讓飛機(jī)自動(dòng)飛行

2009年11月21日晚，美國(guó)西北航空公司的空中客車A320型客機(jī)由圣迭戈市飛往明尼阿波利斯市。客機(jī)于當(dāng)日晚8時(shí)左右與地面控制臺(tái)失去聯(lián)系，恢復(fù)聯(lián)系時(shí)已飛過(guò)目的地240千米。在這段失去聯(lián)系的時(shí)間內(nèi)，多處地面控制臺(tái)使出渾身解數(shù)試圖聯(lián)系上飛行員，空軍由于擔(dān)心事態(tài)發(fā)展一度部署了4架戰(zhàn)斗機(jī)隨時(shí)待命，甚至是白宮時(shí)局值班室也收到了警報(bào)。最后，是機(jī)上的一名空姐用對(duì)講機(jī)才喚起上了鎖的駕駛艙內(nèi)兩名飛行員的注意。

自動(dòng)駕駛慧的禍

這次事件引起了各方的關(guān)注，很多業(yè)內(nèi)人士都將這次事故歸咎于飛機(jī)自動(dòng)駕駛。

根據(jù)美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)調(diào)查，這架過(guò)站的客機(jī)與地面控制臺(tái)失去無(wú)線電聯(lián)系超過(guò)1個(gè)小時(shí)，原因竟是兩名飛行員任由客機(jī)處于自動(dòng)駕駛狀態(tài)，自己卻違規(guī)使用筆記本電腦研究航空公司復(fù)雜的飛行員調(diào)度新系統(tǒng)。

根據(jù)聯(lián)邦航空局規(guī)定，飛機(jī)起降過(guò)程中，飛行員禁止在3048米以下高度談?wù)撆c飛行無(wú)關(guān)的內(nèi)容。不過(guò)，飛機(jī)一旦達(dá)到巡航高度將由計(jì)算機(jī)控制飛行，這時(shí)飛行員只需收聽無(wú)線電，向地面控制臺(tái)報(bào)告飛經(jīng)區(qū)域并確保自動(dòng)駕駛儀運(yùn)轉(zhuǎn)正常，工作量很小，兩名飛行員可以相互自由交談。全美航空公司某機(jī)長(zhǎng)認(rèn)為，不少飛行員正是因?yàn)樽孕趴梢愿哒頍o(wú)憂，才導(dǎo)致了上面所提到的安全隱患的發(fā)生。

回顧飛機(jī)的發(fā)展歷史，令人驚嘆，它從一個(gè)完全陌生的新鮮玩意兒變成了現(xiàn)如今人們出行不可缺少的交通工具之一，不過(guò)百余年時(shí)間。在這100多年中，飛機(jī)的發(fā)展也日新月異，各類大型飛機(jī)如今基本都安裝了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

何為飛機(jī)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

曾經(jīng)有人樂(lè)觀地談?wù)擄w機(jī)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，說(shuō)在不久的將來(lái)，機(jī)組將由一名飛行員和一條很兇悍的狗組成。飛行員在駕駛艙中對(duì)著電腦駕駛飛機(jī)，狗狗在旁邊盯著飛行員。一旦飛行員碰觸控制系統(tǒng)就去咬他。

這當(dāng)然是則笑話，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可比上面提到的要復(fù)雜多了。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是一種通過(guò)飛行員按一些按鈕和旋轉(zhuǎn)一些旋鈕，或者由導(dǎo)航設(shè)備接收地面導(dǎo)航信號(hào)，來(lái)自動(dòng)控制飛行器完成三軸動(dòng)作的裝置。

從專業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)基本上包括了以下功能：保持機(jī)翼水平，不發(fā)生滾轉(zhuǎn)；保持飛機(jī)當(dāng)前的仰俯角；保持選定的飛行方向；保持選定的飛行高度；保持選定的上升率或下降率；跟蹤一個(gè)VOR電波射線；跟蹤一個(gè)定位信標(biāo)或反向航路定位信標(biāo)；跟蹤儀器降落系統(tǒng)的定位信標(biāo)和下滑道指示信標(biāo)；跟蹤一個(gè)GPS航路，等等。不同型號(hào)的飛機(jī)所裝備的自動(dòng)駕駛儀可能會(huì)有一些小的差別，但大體相似。

時(shí)至今日，雖然自動(dòng)駕駛系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得相對(duì)成熟了，但事實(shí)上這一系統(tǒng)出現(xiàn)的時(shí)間并不長(zhǎng)，在1914年，美國(guó)人斯派雷才研制成電動(dòng)陀螺穩(wěn)定裝置，也就是自動(dòng)駕駛儀的雛形。20世紀(jì)30年代，為減輕飛行員長(zhǎng)時(shí)間飛行的疲勞，飛機(jī)開始使用三軸穩(wěn)定的自動(dòng)駕駛儀，用于保持飛機(jī)自動(dòng)平直飛行。到了20世紀(jì)50年代，通過(guò)在自動(dòng)駕駛儀中引入角速率信號(hào)的方法制成阻尼器或增穩(wěn)系統(tǒng)，來(lái)改善飛機(jī)的穩(wěn)定性，自動(dòng)駕駛儀進(jìn)而發(fā)展成飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)。到了20世紀(jì)50年代后期，又出現(xiàn)自適應(yīng)自動(dòng)駕駛儀，它能隨飛行器特性的變化而改變自身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。

真的需要自動(dòng)駕駛系統(tǒng)嗎

在一定的天氣狀況下，飛機(jī)確實(shí)可以自動(dòng)降落，這在20世紀(jì)60年代就能做到了。但自動(dòng)降落不只是按一下降落按鈕那么簡(jiǎn)單，還需要飛行員操作和檢測(cè)各種自動(dòng)飛行元件，輸入很多數(shù)據(jù)來(lái)控制、調(diào)整操作系統(tǒng)。

有些人認(rèn)為真正的飛行員是不需要自動(dòng)駕駛儀的，這個(gè)觀點(diǎn)存在一定偏頗。因?yàn)檫m當(dāng)使用自動(dòng)駕駛儀可以減輕飛行員的工作量，特別是在儀器飛行規(guī)則(當(dāng)天氣條件比較惡劣的情況下，飛行員需要借助儀表完成飛行時(shí)實(shí)施的飛行管理程序的有關(guān)規(guī)則)的時(shí)候。飛行員可以讓自動(dòng)駕駛儀協(xié)助完成一些輔助工作(例如保持航向和高度)，自己則集中精力去完成其他一些與飛行安全相關(guān)的工作(比如導(dǎo)航、觀察交通、通話等等)。

使用自動(dòng)駕駛儀也可以減輕飛行員在完成一次長(zhǎng)距離飛行后的疲勞程度，特別是在整個(gè)飛行進(jìn)程中最危險(xiǎn)的進(jìn)近(飛機(jī)快要著陸、準(zhǔn)備降落的過(guò)程)和降落階段(尤其是在云層中顛簸時(shí))，如果飛行員已經(jīng)被簡(jiǎn)單的飛行操作耗去了大量精力和體力，那么在處理緊急情況時(shí)必定會(huì)受到影響。

就現(xiàn)在的情況而言，飛行的大部分時(shí)間里我們都可以使用自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，甚至包括飛機(jī)在降落時(shí)。

以波音73 7系列飛機(jī)為例，該系列飛機(jī)都配備有先進(jìn)的數(shù)字飛行控制系統(tǒng)，從起飛后達(dá)到400英尺高度到著陸，整個(gè)飛行過(guò)程都可以交由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)完成，而且飛機(jī)會(huì)自動(dòng)優(yōu)選最佳飛行航路。這期間，很多操作工作都可以交給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)完成。

自動(dòng)駕駛不是萬(wàn)能的

目前，現(xiàn)代自動(dòng)駕駛儀已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)，而且多數(shù)都是數(shù)字式自動(dòng)駕駛儀。這套系統(tǒng)中的機(jī)載計(jì)算機(jī)能夠確定最佳飛行路線，操縱飛機(jī)爬升和下降等，并對(duì)油門和各控制翼面發(fā)出指令。各種先進(jìn)的顯示屏幕取代了種類繁多的儀表盤，直觀地顯示出沿途檢驗(yàn)點(diǎn)和飛機(jī)航向等信息。

但這并不代表飛行員可以完全高枕無(wú)憂，自動(dòng)駕駛儀遠(yuǎn)非萬(wàn)能的，因?yàn)轱w機(jī)自動(dòng)化程度過(guò)高勢(shì)必使人們面臨另一個(gè)危險(xiǎn)：一旦自動(dòng)駕駛系統(tǒng)癱瘓，本來(lái)很簡(jiǎn)單的駕駛工作就會(huì)變成一個(gè)過(guò)于復(fù)雜而無(wú)法解決的難題，飛機(jī)操作容易失控。

這也是為什么自動(dòng)駕駛雖然可以完成飛機(jī)自動(dòng)落地，但在整個(gè)飛行過(guò)程中，飛行員還需要監(jiān)控飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和各種儀表，以確保它們工作在正常狀態(tài)。飛行員一旦發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)異常，便要立即將控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為人工方式，而且，在落地后還需要脫開自動(dòng)駕駛方式轉(zhuǎn)為人工控制。當(dāng)然，人工控制的作用不僅僅體現(xiàn)在著陸時(shí)，自動(dòng)駕駛儀上的垂直導(dǎo)航、高度層改變、高度保持、水平導(dǎo)航等工作，都需要飛行員進(jìn)行設(shè)置。飛行中如果遇到積雨云，氣象雷達(dá)顯示紅區(qū)，飛行員還需要手動(dòng)操縱飛機(jī)繞過(guò)積雨云區(qū)。

此外，飛行員還有一個(gè)工作，就是每到一個(gè)管制區(qū)要與空管人員進(jìn)行聯(lián)系，并按照管制員的指令進(jìn)行操作。

飛機(jī)上的自動(dòng)駕駛儀一般有2～3套，但是同一時(shí)間只能接通一套。只有在進(jìn)近的時(shí)候，要按APP按鈕并同時(shí)使用多通道駕駛，這是為了提高余度(操作系統(tǒng)中傳遞信息的信道，多余度的系統(tǒng)中，一個(gè)信道壞了，還有其他的信道可以維持系統(tǒng))，保證安全。自動(dòng)駕駛儀在起飛時(shí)是不能銜接的，爬升后才能銜接。所以，飛機(jī)起飛階段仍需要飛行員的手動(dòng)操作。

可以預(yù)計(jì)，在將來(lái)，飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用將更為廣泛，不論是在民用方面或是軍事方面。

(責(zé)任編輯 趙 菲)