Die wichtigste Sache, die bei der Flugzeugstabilität vermieden werden sollte Die &-Steuerung ist ein aerodynamischer Moment, in dem der Pilot nicht befiehlt. Das nicht befohlene Moment des Aufsteigens würde sich nicht automatisch stabilisieren, sondern mit zunehmendem Anstellwinkel schnell größer werden und zu einem blockierten Flugzeug fliehen.

Während der Zertifizierung eines Passagierflugzeugs werden viele Tests durchgeführt um zu überprüfen, ob die Flugzeugzelle keine eigenen Gedanken hat.

• Wenn der Pilot keinen Steuereingang bereitstellt, muss die Flugzeugzelle in die getrimmte Position zurückkehren.
• Kräfte und Eingaben, um das Flugzeug aus der getrimmten Position zu bewegen, müssen solche sein dass eine immer größere Kraft erforderlich ist, um eine immer größere Nasenposition zu erreichen. Die Nose-Up-Position muss immer auf vorhersehbare Weise von den Flugsteuerflächen, dem Aufzug und dem Stabilisator gesteuert werden.

Einer der Tests, die während der Zertifizierung durchgeführt werden müssen, ist Stick-Force-Per -G. Stellen Sie das Flugzeug auf und beginnen Sie zu drehen, während Sie den Steuerknüppel zurückziehen, um die Höhe beizubehalten. Dann mehr Bank und mehr zurückziehen, in immer engeren Kurven. Es muss immer schwieriger werden, den Steuerknüppel zurückzuziehen, um die Höhe zu halten, nie einfacher.

Während dieser Aufziehkurve trat aufgrund der Motorkonfiguration des MAX ein aerodynamisches Moment auf. Dies würde dazu führen, dass die Pitch-Stick-Kraft plötzlich geringer wird als erwartet. Nicht so schlimm wie ein außer Kontrolle geratenes Spielfeld, aber dennoch eine unerwünschte Situation, wenn der Pilot immer noch bemüht ist, das Manöver aufrechtzuerhalten. Dies ist die Situation, für die MCAS ursprünglich entwickelt wurde, um nur diese Situation automatisch zu kompensieren. Das Flugzeug sollte sich immer stabilisieren und die Art der Kontrolle muss vorhersehbar sein und innerhalb der Reaktionszeiten des Menschen liegen.

Weitere Informationen unter den Links in dieser Frage, sehr interessante Artikel, die veranschaulichen, wie Das MCAS-Design wurde unter Zeitdruck vom ursprünglichen Umfang aufgebläht.

Gegenintuitiv wird das Absenken der Nase eines Flugzeugs nicht zum Zweck des "Abstiegs" durchgeführt. Das Steigen / Sinken wird mit Gas und die Geschwindigkeit mit der Kontrollsäule / dem Steuerknüppel gesteuert. Die Logik hierfür ist sinnvoll, wenn Sie bedenken, dass beim Auf- oder Absteigen potenzielle Energie hinzugefügt oder entfernt wird, die von den Motoren bezogen und in den Luftwiderstand gesunken ist.

Ziehen Sie die Säule / den Steuerknüppel zurück und Sie erhöhen den Nickwinkel, wodurch sich der Anstellwinkel erhöht und der Auftrieb erhöht wird. Das führt dazu, dass das Flugzeug steigt, ja, aber das Steigen erfordert zusätzliche Energie, die am unmittelbarsten aus der Vorwärtsbewegung des Flugzeugs stammt - es verlangsamt sich. Wenn es langsamer wird, nimmt der Auftrieb ab und (im Idealfall) wird das Gleichgewicht bei einer niedrigeren Fluggeschwindigkeit und einem erhöhten Anstellwinkel wiederhergestellt.

Das Gleiche in umgekehrter Richtung - vorwärts drücken und schneller fahren.

Aufgrund der Art und Weise, wie die neuen Motoren in den 737 Max 8 eingebaut wurden, kam es zu einem Handhabungsproblem, bei dem sich die Nase unerwartet neigen konnte. Wenn dies nicht korrigiert wird, kann dieses Aufschlagen einen Stillstand verursachen. MCAS sollte dieses schlechte Verhalten kompensieren, indem es sein Auftreten erkennt und die Nase automatisch nach unten drückt, um die erwartete Haltung beizubehalten und ein Abwürgen zu verhindern. Die Abstürze enthüllten auf tragische Weise Fehlerstellen im MCAS. In diesen Fällen reagierte MCAS auf einen fälschlicherweise angegebenen Zustand mit hohem Anstellwinkel.

Kürzlich wurde bei The Verge ein ziemlich langer Artikel veröffentlicht, in dem die Geschichte der Entwicklung des 737 beschrieben wird the Max 8. Der Artikel beschreibt den Grund, warum das MCAS existiert und warum es das tut, was es tut (sowohl nominell als auch irrtümlich), sowie eine kurze Geschichte eines der Unfallflugzeuge, die bis zu seinen letzten Momenten geführt hat. Ich bin mir nicht sicher, wie maßgeblich der Artikel ist, aber ich glaube, dass alle angegebenen Fakten korrekt sind.

Um die vorhandenen Antworten etwas zu ergänzen, hatte der Grund für den unerwarteten Aufstellmoment des 737 MAX meines Wissens mit dem abgeflachten Teil an der Unterseite der Motorhaube zu tun.

Die Wurzel des Problems liegt darin, dass der 737 bereits zu Zeiten von Turbofans mit niedrigem Bypass (insbesondere dem Pratt & Whitney JT8D) entwickelt wurde Kern hatten diese Motoren viel kleinere Durchmesser als die heutigen Hochbypass-Turbofans. Der JT8D hatte einen Lüfterdurchmesser von nur 49 Zoll, während der LEAP-1B des 737 MAX einen Lüfterdurchmesser von 69 Zoll hat (und selbst dieser ist deutlich kleiner als der 78-Zoll-Durchmesser des LEAP-1As für die A320neo-Serie. )

Aufgrund der massiven Vergrößerung des Motordurchmessers mit der Umstellung auf Turbofan-Motoren mit hohem Bypass wurde die Bodenfreiheit zu einem Problem, da die Fahrwerkshöhe für viel kleinere Motoren ausgelegt war. Sie werden also sogar bei der 737 NG-Serie sehen, dass ein abgeflachter Abschnitt an der Unterseite der Motorhaube vorhanden ist, um die Bodenfreiheit ein wenig zu verbessern und gleichzeitig das Fahrwerk in die Motorhaube zu passen Radkästen. Da die LEAP-Motoren des MAX noch größer sind als die CFM56-Motoren des NG, wurde der abgeflachte Teil größer, um die neuen Motoren unter den Flügel zu passen.

737NG mit abgeflachtem Motor Motorhauben ( Quelle)

Es stellt sich heraus, dass dieser abgeflachte Teil bei hohen Winkeln von einen erheblichen Auftrieb (und aufgrund seiner Positionierung ein Moment des Aufwärtsfahrens der Nase) erzeugen kann Attacke. Dies führt dazu, dass das Flugzeug bei hoher AoA noch mehr aufsteigen möchte, was aus den Gründen schlecht ist, die Koyovis bereits gut erklärt hat. Daher wurde MCAS entwickelt, um diese Tendenz für AoA zu verhindern, unbefugte Erhöhungen bei hoher AoA fortzusetzen, indem die Nase absichtlich nach unten gedrückt wird, wenn die AoA zu hoch wird.

Die Idee selbst ist nicht unbedingt schlecht, und Systeme mit ähnlichen Zwecken (Drücken der Nase nach unten, um zu verhindern, dass die AoA zu hoch wird) existieren in fast allen noch fliegenden Airbus-Flugzeugen und auch in anderen neueren Boeing-Konstruktionen. Das Problem bestand in der Implementierung des MCAS, bei dem die AoA-Flügeleingänge anscheinend nicht gegeneinander abgeglichen wurden oder auf andere Weise die Eingaben der AoA-Flügel nicht ausreichend überprüft wurden, bevor auf einen der AoA-Flügeleingänge gedrückt wurde, um zu drücken die Nase nach unten ohne Befehl der Piloten. Im Falle des Absturzes in Äthiopien deuten vorläufige Informationen der Ermittler darauf hin, dass die AoA-Schaufel, die das MCAS für die Eingabe verwendete, wahrscheinlich vollständig vom Flugzeug abgeschert wurde, möglicherweise während eines Vogelschlags oder eines ähnlichen FOD-Ereignisses während des Starts. Aufgrund des noch angebrachten Gegengewichts der Schaufel zeigte dies eine extrem hohe AoA an, was wiederum das MCAS auslöste.

MCAS drückt die Nase des 737 MAX nach unten, da sich unter bestimmten Umständen die Nase des Flugzeugs neigen kann und dies zu einem Stillstand führen kann.

Aus Wikipedia :

Das Manövercharakteristik-Augmentationssystem (MCAS) ist ein Flugsteuerungssoftwaresystem, das für die Boeing 737 MAX entwickelt wurde, um ähnliche Fahreigenschaften wie die Boeing 737 NG bereitzustellen, insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten und hohen Winkeln des Angriffs (AoA) Flug. Es senkt die Nase ohne Pilotenaktion, wenn es feststellt, dass das Flugzeug zu nasenhoch ist, basierend auf der Eingabe von Sensoren für Fluggeschwindigkeit, Höhe und Anstellwinkel. Es ist jedoch anfällig für fehlerhafte Aktivierung, wie aus den tödlichen Abstürzen von Lion Air Flight 610 und Ethiopian Airlines Flight 302 hervorgeht. Die 737 MAX ist auf unbestimmte Zeit geerdet, bis die Aufsichtsbehörden entscheiden, dass das Flugzeug flugfähig ist, bis Software- und Instrumentenaktualisierungen und Überarbeitungen der Informationen vorliegen Flugbesatzungen. Möglicherweise müssen sie auch MCAS-Schulungen in Flugsimulatoren absolvieren.

IIRC, die Modifikationen am 737 (einschließlich der neuen Motoren, die ihn angetrieben haben) bedeuteten, dass die Motoren weiter vorne und höher positioniert werden mussten. (Dies war ein ähnlicher Fall, als sie von den ursprünglichen "Zigarren" auf die CFM-56 wechselten). Unter bestimmten Flugbedingungen führte dies zu einem automatischen Aufstellen des Flugzeugs.

MCAS wurde entwickelt, um dieser Tendenz entgegenzuwirken und zu vermeiden, dass Piloten ständig Korrekturen vornehmen müssen. Da es sich um ein inhärentes Verhalten des neuen Designs handelte, wurde es so implementiert, dass die Piloten nicht einmal wissen wollten, dass ein solches System in ihrem Flugzeug vorhanden war. In jeder Hinsicht flog es "genau wie die anderen". .

Für einen stabilen Flug müssen alle Kräfte und Momente im Gleichgewicht sein. Für eine bestimmte Geschwindigkeit und einen bestimmten Schub gibt es ein Fenster mit akzeptablen Anstellwinkeln (AoA), wenn der Flügel genügend Auftrieb erzeugt. Wenn der Anstellwinkel zu hoch ist, bleibt der Flügel stehen und das Flugzeug verliert abrupt an Auftrieb. Die kritische AoA kann entweder durch übermäßiges Anheben bei einer bestimmten Geschwindigkeit oder durch Verlangsamen für ein bestimmtes Anlegen erreicht werden.

Das Boeing 737 -Design stammt aus dem Jahr 1964 und den neuesten 737 sind Entwicklungen dieses Designs. Die offensichtlichsten Unterschiede im Design der jetzt geerdeten Flugzeuge sind:

• Rumpflänge
• Spannweite
• Motorschub

Wenn Sie die Motorpositionen und die Tatsache vergleichen, dass sich der Schub im Laufe der Zeit verdoppelt hat, können Sie deutlich sehen, woher das unbeabsichtigte Anheben kommt.

Dieses Anheben kann zum Abwürgen und Absenken der Gegenbewegung führen durchgeführt werden, um eine solche Situation zu vermeiden, da das Einschalten zu einer weiteren Pitch-Up-Bewegung führt.

Beachten Sie auch, dass die MCAS -Intervention nur zweimal zu einem Disater führte. in allen anderen Fällen, die es nicht wert sind, dokumentiert zu werden, funktionierte es wie beabsichtigt. Das Problem, das alle 737-MAX geerdet hat, betrifft NICHT , dass ein solches System implementiert wurde, sondern wie es implementiert wurde und wie es dokumentiert wurde - Das ist eine ganz andere Geschichte. Beachten Sie auch, dass dies nicht der erste Fall einer Anti-Stall del> nicht gut dokumentierten Fehlfunktion des Sicherheitssystems ist, die katastrophale Folgen hat.

Ich verstehe nicht, warum ein Flugzeughersteller, Ingenieur oder Softwareentwickler ein Gerät herstellen würde, das die Nase des Flugzeugs nach unten drückt.

Weil die Geschichte dies bewiesen hat Piloten selbst tun das nicht immer.
Ich denke, die Ingenieure dachten, es würde die Sicherheit verbessern.
Betrachtet man den Air France Flug 447, wenn (ein funktionierendes) MCAS vorhanden wäre Wahrscheinlich hätte das Flugzeug gerettet.

Kurz gesagt, der Erste Offizier hat das Flugzeug ins Wasser gebracht.

Erster Offizier Robert sagte sich, "klettere" viermal. Bonin hörte das und antwortete: "Aber ich bin schon eine Weile auf Hochtouren!" Captain Dubois bemerkte, dass Bonin den Stall verursachte und rief: "Nein, nein, nein, klettere nicht!"

Dies ist nur ein Unfall, bei dem das Absenken der Nase das Flugzeug gerettet hätte
Ich beschuldige nicht die Flugbesatzung, es ist "kontraintuitiv", die Nase zu senken, und sobald Ihr Reptilienhirn die Kontrolle hat, ist es schwierig, wieder die Kontrolle über Ihren Geist zu erlangen.

Flugzeuge fliegen mit Geschwindigkeit. Wenn sie nicht genug Geschwindigkeit haben, fallen sie wie Steine ​​herunter.

Die Nase nach unten tauscht Höhe gegen Geschwindigkeit. Sie verlieren an Höhe, fliegen aber "mehr".

Nose up versucht , Geschwindigkeit gegen Höhe zu tauschen. Bestenfalls gewinnen Sie an Höhe, aber Sie fliegen "weniger". Im schlimmsten Fall gewinnen Sie nichts, Sie rutschen nur nach unten, während Sie nach oben schauen. So stürzte Air France Flug 447 ab: Der Copilot fuhr weiter und sie haben dadurch die gesamte Höhe verloren.

737 MAX hat aufgrund seiner ungeplanten Triebwerksgröße die natürliche Tendenz, die Nase hochzuziehen. Das ist aus den oben genannten Gründen sehr gefährlich. Durch Herunterdrücken können Sie diese Gefahr in Schach halten. Das Problem besteht nicht darin, die Nase selbst nach unten zu drücken, sondern sie zu oft und zu stark nach unten zu drücken. Sie haben die große Gefahr durch eine kleinere ersetzt - die sich leider als noch schlechter als übergroße Motoren erwiesen hat.

Das eigentliche Problem ist nicht, dass der Auftrieb von den Gondeln ein Aufwärtsmoment bietet. Das Problem ist warum. Die Stabilität erfordert, dass der Auftriebsschwerpunkt des gesamten Flugzeugs hinter dem Schwerpunkt liegt. Der gesamte Auftrieb kommt aus verschiedenen Quellen, dem Flügel, einem gewissen Beitrag des Rumpfes, einem Beitrag aufgrund des Motorschubwinkels relativ zum Anstellwinkel und einem Beitrag der Triebwerksgondel. Bei einem hohen Anstellwinkel wird der Beitrag der Triebwerksgondel signifikant. Wenn Sie alle diese Quellen hinzufügen, bewegt sich das Auftriebszentrum des gesamten Flugzeugs mit einem hohen Anstellwinkel vorwärts. Wenn der Anstellwinkel vergrößert wird, bewegt sich die Hubmitte nach vorne, was zu einer Neigung führt. Wenn der Anstellwinkel zunehmend vergrößert wird, bewegt sich der Auftriebsmittelpunkt vorwärts vom Schwerpunkt und es tritt möglicherweise ein unkontrolliertes Anheben auf.

Ich habe einen Artikel darüber gelesen, der mir geholfen hat, ihn sehr gut zu verstehen.

Die für den 737 Max gebauten Motoren sind sehr leistungsstark.

Stellen Sie sich vor, Sie fahren Motorrad oder Auto. Was passiert mit der Nasenhöhe des Autos, wenn Sie schnell starten? Die Front bewegt sich nach oben. Und wenn man schnell langsamer wird? Die Front bewegt sich nach unten. Richtig?

Aufgrund dieses Problems, so die Ingenieure, war etwas erforderlich, um das Niveau des Flugzeugs zu steuern, für das das MCAS entwickelt wurde. Um das Flugzeug während dieser schnellen Bewegungen zu stabilisieren, beschleunigen oder verlangsamen sich Ereignisse schnell.

Mit den korrekten Daten, die MCAS zugeführt werden, funktioniert es sehr gut, das Flugzeug während des gesamten Fluges zu stabilisieren, sodass der Pilot das Flugzeug wie eine 737 fliegen kann, wie es entworfen wurde.

Ohne MCAS hätte der Pilot Schwierigkeiten, das Flugzeug stabil zu halten, wenn sich die Geschwindigkeit des Flugzeugs ändert. Pilot kann sich nicht auf viele Dinge konzentrieren, die ohne MCAS vor sich gehen.

Das hat mir auf den Punkt gebracht sehr viel Sinn gemacht. Jedes Flugzeug mit leistungsstarken Triebwerken benötigt aus diesem Grund ein MCAS-System. Und es wurde entwickelt, um im Hintergrund zu laufen.

Beim Fahren unserer Autos arbeiten im Hintergrund viele Geräte, mit denen wir fahren und uns auf die Straße konzentrieren können. Gleiches Prinzip hier für den Piloten wegen der neuen leistungsstarken Triebwerke.

Ich denke, das Problem für Boeing war das Risiko, beim Verkauf hinter Airbus zurückzufallen. Deshalb haben sie den 737 mit weitaus größeren Motoren modifiziert, die wegen der begrenzten Bodenfreiheit so montiert werden mussten, dass sich das Risiko eines Abwürgens beim Start erhöhte. Mit einem Flugzeug, das nicht so aerodynamisch ist, wie es sein sollte, hat Boeing ein System zur Überwindung der aerodynamischen Mängel, MCAS, eingebaut. Es scheint seltsam, wissentlich ein Flugzeug zu produzieren, das nicht so aerodynamisch ist wie sein Vorgänger, aber in ihrer Verzweiflung, mit Airbus Schritt zu halten, hat Boeing genau das getan.