上完课,刘红林老师递给沈笑夫一本杂志,说:“我去上厕所,你看看孙瑞山、刘汉辉写的这篇文章——《自动驾驶与安全飞行》”
沈笑夫道了声谢谢,然后接过杂志看了起来:
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自动化程度越来越高是民用航空的一个突出特点,现代飞机的自动控制系统已经达到了非常复杂、相当完善的程度。
从超大规模集成电路到电传操纵,从5人机组到2人机组民航业获得了极大的经济效益、社会效益和安全效益。
从理论上讲,自动化在某些方面取代了人,避免了人的错误从而使航空器的运行更加安全。
的确,目前民航已经达到了很高的安全水平,民航运输已成为最安全的运输方式之一。
但是,世界上仍然在不断地发生航空事故,高度自动化的飞机也在发生事故。
从统计数字我们可以看到,自80年代以来,在世界范围内的定期航班亿客公里死亡人数和百万次离港事故次数在近20年的时间内变化很小。
据此,一些航空专家预测,随着航空运输量的增加,到2010年每年将有18至53起喷气机机毁事故的发生。
显然由此导致的人员伤亡的损失是不能被世界接受的。
那么世界范围内的民航飞机事故率近20年来几乎没有变化,是否意味着新一代高度自动化的飞机的事故率与传统飞机的事故率相同呢?
【一、自动化飞机的安全效益】
当前,各种类型、不同年代的飞机同时在世界各地运行,对所有事故进行统计得到的事故率的结论过于笼统,有必要将自动化飞机与传统飞机分别进行统计和分析。
图表给出了世界范围内的不同年代喷气客机的百万次离港死亡事故率。
其中,第二代喷气客机包括:b727,trident,puter)、cdu(controldisplayunit)、fadec(fullauthoritydigitalelectronicscontrol)的使用带来了新的工作方式,引入了新的人机关系和人机界面,这些新的东西与传统的工作方式和思维方式发生了矛盾和冲突,从而导致了新问题的发生。
另外,自动化装置(或系统)都是在分析已知问题的基础上设计的,换言之它所能处理的是设计者所能考虑到的情况,一旦设计者没有考虑到的情况发生,自动化系统也就可能变得无能为力了。
通过对现代喷气客机与自动化相关事故的分析,可以看出其事故有如下特征。
一是错误地选用飞行模式
现代飞机增加了预先输入数据、预定飞行模式的工作方式。
当选择了不恰当的工作方式飞行时,遇上复杂情况时就有可能导致事故。
例如,巴西brasilia公司的一架飞机自动飞行时,采用的是俯仰方式而不是爬升或空速方式爬升至巡航高度。
高俯仰角使空速减慢,并由于机体结冰导致突然失速,损失3657.6m(12000ft)的高度,飞机在改出下降的过程中和随后的紧急着陆时遭到损坏。
二是过分依赖自动驾驶,忽略了对飞机的监控。
由于自动驾驶成功地取代了许多原先由人来完成的工作,在某些方面甚至比人做的更好,因此某些驾驶员产生了过分依赖自动驾驶的思想。
当飞行环境发生变化或飞机发生某些故障时,自动驾驶仪将仍按照正常设计条件运作,自动地进行调节以维持给定模态进行飞行,设定的参数被自动驾驶仪维持着,但其它的参数发生了变化,飞机的姿态发生了变化,使飞机进入危险状态。
另外,自动驾驶修正能力有限,一旦修正能力饱和,就失去了修正能力,如果此时驾驶员仍然指望自动驾驶,那就更加危险了。
例如,1992年某航空公司一架b737-300飞机,在临近机场下降改平飞时,自动油门发生故障,右发一直保持慢车位,造成飞机长时间推力不对称,结果自动驾驶横侧操纵能力饱和致使飞机坡度不断增加。
当飞行员发现情况异常时,为时已晚。
另一次类似的事故发生在1995年,一架罗马尼亚航空公司的a310飞机,起飞时使用了自动油门和自动控制推力。
当飞机爬升到609.6m(2000ft)高度时,自动控制推力选择了爬升推力,此时自动油门发生故障,飞机左发推力降为慢车,而右发仍然维持起飞推力,造成飞机推力不对称,飞机坡度迅速增加、高度降低。
这两起事故都是由于自动油门故障导致的事故。
实际上,两起事故都可以由驾驶员及时断开自动油门改为手动操纵油门得以避免。
但是,对自动驾驶的依赖性,导致驾驶员没有对飞机和自动驾驶实施有效的监控,驾驶员没有及时改为手动操纵,结果贻误了时机导致了事故。
沈笑夫道了声谢谢,然后接过杂志看了起来:
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自动化程度越来越高是民用航空的一个突出特点,现代飞机的自动控制系统已经达到了非常复杂、相当完善的程度。
从超大规模集成电路到电传操纵,从5人机组到2人机组民航业获得了极大的经济效益、社会效益和安全效益。
从理论上讲,自动化在某些方面取代了人,避免了人的错误从而使航空器的运行更加安全。
的确,目前民航已经达到了很高的安全水平,民航运输已成为最安全的运输方式之一。
但是,世界上仍然在不断地发生航空事故,高度自动化的飞机也在发生事故。
从统计数字我们可以看到,自80年代以来,在世界范围内的定期航班亿客公里死亡人数和百万次离港事故次数在近20年的时间内变化很小。
据此,一些航空专家预测,随着航空运输量的增加,到2010年每年将有18至53起喷气机机毁事故的发生。
显然由此导致的人员伤亡的损失是不能被世界接受的。
那么世界范围内的民航飞机事故率近20年来几乎没有变化,是否意味着新一代高度自动化的飞机的事故率与传统飞机的事故率相同呢?
【一、自动化飞机的安全效益】
当前,各种类型、不同年代的飞机同时在世界各地运行,对所有事故进行统计得到的事故率的结论过于笼统,有必要将自动化飞机与传统飞机分别进行统计和分析。
图表给出了世界范围内的不同年代喷气客机的百万次离港死亡事故率。
其中,第二代喷气客机包括:b727,trident,puter)、cdu(controldisplayunit)、fadec(fullauthoritydigitalelectronicscontrol)的使用带来了新的工作方式,引入了新的人机关系和人机界面,这些新的东西与传统的工作方式和思维方式发生了矛盾和冲突,从而导致了新问题的发生。
另外,自动化装置(或系统)都是在分析已知问题的基础上设计的,换言之它所能处理的是设计者所能考虑到的情况,一旦设计者没有考虑到的情况发生,自动化系统也就可能变得无能为力了。
通过对现代喷气客机与自动化相关事故的分析,可以看出其事故有如下特征。
一是错误地选用飞行模式
现代飞机增加了预先输入数据、预定飞行模式的工作方式。
当选择了不恰当的工作方式飞行时,遇上复杂情况时就有可能导致事故。
例如,巴西brasilia公司的一架飞机自动飞行时,采用的是俯仰方式而不是爬升或空速方式爬升至巡航高度。
高俯仰角使空速减慢,并由于机体结冰导致突然失速,损失3657.6m(12000ft)的高度,飞机在改出下降的过程中和随后的紧急着陆时遭到损坏。
二是过分依赖自动驾驶,忽略了对飞机的监控。
由于自动驾驶成功地取代了许多原先由人来完成的工作,在某些方面甚至比人做的更好,因此某些驾驶员产生了过分依赖自动驾驶的思想。
当飞行环境发生变化或飞机发生某些故障时,自动驾驶仪将仍按照正常设计条件运作,自动地进行调节以维持给定模态进行飞行,设定的参数被自动驾驶仪维持着,但其它的参数发生了变化,飞机的姿态发生了变化,使飞机进入危险状态。
另外,自动驾驶修正能力有限,一旦修正能力饱和,就失去了修正能力,如果此时驾驶员仍然指望自动驾驶,那就更加危险了。
例如,1992年某航空公司一架b737-300飞机,在临近机场下降改平飞时,自动油门发生故障,右发一直保持慢车位,造成飞机长时间推力不对称,结果自动驾驶横侧操纵能力饱和致使飞机坡度不断增加。
当飞行员发现情况异常时,为时已晚。
另一次类似的事故发生在1995年,一架罗马尼亚航空公司的a310飞机,起飞时使用了自动油门和自动控制推力。
当飞机爬升到609.6m(2000ft)高度时,自动控制推力选择了爬升推力,此时自动油门发生故障,飞机左发推力降为慢车,而右发仍然维持起飞推力,造成飞机推力不对称,飞机坡度迅速增加、高度降低。
这两起事故都是由于自动油门故障导致的事故。
实际上,两起事故都可以由驾驶员及时断开自动油门改为手动操纵油门得以避免。
但是,对自动驾驶的依赖性,导致驾驶员没有对飞机和自动驾驶实施有效的监控,驾驶员没有及时改为手动操纵,结果贻误了时机导致了事故。