你所不知道的自動化時代的飛行管理者

時間:2014-04-01

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:飛行自動化一直是一個未知神秘領(lǐng)域,上世紀(jì)70年代,“電傳操縱系統(tǒng)”應(yīng)運而生。電子信號取代了機械操縱,飛行員的操縱輸入轉(zhuǎn)換為電信號傳到助力器,控制飛行舵面,機械系統(tǒng)成為備份。70年代中期,自動駕駛和飛行指引結(jié)合起來,實現(xiàn)了飛機操控的高度自動化。

未來的民用客機會不會實現(xiàn)全自動飛行,或者進一步說,能不能實現(xiàn)無人駕駛?

沒有飛行員,民用客機自己哪兒也去不了。只不過現(xiàn)在的選擇是用手推駕駛桿來發(fā)出指令,還是通過某種介入式技術(shù)來指揮它如何行動?

對此,曾經(jīng)駕駛因鳥擊而造成雙發(fā)空中停車的空客A320迫降于哈德遜河上的英雄機長薩倫伯格的回答是:“這些年來,我遇到過很多人都認(rèn)為:現(xiàn)代化的飛機憑借其智能化和自動化,完全可以實現(xiàn)全自動飛行。這顯然是錯誤的。在一些情況下,自動化可以減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)。但在另外一些情況下,當(dāng)自動化系統(tǒng)并不適用時,使用它反而會增加工作負(fù)擔(dān)。飛行員應(yīng)該知道怎樣合理地使用何種級別的自動化水平。”薩倫伯格坦言自己并非一名反技術(shù)主義者,但他認(rèn)為先進的技術(shù)不能代替經(jīng)驗,也不能代替技巧以及判斷力。

飛行員的角色無可替代

“無人駕駛的民用客機,你會去買票乘坐嗎?出現(xiàn)突發(fā)情況的時候,你會把生命交給機器嗎?”在東航北京分公司機長李峰看來,在民用客機的飛行過程中,飛行員的角色是無可替代的。無論飛機的自動化程度有多高,一旦遇到危險和復(fù)雜情況,機器始終是無法代替人來作決定的。

未來的民用客機會不會實現(xiàn)全自動飛行,或者進一步說,能不能實現(xiàn)無人駕駛?

的確如此。在民用客機自動化、智能化程度越來越高的今天,飛行員的作用并非越來越小,反而越來越重要了。計算機只能按照人的指令執(zhí)行操作,不管飛行員是用雙手還是在技術(shù)的幫助下飛行,從根本上講還是靠他們的大腦來飛,他們要對外部的實際情況如飛機、環(huán)境等保有準(zhǔn)確的“情景意識”,要隨時運用多年積累的經(jīng)驗、知識和技術(shù)來迅速考量,權(quán)衡他們所掌握的一切以及他們未知的事情。

“在飛行過程中,飛行員的重要性體現(xiàn)在,他首先是一名管理者,其次是一名決策者。”李峰認(rèn)為,作為一名管理者,在機器的自動運行當(dāng)中,永遠(yuǎn)是由人來決定什么時候用自動化設(shè)備來減輕當(dāng)下的工作負(fù)擔(dān),用計算機給予飛機指令來代替飛行員的雙手。而另外一些時候,用自動化設(shè)備反而會增加飛行員的工作量。他告訴記者:“如果在五邊進近的過程中,管制員給予機組更換跑道的指令。在沒有計算機的飛機上,你只需在導(dǎo)航接收機上調(diào)節(jié)出新跑道的導(dǎo)航頻率就可以了;而在當(dāng)今自動化程度高的飛機上,卻需要在計算機上花費更長的時間來選擇新的跑道,確認(rèn)新的導(dǎo)航頻率以及跑道相關(guān)數(shù)據(jù),并對照航圖檢查數(shù)據(jù),以確保操作準(zhǔn)確無誤。這樣一來,往往要在計算機上按10多個鍵才能完成操作。”

無時無刻必備的“情景意識”

除此之外,機長的管理者角色還體現(xiàn)在對導(dǎo)航設(shè)施和無線電的管理上。對導(dǎo)航的管理就是決定在飛行過程中的什么階段可以讓飛機自動駕駛;什么階段要斷開自動駕駛,由飛行員自己操作;什么階段斷開飛機的自動駕駛,讓副駕駛?cè)ワw行。

飛機發(fā)展了這么多代,民用客機力爭用最少的人來完成最多的任務(wù),由原先的5人制機組(2名飛行員、1名領(lǐng)航員、1名報務(wù)員、1名機械員)發(fā)展到現(xiàn)在的2人制機組,表面上看人是減少了,似乎較高的自動化替代了很多人力;實際上是剩下的這兩個人的工作負(fù)荷要比原先的5個人還要多。

就拿平時的飛行來說,在上飛機之前,整個機組會開一次準(zhǔn)備會,分配各自的任務(wù)。機長是最高領(lǐng)導(dǎo)者,但也意味著要承擔(dān)沉重的責(zé)任。一名機長應(yīng)當(dāng)具備領(lǐng)導(dǎo)能力,要帶領(lǐng)機組每一名成員像一個整體一樣思考和行動。就像薩倫伯格一樣,在出現(xiàn)發(fā)動機雙發(fā)失效的情況下,在短短8秒內(nèi)就作出了決定,由他操縱飛機,副駕駛協(xié)助完成一些設(shè)備上的操作。與此同時,他還要管理乘務(wù)組,再由乘務(wù)組來管理旅客。就這樣,在緊密銜接和良好配合下,僅僅用了三分半鐘,飛機上的150名旅客便完成了安全撤離。

“每次飛行前,我總會開動腦筋,力爭對當(dāng)日飛行的方方面面做到心中有數(shù)。在一開始就要建立‘情景意識’,在我還沒到機場時,就要弄清楚整個航路的天氣情況、出發(fā)地和目的地的天氣實況與預(yù)報。”在《最高職責(zé)》一書中,薩倫伯格這樣寫道。不可否認(rèn),在現(xiàn)在的飛行中,大部分時間是靠自動駕駛來完成的。但飛行員如果不能保持良好的“情景意識”,勢必會在出現(xiàn)緊急情況的時候無所適從,不知道在哪里下手。

在交流中快速提升經(jīng)驗

“我們對于日常飛行經(jīng)驗的交流是利用每周五召開的例會,風(fēng)雨無阻。上午學(xué)習(xí)案例、規(guī)章、新技術(shù)的運用等,下午就是機長和教員坐在一起探討一些在實際飛行中遇到的問題,像是研修班一樣,每個人都有自己感興趣的領(lǐng)域,比如有的人擅長研究雷達(dá)方面的問題,他就會在例會上和大家分享。現(xiàn)在通信方式比較多,我們有自己的機長微信群。平時飛行中遇到的各種問題等,大家都會實時發(fā)到群里面,比如說今天遇到的風(fēng)有多大,飛行過程中哪個地方的導(dǎo)航設(shè)施有問題等,大家看到了就會你一句、我一句地進行討論。這種交流實時有效,可以從別人的經(jīng)歷中學(xué)到很多東西。”李峰告訴記者。

對于年輕的飛行員來說,在飛行過程中,機長用他多年的飛行經(jīng)驗點撥一句,便勝卻書本無數(shù)。舉個簡單的例子,北京的大側(cè)風(fēng)非常多,在這種天氣條件下,年輕的副駕駛是不允許操縱飛機的,他們只能看。這就需要副駕駛自己先有切身體會,然后在飛行過程中努力觀察機長的操作方式。同時,機長也會告訴副駕駛實際飛行時手上的感覺。大側(cè)風(fēng)對于空客這類電傳飛機的操作要點,不像傳統(tǒng)飛機那樣做好配平就能讓飛機穩(wěn)定在偏流上。當(dāng)飛行員操縱駕駛桿的時候,電傳飛機是依靠與輸入量相對應(yīng)的恒定的滾轉(zhuǎn)率、姿態(tài)的變化率來改變飛機狀態(tài)的。當(dāng)飛行員把駕駛桿回位到中間時,飛機又會被擺平。因此,為了抵抗側(cè)風(fēng),飛行員會非常輕微地掰桿,并不斷地修正。這也就是空客飛行員常說的“小碎桿”。

“但是冬天風(fēng)特別大的時候怎么辦,難道還有‘大碎桿’嗎?”面對記者的提問,李峰笑著搖搖頭:“在風(fēng)大且亂的情況下,駕駛桿的修正非常頻繁。如果不盡早斷開自動駕駛,就不會有這種切身的感受。比如我斷開自動駕駛晚一點,在400英尺~500英尺時斷開,就有可能在還沒適應(yīng)這種風(fēng)亂的情況時飛機就接地了,這樣操作的風(fēng)險是非常大的;而斷開自動駕駛早,又導(dǎo)致操作太過頻繁。所以,要掌握好合適的時機,這些都要靠飛行員的經(jīng)驗。”

早期飛機簡單的機械操作系統(tǒng)需要靠人力通過鋼索或拉桿來控制飛行舵面,才能克服空氣動力作用在舵面上的阻力作用力,并依靠這種直接感覺來操控飛機。

1914年,代替人工感覺的陀螺問世了,它可以幫助駕駛員測量飛機的姿態(tài)并保持穩(wěn)定。

隨著飛機尺寸、重量和速度的不斷增加,飛行員靠人力越來越難以克服飛行舵面上的空氣阻力氣動力。20世紀(jì)30年代,第一代自動駕駛系統(tǒng)問世。

到了上世紀(jì)40年代,助力操縱系統(tǒng)——液壓助力作動器被發(fā)明出來,并應(yīng)用于飛機操控系統(tǒng),幫助飛行員控制飛機。

上世紀(jì)70年代,“電傳操縱系統(tǒng)”應(yīng)運而生。電子信號取代了機械操縱,飛行員的操縱輸入轉(zhuǎn)換為電信號傳到助力器,控制飛行舵面,機械系統(tǒng)成為備份。70年代中期,自動駕駛和飛行指引結(jié)合起來,實現(xiàn)了飛機操控的高度自動化。70年代末,計算機技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,使自動駕駛儀的功能迅速擴展,純電傳操縱系統(tǒng)主導(dǎo)的自動飛行控制系統(tǒng)誕生。

進入21世紀(jì),伴隨導(dǎo)航、通信的技術(shù)進步,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)比傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)更加精確。

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