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Estabilizador horizontal móvil del 737 MAX

El sistema de aumento de características de maniobra ( MCAS ) es una ley de control de vuelo desarrollada por Boeing que se hizo notoria por su papel en el 737 MAX como una característica oculta que causó dos accidentes fatales, matando a 346 personas a bordo.

El MCAS fue diseñado en el 737 MAX para imitar el comportamiento de cabeceo de la generación anterior de la serie, el Boeing 737 NG , corrigiendo una situación de ángulo de ataque elevado (AoA) ajustando electrónicamente el estabilizador horizontal y la pestaña de ajuste para empujar el morro hacia abajo. A diferencia del Boeing 767 Tanker, donde se utilizó MCAS por primera vez, las entradas del piloto en la columna de control no desactivan el sistema en el MAX. Una descripción del MCAS no existía en los manuales de vuelo durante la certificación , lo que dejó a los pilotos sin conocer el sistema cuando el avión entró en servicio en 2017. [1] [2]

Doce días después del accidente del vuelo 610 de Lion Air , Boeing reveló públicamente MCAS en un mensaje a los operadores de aerolíneas, señalando que el sistema funciona "sin la intervención del piloto". [3] [4] Se recomendó a los pilotos que realizaran un procedimiento de recuperación para revertir los comandos de morro hacia abajo causados ​​por MCAS en caso de un mal funcionamiento. El procedimiento no pudo evitar el accidente del vuelo 302 de Ethiopian Airlines , que ocurrió mientras se estaba desarrollando una solución al MCAS en ese momento. [5] [6] La aeronave quedó en tierra en todo el mundo en 2019 como resultado de ambos accidentes.

Boeing admitió que el MCAS jugó un papel en ambos accidentes, donde actuó sobre indicaciones falsas de sensores exteriores. Boeing dijo que las funciones de MCAS claramente no eran un sistema anti- bloqueo . Los informes surgieron de que Boeing retuvo a sabiendas, durante al menos un año antes del accidente de Lion Air, que un sistema de advertencia de sensor clave no funcionaba como se anunciaba. [7] Las reparaciones a la aeronave incluyeron una arquitectura de computadora revisada , simulación precisa de fuerzas que potencialmente resisten el ajuste manual y otros defectos electromecánicos.

En 2020, una Directiva de Aeronavegabilidad de la FAA [8] aprobó cambios de diseño para cada aeronave MAX, requiriendo la entrada de dos sensores AoA para la activación del MCAS, la eliminación de la capacidad del sistema para activarse repetidamente y permitiendo a los pilotos anular el sistema si es necesario. Para cada aeronave, la FAA emitirá un certificado de aeronavegabilidad , sin delegación a Boeing, al completar una prueba del sistema de sensores AoA y un vuelo de prueba de validación. [9] La FAA comenzó a exigir que todos los pilotos de MAX se sometieran a entrenamiento relacionado con MCAS en simuladores de vuelo para 2021 después de dos años de puesta a tierra.

Antes del 737 MAX [ editar ]

En la década de 1960, se instaló en el Boeing 707 un sistema básico de control de cabeceo para evitar el estancamiento. [10] Se implementó un moderno MCAS implementado por software en el avión cisterna Boeing KC-46 de la Fuerza Aérea. [11]

En el 737 MAX [ editar ]

El MAX utiliza un estabilizador ajustable, movido por un tornillo nivelador, para proporcionar las fuerzas de ajuste de paso requeridas. Se ilustra el estabilizador genérico.

La ley de control de vuelo del Sistema de aumento de características de maniobra (MCAS) se implementó en el 737 MAX para mitigar la tendencia de la aeronave a inclinarse debido al efecto aerodinámico de sus motores y góndolas CFM LEAP-1B más grandes, pesados ​​y potentes . [12] El objetivo declarado de MCAS, según Boeing, era proporcionar características de manejo de aeronaves consistentes en ángulos de ataque elevados en ciertas condiciones de vuelo inusuales únicamente y, por lo tanto, hacer que el 737 MAX funcione de manera similar a su predecesor inmediato, el 737NG . [13]Esto era necesario para cumplir con el objetivo interno de Boeing de minimizar los requisitos de entrenamiento para los pilotos que ya estaban calificados en el 737NG. Sin embargo, el MAX se habría mantenido estable incluso sin MCAS, según la FAA y la EASA. [14]

Motor 737-800 (próxima generación) CFM56 con entrada ovoide
Motor 737 MAX 9 CFM LEAP-1B con chevrones de motor derivados del 787

Papel en los accidentes [ editar ]

Los datos de seguimiento del vuelo 610 de Lion Air de Flightradar24
Las velocidades aéreas verticales de los Boeing 737 MAX 8 involucrados en los choques JT 610 y ET 302

En los vuelos ET 302 y JT 610 , los investigadores determinaron que MCAS fue activado por entradas de ángulo de ataque (AoA) falsamente alto , como si el avión se hubiera inclinado excesivamente. En ambos vuelos, poco después del despegue, el MCAS accionó repetidamente el motor de compensación del estabilizador horizontal para empujar hacia abajo el morro del avión. [15] [16] [17] [18] Los datos satelitales de los vuelos mostraron que los aviones luchaban por ganar altitud. [19] Los pilotos informaron tener dificultades para controlar el avión y solicitaron regresar al aeropuerto. [20] [21]

El 11 de marzo de 2019, después de que China pusiera en tierra la aeronave, [22] Boeing publicó algunos detalles de los nuevos requisitos del sistema para el software MCAS y para las pantallas de la cabina, que comenzó a implementar a raíz del accidente anterior cinco meses antes: [ 15]

  • Si los dos sensores AoA no están de acuerdo con los flaps retraídos, el MCAS no se activará y un indicador alertará a los pilotos.
  • Si el MCAS se activa en condiciones no normales, solo "proporcionará una entrada para cada evento de AoA elevado".
  • La tripulación de vuelo podrá contrarrestar el MCAS tirando hacia atrás de la columna.

El 27 de marzo, Daniel Elwell , el administrador interino de la FAA, testificó ante el Comité Senatorial de Comercio, Ciencia y Transporte, diciendo que el 21 de enero, "Boeing presentó una propuesta de mejora del software MCAS a la FAA para su certificación ... la FAA ha probado esta mejora del sistema de control de vuelo 737 MAX tanto en el simulador como en la aeronave. Las pruebas, que fueron realizadas por ingenieros de pruebas de vuelo de la FAA y pilotos de pruebas de vuelo, incluyeron situaciones de pérdida aerodinámica y procedimientos de recuperación ". [23] Después de una serie de retrasos, el software MCAS actualizado se lanzó a la FAA en mayo de 2019. [24] [25] El 16 de mayo, Boeing anunció que la actualización de software completa estaba esperando la aprobación de la FAA. [26][27] El software de vuelo se sometió a 360 horas de prueba en 207 vuelos. [28] Boeing también actualizó los procedimientos de tripulación existentes. [15] Se ha descubierto que la implementación del MCAS interrumpe las operaciones del piloto automático. [29]

El 4 de abril de 2019, Boeing reconoció públicamente que MCAS jugó un papel en ambos accidentes. [30]

Propósito del MCAS y el sistema de compensación estabilizadora [ editar ]

Tanto la FAA como Boeing refutaron los informes de los medios que describen al MCAS como un sistema anti-bloqueo , lo que Boeing afirmó que claramente no es. [31] [32] [33] La aeronave tuvo que funcionar bien en una prueba de pérdida de velocidad a baja velocidad. [34] La Revisión Técnica de Autoridades Conjuntas "considera que las funciones STS / MCAS y de cambio de sensación de ascensor (EFS) podrían considerarse como sistemas de identificación de pérdida o sistemas de protección de pérdida, dependiendo de las características naturales (no aumentadas) de pérdida de la aeronave".

El JATR dijo: "MCAS usó el estabilizador para cambiar la sensación de fuerza de la columna, no para recortar la aeronave. Este es un caso de uso de la superficie de control de una manera nueva que las regulaciones nunca tuvieron en cuenta y debería haber requerido un documento temático para un análisis más detallado. por la FAA. Si el personal técnico de la FAA hubiera estado al tanto de los detalles de la función MCAS, el equipo JATR cree que la agencia probablemente habría requerido un documento temático para usar el estabilizador de una manera que no se había usado previamente; esto [podría haber] identificado el potencial del estabilizador para dominar el ascensor ". [35]

Descripción [ editar ]

un sensor de ángulo de ataque (AOA)

Antecedentes [ editar ]

El sistema de aumento de características de maniobra (MCAS) es una ley de control de vuelo [36] integrada en la computadora de control de vuelo del Boeing 737 MAX , diseñada para ayudar a la aeronave a emular las características de manejo del anterior Boeing 737 Next Generation . Según una revisión del equipo internacional de las Autoridades de Aviación Civil (JATR) encargada por la FAA, el MCAS puede ser un sistema de identificación o protección de pérdida, dependiendo de las características naturales (no aumentadas) de pérdida de la aeronave. [35] [37] [38]Boeing consideró al MCAS como parte del sistema de control de vuelo y eligió no describirlo en el manual de vuelo o en los materiales de capacitación, basándose en la filosofía de diseño fundamental de mantener la similitud con el 737NG . Minimizar las diferencias funcionales entre las variantes de aviones Boeing 737 MAX y Next Generation permitió que ambas variantes compartieran la misma habilitación de tipo . Por lo tanto, las aerolíneas pueden ahorrar dinero empleando y capacitando a un grupo de pilotos para volar ambas variantes del Boeing 737 indistintamente. [39]

Cuando se activa, el MCAS conecta directamente el estabilizador horizontal , por lo que es distinto de un dispositivo anti-bloqueo, como el empujador de palanca , que mueve físicamente la columna de control del piloto hacia adelante y conecta los elevadores del avión cuando el avión se acerca a un punto muerto.

El ex director ejecutivo de Boeing, Dennis Muilenburg, dijo que "[MCAS] ha sido reportado o descrito como un sistema anti-bloqueo, que no lo es. Es un sistema que está diseñado para proporcionar cualidades de manejo para el piloto que satisfagan las preferencias del piloto". [40]

Los motores CFM LEAP-1B más grandes del 737 MAX están instalados más hacia adelante y más arriba que en modelos anteriores. El efecto aerodinámico de sus góndolas contribuye a la tendencia de la aeronave a cabecear en ángulos de ataque elevados (AOA). El MCAS está destinado a compensar en tales casos, modelando el comportamiento de cabeceo de los modelos anteriores y cumplir con un cierto requisito de certificación, [41] para mejorar las características de manejo y así minimizar la necesidad de un importante reentrenamiento de pilotos. [42] [43] [40]

El código de software para la función MCAS y la computadora para ejecutar el software están construidos según las especificaciones de Boeing por Collins Aerospace, anteriormente Rockwell Collins . [44]

Como medida correctiva automatizada, al MCAS se le otorgó plena autoridad para derribar el morro de la aeronave y no pudo ser anulado por la resistencia del piloto contra la rueda de control como en versiones anteriores del 737. [45] Después del accidente de Lion Air, Boeing emitió un Boletín del Manual de Operaciones (OMB) [46] el 6 de noviembre de 2019 para describir las muchas indicaciones y efectos resultantes de datos AOA erróneos y proporcionar instrucciones para apagar el sistema de compensación motorizado durante el resto del vuelo y compensar manualmente en su lugar. Hasta que Boeing complementó los manuales [47] y el entrenamiento, los pilotos desconocían la existencia del MCAS debido a su omisión en el manual de la tripulación y sin cobertura en el entrenamiento. [45] Boeing nombró públicamente y reveló por primera vez la existencia de MCAS en el 737 MAX en un mensaje a los operadores de aerolíneas y otros intereses de la aviación el 10 de noviembre de 2018, doce días después del accidente de Lion Air. [3]

Ingeniería de seguridad y factores humanos [ editar ]

Al igual que con cualquier otro equipo a bordo de una aeronave, la FAA aprueba un "nivel de garantía de diseño" funcional correspondiente a las consecuencias de una falla, utilizando las normas internacionales SAE ARP4754 y ARP4761 . El MCAS fue designado como un sistema de "falla peligrosa". Esta clasificación corresponde a fallas que causan "una gran reducción de los márgenes de seguridad" o "lesiones graves o fatales a un número relativamente pequeño de ocupantes", pero nada "catastrófico". [48]

El MCAS se diseñó asumiendo, aprobado por la FAA, que los pilotos reaccionarían ante una activación inesperada en tres segundos. [49]

Disponibilidad tecnológica [ editar ]

Los parámetros de diseño del MCAS originalmente preveían acciones correctivas automatizadas que se tomarían en casos de altas fuerzas AoA y G más allá de las condiciones normales de vuelo. Los pilotos de prueba empujan rutinariamente a los aviones a tales extremos, ya que la FAA requiere que los aviones funcionen como se espera. Antes del MCAS, el piloto de pruebas Ray Craig determinó que el avión no volaba sin problemas, en parte debido a los motores más grandes. Craig habría preferido una solución aerodinámica , pero Boeing decidió implementar una ley de control en el software.

Según un informe de noticias en el Wall Street Journal , los ingenieros que habían trabajado en el petrolero KC-46A Pegasus, que incluye una función MCAS, sugirieron MCAS al equipo de diseño. [50]

Con el MCAS implementado, el nuevo piloto de pruebas Ed Wilson dijo que "el MAX no se manejaba bien cuando se acercaba a las pérdidas a bajas velocidades" y recomendó que el MCAS se aplicara en una gama más amplia de condiciones de vuelo. Esto requería que el MCAS funcionara bajo fuerzas G normales. y, a velocidades de pérdida, desviar el ajuste vertical más rápidamente y en mayor medida, pero ahora lee un solo sensor de AoA, creando un único punto de falla que permitió que los datos falsos activaran el MCAS para inclinar el morro hacia abajo y forzar a la aeronave a entrar. una inmersión. [51] [42] "Sin darse cuenta, la puerta se abre ahora a la mala conducta grave del sistema durante los momentos de alta actividad y de estrés inmediatamente después del despegue", dijo Jenkins, de The Wall Street Journal . [52]

La FAA no realizó un análisis de seguridad sobre los cambios. Ya había aprobado la versión anterior del MCAS y las reglas de la agencia no requerían que revisara nuevamente porque los cambios no afectaron la forma en que el avión operaba en situaciones extremas. [53]

La Revisión Técnica de Autoridades Conjuntas encontró que la tecnología no tenía precedentes: "Si el personal técnico de la FAA hubiera estado completamente al tanto de los detalles de la función MCAS, el equipo JATR cree que la agencia probablemente habría requerido un documento temático para usar el estabilizador de una manera que no se había utilizado anteriormente. MCAS usó el estabilizador para cambiar la sensación de fuerza de la columna, no para recortar la aeronave. Este es un caso de uso de la superficie de control de una manera nueva que las regulaciones nunca tuvieron en cuenta y debería haber requerido un documento de emisión para más análisis realizado por la FAA. Si se hubiera requerido un documento temático, el equipo de JATR cree que probablemente habría identificado el potencial del estabilizador para dominar el ascensor ". [35]

En noviembre de 2019, Jim Marko, gerente de integración de aeronaves y evaluación de seguridad en la Rama Nacional de Certificación de Aeronaves del regulador de aviación de Transport Canada , cuestionó la preparación del MCAS. Debido a que seguían surgiendo nuevos problemas, sugirió a sus compañeros de FAA, ANAC y EASA que consideraran los beneficios de seguridad de eliminar el MCAS del MAX. [54]

Escrutinio [ editar ]

Altitud y velocidad del vuelo 610 de Lion Air

El MCAS ha estado bajo escrutinio luego de los accidentes fatales del vuelo 610 de Lion Air y el vuelo 302 de Ethiopian Airlines poco después del despegue. Todas las aerolíneas y operadores han puesto en tierra la flota mundial de Boeing 737 MAX , y se han planteado una serie de problemas funcionales. [55] [56] [57]

El MCAS desvía el estabilizador horizontal cuatro veces más de lo que se indica en el documento de análisis de seguridad inicial. [55] Debido a la cantidad de compensación que el sistema aplica al estabilizador horizontal, las fuerzas aerodinámicas resisten el esfuerzo del control del piloto para levantar el morro. Mientras persistan las lecturas AOA defectuosas, un piloto humano "puede agotarse rápidamente tratando de tirar de la columna hacia atrás". [58] Además, los interruptores para la asistencia de compensación del estabilizador horizontal ahora tienen el propósito compartido de apagar el MCAS. En las sesiones de simulador, los pilotos quedaron atónitos por el esfuerzo sustancial necesario para arrancar manualmente la rueda de compensación de su posición de morro hacia abajo. [59] [60] [61]

El director ejecutivo de Boeing, Dennis Muilenburg, ha declarado que "no hubo ninguna sorpresa, una brecha o algo desconocido aquí o algo que de alguna manera pasó por un proceso de certificación". [62] El 29 de abril de 2019, declaró que el diseño de la aeronave no tenía fallas y reiteró que estaba diseñado según los estándares de Boeing. [63] En una entrevista del 29 de mayo con CBS, Boeing admitió que había estropeado la implementación del software y lamentó las malas comunicaciones. [64]

El 26 de septiembre, la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte criticó las pruebas inadecuadas de Boeing del 737 MAX y señaló que Boeing hizo suposiciones erróneas sobre la respuesta de los pilotos a las alertas en el 737 MAX, provocadas por la activación del MCAS debido a una señal defectuosa desde un ángulo. sensor de ataque. [65] [66]

La Revisión Técnica de Autoridades Conjuntas (JATR), un equipo encargado por la FAA para la investigación del 737 MAX, concluyó que la FAA no revisó correctamente el MCAS. Boeing no proporcionó información técnica adecuada y actualizada sobre el sistema MCAS a la FAA durante el proceso de certificación del Boeing 737 Max, y no realizó una verificación exhaustiva mediante pruebas de estrés del sistema MCAS. [38] [67]

El 18 de octubre, Boeing entregó una discusión de 2016 entre dos empleados que reveló problemas anteriores con el sistema MCAS. [68]

Las propias directrices de diseño interno de Boeing relacionadas con el desarrollo del 737 MAX establecían que el sistema "no debería tener ninguna interacción objetable con el pilotaje del avión" y "no interferir con la recuperación de la inmersión". [69] El funcionamiento del MCAS las violó. [70]

NTSB (Junta Nacional de Seguridad del Transporte) [ editar ]

El 26 de septiembre de 2019, la NTSB publicó los resultados de su revisión de posibles fallas en el diseño y aprobación del 737 MAX. [71] [72] ( pág . 1 ) [73]El informe de la NTSB concluye que las suposiciones "que Boeing utilizó en su evaluación de peligros funcionales de la función MCAS no comandada para el 737 MAX no consideraron ni tomaron en cuenta adecuadamente el impacto que podrían tener múltiples alertas e indicaciones de la cabina de vuelo en las respuestas de los pilotos al peligro". Cuando Boeing indujo una entrada de compensación del estabilizador que simulaba que el estabilizador se movía de acuerdo con la función MCAS, "... los modos de falla específicos que podrían conducir a una activación no intencional del MCAS (como una entrada errónea de AOA alta en el MCAS) no se simularon como parte de estas pruebas de validación de evaluación de riesgos funcionales. Como resultado, efectos adicionales en la cabina de vuelo (como alertas IAS DISAGREE y ALT DISAGREE y activación del vibrador) resultantes de la misma falla subyacente (por ejemplo,AOA erróneo) no se simularon y no figuraban en el informe de evaluación de la seguridad del asiento del estabilizador revisado por la NTSB ".[72] [74]

La NTSB cuestionó la práctica de larga data de la industria y la FAA de asumir las respuestas casi instantáneas de los pilotos de prueba altamente capacitados en contraposición a los pilotos de todos los niveles de experiencia para verificar los factores humanos en la seguridad de las aeronaves. [75] La NTSB expresó su preocupación de que el proceso utilizado para evaluar el diseño original necesita mejoras porque ese proceso todavía está en uso para certificar diseños de aeronaves y sistemas actuales y futuros. La FAA podría, por ejemplo, muestrear grupos aleatorios de la comunidad piloto mundial para obtener una evaluación más representativa de las situaciones de la cabina. [76]

Sistemas de apoyo [ editar ]

Las actualizaciones propuestas por Boeing se centran principalmente en el software MCAS. [36] En particular, no ha habido declaraciones públicas con respecto a revertir la funcionalidad de los interruptores de corte del ajuste del estabilizador a la configuración pre-MAX. Un ingeniero de software veterano y un piloto experimentado sugirió que los cambios de software pueden no ser suficientes para contrarrestar la ubicación del motor del 737 MAX. [77] The Seattle Timesseñaló que si bien la nueva solución de software propuesta por Boeing "probablemente evitará que esta situación se repita, si la investigación preliminar confirma que los pilotos etíopes cortaron el sistema automático de control de vuelo, esto sigue siendo un resultado de pesadilla para Boeing y la FAA". sugieren que el procedimiento de emergencia establecido por Boeing y aprobado por la FAA después del accidente de Lion Air es totalmente inadecuado y falló a la tripulación de vuelo de Etiopía ". [78]

Boeing y la FAA decidieron que la pantalla de AoA y una luz de desacuerdo de AoA, que indica si los sensores dan lecturas diferentes, no eran características críticas para una operación segura. [79] Boeing cobró más por la adición del indicador AoA a la pantalla principal. [80] [81] En noviembre de 2017, los ingenieros de Boeing descubrieron que la luz de desacuerdo estándar de AoA no puede funcionar de forma independiente sin el software indicador de AoA opcional, un problema que afecta al 80% de la flota global que no había pedido la opción. [82] [83] La solución del software estaba programada para coincidir con el lanzamiento del 737 MAX 10 alargado en 2020, solo para ser acelerada por el accidente de Lion Air.. Además, el problema no había sido revelado a la FAA hasta 13 meses después del hecho. Aunque no está claro si el indicador podría haber cambiado el resultado de los vuelos desafortunados, American Airlines dijo que el indicador en desacuerdo proporcionó la seguridad en las operaciones continuas del avión. "Al final resultó que, eso no era cierto". [84]

Estabilizador de fugas y ajuste manual [ editar ]

En febrero de 2016, la EASA certificó el MAX con la expectativa de que los procedimientos y la capacitación del piloto explicaran claramente situaciones inusuales en las que se requeriría la rueda de compensación manual, que rara vez se usa, para compensar el avión, es decir, ajustar el ángulo del morro; sin embargo, el manual de vuelo original no menciona esas situaciones. [85] El documento de certificación de la EASA se refería a simulaciones en las que los interruptores de pulgar eléctricos eran ineficaces para recortar correctamente el MAX en determinadas condiciones. El documento de la EASA decía que después de las pruebas de vuelo, debido a que los interruptores de pulgar no siempre podían controlar el ajuste por sí mismos, a la FAA le preocupaba si el sistema 737 MAX cumplía con las regulaciones. [86]El manual de vuelo de American Airlines contiene un aviso similar con respecto a los interruptores de pulgar, pero no especifica las condiciones en las que puede ser necesaria la rueda manual. [86]

El director ejecutivo de Boeing, Muilenburg, cuando se le preguntó sobre la no divulgación del MCAS, citó el procedimiento de "ajuste del estabilizador fuera de control" como parte del manual de capacitación. Añadió que el boletín de Boeing apuntaba a ese procedimiento de vuelo existente. Boeing ve la lista de verificación del "ajuste del estabilizador fuera de control" como un elemento de memoria para los pilotos. Mike Sinnett, vicepresidente y gerente general de Boeing New Mid-Market Airplane (NMA) desde julio de 2019, describió repetidamente el procedimiento como un "elemento de memoria". [87] Sin embargo, algunas aerolíneas lo ven como un elemento de la tarjeta de referencia rápida. [88] La FAA emitió una recomendación sobre elementos de memoria en una circular de asesoramiento, procedimientos operativos estándar y deberes de supervisión del piloto para los miembros de la tripulación de la cubierta de vuelo.: "Los elementos de memoria deben evitarse siempre que sea posible. Si el procedimiento debe incluir elementos de memoria, deben estar claramente identificados, enfatizados en el entrenamiento, menos de tres elementos y no deben contener pasos de decisión condicionales". [89]

En noviembre de 2018, Boeing dijo a las aerolíneas que el MCAS no podría superarse retirando la columna de control para detener un ajuste desbocado como en los 737 de la generación anterior. [90] Sin embargo, la confusión continuó: el comité de seguridad de una importante aerolínea estadounidense engañó a sus pilotos diciéndoles que el MCAS podría superarse "aplicando la entrada de la columna de control opuesta para activar los interruptores de corte de la columna". [91] El ex piloto y experto en seguridad y aviación de CBS , Chesley Sullenberger , testificó: "La lógica era que cuando se activaba el MCAS, tenía que ser y no se debía prevenir". [92]En octubre, Sullenberger escribió: "Estas emergencias no se presentaron como un problema clásico de estabilizador descontrolado, sino inicialmente como situaciones ambiguas y poco confiables de velocidad y altitud, enmascarando el MCAS". [93]

En una denuncia legal contra Boeing, la Asociación de Pilotos de Southwest Airlines afirma: [94]

Una falla del MCAS no es como un estabilizador fuera de control. Un estabilizador fuera de control tiene un movimiento continuo no ordenado de la cola, mientras que el MCAS no es continuo y los pilotos (teóricamente) pueden contrarrestar el movimiento de morro hacia abajo, después de lo cual el MCAS movería la cola de la aeronave hacia abajo nuevamente. Además, a diferencia del estabilizador fuera de control, el MCAS desactiva la respuesta de la columna de control a la que los pilotos del 737 se han acostumbrado y confían en las generaciones anteriores de aviones 737.

Re-cableado de interruptores de corte del estabilizador [ editar ]

La rueda de compensación y los interruptores de corte en una cabina de la generación anterior

En mayo de 2019, The Seattle Times informó que los dos interruptores de corte del estabilizador, ubicados en la consola central, funcionan de manera diferente en el MAX que en el 737 NG anterior. En aviones anteriores, un interruptor de corte desactiva los botones del pulgar en el yugo de control que los pilotos usan para mover el estabilizador horizontal; el otro interruptor de corte desactiva el control automático del estabilizador horizontal por piloto automático o STS / MCAS. En el MAX, ambos interruptores están conectados en paralelo y realizan la misma función: cortan toda la energía eléctrica al estabilizador, tanto de los botones del yugo como de un sistema automático.

Por tanto, en aviones anteriores es posible desactivar el control automático del estabilizador para emplear la asistencia de energía eléctrica accionando los interruptores de horquilla. En el MAX, con toda la potencia en el corte del estabilizador, los pilotos no tienen más remedio que usar la rueda de compensación mecánica en la consola central. [95]

Sin embargo, cuando los pilotos tiran de los controles del 737 para levantar el morro de la aeronave, las fuerzas aerodinámicas en el elevador crean una fuerza opuesta, paralizando efectivamente el mecanismo de tornillo sin fin que mueve el estabilizador. [96] Se vuelve muy difícil para los pilotos hacer girar manualmente la rueda de compensación. [96] El problema se encontró en versiones anteriores del 737, y en 1982 se documentó una técnica de emergencia de "montaña rusa" para manejar la condición de vuelo para el 737-200, pero no apareció en la documentación de entrenamiento para versiones posteriores (incluido el MAX). [96]

Rigidez de corte manual [ editar ]

A principios de la década de 1980 se encontró un problema con el modelo 737-200. Cuando el elevador operó para subir o bajar la nariz, estableció una fuerza fuerte en el tornillo nivelador de compensación que se opuso a cualquier fuerza correctiva de los sistemas de control. Al intentar corregir una desviación no deseada utilizando la rueda de compensación manual, ejercer suficiente fuerza manual para superar la fuerza ejercida por el elevador se volvió cada vez más difícil a medida que aumentaba la velocidad y la desviación y el tornillo de gato se atascaba en su lugar. [97]

Se desarrolló una solución alternativa llamada técnica de la "montaña rusa". De forma contraria a la intuición, para corregir una desviación excesiva que provoca una inmersión, el piloto primero empuja el morro hacia abajo más, antes de retroceder para volver a levantarlo suavemente. Durante este período de relajación, la deflexión del elevador se reduce o incluso se invierte, su fuerza sobre el tornillo nivelador hace lo mismo y el ajuste manual se suaviza. La solución se incluyó en los procedimientos de emergencia del piloto y en el programa de capacitación. [97]

Sin embargo, mientras que el 737 MAX tiene un mecanismo de tornillo nivelador similar, la técnica de la "montaña rusa" se ha eliminado de la información del piloto. Durante los eventos que llevaron a los dos choques MAX, la rigidez de la rueda de compensación manual impidió repetidamente el ajuste de compensación manual para corregir el cabeceo de nariz hacia abajo inducido por MCAS. El problema ha sido puesto en conocimiento de la investigación criminal del Departamento de Justicia sobre los accidentes del 737 MAX. [97]

En las pruebas de simulador del escenario de vuelo del vuelo 302 de Ethiopian Airlines , la rueda de compensación era "imposible" de mover cuando uno de los pilotos se levantaba instintivamente de los picos. Se necesitan 15 vueltas para recortar manualmente la aeronave un grado, y hasta 40 vueltas para devolver el recorte a neutral desde la posición de morro hacia abajo causada por MCAS. [98]

Actuador estabilizador horizontal [ editar ]

El estabilizador horizontal está equipado con un elevador convencional para control de vuelo. Sin embargo, todo se mueve alrededor de un solo pivote y se puede recortar para ajustar su ángulo. La moldura se acciona mediante un mecanismo de tornillo nivelador .

Preocupación por deslizamiento [ editar ]

Sylvain Alarie y Gilles Primeau, expertos en estabilizadores horizontales, observaron anomalías en los datos de los registradores de datos de la aeronave: un desplazamiento progresivo de 0,2 grados del estabilizador horizontal, antes del accidente. “Puede que no parezca mucho, pero es un orden de magnitud superior a lo que normalmente se permite al diseñar sistemas como estos”, dice Gilles Primeau. Dicen que los movimientos son fácilmente observables y no están permitidos de acuerdo con la Regulación 395A. Estas anomalías plantean preguntas fundamentales sobre este tornillo de gato, que controla el estabilizador horizontal desde el comienzo de los modelos 737, certificados por primera vez en 1967. [99]

Estos deslizamientos son particularmente visibles en el vuelo ET302: "Si bien no hay comando MCAS, ni control de los pilotos, vemos un movimiento del tornillo de gato que controla el estabilizador horizontal, vemos un deslizamiento. Y al final del vuelo, el tornillo de gato comienza a deslizarse de nuevo con un aumento en la velocidad del avión y su picado ", dice Alarie. [99]

Desde su diseño original, el 737 se ha vuelto un 61% más pesado, un 24% más largo y un 40% más ancho, y sus motores son dos veces más potentes. A estos expertos les preocupa que las cargas en el tornillo de gato hayan aumentado potencialmente desde la creación del 737. Por reglamentación, los controles deben diseñarse para el 125% de las cargas previsibles. [99] [100] Estos expertos han expresado su preocupación por el posible sobrecalentamiento de los motores en abril de 2019. [101]

Elusión del MCAS para vuelos de ferry [ editar ]

Durante las tomas en tierra, los vuelos especiales para reposicionar las aeronaves MAX en los lugares de almacenamiento, según 14 CFR § 21.197, volaron a menor altitud y con los flaps extendidos para evitar la activación del MCAS, en lugar de utilizar el procedimiento de recuperación después del hecho. Dichos vuelos requerían una cierta calificación de piloto, así como el permiso de los reguladores correspondientes, y sin otra tripulación de cabina o pasajeros. [102] [103]

Ángulo de ataque (AoA) [ editar ]

Según la descripción técnica de Boeing: "el ángulo de ataque (AoA) es un parámetro aerodinámico que es clave para comprender los límites del rendimiento del avión. Los accidentes e incidentes recientes han dado lugar a nuevos programas de formación de la tripulación de vuelo, que a su vez han despertado el interés en el AoA en la aviación comercial. El conocimiento del AOA es de vital importancia a medida que el avión se acerca a la pérdida ". [104] Chesley Sullenberger dijo que los indicadores de AoA podrían haber ayudado en estos dos accidentes. "Es irónico que la mayoría de las aeronaves modernas midan (ángulo de ataque) y que la información se utilice a menudo en muchos sistemas de aeronaves, pero no se muestre a los pilotos. En cambio, los pilotos deben inferir (ángulo de ataque) a partir de otros parámetros, deduciéndolo indirectamente . " [105]

Sensores AoA [ editar ]

Aunque hay dos sensores en el MAX, solo uno de ellos se usa a la vez para activar la activación del MCAS en el 737 MAX. Cualquier falla en este sensor, quizás debido a daños físicos, [92] crea una falla de un solo punto : el sistema de control de vuelo carece de cualquier base para rechazar su entrada como información defectuosa.

Boeing no siempre reconoció los informes de un solo punto de falla. Al dirigirse a los pilotos de American Airlines, el vicepresidente de Boeing, Mike Sinnett, contradijo los informes de que el MCAS tuvo una falla de un solo punto, porque los pilotos mismos son el respaldo. El reportero Useem dijo en The Atlantic que estaba "mostrando tanto un malentendido del término como una ruptura brusca con la práctica de larga data de Boeing de tener múltiples copias de seguridad para cada sistema de vuelo". [106]

Se habían informado problemas con el sensor AoA en más de 200 informes de incidentes presentados a la FAA; sin embargo, Boeing no realizó una prueba de vuelo en un escenario en el que no funcionara correctamente. [107]

Los propios sensores están bajo escrutinio. Los sensores del avión Lion Air fueron suministrados por Rosemount Aerospace de United Technologies. [108]

En septiembre de 2019, la EASA dijo que prefiere sensores AoA con triple redundancia en lugar de la redundancia dual en la actualización propuesta de Boeing al MAX. [109] La instalación de un tercer sensor podría resultar costosa y llevar mucho tiempo. El cambio, si es obligatorio, podría extenderse a miles de modelos 737 más antiguos en servicio en todo el mundo. [109]

Un ex profesor de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle , Andrew Kornecki, quien es un experto en sistemas de redundancia, dijo que operar con uno o dos sensores "estaría bien si todos los pilotos estuvieran lo suficientemente entrenados sobre cómo evaluar y manejar el avión en el evento. de un problema ". Pero preferiría construir el avión con tres sensores, como hace Airbus. [110]

Alerta de desacuerdo de AoA [ editar ]

En noviembre de 2017, después de varios meses de entregas de MAX, Boeing descubrió que el mensaje de desacuerdo de AoA , que es indicativo de un posible desajuste del sensor en la pantalla de vuelo principal , [111] se desactivó involuntariamente. [15]

Clint Balog, profesor de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle, dijo después del accidente de Lion Air: "En retrospectiva, claramente habría sido prudente incluir la advertencia como equipo estándar e informar y capacitar a los operadores sobre el MCAS". [112] Según Bjorn Fehrm, analista aeronáutico y económico de Leeham News and Analysis, "un contribuyente importante a la pérdida final del JT610 es la pantalla AoA DISAGREE que falta en las pantallas de los pilotos". [113]

El software dependía de la presencia del software de indicador visual, una opción de pago que no fue seleccionada por la mayoría de las aerolíneas. [114] Por ejemplo, Air Canada, American Airlines y Westjet habían comprado la alerta de desacuerdo, mientras que Air Canada y American Airlines también compraron, además, el indicador de valor AoA , y Lion Air no tenía ninguno. [115] [116] Boeing había determinado que el defecto no era crítico para la seguridad u operación de la aeronave, y una junta de revisión de seguridad interna (SRB) corroboró la evaluación previa de Boeing y su plan inicial para actualizar la aeronave en 2020. Boeing no reveló el desertar de la FAA hasta noviembre de 2018, a raíz del accidente de Lion Air. [117] [118] [119][120] En consecuencia, Southwest había anunciado a los pilotos que toda su flota de aviones MAX 8 recibiría las actualizaciones opcionales. [121] [122] En marzo de 2019, después del segundo accidente del vuelo 302 de Ethiopian Airlines, un representante de Boeing dijo a larevista Inc .: "Se informó a los clientes que la alerta de desacuerdo de AoA se convertirá en una característica estándar del 737 MAX. reequipados en aviones entregados anteriormente ". [123]

El 5 de mayo de 2019, The Wall Street Journal informó que Boeing tenía conocimiento de problemas existentes con el sistema de control de vuelo un año antes del accidente de Lion Air. [124] Boeing defendió que "ni el indicador de ángulo de ataque ni la alerta de desacuerdo de AoA son necesarios para la operación segura del avión". Boeing reconoció que el software defectuoso no se implementó según sus especificaciones como una "característica estándar e independiente". Boeing declaró: "... Los aviones de producción MAX tendrán una alerta de desacuerdo AoA activada y operativa y un indicador de ángulo de ataque opcional. Todos los clientes con aviones MAX entregados anteriormente tendrán la capacidad de activar la alerta de desacuerdo AoA". [118]El director ejecutivo de Boeing, Muilenburg, dijo que la comunicación de la compañía sobre la alerta "no fue consistente. Y eso es inaceptable". [125] [118]

Indicador visual de AoA [ editar ]

La pantalla de vuelo principal de un avión Boeing 737-800 con una pantalla de ángulo de ataque funcional en la parte superior derecha; la alerta AoA en desacuerdo aparecería como un mensaje de texto.

Boeing publicó un artículo en la revista Aero sobre los sistemas AoA, "Uso operativo del ángulo de ataque en aviones comerciales modernos":

El indicador AoA se puede utilizar para ayudar con indicaciones de velocidad aerodinámica poco fiables como resultado de pitot bloqueados o puertos estáticos y puede proporcionar información adicional sobre la situación y la configuración a la tripulación de vuelo. [104]

Boeing anunció un cambio en la política en las Preguntas Frecuentes en una ( FAQ ) sobre el trabajo correctivo MAX, "Con la actualización de software, a los clientes no se les cobra por la función AoA Disagree o su selección de la opción del indicador AoA". [126]

En 1996, la NTSB emitió la Recomendación de seguridad A-96-094.

A LA ADMINISTRACIÓN FEDERAL DE AVIACIÓN (FAA): Exija que todas las aeronaves de la categoría de transporte presenten a los pilotos información de ángulo de ataque en un formato visual, y que todas las compañías aéreas capaciten a sus pilotos para que utilicen la información para obtener el máximo rendimiento posible de ascenso del avión.

La NTSB también declaró sobre otro accidente en 1997, que "una visualización del ángulo de ataque en la cabina de vuelo habría mantenido la conciencia de la tripulación de vuelo de la condición de pérdida y habría proporcionado una indicación directa de las actitudes de cabeceo necesarias para la recuperación durante el intento de pérdida. secuencia de recuperación ". La NTSB también creía que el accidente podría haberse evitado si se le hubiera presentado a la tripulación de vuelo una indicación directa de AoA (NTSB, 1997) ". [127] ( p29 )

Arquitectura de la computadora de vuelo [ editar ]

A principios de abril de 2019, Boeing informó de un problema con el software que afectaba a los flaps y otro hardware de control de vuelo, no relacionado con MCAS; clasificado como crítico para la seguridad del vuelo, la FAA ha ordenado a Boeing que solucione el problema en consecuencia. [128] En octubre de 2019, la EASA sugirió realizar más pruebas sobre las revisiones propuestas a las computadoras de control de vuelo debido a sus preocupaciones sobre partes de las correcciones propuestas al MCAS. [129] Los cambios necesarios para mejorar la redundancia entre las dos computadoras de control de vuelo han resultado más complejos y requieren más tiempo que las correcciones para el problema MCAS original, retrasando cualquier reintroducción al servicio más allá de la fecha originalmente prevista. [130]

En enero de 2020, se descubrieron nuevos problemas de software que afectaron el monitoreo del proceso de inicio de la computadora de vuelo y verificaron la preparación para el vuelo. [131] En abril de 2020, Boeing identificó nuevos riesgos en los que el sistema de compensación podría ordenar involuntariamente el morro hacia abajo durante el vuelo o desconectar prematuramente el piloto automático. [132]

Prueba de estrés del microprocesador [ editar ]

Los sistemas MAX están integrados en la cabina de vuelo de prueba "e-cab", un simulador construido para desarrollar el MAX. [133] [134] En junio de 2019, "en un simulador especial de Boeing que está diseñado para revisiones de ingeniería", [135] los pilotos de la FAA realizaron un escenario de prueba de estrés , una condición anormal identificada a través de FMEA después de que se implementó la actualización del MCAS [136] - para evaluar el efecto de una falla en un microprocesador: como se esperaba del escenario, el estabilizador horizontal apuntó el morro hacia abajo. Aunque el piloto de pruebas finalmente recuperó el control, el sistema tardó en responder a los pasos adecuados de la lista de verificación del estabilizador de descontrol. Boeing inicialmente clasificó esto como un peligro "mayor", y la FAA lo actualizó a una calificación "catastrófica" mucho más severa. Boeing declaró que el problema se puede solucionar con software. [137] El cambio de software no estará listo para su evaluación hasta al menos septiembre de 2019. [138] El director de EASA, Patrick Ky, dijo que la modernización de hardware adicional es una opción a considerar. [29]

El escenario de prueba simuló un evento que alternaba cinco bits en la computadora de control de vuelo. Los bits representan indicadores de estado, como si el MCAS está activo o si el motor de compensación de cola está energizado. Los ingenieros pudieron simular alteraciones de un solo evento e inducir artificialmente la activación del MCAS manipulando estas señales. Tal falla ocurre cuando los bits de memoria cambian de 0 a 1 o viceversa, que es algo que puede ser causado por rayos cósmicos que golpean el microprocesador. [139]

El escenario de falla se conocía antes de que el MAX entrara en servicio en 2017: se había evaluado en un análisis de seguridad cuando se certificó el avión. Boeing había llegado a la conclusión de que los pilotos podían realizar un procedimiento para apagar el motor que impulsa el estabilizador para superar el movimiento de morro hacia abajo. [140] El escenario también afecta a los aviones 737NG , aunque presenta menos riesgo que en el MAX; en el NG, mover el yugo contabiliza cualquier entrada de estabilizador no ordenada, pero esta función se omite en el MAX para evitar anular el propósito del MCAS. [141]Boeing también dijo que estaba de acuerdo con los requisitos adicionales que la FAA le exigía que cumpliera y agregó que estaba trabajando para resolver el riesgo de seguridad. No ofrecerá el MAX para la certificación hasta que se hayan satisfecho todos los requisitos. [137]

Los primeros informes noticiosos fueron inexactos al atribuir el problema a un microprocesador 80286 [142] abrumado por los datos, aunque en abril de 2020 la preocupación sigue siendo que el software MCAS está sobrecargando las computadoras del 737 MAX. [143]

Redundancia informática [ editar ]

A partir de 2019 , las dos computadoras de control de vuelo del Boeing 737 nunca verificaron las operaciones de la otra; es decir, cada uno era un solo canal no redundante. Esta falta de robustez existió desde la implementación temprana y persistió durante décadas. [139] El sistema de control de vuelo actualizado utilizará ambas computadoras de control de vuelo y comparará sus resultados. Este cambio a un sistema redundante de dos canales a prueba de fallas , con cada computadora usando un conjunto independiente de sensores, es un cambio radical de la arquitectura utilizada en los 737 desde la introducción del modelo anterior 737-300 en la década de 1980. Hasta el MAX en su versión anterior a la puesta a tierra, el sistema alterna entre computadoras después de cada vuelo. [139]La arquitectura de las dos computadoras permitía cambiar en vuelo si fallaba la computadora operativa, aumentando así la disponibilidad. En la arquitectura revisada, Boeing requería que las dos computadoras se monitorearan entre sí para que cada una pudiera examinar a la otra. [130]

Indicador de mal funcionamiento del sistema de compensación [ editar ]

En enero de 2020, durante las pruebas de vuelo, Boeing descubrió un problema con una luz indicadora; el defecto se remonta al "rediseño de las dos computadoras de vuelo que controlan el 737 MAX para hacerlas más resistentes a fallas". El indicador, que señala un problema con el sistema de compensación, puede permanecer encendido más tiempo del previsto por el diseño. [144] [145]

Actualizaciones para volver al servicio [ editar ]

En noviembre de 2020, una Directiva de aeronavegabilidad requería acciones correctivas para las leyes de control de vuelo del avión (incorporadas en el software Speed ​​Trim System):

  • Las nuevas leyes de control de vuelo ahora requieren entradas de ambos sensores AOA para activar MCAS. También comparan las entradas de los dos sensores, y si esas entradas difieren significativamente (más de 5,5 grados durante un período de tiempo específico), deshabilitarán el sistema de ajuste de velocidad (STS), que incluye MCAS, durante el resto del vuelo y proporcionar una indicación correspondiente de esa desactivación en la cabina de vuelo.
  • Las nuevas leyes de control de vuelo ahora permiten solo una activación de MCAS por evento de alto AOA detectado y limitan la magnitud de cualquier comando MCAS para mover el estabilizador horizontal de manera que la posición resultante del estabilizador preservará la capacidad de la tripulación de vuelo para controlar el cabeceo del avión. utilizando solo la columna de control. Esto significa que el piloto tendrá suficiente autoridad de control sin la necesidad de realizar entradas de compensación del estabilizador eléctricas o manuales.
  • Las nuevas leyes de control de vuelo también incluyen la supervisión de la integridad de la Computadora de control de vuelo (FCC) del desempeño de cada FCC y la supervisión cruzada de FCC, que detecta y detiene los comandos de compensación del estabilizador generados por la FCC (incluido MCAS) [146]

[ cita excesiva ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • 60 Minutes Australia (5 de mayo de 2019). Aviones Rogue Boeing 737 Max 'con mente propia' - a través de YouTube. El MCAS se diseñó utilizando datos de solo uno de los sensores porque sabíamos que la FAA no habría certificado un sistema de dos sensores sin el entrenamiento de nivel D [simulador]
  • Vox Videos (15 de abril de 2019). La verdadera razón por la que el nuevo avión de Boeing se estrelló dos veces : a través de Youtube.
  • Piloto mentor (19/04/2019). ¡Boeing 737 no se puede recortar! Video de la cabina (simulador de vuelo completo) - a través de Youtube.

Lectura adicional [ editar ]

  • "La mejora del software 737 MAX MCAS" . Boeing.
  • Douglas MacMillan (5 de mayo de 2019). " 'La seguridad era un hecho': Dentro de la sala de juntas de Boeing en medio de la crisis del 737 Max" . Washington Post .
  • Dominic Gates; Mike Baker (5 de mayo de 2019). "Los ingenieros dicen que Boeing presionó para limitar las pruebas de seguridad en la carrera para certificar aviones, incluido el 737 MAX" . El Seattle Times .
  • "Rincón de Bjorn: volar por cable de acero o eléctrico, parte 11" . Noticias y análisis de Leeham . 2019-10-04 . Consultado el 7 de octubre de 2019 . Diseño de un sistema de aumento de la estabilidad del tono.
  • Jon Ostrower (18 de octubre de 2019). "Nuevo documento en la investigación del 737 Max apunta al caos, la presión en el desarrollo de MCAS" . La corriente de aire .