注冊安全工程師輔導：自動化飛機事故特征分析
發布時間：2011-09-30 共1頁
摘 要: 航空器駕駛艙自動化在提高駕駛艙效率、降低運行費用、改善飛行安全方面作出了貢獻。然而,自80 年代以來,民航安全的改善收效甚微,本文主要從安全的角度對自動化飛機事故的特征進行了若干分析。
高度自動化的飛機有效地避免了如飛機相撞、失控等傳統飛機經常發生的事故。但是FMS( FlightManagement System ) 、FMC ( Flight ManagementComputer) 、CDU (Cont rol Display Unit) 、FADEC(FullAuthority Digital Elect ronics Cont rol) 的使用帶來了新工作方式, 引入了新的人機關系和人機界面, 這些新的東西與傳統的工作方式和思維方式發生了矛盾和沖突, 從而導致了新問題的發生。另外, 自動化裝置(或系統) 都是在分析已知問題的基礎上設計的, 換言之它所能處理的是設計者所能考慮到的情況, 一旦設計者沒有考慮到的情況發生, 自動化系統也就可能變得無能為力了。通過對現代噴氣客機與自動化相關事故的分析, 可以看出其事故有如下特征。
1 錯誤地選用飛行模式
現代飛機增加了預先輸入數據、預定飛行模式的工作方式。當選擇了不恰當的工作方式飛行時,遇上復雜情況時就有可能導致事故。例如, 巴西Brasilia 公司的一架飛機自動飛行時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。高俯仰角使空速減慢, 并由于機體結冰導致突然失速, 損失3 65716m(12 000ft) 的高度,飛機在改出下降的過程中和隨后的緊急著陸時遭到損壞。
2 過分依賴自動駕駛, 忽略了對飛機的監控
由于自動駕駛成功地取代了許多原先由人來完成的工作, 在某些方面甚至比人做的更好, 因此某些駕駛員產生了過分依賴自動駕駛的思想。當飛行環境發生變化或飛機發生某些故障時, 自動駕駛儀將仍按照正常設計條件運作, 自動地進行調節以維持給定模態進行飛行, 設定的參數被自動駕駛儀維持著, 但其它的參數發生了變化, 飛機的姿態發生了變化, 使飛機進入危險狀態。另外, 自動駕駛修正能力有限, 一旦修正能力飽和, 就失去了修正能力, 如果此時駕駛員仍然指望自動駕駛, 那就更加危險了。
例如, 1992 年某航空公司一架B7372300飛機, 在臨近機場下降改平飛時, 自動油門發生故障, 右發一直保持慢車位, 造成飛機長時間推力不對稱, 結果自動駕駛橫側操縱能力飽和致使飛機坡度不斷增加。當飛行員發現情況異常時, 為時已晚。
另一次類似的事故發生在1995 年, 一架羅馬尼亞航空公司的A310 飛機,起飛時使用了自動油門和自動控制推力。當飛機爬升到60916m(2 000ft) 高度時,自動控制推力選擇了爬升推力, 此時自動油門發生故障, 飛機左發推力降為慢車, 而右發仍然維持起飛推力, 造成飛機推力不對稱, 飛機坡度迅速增加、高度降低。這兩起事故都是由于自動油門故障導致的事故。實際上, 兩起事故都可以由駕駛員及時斷開自動油門改為手動操縱油門得以避免。但是, 對自動駕駛的依賴性, 導致駕駛員沒有對飛機和自動駕駛實施有效的監控, 駕駛員沒有及時改為手動操縱, 結果貽誤了時機導致了事故。
3 人與自動化相互“溝通”發生困難
現代飛機的自動駕駛系統已發展到比較完善的程度, 只要飛行員輸入一些指令, 自動駕駛系統就能承擔其幾乎全部操縱任務。因此帶來了人與自動駕駛系統的“溝通”和人與人的溝通問題。當自動駕駛系統按照駕駛員給定的輸入進行工作時發生了一些特殊情況, 飛行員上手操作時使情況就可能變得非常復雜, 甚至造成人與自動化系統的對抗。一架華航A3002600 在名古屋失事就是一個典型的例子, 1994 年A3002600 在名古屋“進近”時, 副駕駛非故意地按下了“復飛”按鈕。飛機處于“復飛”模態, 推力增加到“復飛”推力。在這種情況下,在占用儀表著陸系統后, 自動飛行必須用一個開關脫離, 不能象較老的飛機上僅僅對操縱桿用力就可以脫開。但駕駛員繼續進近, 并用力推桿力圖使機頭低下去。自動駕駛儀將此作為一個有害輸入信號,并使機頭上仰補償配平。駕駛員用升降舵工作, 而自動駕駛儀(有更大的權力) 用安定面工作, 人與自動駕駛儀產生了矛盾, 導致了對抗, 使飛機的上仰姿態越來越大。當機長發現不能著陸改為“復飛”時, 飛機俯仰姿態迅速增加, 速度減少, 進入失速。
4 自動化邏輯異常
自動化所能處理的是設計者預想到的情況, 而飛行是非常復雜的活動, 受到“人、機、環境”的影響, 情況千差萬別, 時常會出現預想不到的事情。遇到這些預想不到的情況自動化系統就可能作出不恰當的處理, 導致事故的發生。1994 年英國一架B7372200 飛機起飛時選擇了最大功率和飛機輕(97000kg) 的設置。飛機以大迎角爬升, 飛機自動駕駛儀高度截獲狀態定在1 524m (5 000ft ) 。因為飛機的上升率太大, 飛機在穿越670156m (2 200ft ) 高度時, 自動駕駛儀就被激活了, 自動駕駛儀控制飛機自動收油門。由于在大迎角下減少了推力, 飛機的空速迅速減少, 導致了事故的發生。1994 年,A330 在空客總部法國圖魯茲進行試飛, 當飛機自動駕駛系統進行發動機故障“復飛”模擬試驗時, 飛機自動駕駛儀定位在高度“捕獲”狀態。自動駕駛儀一開始工作, 飛機維持著高度保持的模態, 造成飛機推力損失后飛機不能下俯, 導致速度降低, 失去控制。2 次事故自動控制系統都沒有出現故障,自動駕駛系統控制狀態異常造成了飛行事故。
