当飞机“读错”了气流：从737 MAX事故到攻角/迎角(AOA)传感器技术要求讲起

波音737 MAX的两起空难，让全球航空业重新认识了一个事实：
在某些关键飞行阶段，真正危险的不是“飞机飞得快不快”，而是“飞机(机翼)到底在以什么角度迎着气流飞”。

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事故的核心：一个被忽略的参数，一个被隐藏的告警

FAA在事后总结还有那个99页的“复飞整改”[1]的报告中明确指出：

• 原始设计中，错误的单个AOA传感器数据会触发MCAS，导致机头反复下压。

• 而一个本应发挥关键作用的告警——AOA DISAGREE——在当时被设计为“选装项”，甚至在某些飞行阶段被屏蔽。

这意味着：飞行员在面对左右传感器数据不一致时，得不到任何明确提示。

图－1：配备 AOA DISAGREE 告警与 AOA 指示器的 737 MAX 主显示器系统（MDS）主飞行显示器（PFD）[1]

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AOA是什么？

AOA 是Angle of Attack，中文通常叫“攻角”或“迎角”。它指的是飞行器机体参考轴线与相对气流方向之间的夹角——当然主要是机翼和相对气流方向——是飞行器气动状态里非常关键的一个参数。

在无风或风速很小的时候，飞机的地面航迹方向近似等于相对气流方向。这时你可以把飞机“飞行方向”近似看成飞机与空气的相对运动方向。所以大家可以看到飞机的速度飞行和相对气流的方向之间存在一个角度。

图－2：什么是攻角(AOA)

另外，大家可以脑补一下大型客机在降速着陆过程中遇到高速横风的画面。所以在相对气流方向和速度方向并不是一回事。

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图１中AOA DISAGREE到底是什么？

它是一个专业的状态告警，意思是：

左右两个攻角传感器数据不一致

• 在正常飞行中，飞机左右两侧的AOA传感器读数应基本一致。
  

• 当差值超过 10度 并且持续 10秒 以上时，飞控计算机会判定某个传感器出现故障或校准错误，从而触发该告警。

FAA 事后强制要求的整改措施：

1. AOA DISAGREE告警必须成为所有飞机的标准配置，不再是可选功能

2. 告警必须在所有飞行阶段（包括低空）保持可用

3. 配套更新非正常检查单与飞行员培训

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从系统要求回到传感器本身：怎么测才靠谱？

这里需要补充的是，前面提到的波音飞机攻角传感器属于风标式机械测量，而这里讨论的方案则是基于压力特征反算 AoA。在这类压力式方案中，攻角通常不是被直接机械测出，而是通过多孔取压或差压测量获取气流压力差，再结合绝压/静压参考、温度补偿和标定模型换算得到。因此，这类方案对底层传感器的精度、稳定性、温漂控制以及安装一致性提出了较高要求。

Amphenol All Sensors 的AAoA Triple Pressure Sensor系列，正是专门面向AoA应用设计的传感器方案。

图－3：AAOA多合一攻角传感器

它的硬件结构：

• 两个差压通道（P2、P3）

• 一个绝压/静压通道（P1）

• 温度测量(芯片内部温度)

• 24-bit 高分辨率输出

• I²C 或 SPI 数字接口

• 芯片内部压力歧管设计，减少外部引压管（如下图所示）

图－４：AAOA传感器内部管路示意

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它怎么工作？

它不是“直接测角度”，而是：

1. 空气从AoA探头进入

2. 不同端口形成不同压力

3. AAoA读出两个差压 + 一个绝压

4. 芯片内部进行温度补偿与线性校正

5. 由飞控或大气数据计算机将压力换算为攻角

为了获取AOA，转换函数中还可以加入其它必要的参数。请记住，我们还有空速海拔传感器（空速、海拔传感器AUAV）可以测量动压ｑ和静压Ps。

你可以把它理解成一位“空气翻译官”：
用差压通道读准“气流表情”，用绝压通道读准“环境底板”。

当然，这款传感器的使用不像空速测量传感器。

比较而言，空速校准可以理解为是纯粹的压力计量问题，相对直接（见相关文章的链接），可以使用现成的公式计算；而攻角校准，则上升为了空气动力学问题（由压强到角度），对于传感器的微小差异及其敏感，并且必须要通过复杂的飞行或者风洞实验来建立压力与气流角度的真实关系。

小编觉得专业的读者知道应该怎么调教和使用它。请在留言栏里留下您的手笔。

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关键优势：从“能不能测”到“测得稳”

规格书中特别强调：

• 内部存储带有线性修正与温度补偿系数可对测量的压力温度值进行３阶扩展补偿计算

• 在3.3V下标定，但内部稳压器允许 2.7V 至 5.5V 供电

• 所有通道均支持数字输出，可直接接入飞控或大气数据计算机

对于无人机、飞行试验平台、空速/迎角系统来说，这种“少一点管路，多一点确定性”的思路非常实用。

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回到历史：FAA的总结在提醒什么？

FAA的整改要求，本质上是告诉全行业：

重要的不是“传感器有没有装上去”，而是：
输出是否可信、是否冗余、是否可告警、是否可维护。

其中，“AOA DISAGREE 告警始终可用”这一条，其实就是在说：

当左右两个“空气翻译官”给出的结果不一致时，系统必须明确告诉飞行员，而不是让他自己去猜。

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传感器与系统告警的关系

AAoA 这类器件从底层测量层面所做的努力：

• 高精度

• 冗余通道

• 数字输出

• 温度补偿

恰恰为上层实现 AOA DISAGREE 告警 提供了可信的数据基础。
没有稳定的压力测量，再完善的告警逻辑也只是空中楼阁。

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结语

这款传感器把 AoA 测量变成一个可校准、可冗余、可对比、可验证的压力数据问题。

最后，我们用一句直白的话收尾：

让飞行器读懂气流，而不是猜气流。
当两个“翻译官”意见不一致时，主动告诉飞行员。