗余的设计。
波音有足够的技术能力设计一款优秀的飞机——立项晚且原始机型古老的情况下，MAX与320neo技术指标上能打到均势其实就是例证。但正如古人所言，主帅无能，累死三军。缺乏起码大局观的管理层，会消耗掉一个公司、一个组织本身具备的优势，而放大甚至制造新的弱点。
也正是由于管理层的问题，MAX的灾难并没有终止于MCAS。2024年1月，一架MAX飞机在飞行过程中舱门掉落，这起事故虽未造成重大伤亡，但严重程度其实要比MAX的两起空难更甚。如果将其归因于波音大量外包，美国制造业人才流失（如《波音坠落》等许多网络流量文），那属于和波音管理层一样狭隘了。
而下一期真实的波音坠落，我们就探讨MAX舱门事件，以及MAX生产的外包问题。
参考资料：
https://cn.nytimes.com/world/20170413/passengers-right-in-the-air/
https://lufthansaflyer.boardingarea.com/today-in-lufthansa-history-the-737-is-born/
https://qz.com/1776080/how-the-mcdonnell-douglas-boeing-merger-led-to-the-737-max-crisis
https://www.flightglobal.com/programmes/how-crucial-single-aisle-strategies-a-decade-ago-will-shape-the-2020s/135970.article
https://theaircurrent.com/aircraft-development/mcas-may-not-have-been-needed-on-the-737-max-at-all/
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