Wayne Rosenkrans

十多年以來(lái)，相關(guān)專家在對(duì)飛行事故的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)在事故發(fā)生的前幾分鐘，自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)脫離的頻率在穩(wěn)步上升，這引起了歐洲航空安全科學(xué)家的廣泛關(guān)注。研究表明，飛機(jī)失控的原因可能由以下一些因素造成：飛行員的驚嚇反應(yīng)、他們對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的過度信賴、認(rèn)知過載，以及人工飛行技能有限或者不足。

突發(fā)情境

今年4月，一個(gè)研究小組公布了對(duì)第四代飛機(jī)手動(dòng)操作項(xiàng)目（MAN4GEN）研究的進(jìn)展情況。該項(xiàng)目由歐盟資助，于2012年啟動(dòng)，將運(yùn)行至2015年底。這個(gè)由荷蘭國(guó)家航天實(shí)驗(yàn)室（NLR）和德國(guó)航空航天中心（DLR）領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際聯(lián)盟聚集了空客、波音、全球培訓(xùn)航空、國(guó)際技術(shù)發(fā)展（IDT）、瑞典林雪平大學(xué)和奧地利的維也納醫(yī)科大學(xué)及維也納大學(xué)的主題專家。

“盡管第三代和第四代飛機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)具有實(shí)質(zhì)性、可靠的安全效益，但事實(shí)證明，在飛行過程中一旦遇到意想不到的狀況，飛行員有時(shí)難以對(duì)特定情況做出快速反應(yīng)。當(dāng)意外發(fā)生時(shí)，就需要他們從自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控者的角色中迅速過渡到積極主動(dòng)的決策者，從而能手動(dòng)控制飛機(jī)保證整個(gè)飛行的安全”。MAN4GEN旨在識(shí)別事件背后導(dǎo)致這些事故發(fā)生的共同原因，就操作程序、培訓(xùn)、及飛機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的短期變化提出建議，來(lái)減輕事故對(duì)航空安全的威脅。”

一些飛機(jī)失控的案例大都發(fā)生在高度擴(kuò)大的第四代飛機(jī)以及傳統(tǒng)飛機(jī)上，而且飛行員都訓(xùn)練有素。這些事故往往是由于機(jī)組人員在意外事件后沒能有效管理飛機(jī)系統(tǒng)，而且不能應(yīng)用適當(dāng)?shù)娜斯げ僮骷寄??！叭绻荒芎芎玫恼莆找恍╋w行的技能，如手動(dòng)控制飛機(jī)的能力、有效管理自動(dòng)化系統(tǒng)的能力、將態(tài)勢(shì)感知維持在可接受水平的能力、保持對(duì)飛機(jī)控制的能力，那么這些事故還會(huì)繼續(xù)發(fā)生?！?/p>

航空工程師、IDT的所有者、申請(qǐng)書的合著者以及MAN4GEN伙伴阿德瓦尼說(shuō)道，該聯(lián)盟的伙伴已經(jīng)深入了解了根源問題，包括相關(guān)的人為因素，在高度擴(kuò)大和自動(dòng)化的飛機(jī)中失去對(duì)身邊情況的感知。在LOC-I抑制工作的五年間，他主持的由皇家航空協(xié)會(huì)贊助的航空國(guó)際培訓(xùn)委員會(huì)討論了在這一領(lǐng)域進(jìn)行研究的意愿。

“對(duì)飛行員的自動(dòng)化培訓(xùn)以及在自動(dòng)化操作過程中有可能出現(xiàn)的故障類型主要基于我們的模擬器中現(xiàn)存的軟件?！卑⒌峦吣嵩诿绹?guó)佛羅里達(dá)州奧蘭多舉行的世界航空培訓(xùn)會(huì)議和貿(mào)易展在上表示，“通常情況下，雖然要訓(xùn)練機(jī)組人員依靠自動(dòng)化和包線保護(hù)，但我們并不對(duì)設(shè)備中有可能出現(xiàn)的自動(dòng)化故障進(jìn)行訓(xùn)練。自動(dòng)化是可以打開或關(guān)閉的，我們一般不就輕微的故障和偏差進(jìn)行訓(xùn)練，這些沒有納入到我們的自動(dòng)化培訓(xùn)計(jì)劃內(nèi)，因此我們?cè)谘芯亢吞幚硖厥獾淖詣?dòng)化行為方面是很受限的?！?/p>

在某些情況下，自動(dòng)化系統(tǒng)可以讓機(jī)組人員暫時(shí)脫離對(duì)飛機(jī)的控制，而我們所面臨的挑戰(zhàn)就是，在飛機(jī)飛行的任何階段，都需要為“保持決策/監(jiān)控”或“重新掌握決策”的行為找到正確的平衡。阿德瓦尼再次闡述了及早識(shí)別這些細(xì)微偏差的重要性，“失控的情況也可以是心理失控，失去態(tài)勢(shì)感知以及無(wú)法重新掌握決策。隨著偏差慢慢開始發(fā)生，機(jī)組人員必須在正確的時(shí)間及時(shí)做出反應(yīng)。如果他們的反應(yīng)過長(zhǎng)或過于遲鈍，就可能使自己陷入到麻煩中，并可能出現(xiàn)并經(jīng)歷“驚嚇”效應(yīng)。如果我們?cè)陲w行員驚嚇發(fā)生前就能找出其原因，也許就可以避免事故的發(fā)生。我們正在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)飛行中有可能遇到的種種突發(fā)情況的情境，以便更好得評(píng)估飛行員的能力，并在平時(shí)對(duì)飛行員的訓(xùn)練中考慮這些因素。

初步發(fā)現(xiàn)

阿德瓦尼對(duì)MAN4GEN項(xiàng)目的研究起源于一個(gè)在飛行模擬器中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)旨在調(diào)查當(dāng)下一些合格的飛行員在監(jiān)控高度可靠的飛行控制系統(tǒng)時(shí)的趨向。他說(shuō)：“當(dāng)維護(hù)安全的飛行狀態(tài)、以及對(duì)突發(fā)事件做出適當(dāng)反應(yīng)的能力受到影響時(shí)，飛行員們往往難以解釋這些突發(fā)情況的來(lái)源，并難以管理飛行路徑和做出最后的決策。”

這些模擬器中的實(shí)驗(yàn)主要涉及分析世界上的相關(guān)學(xué)術(shù)和政府研究，評(píng)估操作條件下試驗(yàn)機(jī)環(huán)境中飛機(jī)的性能，以及研究飛行員的腦成像以“從神經(jīng)學(xué)角度調(diào)查的態(tài)勢(shì)感知的喪失”。研究項(xiàng)目中包含的模擬器實(shí)驗(yàn)主要是觀察機(jī)組人員在應(yīng)對(duì)緊張情況（包括生理和情緒反應(yīng)）時(shí)對(duì)嚴(yán)重飛行事件的管理，尤其是在遇到意想不到或不可預(yù)見的事件時(shí)，在應(yīng)對(duì)如何重新控制飛機(jī)時(shí)心理和生理上的反應(yīng)。

關(guān)于模擬器的第一組實(shí)驗(yàn)是基于情境的測(cè)試，而第二組測(cè)試還在繼續(xù)進(jìn)行，阿德瓦尼提到，我們實(shí)驗(yàn)的目的是研究應(yīng)對(duì)意外事件時(shí)，人的決策和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將如何發(fā)揮作用。因此會(huì)特意觀察飛行員在什么時(shí)間怎樣恢復(fù)手動(dòng)控制飛機(jī)，以及他們?nèi)绾纹仁棺约涸谝庀氩坏降那揖哂刑魬?zhàn)性的情況下進(jìn)行手動(dòng)控制。為了形成具有權(quán)威的決策，將以不同的尺度考察機(jī)組人員。

第一組實(shí)驗(yàn)

第一組測(cè)試是在阿姆斯特丹的國(guó)家航空實(shí)驗(yàn)室的GRACE模擬器以及德國(guó)宇航中心的AVES模擬器中進(jìn)行的。GRACE模擬器的配置為波音747-400飛機(jī)，而AVES模擬器配置為布倫瑞克的空客A320飛機(jī)。12名機(jī)組人員在事先不知情的情況下被研究人員嚴(yán)格控制在同樣的場(chǎng)景中飛行?！拔覀兏嬖V機(jī)組人員，如果飛行出發(fā)時(shí)能見度是20千米（12英里），云底為2000英尺，機(jī)場(chǎng)附近有雷暴，當(dāng)你們處于低燃料狀態(tài)，但有足夠的燃料飛往目的地，你們會(huì)如何駕駛飛機(jī)安全飛行？”

因?yàn)槟芤姸韧蝗唤档停蝻L(fēng)向突然轉(zhuǎn)變，所有的機(jī)組人員都進(jìn)場(chǎng)失敗。然而，每個(gè)機(jī)組人員的決定都會(huì)引發(fā)一系列之前沒有過的情境事件。只要空中交通管制（ATC）為新的航向制定引向目標(biāo)，模擬器自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的航向選擇功能就失效了。由于飛行員飛行規(guī)劃了新航向，?？刂泼姘寤蛑黠w行顯示器上什么也沒發(fā)生。為轉(zhuǎn)向新航向，每個(gè)機(jī)組人員必須轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制。

一旦選擇了自動(dòng)駕駛儀關(guān)閉，就會(huì)發(fā)生鳥撞。他說(shuō)：“引擎一失效，引擎三和四喘振，產(chǎn)生一種奇怪的聲音，因?yàn)樗麄兲幱诟吖β实脑O(shè)置。如果機(jī)組人員降低功率，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)聲音消失，喘振停止。工作人員會(huì)確定航向待機(jī)著陸，可見性也提高。”他們下一步必須要決定是回到相同的跑道，還是去另一個(gè)機(jī)場(chǎng)，甚至降落在方向相反的機(jī)場(chǎng)起飛的跑道上。

研究者從指導(dǎo)者的角度直接觀察每個(gè)機(jī)組人員的行為，對(duì)當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的錄像也進(jìn)行了研究，這些錄像記錄了模擬器會(huì)議后的采訪、對(duì)問卷的反應(yīng)、機(jī)組人員的匯報(bào)，以及模擬器的相關(guān)數(shù)據(jù)和每個(gè)駕駛員的心率監(jiān)測(cè)和眼動(dòng)追蹤。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，駕駛員在日常的常規(guī)操作中創(chuàng)建了短期飛行的計(jì)劃，他們期望集中執(zhí)行那些必須立刻完成的優(yōu)先級(jí)任務(wù)，最重要的是管理飛行路徑，然后與空中交通管制交流，最后瀏覽一般的和緊急的檢查單，隨后創(chuàng)建一個(gè)包括檢查飛機(jī)可控性和性能在內(nèi)的長(zhǎng)期計(jì)劃。同時(shí)，阿德瓦尼也總結(jié)了嚴(yán)重背離機(jī)組人員的期望的意外因素，“駕駛員應(yīng)對(duì)意外場(chǎng)景似乎比我們所預(yù)期的更困難，我們認(rèn)為他們處理這個(gè)問題確實(shí)不容易。令人驚訝的是，在我們?cè)O(shè)定這些序列的過程中，一個(gè)非常細(xì)小的變化也引起了一些問題。有些人員決定盡快落地，這就導(dǎo)致如果要運(yùn)行所有的程序和清單，就必須將其流程壓縮。導(dǎo)致有些飛行人員沒有進(jìn)行威脅評(píng)估，并沒有考慮后果就做出了決定?！?/p>

在國(guó)家航空實(shí)驗(yàn)室的波音747飛機(jī)飛行的情境中，67%的機(jī)組人員執(zhí)行了“多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或失速”程序，盡管他們所受的訓(xùn)練要求他們?cè)谶@種情境下要執(zhí)行“發(fā)動(dòng)機(jī)極限或喘振或失速”程序。

阿德瓦尼表示：“即使天氣狀況不好，就在幾分鐘前，超過50%回到同一跑道上。風(fēng)向已經(jīng)轉(zhuǎn)移，但他們?nèi)匀贿x擇順風(fēng)跑道，并沒有使用其他可用的程序。我們注意到，大多數(shù)機(jī)組人員都缺乏管理經(jīng)驗(yàn)，也沒有以最優(yōu)的方式來(lái)完成領(lǐng)導(dǎo)。”

在德國(guó)宇航中心類似的A320場(chǎng)景中，8個(gè)機(jī)組人員的大部分都立即確認(rèn)了他們的緊急情況，盡快落地。阿德瓦尼說(shuō)：“他們沒有讓任何一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)完全失效，但同樣也發(fā)生了失速喘振。大多數(shù)機(jī)組人員確定了雙發(fā)動(dòng)機(jī)失速，但沒有執(zhí)行‘發(fā)動(dòng)機(jī)限制或喘振或停滯的程序。一些機(jī)組人員沒有完成單發(fā)動(dòng)機(jī)失速清單的內(nèi)容，甚至忘記了第二條軌道的落地清單。即使能夠順風(fēng)飛行，但有6個(gè)機(jī)組人員還是回到起飛跑道或相鄰平行跑道。只有3個(gè)機(jī)組人員穩(wěn)定了發(fā)動(dòng)機(jī)。2人在鳥撞后決定通過閑置推力完成飛行?！?/p>

對(duì)研究人員來(lái)說(shuō)，如何從態(tài)勢(shì)感知和意義構(gòu)建的角度解釋飛行員的行為，這是個(gè)問題。觀察家看到鳥撞后工作量增加和態(tài)勢(shì)感知降低的指標(biāo)。阿德瓦尼表示，飛行員在飛行時(shí)通常過于關(guān)注飛行，有些壓力過大，所以不使用程序。在波音747模擬器中，很少人會(huì)下意識(shí)地處理能源管理。最終，幸運(yùn)的是，他們所有人都在設(shè)法讓飛機(jī)著陸。顯然，能夠很好管理負(fù)載、并做出正確決策的機(jī)組人員十分出色。其他人員所做出的決定都沒有考慮其他的風(fēng)險(xiǎn)和可能的后果。

阿德瓦尼總結(jié)道，該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)暴露了機(jī)組人員在非典型情境方面的訓(xùn)練不足。我們一直在研究對(duì)機(jī)組人員的觀察方法可以幫助該行業(yè)更好的評(píng)估訓(xùn)練。情境設(shè)計(jì)如何影響結(jié)果，這個(gè)問題確實(shí)很重要，也很有趣。今后將通過有效的情境設(shè)計(jì)來(lái)指導(dǎo)和改善對(duì)意料之外情況的培訓(xùn)。