737 Max还没复飞,787又爆雷,百年波音真要凉了吗?

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摘要:737 Max复飞之日遥遥无期,787又爆雷了……

记者 张超

百年波音的日子越来越难过了。

疫情之下,各大航空公司纷纷停飞,波音别说卖飞机了,工厂都开始关门歇业了。

更糟糕的是,不但737 Max在复飞审查中发现了新问题,就连在飞的787也悬了。

波音公司本周三表示,正在与美国联邦航空局(FAA)合作,以修复737 Max的两个新问题。

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本周三CNET报道,737 Max发现新的问题

第一个问题会让737 Max的飞行控制计算机出现故障,导致水平稳定器失效,飞机无法自行调整高度,第二个问题则可能导致飞机自动驾驶仪在进近(指飞机下降时对准跑道飞行的过程)时宕机。

而在早前的4月2日,787机型也被爆出,使用VxWorks操作系统的飞行控制计算机有bug,需要每隔51天重启一次,否则计算机会积累大量数据,影响飞行员获取有效信息。

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《每日邮报》报道波音787发现机载计算机BUG

在商用客机的跑道上,波音快要被空客彻底甩开了。

 波音飞控计算机竟是老古董

波音一直是美国制造的象征。

在精密复杂的系统调度下,12000人在短短9天之内,将成千上万的零件组装成一架造价1.2亿美元的737 Max飞机,堪称现代工业的奇迹。

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一架波音737 Max飞机在华盛顿州的工厂组装

737 Max采用了一些真正的尖端技术,比如naSA设计的小翼,全世界第一台采用一体式碳纤维风扇刀片的发动机,但其中绝不包括那两台算力与超级任天堂(上世纪90年代发布的家用游戏机)相当的飞行控制计算机。

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波音737 Max 的小翼和引擎

自去年3月停飞以来,人们都知道导致两次坠机346人死亡的原因,是737 Max采用了错误的软件代码。

但随着FAA调查不断深入,他们发现飞行控制计算机算力不足,或许才是诱发故障的主因。

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《The Verge》报道737 Max还在用老式计算机

现代客机都有飞行控制计算机,通过全自动驾驶或手动飞行中的精细调控,计算机可以帮助减轻飞行员的操作负担。

从1996年开始,波音就开始在737上使用柯林斯航空航天公司提供的飞行控制计算机。

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柯林斯航空航天公司官网上显示支持的飞行控制系统

这种被称为柯林斯730的飞行控制计算机,每台采用一对单核16位CPU,CPU彼此独立运行,虽然牺牲了计算能力,但可以确保CPU发生故障时,整个系统不会受损。

即便以90年代后期的消费级技术标准看,柯林斯730也是落后于潮流。当时刚上市的任天堂的SNES游戏机已经用上了64位CPU。

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任天堂搭载64位处理器的游戏机

当然,并不是说客机飞在云上,就一定需要云计算那样的算力。

通常,737NG被认为是有史以来最安全的窄体飞机,部分原因正要归功于这些可靠的飞行控制计算机。

问题在于,为了降低成本,波音公司决定让737 Max继续使用这种老古董,并试图让这些老掉牙的计算机搭配1987年发布的VxWorks系统(一种嵌入式操作系统),去承担一些21世纪客机的新任务,这引发了灾难性的后果。

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VxWorks其中一代系统的界面

直到现在,波音公司仍拒绝选择功能更强大的飞行控制计算机,或是为飞控系统增添更多的计算机。

737 Max只有2台飞行控制计算机,虽然空客A320neo的计算机同样老旧,但至少它有7台。

 靠讲故事走红的737Max

737 Max的一系列致命失误,始于空中客车十年前的那次突袭。

在利润丰厚的窄体客机市场,波音737和空中客车A320一直是死对头,两个机型合计占到全球28000架商用客机将近一半。

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早期空客A320的宣传广告

为了争夺市场,波音和空客不断优化机型,但是开发全新机型投入大风险高,通常两家都是在现有机型上做些升级,波音第三代737NG首次亮相远在1997年,空客A320自1988年推出以来就没有更新过。

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波音737 NG客机

优化主要围绕燃油效率展开,这项指标直接关系到航空公司的利润。

比如,2018年,美国西南航空751架波音737组成的机队,共燃烧了21亿 加仑燃油,以平均每加仑2.20美元计,总计46亿美元。倘若飞机燃油效率提高1%,整个机队便将节省4600万美元。

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2019年3月,美国西南波音的737 Max 8飞机正在佛罗里达州的一处机场降落

2010年12月1日,空客震惊了整个航空界。他们秘密开发出了A320neo,相比波音737NG,它的燃料消耗足足减少了6%。

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空客A320 neo在组装

2011年巴黎航展,空客一周售出667架A320neos,超过了波音737在2010年的全年订单量。

波音被打懵了。

过去五年,他们不是不知道空客正在秘密开发新机型,但是内部无数次争吵,最终都没能解决一个问题,到底是全新设计一款737,还是基于老的737平台升级。

当A320neo横空出世,并严重威胁到波音的生存时,所有分歧都消失了。

公司高管短短几周就下定了决心,他们宣布,将以创纪录的时间推出第四代波音737。

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波音737 Max 8首飞

航空业有一项牢不可破的项目管理法则:一个合理的开发周期,不可能同时兼顾快速、廉价和质量。

可是为了击败空客,波音选择走了捷径,这注定737 Max本身只是一项权宜之计。

研发新飞机可能要耗时10年,要花费100-120亿美元,波音只能用旧平台升级。

波音工程师加班加点赶工,3个月内就拿出了新方案,并且承诺6年内就能交付,只要花上20-30亿美元。

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华盛顿州制造工厂的波音737 Max飞机

在波音737 NG基础上改进,航空公司现有维修、支援、训练体系也可以无缝对接。对于美国联邦航空局(FAA)来说,也只需要这波音737-NG基础上进行补充认证,并不需要重头认证,节省时间也节省费用。

最终,波音公司花了六年来完成所有这一切,比开发777少了一年,比787少了18个月。

开发期第两年,波音便向航司承诺,737 Max的燃油效率将比A320neo高8%。

第五年半,FAA为737 Max颁发了修正型号认证。

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波音737 Max 客机

几个月后,波音又吹嘘说,飞过波音737的飞行员,只需要2.5小时的线上培训,就可以掌握驾驶737 Max的知识。

这抓住了航空公司的另一大痛点,漫长的教学时间和昂贵的模拟器设备都意味着更高的成本,谁不希望自己的飞行员上午在家自学737 Max的驾驶要诀,下午就可以上机飞行。

因此,在如何解决燃料效率和培训成本的问题上,737 Max为所有航空公司讲述了一系列完美的故事,借此,波音在首架原型机问世之前,便出售了价值2000亿美元的737 Max。

绝佳的公关,掩盖了设计和生产上的问题,直到两起空难将其引爆。

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 46年前的创新设计埋下了祸根

罪魁祸首是机动特性增强系统(MCAS)。与737 Max一样,MCAS也是权宜之计。

737 Max是围绕新发动机LEAP-1B设计的。新发动机比737NG上的引擎效率高得多,但它们也更重更大。

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波音737 Max的发动机

这就产生了一个无法回避的设计问题。

因为737平台诞生于1964年。

46年前的波音设计师采用了一个创新设计,将737的离地间距设计得很低,这样一来,航空公司就可以利用737原厂自带的自动折叠登机梯上下客,既减少了机场运营成本,又可以方便地勤检修发动机。

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爱尔兰瑞安航空的波音737用自带登机梯上下客

可是随着发动机尺寸越来越大,当年的超前设计变成了过时的累赘。

在737NG上,发动机离地面只有18英寸,要将尺寸更大的LEAP-1B安装在同一位置,波音只能提高了发动机的安装点,发动机部分高出了机翼。

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737 Max的引擎比此前的737系列更大

这又引发了空气动力学上的新问题。

由于尺寸位置改变,737 Max上的发动机会在飞机进入大迎角爬升时产生额外升力,让飞机的俯仰配平性能发生变化,有可能导致飞行员失去对飞机的控制。

波音原本可以通过更改硬件来解决问题,比如重新设计机翼或发动机外壳,甚至只需要添加一根“操纵推杆”。

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大引擎会让飞机失速风险加大,需要软件压平机头

但是,更改硬件,会增加开发周期、审查周期和研发成本。

波音管理层的态度很明确:避免更改任何硬件,确保计划按时推进。

因此,开发团队使用了软件方案来解决硬件问题,除了在737 Max的两台飞行控制计算机上安装标准软件套件外,还额外添加了一个机动特性增强系统(MCAS)。

MCAS会在后台运行,等待飞机进入大迎角爬升,然后它会调整飞机的水平稳定器,以抵消不断变化的空气动力。

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机动特性增强系统MCAS示意图

理论上讲,这是一个完美的解决方案,而且FAA不会像检查硬件更改那样严格地检查软件变化。

但是,这套系统出现了致命的问题。在某些情况下,它会错误启动,使飞机陷入无限前倾。除非飞行员在不到四秒钟的时间内作出正确反应,否则就会失去对飞机的控制,像印尼狮航610号航班和埃塞俄比亚航空302号航班那样机毁人亡。

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MCAS系统失效示意图

 复飞审查发现了更多大问题

737 Max停飞之后,波音一直试图通过解决软件问题来获得FAA的复飞批准。

2019年6月,波音公司向FAA 提交了软件修复程序,但在FAA对737 Max的飞行控制计算机系统进行压力测试时,发现缺陷不仅仅是软件。

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737 Max 8飞机的驾驶舱

MCAS通过迎角(AoA)传感器来监测飞机何时进入大迎角爬升。

一旦进入大迎角爬升,MCAS会激活飞机的俯仰微调系统,后者以一次不超过9秒钟的幅度微调飞机姿态,直到AoA监测到飞机已结束陡峭爬升,才会恢复到正常。

然而,受限于737 Max飞行控制计算机的性能,MCAS一次只能接收一个AoA传感器的数据输入,这样一来MCAS便完全无法应对传感器故障,因为它无法同时检查核对另一个AoA传感器的数据。

因为脑容量有限,MCAS只相信AoA提供的任何数据,这就是两架飞机坠毁时发生的情况。

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2019年3月,埃塞俄比亚航空737 Max失事地

作为认证审查的一部分,FAA会为每个飞机的系统分配“ 故障条件 ”。

不严重的故障条件,只会给乘客带来一些不便,而“危险”和“灾难性”级别的故障条件,则可能威胁飞机和乘客的安全。

MCAS获得了“危险故障”的称号。

这意味着,根据FAA的判断,任何一种MCAS故障都会引发严重或致命的伤害,按照规定,发生这种故障的几率必须少于1000万分之一。

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波音737 Max客机

然而,过去五年,美国至少有50趟航班遇到过AoA传感器问题,即每170万个飞行小时就发生一次故障,这比FAA允许的1000万分之一高出将近六倍。

波音737 Max的硬件还被FAA发现了其他问题。比如其电气系统就存在安全隐患,如果靠近飞机尾部的两束电线发生短路,可能会导致飞机坠毁。

 花钱研发技术不如炒高股价

如果没有发生致命事故,从商业角度来看,波音公司所做的一切似乎都是正确的。

从2011年Max首次发布到2018年,波音公司的年总收入增长了近50%,达到1010亿美元,年利润几乎翻了一番,股价翻了两番。

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《福布斯》网站指责波音公司太关注股价了

该公司的高管因为实现其企业绩效目标也获得了数千万美元的奖金。

人们看不见的是,波音公司放弃了一些底线,比如将质量让位于速度,创新让位于成本控制,透明度让位于效率。

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《洛杉矶时报》批评,波音注重股东利益牺牲质量

作为一家百年历史的公司,波音曾经是一家工程师文化主导的公司,但当美国企业从上世纪80年代开始追求“股东至上”的目标,波音也发生了巨大的变化。

这一切都跟通用电气那位传奇ceo韦尔奇有直接关联。

1981年,韦尔奇接任通用电气CEO的第一年,就在纽约发表了《在缓慢增长的经济中快速增长》的演讲,提出了“股东至上”的理论,要把公司的最大价值回报给股东。

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通用电气前CEO杰克·韦尔奇

波音公司的前CEO哈里·斯通西弗曾在通用电气工作了32年,一直把“股东至上”奉为圭臬。

1994年到1997年,斯通西弗在担任麦道公司总裁兼CEO时,就让麦道接受了“股东至上”的理念,开始专注于季度收益,同时拒绝投资新的民用飞机。

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波音前CEO、通用电气派系的哈里·斯通西弗

当外界质疑他“是否只对赚钱感兴趣”,斯通西弗回答说:“你是对的,我就是这样。”

1997年,斯通西弗推动了麦道与波音的合并,并出任波音公司总裁和COO。

在斯通西弗的影响下,时任波音公司CEO费尔·康迪特也公开表态:波音的首要任务已经不是制造一些领先于同行业的新型飞机。

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波音公司前CEO费尔·康迪特

“如今,我们的主要任务是,努力创造一个以稳定股价为基础的发展环境。”

2003年,斯通西弗接任波音公司CEO,波音继续集中精力提高股价,最终波音的股价在斯通西弗担任CEO期间飚升52%。

2005年,斯通西弗的继任者吉姆·麦克纳尼,同样有18年通用电气工作经历,也奉行“股东至上”那一套理论,并且开创了一系列股票回购计划。

2014年,波音回购了价值60亿美元的股票,麦克纳尼和其他公司高层获得了价值数千万美元的股票期权和收益。

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波音公司前CEO吉姆·麦克纳尼

麦克纳尼在职11年,波音股价从最低点30美元涨到了接近150美元。

最近几年,波音更是沉迷于股票回购和分红无法自拔。

波音年报显示,2016年回购70亿美金,分红27亿美金;2017年回购92亿,分红34亿;2018年回购90亿,分红39亿;2019年只回购了26亿,却分红了46亿。

2019年3月,737 Max停飞前夕,波音股价冲到了历史最高点,每股440美元。

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波音股票曾到达440美元的高位

 波音把软件开发外包给了印度人

近几年,波音公司把大约55%的现金拿去做股票回购+现金分红,股东和管理层赚得盆满钵满,研发占比却降到25%。

波音还想法设法压缩制造成本,其中最致命的就是压缩人工成本。

2014年,半岛电视台通过暗访拍摄了一部波音的纪录片,揭露了波音北查尔斯顿工厂一些惊人内幕。

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波音北查尔斯顿工厂

一位工厂工人透露,“流水线上的工人,是最大的问题,他们没有受过教育,没有经过专业训练,对自己组装飞机的安全性毫不关心。”

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2014年半岛电视台暗访波音北查尔斯顿工厂

半岛电视台甚至在暗访中发现,波音工厂的工人不光素质偏低,还有普遍的吸毒现象,可卡因、大麻和止疼片,只要提前下订单,就能在工厂里买到毒品。

半岛电视台随机询问了15位工人,是否会乘坐他们组装的波音飞机,其中10个人给出了否定的回答。

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暗访时有工人表示不愿意搭乘自己造的波音飞机

包括前波音工程师、航空公司客户、核心供应商、航空界分析师等相关人员,也一致得出结论:波音的管理体系存在巨大漏洞,最终影响了飞机制造质量。

为了压缩软件开发成本,波音也更依赖低薪的外包商,而不是工程师。

这些外包商通常来自印度,时薪只要9美元。

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彭博社报道,波音将737 Max软件外包给时薪9美元的外包商

前波音公司软件工程师马克·拉宾回忆,在西雅图波音公司的办公室中,印度软件开发商HCL Technologies Ltd.雇用的应届大学毕业生占据了几排办公桌。

拉宾说,“虽然这些大学生也按照规范流程工作,但是他们的效率远低于正规波音工程师,而且软件还会有BUG。”

 波音为什么能有恃无恐

曾经,737Max甫一上市就成为航空界的当红炸子鸡,订单量超过5000架,中国的南航、国航、上航、海航、厦航等多家航空公司也都对其青睐有加。

截至去年3月11日中国宣布停飞前,国内航空公司已经接收了97架737 Max,其中数量最多的是南航,拥有24架,其次是国航,拥有15架。

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2017年南方航空迎来首架737 Max 8的新闻

未交付737 Max订单中,中国的航空公司也占到了104架。停飞前一天的3月10日,国内航空公司单日运营了737 Max航班397班。

可是现在,世界各国的飞行员,没人愿意再飞这款机型。

甚至有400多名执飞737 Max的飞行员在美国提起集体诉讼,起诉波音在追求快速回报的过程中,故意掩盖传感器故障问题,使得飞行员在对此一无所知的情况下冒险飞行,同时,飞机停飞也给飞行员带来经济损失,他们要求赔偿数百万美元。

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CNN报道,400名737 Max飞行员在美国起诉波音

在737 Max停飞停产和疫情的双重暴击下,波音现在举步维艰。

今年前两个月,波音的订单为负28架,而去年前两个月的订单量为95架。与此同时,空中客车却在今年前两个月收到296架订单。

2019年底,波音的总负债额高达1419亿美金,资产负债比为106%。今年1月,波音申请到了138亿美元的银行贷款,然而到了4月,这笔贷款已经用尽。

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波音工厂停机坪上停满了不能交付的737 Max客机

资不抵债的波音已经被标普降级为BBB,离垃圾债BBB-仅一步之遥。

为此,波音已经启动了一项面向16万员工的自愿裁员(VLO)计划,向符合条件的员工支付薪资和福利补偿,允许他们离职。

现在的情况是,波音公司仍在尝试通过软件修复737 Max的硬件缺陷。

可是即便不那么安全可靠的737Max能获得批准复飞,各大航空公司还是无法立即用它来载运乘客。

今年1月,波音公司宣布,飞行员必须接受模拟器的培训,才能获得驾驶Max的资格。

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模拟机演示737 Max 8的MCAS系统失效

可是因为此前波音抄了近道,导致737 Max模拟器严重不足。

在美国达拉斯,西南航空公司和美国航空公司共有13000名737飞行员,可是只有一架737 Max模拟器。

假设每位飞行员都需要至少4个小时的模拟器训练时间,那么即便模拟器24小时全天运行,两家航空公司也需要花费大约6年的时间,才能让所有飞行员都获准驾驶737 Max。

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加州,美国西南航空停飞的737 Max飞机

别忘了,还有50家航空公司的飞行员需要接受培训。

虽然前景暗淡,但波音还不至于会死。

首先,美国政府的军工订单,大约能为波音贡献年营收的25%,其次,波音已经代表美国航空航天业,向美国政府提交申请政府600亿美金资助文件。

波音的理由是,他们有超过1.7万家供应商,创造了超过250万个工作岗位。

也许,这就是波音坚持不升级硬件的底气,可是这样的波音飞机,我们还敢坐吗?

  • 参考资料:
  • 远川科技评论:2020年美国最惨的公司,波音通向死亡之路?
  • The Verge:The Ancient Computers In The Boeing 737 Max Are Holding Up A Fix
  • CNBC:Boeing employees raised concerns about 737 Max before crashes, documents show
  • Business Insider:Catastrophic software errors doomed Boeing's airplanes and nearly destroyed its NASA spaceship. Experts blame the leadership's 'lack of engineering culture.'
  • Cnet::FAA says 737 Max needs additional computer changes
  • Forbes:Did Boeing Pay Too Much Attention To Wall Street? Are Other Companies Making The Same Mistake?
  • Los Angeles Times:News Analysis: Boeing sacrificed quality on the altar of shareholder value
  • Bed Times:Why successful companies disappear from the landscape
  • Bloomberg:Boeing’s 737 Max Software Outsourced to $9-an-Hour Engineers
  • Market Watch:Boeing engineer complained 737 Max safety system rejected due to cost, reports say
  • Teller Report:The Association of Pilots of Argentina announced their refusal to fly a Boeing 737 Max
  • CNN:737 Max pilot sues Boeing for career damage, 'severe emotional and mental stress'
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