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【文/觀察者網專欄作者 王孟源】

4月4日，埃塞航空ET302航班空難首份官方調查報告公布，隨后，波音CEO丹尼斯·米倫伯格（Dennis Muilenburg）就兩起波音737 MAX 8型飛機墜機事故，首次向公眾承認是新的自動飛行控制系統（MCAS）導致了這兩起近350人死亡的空難。

此前觀察者網已發布多篇文章，詳細解釋了MCAS的邏輯不合理，簡單來說，在單個攻角傳感器測量有誤時，MCAS就專斷獨行，不論駕駛員如何處置，仍然堅持低頭向下扎。

這樣低級的錯誤，固然十分離譜，但它背后還是有一些復雜的歷史因素。

事件的起源在2010年12月，那時空客宣布了下一代A320Neo將采用LEAP發動機，從而大幅改善燃油效率，這立刻把波音逼入墻角。燃油是航空公司的主要花費之一，原本波音還在考慮開發一型全新的客機來取代737，但是A320Neo在2014年就要交貨，重新開發新機型顯然會讓空客獨霸單通道主線客機這個重要的利基很多年。一旦波音的傳統客戶跳槽，因為駕駛員人機界面和維修系統的慣性，就會連帶把利潤更高的雙通道主線客機生意也帶走，這將成為徹徹底底的商業災難。

于是波音不得不緊急啟動737Max的升級計劃，硬是在2017年就開始交貨，只比A320Neon晚了3年，而且還必須和空客一樣，不要求駕駛員做昂貴費時的新訓練。

為了趕工，波音安排讓FAA（Federal Aviation Administration，聯邦航空管理局）將認證的工作交由自己代為處理。這種官商水乳交融的“自我治理”（Self-governance）是1980年代Reagan政權起就特別強調的政治原理，其目的是在不公開直接解除政府監管表象的前提下，仍然在實際上給予財團遠遠更大的自由，而其主要手段則是一方面鼓勵公務員與財團高管之間的旋轉門，另一方面是削減預算，使得即使有心辦事的官員也沒有人力財力來執行任務。這個趨勢，在共和黨執政期間特別明顯，經歷里根、小布什和特朗普三任挖墻腳的不懈努力，美國在20世紀前70年所建立的廉潔高效官僚體制早已名存實亡。

然而在技術上，737源自60年代的原始設計過于古老，其實無法與80年代設計的空客A320平等競爭，于是犧牲基本的安全性成了必然的結果。這其中最重要的技術問題有兩項：首先（第二項是飛控，見下文），737的機翼很低，但是過去50多年來，每一代新渦扇發動機都增高了涵道比（Bypass Ratio）以追求更大的推力和更高的燃油效率，所以也就越來越粗胖。從上一代的737NG開始，機翼下已經沒有足夠的空間來吊掛發動機，于是一方面要求發動機制造商強行削平下緣，另一方面將發動機艙（Engine Nacelle）向前上方挪移。737Max為了使用更大的LEAP發動機，更是必須超越原始設計的安全極限，埋下了后來事故的伏筆。

上圖是737Max的LEAP發動機和上一代737NG的CFM-56安裝位置的對比，可以明顯看出LEAP不但更靠前上方，而且發動機艙也更大。其實為了保證發動機艙下緣與地面有17英寸（43公分）的距離，波音已經要求LEAP的制造商（CFM）特別以燃油效率為代價，縮小發動機直徑，所以波音特供的LEAP-1B比A320和C919所用的版本都要小一圈。至于LEAP-1B的另一個特征：后緣的三角形鋸齒，那是為了打破紊流、減低噪音的設計，是波音的專利。

這個問題牽涉到比較精微的空氣動力學，所以我在此詳細討論一下。很多新聞報導基于波音自己發表的一篇簡介，說737Max采用MCAS是為了補償發動機前移所造成的額外上揚力矩，這也成為很多網絡評論的基礎；但是專業知識相對比較強的作者，例如服務于航空業的張仲麟和有工程背景的晨楓，都指出把發動機向前上方移動，其實應該使推力軸線更接近阻力中心，所以照理說是會減低而不是增加上揚力矩。那么波音為什么那么說呢？

其實波音那個簡介的基本敘述是正確的，只不過沒有把細節說清楚罷了（可能是故意不說清楚，參見下文）。這里的額外上揚力矩并不發生于平飛的時候，也不直接來自發動機本身的推力，而是非線性空氣動力學的后果。發動機艙為了減低阻力、增加空氣流量，外環的剖面形狀其實很像機翼，只不過必須卷成圓形。所以飛行的時候，發動機艙外環也產生“升力”，但它不是全部向上，而是與外環面垂直向內，于是在平飛狀態下，這些升力互相抵消，沒有實際影響。

但是在爬升階段，飛機處于大迎角（Angle of Attack，又譯為攻角）狀態，這時氣流主要作用于發動機艙外環的下緣，總升力就是向上了。這個升力因為有發動機抽取氣流的影響，額外強大。同樣的效應使得把發動機緊靠在機翼上緣成為增升的極端手段之一，例如強調短距起降性能的Antonov An-72。而發動機艙外環產生意外升力以至飛行器研發失敗，也早有前例，對歷史有興趣的讀者可以搜索Hiller VZ-1 Pawnee。

VZ-1 Pawnee是Hiller Aircraft為美國陸軍設計研究的單兵飛行平臺，1955年首飛。原本設計師希望由乘員傾斜身體來改變飛行方向，結果實驗發現發動機艙外環的升力效應比預期的要強，傾斜之后，那個方向的升力就大幅增加，把平臺又推回平穩懸停狀態。一個無法很好控制如何前進后退的飛行平臺，當然是沒有用處的，所以這個計劃就被放棄了。換句話說，由于發動機艙外環升力與重心的相對位置，VZ-1 Pawnee獲得過強的靜穩定性；這一點與737Max相反。