Zaskakujące ustalenia w sprawie obu katastrof Boeinga

Okazuje się, że najbardziej prawdopodobną przyczyną obu tragedii był... system, który ma zapobiegać wypadkom. Gdyby go nie było, zapewne nic by się nie stało. Ironia losu?

Produkcja samolotów pasażerskich to wyjątkowo trudny biznes. Nie toleruje błędów. Nic dziwnego, że na całym świecie tylko kilka firm się tym zajmuje. A liczących się graczy jest dwóch: amerykański Boeing i europejski Airbus. Daleko za nimi jest brazylijski Embraer, ale ten buduje samoloty klasy short haul, na krótkie trasy. Rosjanie wypadli z gry, choć wciąż się nie poddają. McDonnell Douglas i Lockheed – też.

Boeing 737 Max może być poważnym ciosem dla amerykańskiego giganta. Wstępne ustalenia komisji badających obie ostatnie katastrofy (indonezyjskiego przewoźnika Lion Air z 29 października 2018 r. oraz etiopskiego Ethiopian Airlines z 10 marca 2019 r.) wykazały zadziwiające podobieństwa. Odczytano już zapisy rejestratora parametrów i okazało się, że najbardziej prawdopodobną przyczyną obu tragedii był... system mający zapobiegać wypadkom. Gdyby go nie było, zapewne nic by się nie stało. Ironia losu?

Na czym polega system mający zapobiegać wypadkom

Chodzi o Maneuvering Characteristics Augmentation System (MCAS) i już sama jego nazwa jest myląca. Nie jest to bowiem system zwiększający charakterystyki manewrowe, tylko zapobiegający przeciągnięciu. To marketingowa nazwa, a nie techniczna.

Przeciągnięcie jest zmorą pilotów. Chcąc zwiększyć siłę nośną, trzeba podnieść nos samolotu, by ustawić skrzydła pod większym kątem do strumienia powietrza. Działa to do pewnego momentu. Przy określonym kącie opływ powietrza na skrzydle odrywa się od jego powierzchni i skrzydło przestaje nieść. Jakby je ktoś odciął od samolotu. Zwykle samolot sam – drganiami sterów – ostrzega przed przeciągnięciem, ale często to nie wystarcza.

Kiedy za sprawą Airbusa do lotnictwa komunikacyjnego masowo wkroczyły komputeryzacja i automatyzacja, zaczęto wprowadzać także różne zabezpieczenia eliminujące błędy pilotów. A ci przy ręcznym sterowaniu popełniali ich coraz więcej, bo coraz rzadziej mieli okazję latać ręcznie. I choć automatyczny pilot to wynalazek z okresu I wojny światowej (!), skonstruowany przez Amerykanina Lawrence′a Sperry′ego, to zaczął być stosowany dopiero w latach 40. Były to proste urządzenia, potrafiące jedynie utrzymać zadany kurs i wysokość. Tymczasem to, o czym mówimy, to skomputeryzowane systemy zarządzania lotem, które potrafią wykonać niemal cały lot od startu do lądowania po wprowadzeniu do ich pamięci tzw. planu lotu, który może być na bieżąco modyfikowany. Nie ma wątpliwości, że zwiększa to bezpieczeństwo, bo umożliwia załodze skupienie się na zarządzeniu. Kij ma jednak dwa końce – pilotów oducza się ręcznego latania. W tym, co gorsza, unikania przeciągnięcia i wyprowadzania z niego.

Airbus jest o wiele bardziej zaawansowany od Boeinga. Tradycyjne boeingi były budowane w myśl koncepcji „człowiek decyduje”, a Airbus słynął z różnego rodzaju systemów ingerujących w lot bez woli pilota, by poprawiać ludzkie błędy.

System MCAS w boeingu zawiódł?

W modelu 737 Max Boeing wprowadził tego rodzaju system – właśnie MCAS. Wszystko wskazuje na to, że zrobił to nieumiejętnie. MCAS korzysta przede wszystkim z czujnika kątów natarcia. To ruchome skrzydełko na boku kadłuba, które ustawia się równo ze strumieniem opływającego go powietrza. Potencjometry mierzą kąt ustawienia tego skrzydełka i podają odpowiednią wartość sygnałem elektrycznym. Przekazują ją także do autopilota i do urządzenia MCAS.

Po obu bokach kadłuba znajdują się pary takich skrzydełek, które wypośrodkowują swoje wskazania. System je porównuje i gdyby wystąpiła rozbieżność, natychmiast powinien to zasygnalizować. Załoga wówczas wie, że musi uważać na wskaźnik kąta natarcia, i oceniać ten parametr na podstawie prędkości i kąta położenia samolotu.

W toku badań ostatnich katastrof wyszła na jaw zadziwiająca rzecz – z jakichś względów MCAS został podłączony tylko do jednej pary! Awarię czujnika (np. zacięcie się jednego ze skrzydełek wskutek zamarznięcia albo zaburzenia pomiaru w systemie elektrycznym) wywołuje przekazana do MCAS błędna wartość. O czym MCAS nie wie, no bo skąd? Żeby było śmieszniej, oprogramowanie systemu nie potrafi tego zestawić z aktualną prędkością lotu i kątem położenia samolotu mierzonym przez żyroskopową platformę bezwładnościową, która także podaje dane do wskaźnika „sztucznego horyzontu” w kabinie załogi. Okazuje się, że gdy pojawia się błędne wskazanie kąta natarcia, MCAS „spracowuje” i opuszcza nos samolotu, używając steru wysokości.

W procesie certyfikacji samolotu przez Federalną Administrację Lotniczą (FAA) inspektorzy zwrócili uwagę na ten system. Boeing uspokoił ich, podając, że MCAS wychyla ster tylko 0,6 st., co w razie potrzeby pozwala pilotom ściągnąć wolant na siebie i spowodować powtórne wychylenie steru w górę. Choć MCAS ingeruje automatycznie, bez woli pilota i nawet bez informowania go o tym, to teoretycznie może zostać „pokonany” właśnie mocniejszym ściągnięciem wolantu.

Szczegółowe zapisy rejestratorów lotu Lion Air pokazały, że MCAS nie był taki łaskawy. Wychylił ster o 2,5 st. Przywrócenie poprzedniego położenia maszyny było już znacznie trudniejsze. A potem nastąpiło sekwencyjne działanie MCAS – w ciągu kilku minut zaingerował on w lot 21 razy, za każdym razem silnie pogłębiając niepożądane zniżanie. Dodajmy, że za każdym razem błędnie i niepotrzebnie – na podstawie fałszywych wskazań niesprawnego nadajnika kąta natarcia.

Trump uziemia maxy w USA

Tego już FAA nie zdzierżyła. Sam Donald Trump, czyli przełożony tej rządowej agencji, nakazał 13 marca „uziemić” wszystkie maxy w USA. Boeing zapewnia, że poprawi błędy do końca kwietnia, a maszyny będą mogły wrócić do latania. Dla firmy to duży cios. Niektórzy przewoźnicy ponoszący straty z powodu odstawienia samolotów, za które zapłacili ponad setkę milionów dolarów, zapewne obciążą tymi stratami właśnie Boeinga. LOT postawił na płycie lotniska tylko pięć maszyn, ale Southwest Airlines, teksański gigant niskokosztowy, w całej swej historii używający wyłącznie boeingów 737, zdążył odebrać 34 samoloty typu Max 8. Na szczęście ma jeszcze ponad 700 samolotów starszej generacji (700 i 800), więc paraliż mu nie grozi. Ale już w ciągu kilku dni akcje Southwest spadły o 4 proc. Linia zamówiła aż 280 maxów. A gdyby anulowała pozostałe zamówienia i przeszła na airbusy?

Nie jest to łatwa decyzja, wiązałaby się bowiem z koniecznością gruntownego przeszkolenia tysięcy pilotów i techników i zorganizowaniem nowego systemu wsparcia technicznego. Ale zaufanie do Boeinga zostało mocno nadszarpnięte. Drugi na liście jest American Airlines, który zdążył już odebrać 24 maxy. Zapewne i ten przewoźnik wystawi Boeingowi rachunek.

Jak Dreamliner został Nightmarelinerem

Dlaczego Boeing w ogóle wprowadził ów nieszczęsny system MCAS? Przecież nie takie stare samoloty generacji NG (737-600, -700, -800 i -900) obywały się bez niego.

Problem jest głębszy. Nie należy zapominać, że Boeing 737 to samolot pierwotnie oblatany w kwietniu 1967 r. W tych czasach porty lotnicze nie były tak rozbudowane jak teraz i na wielu krótkich trasach – na mniejsze lotniska – nie było możliwości postawienia samolotu przy tzw. rękawie. Pasażerowie wsiadali i wysiadali z samolotu po schodkach do czekającego obok autobusu. Dlatego Boeinga 737 zaprojektowano jako dość niski samolot, z krótkim podwoziem.

Dopiero później wprowadzono oszczędne silniki turbowentylatorowe o dużo większej średnicy. W modelach od -300 do -900 turbowentylatorowe CFM56 ledwo się mieściły pod skrzydłami samolotu i żeby nie dotykały ziemi, osłony silników otrzymały dziwny kształt – nie są okrągłe, lecz nieco trójkątne.

Co gorsza, superoszczędne silniki CFM56 Leap-1B dla modeli Max są jeszcze większe. Pojawił się poważny problem. Można było zaprojektować samolot od nowa, ale to nie wchodziło w grę. Ledwie kilka lat wcześniej Boeing zakończył opracowywać swój przełomowy model 787 Dreamliner.

Mnóstwo nowych technologii, szerokie wykorzystanie kompozytów, superoszczędne silniki – w efekcie samolot jest ok. 20 proc. tańszy w eksploatacji niż model 767, którego zastąpił. Tyle że błędy w zarządzaniu programem spowodowały spore przekroczenie kosztów i mniej więcej trzyletnie opóźnienia. „Seven-Late-Seven” – mówiło się w branży (co brzmi jak seven-eight-seven). Pracownicy Boeinga byli bardziej dosadni, nazywając maszynę Nightmarelinerem (liniowiec koszmarny zamiast liniowca marzeń, czyli Dreamlinera).

Za wszystkie błędy zapłacił utratą posady prezes Boeinga Harry C. Stonecipher (oficjalnie za romans w pracy). Jego następca James McNerney był ostrożniejszy. Kazał przerabiać 737. Boeing nie mógł inwestować kolejnych miliardów dolarów, zanim kosztowny 787 Dreamliner nie osiągnął break-even point, czyli zaczął się zwracać. Dziś już ten punkt osiągnął.

Pilotów nie poinformowano

Zaczęły się więc przeróbki. Miało to swoje zalety, liczono na obniżenie kosztów przeszkolenia załóg – dodatkowy wabik na kupujących. Ale jedyny sposób, by zmieścić wielkie silniki pod nisko umieszczone skrzydła, to wysunąć je do przodu, tak by ich górna krawędź znalazła się teraz na równi z powierzchnią skrzydła. Ma to swoje konsekwencje aerodynamiczne. Kiedy tylko zwiększy się kąty natarcia, to gondole silnikowe zaczynają pracować jako dodatkowe, niepożądane „skrzydła”, jeszcze bardziej zadzierając nos samolotu. Zjawisko samoczynnego „zaciągania” się samolotu na wyższe kąty natarcia jest znane z samolotów naddźwiękowych jako tzw. zarzut przeciążenia, ale tu ma zupełnie inne źródło – wędrującą po skrzydle naddźwiękową falę uderzeniową. Potrzebny był MCAS. Miał niezauważalnie korygować ów zarzut, gdyby takie zjawisko wystąpiło, a przy okazji zapobiegać przeciągnięciu.

Najgorsze, że pilotów nie poinformowano o całej istocie zjawiska i o niekonwencjonalnej „łacie” na „dziurze” konstrukcyjnej. Do dziś linie nie mają też symulatorów Maxa, by dokładnie zapoznać się ze specyfiką jego pilotowania w warunkach zadziałania MCAS. Wielu mniej dociekliwych w ogóle nie odnotowało istnienia tego urządzenia. Boeing ma tylko jeden egzemplarz symulatora wersji Max, poszczególne linie dostaną swoje pod koniec tego roku. Najpierw powożą pasażerów, a potem się pouczą?

Gonitwa zgubna dla Boeinga?

Za główną przyczynę pojawienia się problemu z MCAS uważa się niedobadanie samolotu na etapie prób fabrycznych i w trakcie certyfikacji przez FAA. Inspektorów FAA obwinia się o bezkrytyczne przyjmowanie danych od Boeinga bez ich sprawdzania. A Boeing naciskał – szybciej, szybciej! Byle zdążyć przed śmiertelnie groźnym konkurentem Airbusem 320neo. Ten ostatni został oblatany 25 września 2014 r., a 737 Max dopiero 29 stycznia 2016 r. Cztery dni przed oblotem Maxa A320neo wszedł do służby (Lufthansa). 737 Max – 22 maja 2017 r. Na żadne opóźnienia nie można sobie było pozwolić, bo Airbus lekko już zdominował ten segment rynku. Europejska firma ma 6501 zamówień, Boeing „tylko” 5012. W obu przypadkach jest to absolutny rekord świata, zważywszy że dostarczono jedynie 376 boeingów 737 max i 687 airbusów 320neo.

Niewykluczone, że ta gonitwa okazała się dla Boeinga zgubna. A320 powstawał bowiem znacznie później od 737, oblatano go 22 lutego 1988 r. Jest wyższy od konkurenta (projektowano go od razu z myślą o rękawach, a nie o schodach), a nowe silniki (te same, które ma Max) o dużej średnicy mieszczą się pod skrzydłem. Na styk wchodzą jeszcze ciut większe Pratt & Whitney PW1100G (podobne technologie), dzięki czemu A320neo jest oferowany z dwoma opcjami napędu do wyboru. Nie ma w Airbusie perturbacji z samoczynnym zadzieraniem nosa przy zwiększaniu kąta natarcia, choć od wielu lat korzysta z aktywnego układu sterowania typu care free, czyli zabezpieczonego przed ludzkimi błędami (choć generującymi inne, o czym już pisałem). Boeinga czekają zaś poprawki najnowszego samolotu. I kto wie, czy nie straci części zamówień. A dotąd szło mu tak dobrze, zwłaszcza że Airbus zaliczył sporą „wtopę” z wielkim A380.