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自动飞行:朋友还是仇人?听听刘清贵机长怎么说

来源:民航资源网 作者:刘清贵 2019-06-05 22:22:42 我来说两句(0)

专业分类飞行 文章编号】2-2019-0052

  

  近日,有人提出一个问题:自动飞行究竟是飞行员的朋友还是仇人?

  对此,不少飞行员都有自己的看法。有人认为,飞机越先进,自动化程度越高,飞行员的人工操纵能力就越弱;也有人讲,自动飞行出故障后容易让人犯晕,人工操纵合格即可,关键要抓不守规矩的行为;还有人说,在人工飞行时,飞行员可以提前评估与预测,能感受到偏差变化,但自动飞行只会在偏差很大时才突然交给飞行员操纵……

  笔者认为,上述说法主要源于人机界面不匹配、不熟练、不对称,我们应该给自动飞行正名。

  自动化、智能化是发展的必然趋势

  什么是飞行自动化?简而言之,就是由机组选择,将机组完成的部分任务分配给机器完成。自动飞行还包括警告与警戒系统,它代替了人的监视或扩充了人的决策(这可能不是由机组选择的,而是预先指定的,如系统监控、飞行状态监控、火警探测)。

  自动飞行最初的目的是通过控制空气动力面来稳定航空器姿态。几十年来,计算机技术得到了突飞猛进的发展,并被广泛应用到飞机驾驶舱中,带来了飞机的革命。计算机显示技术的应用能显示更多的合成及灵活信息,便于更好地模仿外部世界(地图显示),显示更强大的系统状态信息(电子监控图),以及进行复杂的系统或机组交流。通过功能强大的飞行管理系统,机组人员可以编制部分飞行程序。软件与电线连接逐步取代了机械连接,使飞行操纵和系统命令结构发生了革命性的变化。

  驾驶舱由各种自动化设备组成,包括自动化、自动功能、复杂的飞行员辅助系统,以及众多的子计算机系统。自动化设备的大量使用,使飞行方式发生了重大变化,飞行员的职责从操纵为主向监控为主过渡。飞行自动化还解决了很多安全难题,如增强型近地警告(EGPWS)帮助飞行员避免了多起可控飞行撞地事故,近地飞行安全性提高了95%以上;空中交通警戒与防撞系统(TCAS)为空中防相撞、提升空间容量创造了条件;现代气象雷达为规避危险天气、提高全天候飞行能力开辟了空间。如果没有卫星导航技术,我们就不可能有全球化的自由飞行;如果没有PBN技术,四川、西藏、青海的高高原、复杂机场难以正常运行;如果没有自动飞行系统的协助,即便能够将一个平常航班完整地飞下来,但机组人员也可能累成“狗”。

  可以说,自动化、智能化给民用航空既带来了效益,又提高了安全水平。这是行业发展的必然趋势。

  自动化航空系统的局限

  既然自动飞行这么好,为什么还有人将其贬损为“仇人”呢?

  有研究机构认为,飞机驾驶舱内有60多个与自动化相关的问题,可分为情景意识、自动化自满、自动化胁迫等九大类。排在第一位的是失去情景意识。它是在飞行员对航空器及其与周围环境的关系缺乏认知或认知错误时发生的。曾经发生过这样一起不安全事件:一架波音707飞机在纽芬兰上空35000英尺(约10668米)飞行时,出现自动驾驶断开并开始向下滚转的情况,直到飞机开始失去控制,机组才发觉自动驾驶早就断开了,机组将飞机改出,飞行高度已经掉到了6000英尺(约1828米)。

  关于自动飞行,笔者比较赞同中国民航大学刘汉辉、孙瑞山等教授的观点。他们认为,现代自动化航空系统有三大局限。

  一是系统是人设计的“机器”,只能恰当地处理那些预想并选定的情况。快速检查单、ECAM程序等只能处理典型的故障和不正常情况,更多时候要靠机组充分发挥主观能动性。如川航3U8633航班面临险情,机长刘传健临危不惧、果断处置,才将整架飞机挽救回来。遇到这些带有不确定性、需要抽象思维和分析的情况,目前还是人工操纵占上风。因此,不能指望自动飞行包揽一切,机组尤其是机长要牢牢掌握飞机运行控制的主动权。

  二是系统只在设计状态下工作性能最好。通常,这个设计状态与最常用、最主要的运行状态相吻合。偏离这个状态,工作性能就会降低;超出允许的权限,安全运行就难以保证。所以,现代航空界强调标准操作程序,这是最基本的安全要求。只有使用标准操作程序,才能保证系统参数保持在正常工作范围内,自动飞行才能充分发挥作用。一旦使用非标准操作或超出了正常运行范围,随时都可能发生意想不到的情况。

  三是自动化航空系统靠人把安全关。一方面,自动设备可能出现故障,要靠人及时发现并接手飞机操纵。另一方面,飞机是设计者权衡各种矛盾的结果,会将一些“缓慢”运动留给飞行员处理。这似乎已经成为航空界的一种惯例。可见,当设计者遇到难以处理的矛盾时,常常把飞行员“设计”成最后一道安全关口。如果飞行员忽视对飞行状态的监控,“缓慢”运动会累积成大的偏差,最后一道关口失守,就很可能酿成事故。事故调查发现,许多情况都会涉及自动飞行,自动飞行便背上了“仇人”的黑锅。

  统筹自动飞行与人工飞行

  那么,如何处理自动飞行与人工飞行的关系?

  一是必须正视操纵能力下降的现实问题。与过去的原始飞行模式相比,现代飞行员的手控操纵能力确实有不尽人意的地方。训练是获取、保持和提高飞行技术的唯一途径。在飞行员培训上,笔者认为,应协调处理好两对矛盾:首先要处理好常规动作与高难度技术课目的矛盾。每种机型都有相对复杂、安全相关度较高的故障项目。如果这些故障处置不好,最终很可能酿成飞行事故。因此,各公司对这类故障极为重视,在训练大纲中都将其作为必练、必考项目,在训练课目设置、时间分配、检查员考试出题上对这些课目都要重点覆盖。航班飞行不是比武打擂台,而是众多飞行员的日常生产行为。因此,对他们的训练应以满足运行需求,确保安全裕度为目的,既要照顾重点课目,又要兼顾常规课目。每年都会发生上百起飞行事故征候,但绝大多数都源自常规动作。所以,对于安全运行来说,没有不重要的课目,样样都须过硬。

  其次要处理好训练个性化与训练整体要求的矛盾。每位飞行员的个性、心理特征不尽相同,知识能力结构、技术表现也存在一定差异,所以对飞行训练的需求因人而异。在完成必训课目的基础上,要针对受训者的实际技术需求进行个性化补差训练。在实际操纵技术方面,通过快速存取记录器品质监控、航线技术检查、机组自愿报告,诊断其在技术上存在的不足,做到本人清楚,管理者心里有数。在实施训练之前,教员应全面了解受训者的技术情况与理论水平,有针对性地修订教案,预先讲解,上了模拟机或飞机,充分运用“示范、提示、放手”等教学手段,抓好补差训练。检查员应了解被考人的技术情况,对有技术缺陷的地方要设计编排考试课目,进行实际技术检验,确实达到大纲标准才能签字通过。只有“飞行员本人—管理者—教员—检查员”联动,抓好个性化训练,才能真正提高整体训练效能。

  二是要积极发挥自动飞行的作用。要充分利用新设备、新技术,为安全飞行提供更大的保护裕度。不论是在正常状态还是非正常状态下,都要充分发挥自动化飞行的作用,充分将人解放出来,监控更高一级的飞行动态。空客系列飞机有个著名的“金科玉律”,第一条是“操纵飞机、导航和通信”。“操纵飞机”要求把杆飞行员(PF)监控并控制俯仰姿态、坡度角、空速、推力等,“监控”自然是让飞机处于自动飞行状态之下。“金科玉律”第二条是“任何时候都要合理使用自动化”。飞机装备了各种级别的自动化系统以执行特定任务,机组必须根据飞行情况和需要完成的任务来确定如何合理地使用自动化系统。

  三是航班飞行首要任务是确保安全。为进一步提高航班飞行安全的可靠性,我们有必要优化飞行习惯做法。例如,航班着陆是不是都要脱开自动驾驶,改为人工操纵落地?难道实施自动着陆有违规定?当然不是每座机场、每条跑道都能实施自动着陆,但当外界天气相对复杂、机组相对疲劳、操纵能力相对偏弱时,对于可以实施自动着陆的机场和航班架次,笔者优先推荐自动着陆方式。这样可以人尽其才、物尽其用,将飞行安全建立在科学稳妥的基础之上。我们不能为了获得一次实际操纵飞机着陆的机会而抛开强大的自动飞行系统,将整个着陆过程置于危险中。

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