Boeing 737 MAX
Versiot > Tekniikka ja uudet ominaisuudet

Komponenttitasolla MAX on 82-prosenttisesti identtinen edellisen sukupolven 737 NG:n kanssa. Uusien LEAP 1B -moottoreiden lisäksi koneen uusiin ominaisuuksiin kuuluvat Collins Aerospacen toimittama, kahdella näyttökuvanprosessointitietokoneella (Display Processing Computer, DPC) ohjattava neljän 15,6 tuuman ohjaamonäytön kokonaisuus MAX Display System (MDS), joka korvaa valtaosan aiemmista mekaanisista mittareista, parannuksia moottoreiden suihkujarruihin, fly-by-wire-toimiset lentojarrut, jotka kykenevät kompensoimaan korkeusperäsimen jumiutumista (kuten Lockheed TriStarissa), uusi ONS/OMS-järjestelmä (Onboard Network System/Onboard Maintenance System), joka valvoo koneen komponenttien kuntoa ja mahdollistaa huoltotietojen käsittelyn MDS-näytöillä sekä suorittaa automaattista vianmääritystä, (järjestelmän omalle palvelimelle [Network File System, NFS] tallentuu kerralla yli 75 tuntia järjestelmien tilatietoja), sekä uudet siivenkärkievät. Toisaalta katossa oleva järjestelmäpaneeli on edelleenkin lähes muuttumaton jopa ensimmäisen sukupolven 737:aan nähden (jonka kattopaneeli puolestaan perustuu 707-koneeseen). Syynä on tarve säilyttää yhteinen tyyppikelpuutus kaikkien aiempien 737-mallien kanssa, joten 1960-luvun ohjaamosuunnittelusta voidaan poiketa vain hieman. Näin ollen vielä 737 MAXissakin on huomattavasti vähemmän automaatiota kuin saman aikakauden kilpailevissa koneissa. Järjestelmissä on kuitenkin lukuisia pienempiä parannuksia, esimerkiksi paineilma- ja ilmastointi- sekä laskutelinejärjestelmät on nyt digitalisoitu -- näkyvin seuraus näistä koneen energiatehokkuuden paranemisen ohella on laskutelinevivun kaksiasentoisuus aiemman kolmiasentoisen vivun sijasta (UP/DOWN vs. UP/DOWN/OFF -- OFF-asentoa ei MAX-koneissa tarvita, sillä laskutelineiden hydraulinen käyttöpaine katkaistaan niissä digitaalisesti telineiden sisäänvedon jälkeen. Uusi vipu on myös pienempi, mikä vapauttaa tilaa uusille näytöille. MAX 10:n vakiovaruste, joka voidaan jälkiasentaa muuhun 737 MAX/NG-laivastoon ja on tulevaisuudessa koko laivaston vakiovaruste, on kosketusnäytöllinen lennonhallintatietokoneen käyttöliittymä, Touchscreen Control and Display Unit eli TCDU, jonka Boeing olettaa osaltaan vähentävän huoltokustannuksia ulkoisten liikkuvien osien puuttumisen vuoksi. Ensimmäisen kerran tällainen toteutus nähtiin Boeing 787:ssa.
Eniten keskustelua on kuitenkin herättänyt koneen ohjaustehostusjärjestelmän  (Speed Trim System, STS) MCAS-ominaisuus, jonka tarkoitus oli kompensoida uusien moottorien lento-ominaisuuksiin tuomia muutoksia: joissakin lentotiloissa moottorikehdon pyörrevirtaus saattoi aiheuttaa nostetta, jolloin koneen nokka nousee. MCAS pyrkii kompensoimaan tätä trimmaamalla eli muuttamalla korkeusvakaajan asentoa kohtauskulman ollessa korkea. Lisäksi koelennoilla havaittiin, että matalalla ilmanopeudella koneen lento-ominaisuudet eivät vastusohjainvoiman osalta täyttäneet FAA:n kriteerejä, vaan nokka nousi liian herkästi -- kun nopeus pieneni, alkoi yhtäkkiä pienetä myös  kohtauskulman kasvattamiseen  (käytännössä nokan nostamiseen) tarvittava ohjainvoima, eikä päinvastoin, mitä määräykset olisivat edellyttäneet (määräykset edellyttävät, että ohjainvoiman on kasvettava monotonisesti, kun normaalikiihtyvyys muuttuu välillä -1g-2.5g, ja että muutoksen on oltava tasaista ja koneen oltava helposti ohjattavissa -- ks. Yhdysvaltain ilmailumääräykset 14 CFR 25.143, 25.173, 25.203 sekä 25.255 -- MAXissa ohjainvoiman muutos kääntyi yhtäkkiä positiivisesta negatiiviseksi ja jälleen takaisin, joten tietyllä nopeusalueella nokan nousuherkkyys alkoi yhtäkkiä kasvaa). Tämän korjaamiseksi otettiin KC-46-tankkerista käyttöön MCAS-ohjelmisto, jota edelleen muunneltiin ja laajennettiin 737 MAXia varten -- siinä, missä MCAS oli alun perin suunniteltu toimimaan vain suurella nopeudella, muunneltu MCAS toimi myös hidaslentonopeusalueella trimmaten nokkaa alaspäin, jotta pituuskallistuksen ohjausvastusvoima (nokan nostamista vastustava voima) saataisiin keinotekoisesti sitä suuremmaksi, mitä pienemmällä ilmanopeudella lennetään. Lisäksi 737 MAX varustettiin korkeusperäsimen ohjaintunnon jäykistimellä (Elevator Feel Shift, EFS, myös 737NG-koneessa) joka aiheuttaa ohjaussauvaan vastusvoiman juuri ennen sakkauksen alkupistettä, jos ohjaussauvasta vetää voimakkaasti (ohjainvastus kaksinkertaistuu). MCAS ja EFS yhdessä tekivät koneen aerodynaamisesta käyttäytymisestä määräysten mukaista. Huomaa vielä, että MCAS vaikuttaa vakaajaan, EFS korkeusperäsimeen. Merkittävä ero MAX:n ja NG:n välillä on myös, että NG:ssa automaattisten trimmauskomentojen vastustaminen ohjaussauvalla pysäyttää trimmimoottorin (Control Column Cutout). MAX:sta toiminto poistettiin, koska MCAS trimmaisi lentäjää vastaan, mutta se palautettiin koneen päivitysten yhteydessä.
Kyseessä ei siis sinänsä ole sakkauksenestojärjestelmä, vaan tarkoitus oli vähentää nokan liikeherkkyyttä sakkauksesta riippumatta. Ilmeni kuitenkin, että erityisesti vikatilanteissa järjestelmän ohittaminen oli vaikeaa, ja että tietyissä tilanteissa saattoi esiintyä aiheettomia ja ohittamattomissa olevia korkeusperäsintrimmin liikkeitä. Tämä johtui siitä, että MCAS oli ohjelmoitu siten, että se pystyi liikuttamaan korkeusvakaajatrimmiä enemmän kuin mikä oli korkeusperäsimellä kumottavissa. Julkisuuteen vuotaneet yhtiön sisäiset sähköpostit ja muistiot osoittavat Boeingin tienneen MCAS:in puutteista jo vuonna 2016, mutta asialle ei tehty mitään suunnittelijoiden eriävistä mielipiteistä huolimatta.   Lisäksi vikariskiä kasvatti se, että järjestelmä käytti vain yhtä kohtauskulma-anturia kerrallaan, ja että jos kohtauskulma ei korjaantunut, järjestelmä aktivoitui aina uudelleen ja trimmasi peräsintä liian voimakkaasti alaspäin, vastustaen näin ohjausliikkeitä, minkä katsotaan aiheuttaneen Lion Airin ja Ethiopianin onnettomuudet. Toisaalta myös puutteista Lion Airin ja Ethiopianin lentokoulutuksessa on keskusteltu (mm. koska Ethiopianin miehistö kytki väärin toimivan sähkötrimmin uudelleen päälle, mikä johti onnettomuuteen). Yleinen mielipide on kuitenkin, että järjestelmän uudelleensuunnittelu oli tarpeen, sillä kritiikkiä aiempaa toteutusta kohtaan esittivät myös Boeingin omat koelentäjät -- kun onnettomuuksia toisinnettiin simulaattorissa, huomattiin, että MCASin trimmauskomentoja voitiin vastustaa vain suurella voimalla ja käyttämällä sotilaslentokoulutukseen kuuluvia tekniikoita (ns. roller-coaster technique, vuoristoratatekniikka), joita ei enää vuosikymmeniin ole opetettu siviiliammattilentäjille -- tosin onnettomuuksien jälkeen lentomiehistön koulutuskäsikirjaan palautettiin näistä lyhyt kuvaus.
Erityisesti usein suurta fyysistä voimaa vaativan mekaanisen trimmin käyttö oli onnettomuustilanteissa ainoa vaihtoehto, sillä kevyemmän sähkötrimmin, jota myös MCAS käytti,  päällekytkeminen olisi palauttanut myös MCAS:n toimintaan, kuten toisessa onnettomuuksista tapahtuikin.  Järjestelmää ei myöskään kuvattu koneen käsikirjoissa, mikä on tulkittu yritykseksi välttää lisäkoulutustarve lentäjien siirtyessä vanhemmista 737-malleista MAX-koneisiin. Toisaalta myös ainakin Southwest Airlinesin tiedetään ehdottaneen Boeingille FAA:n harhaanjohtamista MAX:n sertifiointiprosessin aikana koulutuskustannussäästöjen toivossa. Jälkianalyyseissä on selvinnyt, että koneen vakaus olisi todennäköisesti ollut riittävä kaikissa tilanteissa myös ilman MCAS:ia, ja että lentokelpoisuushyväksynnän olisi voinut mahdollisesti saada myös ilman sitä. 15. lokakuuta 2021 uutisoitiin Boeingin 737 MAX-pääkoelentäjä Mark Forknerin asetetun  liittovaltiotason syytteeseen MCAS:ia koskevien tietojen pimittämisestä Yhdysvaltain ilmailuviranomaisilta esimiehensä käskystä. Jopa elinkautinen vankeustuomio olisi ollut mahdollinen. Forknerin oikeudenkäynti alkoi 18. maaliskuuta 2022. 23. maaliskuuta 2022 oikeus kuitenkin vapautti hänet kaikista syytteistä. Tuomiolauselman mukaan todellinen syyllinen oli Boeingin johto, eikä Forkner tiennyt MCAS:n käyttöä laajennetun.
Myös koneen varoitusjärjestelmät saivat osakseen kritiikkiä: vanhakantaisena koneena 737:ssa on muista Boeingin nykykoneista poiketen vain 1960-luvulta peräisin oleva päävaroitusjärjestelmä (master caution system), joka suunniteltiin täyttämään silloiset edellytykset sille, että alkuperäinen 737 hyväksyttiin kahden ohjaajan lennettäväksi, ja jossa järjestelmävian tunnistaminen vaatii lentäjältä useissa tapauksissa merkittävästi huomiota ja varoitusvalojen tulkintaa. Nykyliikennekoneet esittävät vikatilanneilmoitukset selkeästi digitaalisella näytöllä sen lisäksi, että useimmissa koneissa on myös päävaroitusjärjestelmä.  Osin MAX-onnettomuuksien seurauksena digitaalinen varoitusjärjestelmä säädettiin pakolliseksi uusiin liikennekoneisiin  (ei siis esimerkiksi yleisilmailukoneisiin) vuoden 2023 alusta, mutta uusia määräyksiä (ks. 14 CFR 25.1322) ei poikkeuksellisesti sovelleta 737 MAX 10:een eikä 7:ään, joista tulee näin ollen viimeiset liikennekoneet, jossa varoitusjärjestelmän toteutusta ei ole tiukasti säädelty.  Yhdysvaltain kongressi hyväksyi asiaa koskevan poikkeuslakiesityksen joulukuun lopussa 2022, ja koneet sertifioidaan kaikkia MAX-koneita koskeineiden muutosten lisäksi ehdolla, että kaikki MAX-koneet varustetaan vuoteen 2026 mennessä muun muassa synteettisellä ilmanopeusjärjestelmällä ja sakkausvaroitusjärjestelmään liittyvän ohjaussauvan ravistimen mykistyskytkimellä (ks. alla). Aiemmat MAX-mallit (MAX 8-MAX 9) on hyväksytty vanhempien määräysten perusteella, eivätkä uudistukset vaikuta niihin. Uusissakaan määräyksissä ei suoraan mainita digitaalisuutta, mutta niissä asetetaan tarkkoja vaatimuksia mm. käytettävistä tunnusväreistä ja määrätään, että lentäjälle näytetään kussakin vikatilanteessa vain sillä hetkellä oleellinen informaatio. Tämän toteuttaminen ilman digitaalikäyttöliittymää on käytännössä mahdotonta. MAX 7 sertifioitaneen 2024, MAX 10 2025.
Huomattavaa on myös, että uusien LEAP-moottoreiden käynnistys kestää huomattavasti vanhoja malleja kauemmin, noin 3 min (vs. NG-sarjan 1 min), sillä digitaalinen moottorinohjausjärjestelmä kuivakäyttää moottoria  6-90 sekunnin ajan joka käynnistyksen yhteydessä, pyörittäen N2-ahdinvaihetta (korkeapaineahdin) 18-24 prosentin teholla moottorin sisäisten lämpötilaerojen tasaamiseksi ja korkeapaineahtimen akselin suoristamiseksi (nk. BRM-toiminto, Bowed Rotor Motoring). Tämä on tarpeellista, sillä ahtimien akselit ovat huomattavasti aiempaa ohuempia ja ahtopaineet suurempia, joten ilman kuivakäyttöä moottori voisi vaurioitua, sillä sammutuksen jälkeen korkeapaineahtimen akseli pyrkii taipumaan akselin sisäisen lämpötilaeron vuoksi. Sama piirre on myös samaa moottoria käyttävässä Airbus A320neo -koneessa, jossa ilman erityistä Airbusin kehittämää kaksoisjäähdytysratkaisua moottorin käynnistys kestää jopa kymmenen minuuttia, mikä voi toteutua kyseisen järjestelmän vikaantuessa. Kuivakäyttöajan laskenta perustuu kokeellisesti esilaskettuun matemaattiseen malliin ja on sitä pidempi, mitä kauemmin moottorit ovat olleet sammutettuina, sillä moottori kerää lämpöä nimenomaan ollessaan sammutettuna. Toisaalta kuivakäytön aikana korkeapaineahtimen kierrosluku (N2) näytetään ohjaamossa hetkellisesti todellista alhaisempana, jottei lentäjä avaisi polttoaineensyöttöä ennenaikaisesti, ennen kuivakäytön valmistumista -- lentäjän näkökulmasta käynnistys on tehty mahdollisimman samankaltaiseksi kuin vanhemmilla moottoreilla. Moottoreissa on myös useita uusia turvatoimintoja:  mm. tehonsäädön automaattinen vianhallinta (Thrust Control Malfunction Accommodation, TCMA), joka sammuttaa moottorin, jos sen kierrosluku ei laske normaalisti esimerkiksi laskun jälkeen, ja ylinopeudenhallinta (Electronic Overspeed System, EOS) joka niin ikään sammuttaa moottorin, jos syntyy hallitsematon moottorin ylinopeustilanne. Air Balticin Airbus A220-koneelle sattui kesällä 2021 vaaratilanne, jossa sen molemmat moottorit sammuivat TCMA:n toimintahäiriön vuoksi koneen laskeuduttua. Moottorien sammuttua koneen jarrut lakkasivat toimimasta, joten kone piti pysäyttää akkukäyttöisen pyöräjarrujärjestelmän avulla.