¿Qué está tratando de arreglar MCAS en B737 MAX?

Nuevas fuentes como Seattle Times y Aviation Week brindan una muy buena superposición de la función MCAS en B737 MAX. Sin embargo, no tengo claro el problema que MCAS está intentando solucionar. Por lo que puedo deducir, la góndola más grande condujo a un acortamiento de la altura del pilón, lo que provocó una aerodinámica alterada en la unión ala/pilón/góndola. Con un AOA alto, esto conduce a un momento de cabeceo más alto que en el NG (desechando otras teorías populares, no tiene nada que ver con la línea de empuje o el CG de la góndola).

En Seattle Times, habla sobre la formación de choques en el cruce, lo que indica que no se trata de un problema de Mach bajo. Sin embargo, el régimen transónico generalmente no está limitado por el puesto sino por el buffet disuasorio. ¿Alguien con el conocimiento puede aclarar? Si se trata de un problema de entrada en pérdida, ¿se debe a la falta de identificación de la pérdida (falta de cabeceo hacia abajo definido) o la aeronave está experimentando un cabeceo hacia arriba sin MCAS?

Todos los aviones entran en pérdida. La mayoría de los aviones solo entran en pérdida cuando el piloto se lo indica. El problema de Max es que podría estancarse lentamente. Se agrega MACS para corregirse a sí mismo al hacerlo.
@ user3528438 ¿En qué se diferencia de un 737NG?
¡Los accidentes de Etiopía e Indonesia no ocurrieron lentamente!
@Harper No se estrellaron en un puesto, se estrellaron cuando el MACS intenta corregir un puesto falso, y sucedió durante varios minutos.

Respuestas (3)

De La historia interna de MCAS: cómo el sistema 737 MAX de Boeing ganó potencia y perdió salvaguardas por Dominic Gates y Mike Baker:

Durante las pruebas de vuelo para certificar un avión, los pilotos deben volar con seguridad una maniobra extrema, una espiral peraltada llamada giro de cuerda que hace que el avión entre en pérdida. Si bien es probable que los pasajeros nunca experimenten la maniobra en un vuelo comercial normal, podría ocurrir si los pilotos, por alguna razón, tuvieran que ejecutar un giro inclinado pronunciado.

Los ingenieros determinaron que en el MAX, la fuerza que sienten los pilotos en la columna de control mientras ejecutan esta maniobra no aumentaría de manera suave y continua. Los pilotos que tiran con fuerza de la columna, a veces llamada palanca, pueden sentir repentinamente una disminución de la resistencia. Una regla de la FAA requiere que el avión se maneje con fuerzas de palanca que cambian suavemente.

La falta de sensación de suavidad se debió a la tendencia del avión a cabecear hacia arriba, influenciada por las ondas de choque que se forman sobre el ala a altas velocidades y la superficie de sustentación adicional proporcionada por las cápsulas alrededor de los motores del MAX, que son más grandes y están más adelante en el ala. que en los 737 anteriores.

(...)

Según la propuesta, MCAS se activaría en circunstancias limitadas. Fue diseñado "para abordar el momento de cabeceo de morro hacia arriba potencialmente inaceptable en ángulos de ataque elevados a velocidades aerodinámicas elevadas", dijo Boeing a la FAA en una Evaluación de seguridad del sistema patentada revisada por The Times.

Otro artículo de The Seattle Times publicado en marzo menciona una parada de alta velocidad:

Diseñado para activarse automáticamente solo en la situación extrema de vuelo de una pérdida de alta velocidad, esta patada adicional hacia abajo de la nariz haría que el avión se sintiera igual para un piloto que el modelo anterior 737.

De hecho, esto apunta a una prueba de fuerza de palanca por g, como menciona @Jimmy en un comentario. Dado que el B737 tiene un sistema de control de vuelo accionado hidráulicamente totalmente irreversible, con una sensación artificial que es proporcional a la presión dinámica pero no al factor de carga, el mecanismo obvio para la "falta de sensación de fuerza suave" sería tener que liberar la columna hasta cierto punto. debido al momento adicional de morro hacia arriba que genera la aeronave.

Es muy plausible que las superficies de elevación añadidas de las vainas del motor creen un momento de cabeceo mayor que el que tiene el 737NG en las mismas circunstancias. No estoy muy seguro de cómo el flujo de aire supercrítico sobre el ala MAX difiere del de la NG para crear un cabeceo adicional.

Todo eso es la cura limitada original para las pruebas de fuerza por gramo. Si esto fuera lo único que necesitaba ser arreglado, probablemente todo hubiera estado bien. Pero el primer artículo vinculado también menciona:

Los pilotos de prueba de vuelo habían encontrado otro problema: la misma falta de fuerza de palanca suave también estaba ocurriendo en ciertas condiciones de vuelo a baja velocidad. Para cubrir ese problema también, los ingenieros decidieron expandir el alcance y el poder de MCAS.

Como puede ver, The Seattle Times también es mi fuente de información... no hay información adicional sobre cuáles fueron las "ciertas condiciones de vuelo a baja velocidad".

Entonces, ¿esto suena más como un problema de penetración de buffet que como un problema de estancamiento?
Según tengo entendido, el montaje hacia adelante provoca un momento de cabeceo adicional en una situación particular: alto AoA, alta velocidad aerodinámica, alto ángulo de alabeo. La separación del flujo parecería una causa más probable de esto que las turbulencias.
El hecho de que sea un WUT significa que es una prueba de fuerza de palanca por G. Junto con la referencia a la alta velocidad y la formación de choque (suponiendo que el mismo autor lo haya hecho bien), suena como un problema de característica de maniobra (es decir, fuerza de palanca por G) a Mach alto, en lugar de un problema de pérdida. No está claro si la característica no certificable ocurre antes del inicio de la sacudida o durante la penetración de la sacudida. ¡Creo que de ahí viene el nombre MCAS!
De hecho, esa es la forma en que también entendí el propósito del diseño original de MCAS, aunque el artículo original que leí en marzo menciona una parada de alta velocidad. El artículo de SeatlleTimes al que hace referencia menciona las ondas de choque y el aumento de la superficie de sustentación de las vainas en la parte delantera del ala.
Gracias por las fuentes adicionales. No creo que la "falta de sensación suave" provenga de una limitación del servo o del ajuste Mach. Es más probable que se refiera al aligeramiento de la fuerza del palo (no certificable antes del inicio de la sacudida) o reversión (no certificable hasta la sacudida disuasoria). El ajuste de Mach no habría ayudado, ya que se trata de estabilidad de maniobra en lugar de estabilidad de velocidad.
Sí, de hecho, la inversión es lo que estaba describiendo, los actuadores no pueden superar el momento de bisagra aerodinámica.
¿Cuál es la evidencia que sugiere que el actuador alcanzó la limitación del momento de bisagra? La inversión de la fuerza de palanca puede ocurrir cuando los actuadores están dentro de la capacidad de HM. La explicación del impacto inducido por la góndola y el cabeceo resultante parecen estar de acuerdo con las fuentes de noticias y los síntomas informados.
¿Cómo funciona la inversión de la fuerza de palanca con un sistema de actuación totalmente irreversible?
No es diferente que en un reversible. Durante el giro de cuerda, tendrá que invertir la fuerza de la palanca para mantener el factor de carga a velocidad constante.
Pocas personas y aún menos periodistas saben lo que es una parada de alta velocidad . El hecho de que la tendencia de cabeceo hacia arriba sea más fuerte con un empuje alto deja en claro que el flujo acelerado sobre los labios de admisión en un ángulo de ataque alto contribuye a la caída final en el balde que era demasiado débil con los motores más pequeños y retrasados. Olvídese de los choques: por lo general, desplazan hacia atrás el centro de presión .

¿Hubo algún problema con el estancamiento de los jets 737 antes del 737 Max?

Las características de vuelo, incluidas las operaciones de alto ángulo de ataque, de los modelos anteriores del 737 no garantizaban el tipo de acción que proporciona el sistema MCAS.

¿Por qué se necesita MCAS en el 737 Max 8?

Los motores Max 8 son físicamente más grandes (69,4 pulgadas de diámetro del ventilador frente a 61,0), más pesados, montados más adelante y más altos que antes. Esto cambió la línea de empuje y las características de vuelo. MCAS se utiliza para restaurar las características de vuelo "normales" del 737.

Consulte http://www.b737.org.uk/737maxdiffs.htm para obtener más detalles.

¿Estaría de acuerdo con la frase que se agregó a su respuesta sin ninguna referencia? "En particular, los nuevos capós del motor agregaron suficiente área de elevación hacia adelante para afectar el manejo del avión en ángulos de inclinación altos".
@Koyovis Que yo sepa, no publiqué esta respuesta a pesar de que se me atribuye. Digo a lo mejor de mi conocimiento porque estoy sujeto a un poco de demencia, y he aprendido que ya no siempre puedo confiar en mi memoria. Sin embargo, nunca he volado ningún modelo del 737 y realmente no sé nada de él. Mis aviones grandes eran el 727-100 y el 747-100/200. Miré el enlace en la respuesta, y estoy tan seguro como puedo estar de que nunca antes había visto esa página web. No sé qué está pasando.
Si hago clic en el enlace "editado..." debajo de la respuesta, puedo ver su publicación original de abril de 2019, además de una frase agregada recientemente por @GuyInchbald. Me pregunto si está de acuerdo con esa frase o si prefiere revertir la edición. Si es lo último, podemos hacerlo por usted si lo prefiere.
Agregué un enlace y una cita para explicar el efecto de la góndola en la estabilidad, aunque no sé si b737.org.uk se considera una fuente autorizada ...
@ Jpe61 Respete el póster original de la respuesta. Básicamente, nunca cambiaría ni agregaría una respuesta de otro usuario aquí, pero publicaría mi propia respuesta si considerara que se requieren más detalles. Ahora, el nombre y la cara de Terry están debajo de un texto que nunca publicó.
@Koyovis, claro, retrocedió. Sin embargo, no entiendo cómo esto mejora la respuesta. La edición recientemente agregada por Guy también debe eliminarse.
@ Jpe61 De acuerdo, lo hice.
Mis disculpas por mi paso en falso, pero soy relativamente nuevo en StackExchange. Ahora veo que estaba resumiendo una cita importante que se había agregado y luego eliminado algún tiempo antes. OK, lo publicaré como una respuesta separada.
Acepte mis disculpas por mi paso en falso, soy relativamente nuevo en StackExchange. Ahora veo que estaba resumiendo una adición más larga que se había realizado y eliminado anteriormente, y he publicado una respuesta por separado.
@GuyInchbald No te preocupes.

Los modelos 737 anteriores tenían características de pérdida aceptables.

El Max introdujo motores nuevos y más grandes. No había suficiente espacio para ellos entre el ala y el suelo, por lo que se movieron más adelante del ala para dejar espacio para que se sentaran lo suficientemente alto y despejaran el suelo. Esto afectó el manejo del Max en ángulos de paso altos.

Pero la intención era introducir el Max sin la necesidad de una recapacitación significativa del piloto y una recertificación de tipo, por lo que el cambio en el manejo era inaceptable. MCAS, el sistema de control de aumento de maniobras, se introdujo para gestionar el manejo de la aeronave en ángulos de paso elevados y evitar la necesidad de volver a entrenar al piloto.