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1990年代には、ボーイング737旅客機の方向舵に影響を与える一連の問題により、複数の事故が発生しました。2つの別々の事故（ユナイテッド航空585便とUSエア427便）では、パイロットが突然の予期せぬ方向舵の動きにより機体の制御を失い、その結果発生した墜落事故で乗客乗員157人全員が死亡しました。[ 1 ]同様の方向舵の問題により、少なくとももう1つのボーイング737便で一時的に制御不能になった後、最終的に問題の原因が特定されました。
国家運輸安全委員会は、これらの事故は航空機の方向舵の意図しない動きを引き起こす可能性のある設計上の欠陥の結果であると判断した。[ 2 ]： 13 [ 3 ]： ix
連邦航空局が運航中のすべてのボーイング737型機に改修を命じた後、問題は解決した。2016年、元NTSB調査官のジョン・コックスは、NTSBがボーイングに再設計された部品の導入を強制して以来、方向舵反転事故は発生していないため、NTSBの調査結果が正しかったことが時間とともに証明されたと述べた。[ 4 ]
当時運用されていた他の双発大型輸送機とは異なり、ボーイング737は単一の方向舵パネルと単一の方向舵アクチュエータで設計されていた。[ 2 ]： 14単一の方向舵パネルは、単一の油圧式パワーコントロールユニット（PCU）によって制御される。[ 2 ]： 13 PCU内部には、パイロットの方向舵ペダルまたは航空機のヨーダンパーシステムからの入力に基づいて、油圧流体の流れを制御して方向舵を動かすデュアルサーボバルブがある。[ 2 ]： 19影響を受けたボーイング737のPCUは、ボーイング社が設計し、パーカー・ハネフィン社が製造した。[ 2 ]： 20
1991年3月3日、ユナイテッド航空585便（ボーイング737-200型機）がコロラド州コロラドスプリングスへの着陸を試みる際に墜落した。着陸進入中に機体は右に傾き、機首を下げてほぼ垂直に急降下した。[ 2 ]： ixその結果、墜落により機体は破壊され、乗員乗客25名全員が死亡した。[ 2 ]： ix NTSBは事故を調査したが、墜落の原因を決定的に特定することはできなかった。585便の方向舵PCUは深刻な損傷を受けており、PCUの動作テストは不可能であった。[ 3 ]： 47乗務員の経歴を調査した結果、585便の機長は運航手順を厳守し、保守的な飛行アプローチをとっていたことが判明した。[ 3 ]： 47フライト585の機長と以前に同乗したことのある副操縦士は、乱気流の中で着陸する際に、着陸が危険と思われる場合は着陸やり直しを宣言することに機長は問題ないと言っていたと報告した。[ 3 ]： 48副操縦士は、以前に一緒に飛行した際に機長から「非常に有能」だと評価されていた。[ 3 ]： 48 NTSBが入手した気象データによると、フライト585は水平軸の風渦に遭遇し、機体が横転した可能性があったが、それが実際に起こったこと、あるいは横転の原因となったことを決定的に証明することはできなかった。[ 3 ]： 48-49
1992年12月8日、NTSBは、当時NTSBが事故の最も可能性の高い2つの原因と考えていたものを特定した報告書を公表した。1つ目の可能性は、航空機の方向制御システムが誤作動を起こし、ラダーが事故を引き起こすような動きをしたというものだった。2つ目の可能性は、天候の乱れによって突然のラダーの動きや制御不能が生じたというものだった。委員会は、どちらの説も事故の推定原因として結論付けるには十分な証拠がないと判断した。[ 2 ]： ix [ 3 ]： 49これは、NTSBの歴史上、推定原因が特定されないまま調査を終了し、最終的な航空機事故報告書を公表した4例目だった。[ 5 ]
1994年9月8日、USエア427便（ボーイング737-300型機）がペンシルベニア州ピッツバーグ近郊で墜落した。ピッツバーグ国際空港への着陸進入中、427便は突然左に傾いた。パイロットは一時的に右に傾けて機体を水平に戻すことができたが、再び左に傾き、パイロットは回復できなかった。[ 3 ]： 4この墜落により、乗員乗客132名全員が死亡した。[ 3 ]： 9 NTSBは調査の初期段階で、427便の墜落は、ユナイテッド航空585便の墜落の疑われる原因（ただしまだ確定していない）と同様に、意図しない、または指示されていない方向舵の動きによって引き起こされた可能性があることに気づいた。[ 3 ]： 44その結果、NTSBは427便の調査中にユナイテッド航空585便のパーカー・ハニフィンPCUサーボの追加テストを実施した。 [ 2 ]： 73
調査官が直面した問題の一つは、フライトデータレコーダー（FDR）によって生成されたデータの精度が比較的低いことであった。FDRは、一定間隔でのみ操縦入力を記録し、サンプル間にかなりの時間差があり、その間はパイロットが操縦桿をどのように操作してもデータが記録されなかった。この精度の低さにより、ボーイング社はNTSBとは異なる方法でデータを解釈することが可能となり、製造元はパイロットが後方乱気流事故に誤って対応したと疑い、主張するに至った。[ 6 ]
NTSBの要請により、ブリティッシュ・エアウェイズ（BA）のボーイング747-400に搭載されたペニー＆ジャイルズ社製クイックアクセスレコーダー（QAR）のデータがBAからNTSBに提供された。このデータはロンドン発バンコク行きのフライトのもので、離陸時に機体が意図しない昇降舵の動きと瞬間的な昇降舵の反転に見舞われた。その後、機体は安全に着陸した。BAの747-400に搭載されたQARは、FDRシステムと並行して、データ管理ユニットと連携して、制御入力値を含むより多くの航空機パラメータデータをより高いレートで受信および記録した。[ 7 ]このBAのデータは、737の方向舵に使用されている同様のバルブ設計に対する新たな疑念につながった。この以前のBAの事故の結果、ボーイングは実際に747の昇降舵サーボシステムの設計を変更し、変更されたシステムは運用中のすべての747-400に遡及的に取り付けられた。[ 6 ]
1996年6月9日、NTSBによるフライト427の調査がまだ進行中であった頃、イーストウィンド航空517便のパイロットは、ニュージャージー州トレントンからバージニア州リッチモンドへ飛行中に、ボーイング737-200型機の操縦を一時的に失った。[ 2 ]： ix リッチモンドへの着陸進入中に、機体は2回にわたって方向舵の反転現象に見舞われた。過去2回の事故とは異なり、517便の方向舵の問題は自然に解消し、パイロットは安全に着陸することができた。搭乗していた53人のうち1人が負傷した。[ 3 ]： 51
NTSBはイーストウィンド航空の事故を調査し、ユナイテッド航空585便とイーストウィンド航空517便の両方からの情報を、現在進行中のユナイテッド航空427便墜落事故の調査に組み込んだ。[ 3 ]： 44
イーストウィンド航空517便は無事着陸し、パイロットも生存していたため、NTSBは事故機と同様の問題を経験した機体で試験を実施し、パイロットへの聞き取り調査によって事故状況に関する追加情報を得ることができた。機長は事故後のNTSBへの聞き取り調査で、飛行中に乱気流に遭遇したことはなく、着陸降下中に、パイロット2人ともラダーペダルを操作していないにもかかわらず、ラダーが「キック」または「バンプ」したと感じたと述べた。[ 3 ]： 51機体が急に右に傾いたとき、機長は左エルロンを操作し、ラダーを動かそうとしたが、ラダーペダルの操作感は通常よりも重く、機長の操作に反応しないようだった。機長の操縦操作でロールの乱れがすぐに解消されなかったため、機長は補正のために右エンジンのスロットルを上げた。[ 3 ]： 51-52
NTSBとボーイングのエンジニアは、フライト517とフライト427のPCU、他の航空機で使用されているPCU、およびまだ飛行に使用されていない新品のPCUについて一連のテストを実施しました（フライト585のPCUは回収されましたが、損傷がひどく、この方法でテストすることはできませんでした）。[ 3 ]： 71、81～85テストの結果、特定の状況下では、PCUのデュアルサーボバルブが詰まって、パイロットの入力とは反対方向に方向舵が偏向する可能性があることがわかりました。[ 3 ]： 81～85熱衝撃テストでは、冷えたPCUに熱い油圧作動油を注入することで、意図しない方向舵の動きを再現できることがわかりました。熱衝撃により、サーボのセカンダリスライドがサーボハウジングに詰まってしまい、セカンダリスライドが詰まると、プライマリスライドがパイロットのコマンドとは反対の方向舵の動きをもたらす位置に移動する可能性があります。[ 2 ] : 79 [ 3 ] : 294 NTSBは、3件の方向舵事故（ユナイテッド航空585便、USエアウェイズ427便、イーストウィンド航空517便）はすべて、PCUのセカンダリースライドの詰まりとプライマリースライドの過剰な移動が原因で方向舵が反転した可能性が最も高いと結論付けた。[ 3 ] : 294
1999年3月24日、NTSBは4年間の調査を経て、フライト427の推定原因の調査結果を発表した。NTSBは、フライト427の墜落の推定原因はPCUサーボの誤作動による方向舵の反転であると結論付けた。[ 3 ]： 295 2年後、NTSBはフライト585の事故に関する修正事故報告書を発表し、その事故についても同様の推定原因を発見した。
NTSBの調査結果を受けて、連邦航空局は2002年11月12日までにすべての737型機のサーボバルブを交換するよう命じた。[ 8 ]また、FAAはパイロットが予期せぬ操縦系統の動きに対処するための新しい訓練手順も命じた。
以下のボーイング737型機の事故も、方向舵PCUの不具合が原因であると疑われている。
1997年12月19日、シルクエア185便がインドネシアで墜落し、104人が死亡した。墜落はボーイング737-300型機が急角度で地面に向かって横転し急降下した事故であったため、調査官はPCUサーボの故障による方向舵のハードオーバーの可能性を検討した。[ 12 ]調査を主導したインドネシア国家運輸安全委員会は、2000年12月14日の最終報告書で「事故の原因を説明する証拠は見つからなかった」と結論付けた。[ 13 ] : 24しかし、同じ日に調査に参加した米国のNTSBも、インドネシアNTSCの調査結果と矛盾する独自の最終報告書を発表した。[ 13 ] : 24–25 NTSBの報告書は、機械的故障を排除するのに十分な証拠があると判断し（NTSB/パーカー・ハニフィンによるシルクエア墜落事故で回収された疑わしいPCU/デュアルサーボユニットの調査に基づく）、事故の推定原因は「パイロットの意図的な操作」、おそらく機長が機首下げ操縦圧力を継続的に加えることで故意に航空機を墜落させたことであるとした。[ 13 ] : 24–25 [ 14 ]
2004年、回収されたPCU/デュアルサーボユニットの独立調査の後、NTSBの事故に関する結論を聞いたり検討したりすることを許されなかったロサンゼルスの陪審は、737の方向舵が墜落の原因であると裁定し、PCU/デュアルサーボ部品メーカーであるパーカー・ハニフィンに原告家族に4400万米ドルを支払うよう命じた。 [ 15 ]パーカー・ハニフィンはその後、この判決を不服として控訴し、非公開の金額で法廷外で和解した。
ディスカバリーチャンネルカナダのテレビシリーズ「メーデー」（一部の地域では「航空機事故調査」または「航空機災害」と呼ばれる）は、2007年のエピソード「隠された危険」（一部の国では「謎の墜落事故」として放送）で、NTSBの737型機の方向舵の調査をドラマ化した。[ 5 ]
メーデーは、2012年のエピソード「限界まで追い詰められて」（一部の国では「プレッシャーのかかるパイロット」として放送）で、シルクエアの墜落事故の調査と訴訟、そして737の方向舵論争との関連性をドラマ化した。[ 12 ]