سامانه افزایش مشخصه مانورپذیری هواپیما (MCAS)

     بویینگ 737 مکس با چندین تفاوت نسبت به نسل قبلی این هواپیماها موسوم به  NG وارد بازار شدند، بسیاری از این تفاوت‌ها مثل موتورهای جدید LEAP و نمایشگرهای بزرگتر آلات دقیق پروازی بسیار واضح بودند، برخی از تفاوت‌ها مثل سیستم Fly By Wire اسپویلرها آشکار نبودند، اما به‌طور کامل در اسناد هواپیما ذکر شده و متخصصین را از این تغییرات آگاه کرده بودند. امروزه تفاوت‌هایی پیدا شده‌است که حتی برای خدمه پرواز هم مشخص نبوده‌اند که MCAS هم یکی از آنهاست.

     MCAS معرفی شد تا اثر بالا رفتن دماغه هواپیما به علت طراحی جدید موتور LEAP-1B که از موتورهای هواپیماهای NG (از نوع CFM56-7) کمی جلوتر و بالاتر قرار دارد را خنثی کند. مکان جدید موتور و اندازه بزرگتر پوشش بیرونی آن باعث می‌شود تا در زوایای حمله زیاد لیفت تولید شود، چرا که پوشش‌ها جلوتر از مرکز ثقل هواپیما قرار دارند و باعث ایجاد اثر بالا رفتن دماغه و سپس افزایش زاویه حمله می‌شوند، حتی ممکن است میزان Pitch Up را تا نزدیکی حالت واماندگی (Stall) برساند، اینجاست که سیستم MCAS وارد مدار شده و در حین دور زدن با زاویه تند، به‌طور خودکار دماغه هواپیما را پایین می‌آورد که در زاویه حمله بالا و زمانی که فلپ‌ها در سرعت‌های نزدیک به سرعت واماندگی بسته‌اند، باعث تعدیل عامل بارگذاری (Load Factor) می‌شود.

     در ابتدا MCAS سیستمی معقول و مفید به‌نظر می‌رسد، اما بررسی اطلاعات بدست آمده از جعبه‌های سیاه سانحه پرواز 610 لاین ایر اندونزی در 29 اکتبر 2018 نشان از این دارد که سنسور نشانگر زاویه حمله خلبان، دقایقی بعد از بلند شدن از روی باند خطا داشته‌است. سیستم MCAS سیگنال اشتباه را به عنوان شرایط پرواز در نظر گرفته و برای تصحیح این زاویه حمله بسیار زیاد که حسگر مشکل‌دار نشان داده بود، سکان‌های هواپیما را برای پایین‌آوردن دماغه به حرکت درمی‌آورد. عملکرد اشتباه این سیستم توسط خدمه پرواز با موفقیت خنثی نشده تا اینکه هواپیما با سطح دریای جاوا برخورد کرده و 189 مسافر و خدمه پرواز کشته می‌شوند.

     با اعلام بویینگ، این شرکت از زمان سانحه لاین ایر بر روی اصلاح‌کردن نرم‌افزار سیستم MCAS کار می‌کرده‌است. قرار بود بویینگ این اصلاحات را در ماه ژانویه اعلام کند، اما متاسفانه به علت چالش‌های مهندسی و برخی اختلاف نظرها بین متخصصان ایمنی FAA و بویینگ در چگونگی بسط‌دادن این تغییرات این اتفاق روی نداد.

     به‌تازگی جلساتی درباره پتانسیل افزایش ساعات آموزش‌های خلبانی و همچنین اخطارهایی که باید به‌صورت اجباری در کاکپیت وجود داشته باشند برگزار شده‌است، همچنین قرار است تغییراتی در طراحی هواپیما انجام شود تا از انتخاب سیگنال اشتباه توسط سیستم‌های هواپیما به جای شرایط اصلی پرواز جلوگیری شود.

     در 11 مارچ 2019 سازمان هوانوردی فدرال FAA یک Continued Airworthiness Notification to the International Community (CANIC) درباره هواپیماهای 737 مکس (سری 7 و 8) منتشر کرده که به شرح زیر است:

تشریح موقعیت: به‌علت سانحه بویینگ 737 مکس 8 خطوط هوایی اتیوپی در 10 مارچ 2019، متخصصان هیئت ملی ایمنی حمل و نقل ایالات متحده (NTSB) به عنوان نماینده مورد اطمینان و بازرسان سازمان هوانوردی فدرال FAA به عنوان مشاوران فنی از سازمان بررسی سوانح اتیوپی حمایت خواهند کرد، FAA حتی افرادی را برای کمک به تصمیم‌گیری‌های مقام اصلی بازرسی سانحه در محیط این اتفاق اعزام کرده است.

تمام اطلاعات حاصل شده از حادثه بطور دقیق بررسی خواهند شد و پس از آن در صورت نیاز تصمیمات مناسبی اتخاذ خواهند شد.

اگرچه هنوز اطلاعات کاملی از علل سانحه بدست نیامده تا بتوان نتیجه گیری درستی انجام داد، اما گزارشات تایید نشده بر وجود شباهت‌های بسیار بین سانحه اتیوپی و لاین ایر صحه می‌گذارد.

پس از سانحه پرواز 610 لاین ایر سازمان هوانوردی فدرال (FAA) اقداماتی را در جهت افزایش ایمنی این هواپیماها انجام داد که به شرح زیر هستند:

FAA در تاریخ 7 نوامبر 2018 یک اصلاحیه از نوع اجباری آن emergency Airworthiness Directive (AD) صادر کرد، که طی آن شرکت‌ها را ملزم می‌کند در جای مناسب، حسگر زاویه حمله را جایگزین کنند.

تغییرات طراحی شامل موارد زیر است:

• بهبود فعال‌سازی MCAS
• بهبود سیگنال زاویه حمله MCAS
• محدودکردن فرمان حداکثر MCAS

در همین راستا، طرح بویینگ برای ارتقای پیش‌نیازهای آموزش و کتاب‌های راهنمای خدمه پروازی به شرح زیر است:

-کتاب راهنمای پرواز هواپیما (AFM) و کتاب راهنمای عملیات خدمه پروازی (FCOM)

-کتابچه مرجع سریع (QRH)

- کتاب راهنمای تعمیرونگهداری هواپیما (AMM)

- کتاب راهنمای ایزولاسیون خطای برهم‌کنشی (iFIM)

شرح فنی سامانه تقویت مشخصه‌های مانور (MCAS)

     سامانه MCAS در بویینگ 737 مکس به‌کار گرفته شده‌است. عملکرد این سامانه به Stabilizer (پایدارکننده) فرمانی می‌دهد که منجر به پایین‌آمدن دماغه شود و به این ترتیب، هنگام گردش‌های تند و وقتی ضریب بار زیاد است و نیز هنگامی که فلپ‌ها بسته هستند و هواپیما به سرعت واماندگی نزدیک است، مشخصه‌های Pitch (دوران هواپیما حول محور عرضی) را بهبود دهد. این سامانه از خلبان ورودی نمی‌گیرد و تنها در پرواز غیرخودکار با فلپ‌های بسته عمل می‌کند. سامانه MCAS به گونه‌ای طراحی شده که به خلبان‌ها اجازه می‌دهد از سوییچ Trim (تنظیم) یا سوییچ‌های قطع Stabilizer استفاده کنند و به این ترتیب فرمان آنها بر فرمان MCAS مستولی شود. تابع عملکرد این سامانه از کامپیوتر کنترل پرواز فرمان می‌گیرد و از داده‌های ورودی حسگرها و سایر سامانه‌های هواپیما استفاده می‌کند.

     سامانه MCAS زمانی فعال می‌شود که زاویه حمله هواپیما از آستانه خاصی عبور کند، مقدار این آستانه بر اساس سرعت و ارتفاع تعیین می‌شود. فرمان‌های افزایشی Stabilizer تا مقدار 2.5 درجه محدودیت دارند و با نرخ 0.27 درجه بر ثانیه اعمال می‌شوند. بزرگی مقدار ورودی Stabilizer در ماخ زیاد کمتر است و برعکس. اگر زاویه حمله از مقدار آستانه کمتر شود یا خلبان‌ها به‌صورت دستی به Stabilizer فرمانی دهند، تابع عملکرد MCAS ریست می‌شود. اگر زاویه حمله در وضعیتی بیش از مقدار آستانه باقی بماند، تابع MCAS بر اساس عدد ماخ در همان لحظه، فرمان دیگری در جهت پایین‌آوردن دماغه صادر می‌کند.

طرز عمل Runaway Stabilizer هواپیمای MAX

     سازمان FAA در 7 نوامبر 2018، پس از سانحه لاین ایر، امریه تداوم صلاحیت پروازی اضطراری (EAD) به شماره 51-23-2018 صادر کرد. بویینگ نیز بیانیه راهنمای عملیاتی (TBC-19) را در خصوص نحوه عملکرد Runaway Stabilizer هواپیمای MAX منتشر نمود. مخاطب این بیانیه، شرکت‌ها و رویه عملیاتی بود که آن زمان خدمه پرواز به کار می‌بستند. در این بیانیه از آنها خواسته شد شرایطی را در نظر بگیرند که در آن، حسگر زاویه حمله اطلاعات نادرستی ارایه می‌کند.

• خلاصه‌ای از امریه تداوم صلاحیت پروازی FAA را در پی می‌خوانید:

     ما امریه تداوم صلاحیت پروازی جدیدی برای همه مدل‌های بویینگ 8-737 و 9-737 تصویب کرده‌‎ایم. این AD اضطراری قبلا به همه مالکان شناخته‌‎شده در ایالات متحده و اپراتورهای این هواپیما ارسال شده‌است. این AD مستلزم اصلاح محدودیت گواهینامه‌ها و رویه عملیاتی در راهنمای پرواز هواپیما (AFM) است، به‌طوری که به خلبان‌ها بگوید چطور در شرایط خاص Runaway Stabilizer افقی را تنظیم کنند. تحلیل‌هایی که شرکت سازنده انجام داده، موجب انتشار این AD است و نشان می‌دهد اگر یکی از حسگرهای زاویه حمله به اشتباه مقدار ورودی زیادی به سامانه کنترل پرواز بدهد، ممکن است فرمان‌های پیاپی را به دنبال داشته باشد که به‌واسطه Stabilizer افقی دماغه هواپیما را پایین می‌برند. ما این AD را برای برطرف‌کردن وضعیت غیرایمن این محصولات منتشر می‌کنیم.

• بیانیه راهنمای عملیاتی بویینگ TBC-19

بخشی از متن این بیانیه به شرح زیر است:

شماره: TBC-19

تاریخ: 6 نوامبر 2018

اطلاعات قبلی: کمیته ایمنی حمل‌و‌نقل ملی اندونزی نشان داده‌است که پرواز 610 لاین ایر داده‌های اشتباهی از زاویه حمله داشته‌است. بویینگ می‌خواهد به وضعیت خطای زاویه حمله توجه شود که فقط در پرواز دستی رخ می‌دهد. این بیانیه متوجه خلبان‌های پرواز است تا این وضعیت را برطرف کنند. در صورت نادرستی داده‌های زاویه حمله، سامانه Pitch Trim می‌تواند Stabilizer را برای پایین‌آوردن دماغه تنظیم کند که این نهایتا 10 ثانیه طول می‌کشد و می‌توان با استفاده از سوییچ‌های الکتریکی Stabilizer Trim آن را معکوس یا متوقف کرد، اما ممکن است 5 ثانیه پس از رهاکردن سوییچ‌ها ریست شود. چرخه‌های تکراری Stabilizer رخ خواهند داد و دماغه را به سمت پایین می‌رانند، مگر اینکه سامانه آن با استفاده از هر دو سوییچ STAB TRIM CUTOUT طبق رویه‌های موجود در Runaway Stabilizer NNC (چک‌لیست غیرعادی) غیرفعال شود. ممکن است Stabilizer به حد پایین دماغه برسد، مگر اینکه ورودی سیستم به‌طور کامل توسط خلبان خنثی شود و هر دو سوییچ قطع STAB TRIM در وضعیت قطع (CUTOUT) قرار گرفته باشند. به‌علاوه، خلبان‌ها باید بدانند که زاویه حمله نادرست همه یا تعدادی از علایم زیر را به دنبال خواهد داشت:

• لرزش مداوم یا متناوب دسته، فقط در سمتی که تحت تاثیر قرار دارد

• خط سرعت حداقل (قرمز و مشکی)، فقط در سمتی که تحت تاثیر قرار دارد

• افزایش نیروی کنترل پایین‌برنده دماغه

• عدم فعال‌شدن خلبان خودکار

• غیرفعال شدن خلبان خودکار به‌طور خودکار

• هشدار عدم تطابق IAS (سرعت)

• هشدار عدم تطابق ALT (ارتفاع)

• هشدار عدم تطابق AOA (زاویه حمله) (اگر نشانگر زاویه حمله نصب شده باشد)

• روشن‌شدن چراغ FEEL DIFF PRESS

دستورهای عملکردی: اگر در بویینگ 8-737 یا 9-737 Stabilizer دماغه را به سمت پایین برد و یکی از اثرات یا علامت‌های مزبور مشاهده شد، چک‌لیست غیرعادی را انجام دهید و مطمئن شوید که سوییچ‌های STAB TRIM CUTOUT در ادامه پرواز در وضعیت قطع (CUTOUT) باشند.

سوییچ‌های قطع Stabilizer Trim

در هواپیمای MAX سوییچ‌های MAIN ELEC و AUTO PILOT، PRI و B/U نام دارند.