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        波音公司的單人駕駛艙概念及無人駕駛客機的發(fā)展

        2019-07-30 07:11:38李小飛徐悅陳黎
        無人機 2019年6期
        關(guān)鍵詞:哈德遜單人駕駛艙

        李小飛,徐悅,陳黎

        中國航空研究院,北京市 朝陽區(qū) 100012

        從民航客機無人駕駛技術(shù)實現(xiàn)實用化所面臨的主要障礙出發(fā),對波音公司近期推出的客機單人駕駛艙概念的優(yōu)缺點進行了分析,并在此基礎(chǔ)上展望了單人無人駕駛客機的未來應(yīng)用前景。

        無人駕駛技術(shù)在降低民航客機研發(fā)/使用成本、改善飛行安全性、提高使用靈活性等方面均具有巨大潛力,因此歷來為各國航空工業(yè)界、航空公司、乃至普通民眾所高度關(guān)注。作為當(dāng)今世界民機制造業(yè)兩大巨頭之一的波音公司,在無人駕駛客機領(lǐng)域自然也不甘人后,多年來投入大量人力、物力和財力,對民航客機無人駕駛相關(guān)技術(shù)進行了長期的研究測試,目前已經(jīng)取得了重大進展,曾一度計劃在2018年開始進行無人駕駛客機的空中試飛。但考慮到無人駕駛客機要正式投入商業(yè)運營,將會面臨技術(shù)、法律、甚至倫理道德方面的巨大障礙,因此波音公司目前正準(zhǔn)備在無人駕駛客機技術(shù)完全實用化之前,首先在下一代客機上采用單人駕駛技術(shù),由此可以作為民航客機最終實現(xiàn)無人駕駛之前的必要銜接和過渡,同時也可以為航空公司帶來不菲的直接經(jīng)濟效益。

        民航客機無人駕駛技術(shù)實用化面臨的主要障礙

        隨著現(xiàn)代民機自動化程度的日益提高,其飛行全程的大部分時間內(nèi)均可以在自動駕駛系統(tǒng)幫助下實現(xiàn)“無人駕駛”;即使是在需要飛行員參與的起飛/降落環(huán)節(jié),隨著各種先進導(dǎo)航、輔助著陸技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,二者對人的依賴程度也在不斷降低。因此從理論上講,研制一種全程無人駕駛的民機在技術(shù)上是完全可行的。盡管這樣,根據(jù)波音公司及其他民機研制商、各國航空科研機構(gòu)的研究評估結(jié)果,目前時代條件下客機無人駕駛技術(shù)要實現(xiàn)實用化,仍會面臨多方面的障礙,其中最具代表性的主要來自以下兩方面。

        (1)無人駕駛系統(tǒng)的應(yīng)急情況處理能力

        民航客機在飛行途中,難免會遇到一些意外、緊急情況,此時將需要無人駕駛系統(tǒng)能像經(jīng)驗豐富的飛行員那樣,及時做出正確判斷和決策。從最大程度地確??蜋C安全出發(fā),無人駕駛系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備曾創(chuàng)造“哈德遜河奇跡”的英雄機長切斯利·薩倫伯格那樣的能力,才能獲準(zhǔn)投入使用。所謂的“哈德遜河奇跡”,是指2009年1月全美航空公司的1549號航班從紐約機場起飛幾分鐘后撞上鳥群并導(dǎo)致發(fā)動機全部熄火,機長切斯利·薩倫伯格及時準(zhǔn)確判斷險情并操縱飛機在哈德遜河上迫降,最終機上全部人員均安全撤離(圖1)。然而在目前乃至今后相當(dāng)長時期內(nèi),無人駕駛系統(tǒng)的智能化程度能否達到這樣高的水平,外界普遍表示懷疑。

        圖1 在哈德遜河上迫降的全美航空公司1549 號航班

        圖2 波音公司新一代797客機

        (2)民眾對無人駕駛客機的心理接受程度

        受傳統(tǒng)觀念和心理習(xí)慣影響,人們對于在二維平面內(nèi)行駛的地面交通工具采用無人駕駛尚可接受(例如無人駕駛汽車、地鐵),但對三維空間內(nèi)高速飛行的飛機的態(tài)度則完全不同了,即使能有充分的證據(jù)表明無人駕駛客機安全性已經(jīng)達到與傳統(tǒng)客機不相上下、甚至更高的水平,同時提供非常優(yōu)惠的票價,旅客是否敢乘坐也將存在很大疑問。例如,瑞銀集團(UBS)2017年6月在美國、歐洲和澳大利亞對8000人進行抽樣調(diào)查的結(jié)果顯示,只有17%的人愿意乘坐無人駕駛客機,其中超過半數(shù)的受訪者甚至表示,即使機票價格再便宜,他們也不太可能乘坐。由此可以看出,今后客機無人駕駛技術(shù)即使完全實用化了,也難免會長期受到乘客抵制,很可能要經(jīng)歷漫長的時期才能最終為人們所接受。

        單人駕駛可作為客機實現(xiàn)無人駕駛之前的過渡

        正是考慮到上述情況,波音公司決定在無人駕駛客機的發(fā)展道路上暫時“后退”一步,推出單人駕駛模式,并擬在其最新一代波音797客機上應(yīng)用(圖2),希望以此作為民航客機實現(xiàn)完全無人駕駛之前的銜接和過渡。在此模式下,空中飛行的客機駕駛艙內(nèi)將只有一名飛行員,他可以為機載無人駕駛系統(tǒng)提供備份和監(jiān)控,尤其是負責(zé)飛行途中各種意外情況的處理。與此同時,在地面上還將另設(shè)一名“飛行員”,他有點類似目前無人機系統(tǒng)中的地面操作員,可以替機上的飛行員和無人駕駛系統(tǒng)分擔(dān)部分工作,并且可以一人同時監(jiān)控多架飛機。

        與傳統(tǒng)雙人制駕駛艙相比,單人制駕駛艙盡管只是將艙內(nèi)人員減少了一人,其給航空公司帶來的直接和間接經(jīng)濟效益仍是非常顯著的:一方面,考慮到飛行員的昂貴培訓(xùn)和使用成本,客機駕駛艙內(nèi)的飛行員數(shù)量減少一半后,航空公司每年節(jié)省的這方面費用將達到數(shù)百萬美元之多,世界范圍內(nèi)各航空公司累計節(jié)省費用預(yù)計將高達150億美元;另一方面,在民航飛行員長期短缺的情況下,若將客機駕駛艙內(nèi)的飛行員數(shù)量減為一人,將有助于緩解全球民用航空運輸業(yè)快速發(fā)展所帶來的對飛行員巨大需求,減輕飛行員培養(yǎng)方面的壓力。

        從無人機駕駛客機長遠發(fā)展的角度來看,通過“雙人制”→“單人制”→“無人制”這樣分階段、逐步減少飛行員數(shù)量,而不是從目前的“雙人制”直接、迅速地冒進到“無人制”,將可以起到“溫水煮青蛙”的效果,逐步解除廣大乘客對無人駕駛客機安全問題的擔(dān)心,讓其在潛移默化中逐步接受、認可客機駕駛艙中飛行員數(shù)量越來越少的趨勢,為最終乘坐完全無人駕駛的民航客機做好心理準(zhǔn)備。

        由于上述原因,盡管單人制駕駛艙不可避免地會存在種種缺點和不足,并且難免會受到飛行員群體的反對,但對世界各國航空工業(yè)界和航空公司仍具有相當(dāng)?shù)奈Α?/p>

        單人制駕駛艙的缺點和不足

        與真正的無人駕駛客機相比,客機駕駛艙實行單人制的缺點也非常明顯。由于仍保留有駕駛艙,飛機在設(shè)計、制造、維護、保障等方面,與傳統(tǒng)客機相比并沒有質(zhì)的變化,由此會使客機無人駕駛帶來的優(yōu)點大部分被打折扣,甚至基本消失。更為嚴(yán)重的是,采用單人制駕駛艙后,還會給民航客機的安全性帶來一些明顯的不利影響,這可表現(xiàn)在兩方面。

        一方面,在單人駕駛的工作模式下,各種與飛行員相關(guān)的人為事故誘因?qū)谝欢ǔ潭壬嫌兴黾?,進而會影響飛行安全。傳統(tǒng)的客機駕駛艙內(nèi)保留有兩名飛行員,他們可以作為一個小團隊,互相“備份”和“糾錯”,同時單個飛行員的工作強度也得以降低,避免在飛行途中過于疲勞,由此可以在相當(dāng)程度上減少各種人為飛行事故誘因,而當(dāng)客機采用單人制駕駛艙后,這樣的機制將不復(fù)存在?!肮逻d河奇跡”的創(chuàng)造者——切斯利·薩倫伯格機長就是因為這樣的原因,強烈反對客機駕駛艙只保留一名飛行員。

        圖3 傳統(tǒng)民航客機采用的雙人制駕駛艙

        圖4 波音公司擬在新一代797客機上采用單人制駕駛艙

        另一方面,客機駕駛艙內(nèi)如果只保留有一名飛行員,由于缺少監(jiān)督和制約,飛行員被脅迫或主動實施的航空犯罪的可能性將會明顯增加,其帶來的負面影響也是不言而喻的。尤其值得指出的是,2015年3月24日德國之翼航空公司的一架A320客機由于副駕駛蓄意墜機,導(dǎo)致機上150人全部遇難的事件發(fā)生后,全球航空界紛紛提高民航客機駕駛艙安全管理強度,規(guī)定飛行途中駕駛艙內(nèi)必須至少有2名機組成員,而單人駕駛模式顯然是與此完全相悖的??紤]到這樣的時代背景,民航客機冒然采用單人制駕駛艙,無疑顯得非常不合時宜,并且會面臨法律方面的巨大阻力。

        結(jié)束語

        綜合對比單人制駕駛艙的上述優(yōu)缺點,至少在近期內(nèi),單人駕駛的民航客機要想在世界范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用,將會面臨不少障礙,尤其是難以獲得各國民航管理部門的批準(zhǔn)。再加上波音737MAX客機2018年10月、2019年3月的兩場空難所引發(fā)的外界對波音飛機安全性能的擔(dān)憂,波音公司原來制定的2025年之前將單人駕駛民航客機投入使用的計劃,其進度肯定會大大延后。事實上,波音公司自己也對此有著清醒的認識,考慮將單人駕駛技術(shù)首先應(yīng)用于商用貨機,并用“數(shù)十年”的時間來讓乘客確信它是安全的。至于比單人駕駛技術(shù)層次更高、安全性也更受質(zhì)疑的無人駕駛客機,其應(yīng)用年代無疑將會更加延后,按照法國泰雷茲公司的評估,這一目標(biāo)很可能要到2040年才能實現(xiàn)?!?/p>

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