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从法航447航班的故事看人类面临的自动化悖论

发布时间:2016-11-27 15:20:25 所属栏目:动态 来源:网易科技
导读:副标题#e# 本文为网易科学专稿,“科学人”网易科学旗下深度原创类栏目。投稿请联系:mike300@126.com 随着计算机应用以及自动化技术的普及,航班飞行更多依赖于飞机的自动驾驶。而随着无人驾驶汽车技术的发展,这种自动化驾驶将更为普遍。但是随之而来的问
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本文为网易科学专稿,“科学人”网易科学旗下深度原创类栏目。投稿请联系:mike300@126.com

随着计算机应用以及自动化技术的普及,航班飞行更多依赖于飞机的自动驾驶。而随着无人驾驶汽车技术的发展,这种自动化驾驶将更为普遍。但是随之而来的问题在于,对于自动化的依赖会削弱我们原本应有的技能吗?

当法航447航班的机长马克·杜波依斯(Marc Dubois)带着困意冲进驾驶舱时,看到是一番混乱。整个飞机正在剧烈抖动,警报器不断闪烁,发出“失速、失速、失速”的机器声。飞机副驾驶正在努力控制,杜波依斯机长尚未反应过来,平静问到,“发生了什么?”

副驾驶大卫·罗伯特(David Robert)的回答并不平静,“我们完全失去了对飞机的控制!我们不明白发生了什么!我们已经尝试了一切!”事实上,此时此刻机组人员依旧能够控制飞机。一个简单正确的处置就可以化解他们面临的危机。但他们却并未尝试。大卫·罗伯特有句话是对的,“他不明白发生了什么。”

正如专栏作家威廉·朗格维舍(William Langewiesche) 在《名利场》中的一篇文章中所描述的,2009年5月31日晚间7点29分法航447号航班从巴西里约热内卢起飞,目的地巴黎。事后来看,三个飞行员都有着自己的问题。副驾驶皮埃尔·塞德里克·博南(Pierre-Cédric Bonin),32岁,非常年轻,经验尚浅;副驾驶大卫·罗伯特(David Robert),37岁,相比于博南飞行经验更多,但其最近刚刚成为法航的经理,不再全职飞行。机长马克·杜波依斯(Marc Dubois),58岁,飞行经验相当丰富。但其在里约期间一直在与一名不当班的空服员一起旅行。据报道称,其睡眠时间仅仅有一个小时。

抛却这些潜在问题,整个机组人员驾驶的是世界上最先进的机型之一——空客330。这种机型以飞行平稳和操作简便著称。与其他现代化飞机一样,A330配置了自动驾驶仪,能够保证飞机按照预定航线进行飞行,但其配置的电传飞控操作系统(fly-by-wire)更为复杂。传统的飞机控制系统能够让飞行员直接控制飞机的襟翼,诸如舵,电梯和副翼等等,这种直接控制方法意味着飞行员在控制飞机上会有足够的自由度。相比之下,电传飞控操作系统操作更为平顺,也更为安全。这套电传飞控操作系统处于飞机力学与飞行员动作之间,是一个完美的人机接口。该系统会根据飞行员的控制动作,计算出飞行员的真实意图并对飞机进行相应控制。换句话说,其能够将飞行员的简单操转化为整个飞机的优雅飞行。

这使得A330客机非常安全。这种机型有着良好的安全记录。自1994年上市以来,15年中没有发生任何商业性坠机事故。但矛盾的是,这样一架在控制上拥有最大冗余度的飞机,甚至允许飞行员犯一些小错误。这也意味着当有意外事件发生时,飞行员很少有相应的经验来判断处理。

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447航班的面临的飞行问题并不是十分严重。虽然事发时其在穿越大西洋上空的雷暴区域,但这并不是主要问题。机长杜波依斯或许是感觉整个飞行过程太过枯燥,在里约时间午夜11时02分离开了驾驶舱休息,将飞行控制权交由经验尚浅的博南负责。

博南似乎非常紧张。根据飞行记录仪的数据,他不断在用法语咒骂。不止一次,博南希望将飞机能够爬升至高度“3-6”(36000英尺),并抱怨法航飞行程序的建议高度过低。虽然爬升能够避免飞机在穿越暴风雨中遇到麻烦,但飞机的飞行高度是有限制的。因为随着高度的上升,大气的空气密度会降低,不足以为飞机提供足够的升力。特别是在飞机爬升过程中,容易面临失速的危险。如果其爬升速度过快过陡,机翼将不再起作用,就会产生失速,从而向下坠落。

当然,飞机飞行的高度为飞行员纠正失速提供了足够的时间和空间。这也是飞行员应当掌握的基本飞行技能:飞行员将机头下压,从而重新获得速度,随后再将飞机拉平进入正常飞行状态。

午夜,当飞机飞近风暴区域时,机翼开始结冰。博南和罗伯特打开了飞机的除冰装置,防止机翼积攒过多的冰。罗伯特提醒博南进行了几次左转向,以避开风暴核心区。

随后警报响起,自动驾驶仪不再起作用。这是因为飞机上的一个测速传感器停止工作,虽然这不是一个棘手的问题,但由于电传飞控操作系统需要依赖于飞机上大大小小的传感器辅助飞行员进行驾驶。随着测速传感器的失效,这套系统自动切换到飞行员手动驾驶。就是说,电传飞控操作系统不再为博南提供辅助驾驶功能。

随即飞机的飞行状况立刻恶化。随着博南在紧张状况下对飞机操纵杆的大幅操作,飞机开始向右向左摇摆不定。随即博南又犯下了一个低等错误:他拉起飞机操纵杆,飞机开始急速向上爬升。

随着飞机的持续攀升,这个大家伙开始出现失速状态。自动化告警声音充斥着整个驾驶舱;“失速!失速!失速!”尽管系统在不停警告,但博南依旧充耳不闻,飞机依旧在以每分钟7000英尺的惊人速度在大西洋上空向上爬升。而飞机本身却在掉速。如果不采取有效措施,很快其将掉落到风暴之下乃至坠海。如果博南或者罗伯特能够意识到真正发生了什么,那么他们完全可以解决这个问题。但是他们并没有做到这一点。这是为什么?

问题的根据就在于空客A330飞机的电传飞控系统是如此的完美,其已经保证A330机型安全飞行了15年,总航程达到了数百万英里。在长期的飞行中,很多飞行员已经对这套系统产生了依赖,博南也不例外。其在驾驶过程中出现了一种模式混乱的问题。或许他并没有意识到,飞机已经切换到了替代模式,能够为其提供的辅助很少;或许他清楚飞机已经切换了模式,但并没有完全理解。博南和罗伯特都忽视了飞机告警,或许是因为飞机在告诉他们系统正在干预,防止飞机失速。总之,博南的错误操作使得飞机失速。但在其直觉中,认为飞机不可能失速。而博南手动驾驶经验的匮乏也加剧了这种混乱。虽然其飞A330的时间不短,但大部分时间都花在监视飞机运行以及调整飞控计算机上,而不是直接控制飞机。其进行手动飞行的小时数中,基本上都用于起飞或者着陆,这也不难理解其对飞行控制无解。

专栏作家威廉·朗格维舍在其文章中毫不客气的指出,法航飞行员非常不称职。朗格维舍认为,飞行员根本不习惯在没有计算机辅助下独立操纵飞机。即便是对于经验丰富的杜波依斯机长来说其也没有怎么手动驾驶飞机。在事故发生前的六个月里,其飞行时间为346小时,但仅仅有4小时是在手动控制,其他都是在电传飞空操作系统的帮助下进行飞行。这架客机上的三个飞行员都没有机会练习驾驶技能,因为飞机通常都是在自动驾驶。

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(编辑:南平站长网)

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