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飞机自动化技术的“行”与“思”?

行业聚焦点中国仪表网2014年04月02日 10:51人气:4398

      导读:没有飞行员,民用客机自己哪儿也去不了。只不过现在的选择是用手推驾驶杆来发出指令,还是通过某种介入式技术来指挥它如何行动?

    中国仪表网讯  未来的民用客机会不会实现全自动飞行,或者进一步说,能不能实现无人驾驶?

 
     对此,曾经驾驶因鸟击而造成双发空中停车的空客A320迫降于哈德逊河上的英雄机长萨伦伯格的回答是:“这些年来,我遇到过很多人都认为:现代化的飞机凭借其智能化和自动化,完全可以实现全自动飞行。这显然是错误的。在一些情况下,自动化可以减轻飞行员的工作负担。但在另外一些情况下,当自动化系统并不适用时,使用它反而会增加工作负担。飞行员应该知道怎样合理地使用何种级别的自动化水平。”萨伦伯格坦言自己并非一名反技术主义者,但他认为先进的技术不能代替经验,也不能代替技巧以及判断力。

      飞行员的角色无可替代

      “无人驾驶的民用客机,你会去买票乘坐吗?出现突发情况的时候,你会把生命交给机器吗?”在东航北京分公司机长李峰看来,在民用客机的飞行过程中,飞行员的角色是无可替代的。无论飞机的自动化程度有多高,一旦遇到危险和复杂情况,机器始终是无法代替人来作决定的。

      的确如此。在民用客机自动化、智能化程度越来越高的今天,飞行员的作用并非越来越小,反而越来越重要了。计算机只能按照人的指令执行操作,不管飞行员是用双手还是在技术的帮助下飞行,从根本上讲还是靠他们的大脑来飞,他们要对外部的实际情况如飞机、环境等保有准确的“情景意识”,要随时运用多年积累的经验、知识和技术来迅速考量,权衡他们所掌握的一切以及他们未知的事情。

      “在飞行过程中,飞行员的重要性体现在,他首先是一名管理者,其次是一名决策者。”李峰认为,作为一名管理者,在机器的自动运行当中,永远是由人来决定什么时候用自动化设备来减轻当下的工作负担,用计算机给予飞机指令来代替飞行员的双手。而另外一些时候,用自动化设备反而会增加飞行员的工作量。他告诉记者:“如果在五边进近的过程中,管制员给予机组更换跑道的指令。在没有计算机的飞机上,你只需在导航接收机上调节出新跑道的导航频率就可以了;而在当今自动化程度高的飞机上,却需要在计算机上花费更长的时间来选择新的跑道,确认新的导航频率以及跑道相关数据,并对照航图检查数据,以确保操作准确无误。这样一来,往往要在计算机上按10多个键才能完成操作。”

      无时无刻必备的“情景意识”

      飞机发展了这么多代,民用客机力争用最少的人来完成最多的任务,由原先的5人制机组(2名飞行员、1名领航员、1名报务员、1名机械员)发展到现在的2人制机组,表面上看人是减少了,似乎较高的自动化替代了很多人力;实际上是剩下的这两个人的工作负荷要比原先的5个人还要多。

      就拿平时的飞行来说,在上飞机之前,整个机组会开一次准备会,分配各自的任务。机长是最高领导者,但也意味着要承担沉重的责任。一名机长应当具备领导能力,要带领机组每一名成员像一个整体一样思考和行动。就像萨伦伯格一样,在出现发动机双发失效的情况下,在短短8秒内就作出了决定,由他操纵飞机,副驾驶协助完成一些设备上的操作。与此同时,他还要管理乘务组,再由乘务组来管理旅客。就这样,在紧密衔接和良好配合下,仅仅用了三分半钟,飞机上的150名旅客便完成了安全撤离。

      除此之外,机长的管理者角色还体现在对导航设施和无线电的管理上。对导航的管理就是决定在飞行过程中的什么阶段可以让飞机自动驾驶;什么阶段要断开自动驾驶,由飞行员自己操作;什么阶段断开飞机的自动驾驶,让副驾驶去飞行。

      在夏季雷雨、冬季大风等复杂气象条件下,飞行员会尽力避开造成颠簸的紊流。他们会与公司签派人员联系,看怎样调整航路以找到更平稳的气流,会请求空管人员帮忙改变飞行高度以使飞行更舒适,或者请他们帮忙从邻近的航班获得这方面的信息。造成颠簸的紊流经常是无法预测的,有时也是无法避开的。但是飞行员们会尽力去寻找平稳的气流,让旅客乘机更加舒适,这些都是机器不可能做到的。

      “每次飞行前,我总会开动脑筋,力争对当日飞行的方方面面做到心中有数。在一开始就要建立‘情景意识’,在我还没到机场时,就要弄清楚整个航路的天气情况、出发地和目的地的天气实况与预报。”在《最高职责》一书中,萨伦伯格这样写道。不可否认,在现在的飞行中,大部分时间是靠自动驾驶来完成的。但飞行员如果不能保持良好的“情景意识”,势必会在出现紧急情况的时候无所适从,不知道在哪里下手。

      在交流中快速提升经验

      “我们对于日常飞行经验的交流是利用每周五召开的例会,风雨无阻。上午学习案例、规章、新技术的运用等,下午就是机长和教员坐在一起探讨一些在实际飞行中遇到的问题,像是研修班一样,每个人都有自己感兴趣的领域,比如有的人擅长研究雷达方面的问题,他就会在例会上和大家分享。现在通信方式比较多,我们有自己的机长微信群。平时飞行中遇到的各种问题等,大家都会实时发到群里面,比如说今天遇到的风有多大,飞行过程中哪个地方的导航设施有问题等,大家看到了就会你一句、我一句地进行讨论。这种交流实时有效,可以从别人的经历中学到很多东西。”李峰告诉记者。

      对于年轻的飞行员来说,在飞行过程中,机长用他多年的飞行经验点拨一句,便胜却书本无数。举个简单的例子,北京的大侧风非常多,在这种天气条件下,年轻的副驾驶是不允许操纵飞机的,他们只能看。这就需要副驾驶自己先有切身体会,然后在飞行过程中努力观察机长的操作方式。同时,机长也会告诉副驾驶实际飞行时手上的感觉。大侧风对于空客这类电传飞机的操作要点,不像传统飞机那样做好配平就能让飞机稳定在偏流上。当飞行员操纵驾驶杆的时候,电传飞机是依靠与输入量相对应的恒定的滚转率、姿态的变化率来改变飞机状态的。当飞行员把驾驶杆回位到中间时,飞机又会被摆平。因此,为了抵抗侧风,飞行员会非常轻微地掰杆,并不断地修正。这也就是空客飞行员常说的“小碎杆”。

      “但是冬天风特别大的时候怎么办,难道还有‘大碎杆’吗?”面对记者的提问,李峰笑着摇摇头:“在风大且乱的情况下,驾驶杆的修正非常频繁。如果不尽早断开自动驾驶,就不会有这种切身的感受。比如我断开自动驾驶晚一点,在400英尺~500英尺时断开,就有可能在还没适应这种风乱的情况时飞机就接地了,这样操作的风险是非常大的;而断开自动驾驶早,又导致操作太过频繁。所以,要掌握好合适的时机,这些都要靠飞行员的经验。”

      链接

      早期飞机简单的机械操作系统需要靠人力通过钢索或拉杆来控制飞行舵面,才能克服空气动力作用在舵面上的阻力作用力,并依靠这种直接感觉来操控飞机。

      1914年,代替人工感觉的陀螺问世了,它可以帮助驾驶员测量飞机的姿态并保持稳定。

      随着飞机尺寸、重量和速度的不断增加,飞行员靠人力越来越难以克服飞行舵面上的空气阻力气动力。20世纪30年代,第一代自动驾驶系统问世。

      到了上世纪40年代,助力操纵系统——液压助力作动器被发明出来,并应用于飞机操控系统,帮助飞行员控制飞机。

      上世纪70年代,“电传操纵系统”应运而生。电子信号取代了机械操纵,飞行员的操纵输入转换为电信号传到助力器,控制飞行舵面,机械系统成为备份。70年代中期,自动驾驶和飞行指引结合起来,实现了飞机操控的高度自动化。70年代末,计算机技术和控制技术的发展,使自动驾驶仪的功能迅速扩展,纯电传操纵系统主导的自动飞行控制系统诞生。

      进入21世纪,伴随导航、通信的技术进步,卫星导航系统比传统的惯性导航系统更加精确。

(原标题:自动化时代的飞行管理者)

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