第六百一十四章 自动驾驶与安全飞行（《梦想充电站》小康梦！）-你认为无人驾驶汽车的优点大于缺点吗
第六百一十四章 自动驾驶与安全飞行（《梦想充电站》小康梦！）-你认为无人驾驶汽车的优点大于缺点吗-无人驾驶帝国-一本书
无人驾驶帝国
作者：无人车来也
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上完课，刘红林老师递给沈笑夫一本杂志，说：“我去上厕所，你看看孙瑞山、刘汉辉写的这篇文章——《自动驾驶与安全飞行》”
沈笑夫道了声谢谢，然后接过杂志看了起来：
********
自动化程度越来越高是民用航空的一个突出特点，现代飞机的自动控制系统已经达到了非常复杂、相当完善的程度。
从超大规模集成电路到电传操纵，从5人机组到2人机组民航业获得了极大的经济效益、社会效益和安全效益。
从理论上讲，自动化在某些方面取代了人，避免了人的错误从而使航空器的运行更加安全。
的确，目前民航已经达到了很高的安全水平，民航运输已成为最安全的运输方式之一。
但是，世界上仍然在不断地发生航空事故，高度自动化的飞机也在发生事故。
从统计数字我们可以看到，自80年代以来，在世界范围内的定期航班亿客公里死亡人数和百万次离港事故次数在近20年的时间内变化很小。
据此，一些航空专家预测，随着航空运输量的增加，到2010年每年将有18至53起喷气机机毁事故的发生。
显然由此导致的人员伤亡的损失是不能被世界接受的。
那么世界范围内的民航飞机事故率近20年来几乎没有变化，是否意味着新一代高度自动化的飞机的事故率与传统飞机的事故率相同呢?
【一、自动化飞机的安全效益】
当前，各种类型、不同年代的飞机同时在世界各地运行，对所有事故进行统计得到的事故率的结论过于笼统，有必要将自动化飞机与传统飞机分别进行统计和分析。
图表给出了世界范围内的不同年代喷气客机的百万次离港死亡事故率。
其中，第二代喷气客机包括:b727，trident，vc-10，bac111，dc-9，b737-100/200;
早期宽体喷气机包括:b747-100/200/300，dc-10，l-1011， a300;
新型喷气机包括: 80/90，11， b737-300/400/500， b747-400， b757， b767，b777， a300-600， a310， a320/a321， a330， a340，bae-146，f100;
按照另外一种分类方法分别给出了第一代喷气客机，第二代喷气客机，第三代喷气客机和所有航空器的事故率。
其中:
第一代喷气客机包括:b707，dc8;
第二代喷气客机包括:b727，b737-100/200，b747，dc9，dc10，a300b4;
第三代喷气客机包括:80，11，90，b737-300/400/500，b757，b767，a310，a300-600，a319，a320，a321， a330，a340，b777。
机毁事故率由图中可以明显地看出，第三代自动化飞机的事故率经过不长的“学习期”后，比第一代、第二代喷气客机的事故率低，比所有飞机的事故率都低。
这说明高度自动化的飞机，玻璃驾驶舱、电传操纵给民航带来了安全效益。
由于自20世纪80年代初开始，第一代喷气客机开始进入老龄期使事故率开始增加，因此使总的飞机事故率基本保持不变。
可以预计，随着第一代喷气客机的退役，第三代喷气客机机队的扩大，总的事故率将减少。
在第三代自动化飞机开始使用的1982年和1983年，第三代喷气客机的事故率高于总的事故率，这是任何一种新飞机开始使用都有的适应过程，或称“学习期”。
第三代喷气客机的适应过程的时间比较短，很快就达到了较低的事故率，这也是第三代喷气客机优于传统飞机的一个方面。
另外，从各种机型事故率的比较也可以得到相同的结论。
表1给出了几种比较典型的客机的死亡事故率。
由表可见，第三代自动化喷气客机死亡事故率明显低于第一代和第二代喷气客机的事故率。
例如，第三代喷气客机b737-300/400/500死亡事故率为0.47x 10- 6，而相同类型的第二代喷气客机b737-100/200的事故率是0.72x 10- 6，事故率减少了35%。
拿飞行次数在1千万次以上的飞机进行比较，第二代喷气客机中事故率最低的是b727，事故率是0.66x 10- 6；
而第三代喷气客机中事故率比较低的80的事故率是0.32x 10- 6，整整减少了1/2。
由此可以看出第三代高度自动化的飞机安全性得到了很大的提高，在取得经济效益的同时也获得了安全效益。
虽然高度自动化的大型飞机事故率减少了，但是事故仍然时有发生。
而且一旦发生事故带来的损失和人们心理上的震动都是巨大的。
如何减少高度自动化飞机的事故率，最终达到“零事故”是航空界追求的最高目标。
如何才能达到减少民航事故的目的呢?
首先让我们对高度自动化飞机的事故特征进行一些分析。
【二、自动化飞机事故的特征】
高度自动化的飞机有效地避免了如飞机相撞、失控等传统飞机经常发生的事故。
但是f(flight e、f(flight er)、trol display uhital eleitrol)的使用带来了新的工作方式，引入了新的人机关系和人机界面，这些新的东西与传统的工作方式和思维方式发生了矛盾和冲突，从而导致了新问题的发生。
另外，自动化装置(或系统)都是在分析已知问题的基础上设计的，换言之它所能处理的是设计者所能考虑到的情况，一旦设计者没有考虑到的情况发生，自动化系统也就可能变得无能为力了。
通过对现代喷气客机与自动化相关事故的分析，可以看出其事故有如下特征。
一是错误地选用飞行模式
现代飞机增加了预先输入数据、预定飞行模式的工作方式。
当选择了不恰当的工作方式飞行时，遇上复杂情况时就有可能导致事故。
例如，巴西brasilia公司的一架飞机自动飞行时，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。
高俯仰角使空速减慢，并由于机体结冰导致突然失速，损失(12 000ft)的高度，飞机在改出下降的过程中和随后的紧急着陆时遭到损坏。
二是过分依赖自动驾驶，忽略了对飞机的监控。
由于自动驾驶成功地取代了许多原先由人来完成的工作，在某些方面甚至比人做的更好，因此某些驾驶员产生了过分依赖自动驾驶的思想。
当飞行环境发生变化或飞机发生某些故障时，自动驾驶仪将仍按照正常设计条件运作，自动地进行调节以维持给定模态进行飞行，设定的参数被自动驾驶仪维持着，但其它的参数发生了变化，飞机的姿态发生了变化，使飞机进入危险状态。
另外，自动驾驶修正能力有限，一旦修正能力饱和，就失去了修正能力，如果此时驾驶员仍然指望自动驾驶，那就更加危险了。
例如， 1992年某航空公司一架b737-300飞机，在临近机场下降改平飞时，自动油门发生故障，右发一直保持慢车位，造成飞机长时间推力不对称，结果自动驾驶横侧操纵能力饱和致使飞机坡度不断增加。
当飞行员发现情况异常时，为时已晚。
另一次类似的事故发生在1995年，一架罗马尼亚航空公司的a310飞机，起飞时使用了自动油门和自动控制推力。
当飞机爬升到609.62 000ft)高度时，自动控制推力选择了爬升推力，此时自动油门发生故障，飞机左发推力降为慢车，而右发仍然维持起飞推力，造成飞机推力不对称，飞机坡度迅速增加、高度降低。
这两起事故都是由于自动油门故障导致的事故。
实际上，两起事故都可以由驾驶员及时断开自动油门改为手动操纵油门得以避免。
但是，对自动驾驶的依赖性，导致驾驶员没有对飞机和自动驾驶实施有效的监控，驾驶员没有及时改为手动操纵，结果贻误了时机导致了事故。
沈笑夫道了声谢谢，然后接过杂志看了起来：
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自动化程度越来越高是民用航空的一个突出特点，现代飞机的自动控制系统已经达到了非常复杂、相当完善的程度。
从超大规模集成电路到电传操纵，从5人机组到2人机组民航业获得了极大的经济效益、社会效益和安全效益。
从理论上讲，自动化在某些方面取代了人，避免了人的错误从而使航空器的运行更加安全。
的确，目前民航已经达到了很高的安全水平，民航运输已成为最安全的运输方式之一。
但是，世界上仍然在不断地发生航空事故，高度自动化的飞机也在发生事故。
从统计数字我们可以看到，自80年代以来，在世界范围内的定期航班亿客公里死亡人数和百万次离港事故次数在近20年的时间内变化很小。
据此，一些航空专家预测，随着航空运输量的增加，到2010年每年将有18至53起喷气机机毁事故的发生。
显然由此导致的人员伤亡的损失是不能被世界接受的。
那么世界范围内的民航飞机事故率近20年来几乎没有变化，是否意味着新一代高度自动化的飞机的事故率与传统飞机的事故率相同呢?
【一、自动化飞机的安全效益】
当前，各种类型、不同年代的飞机同时在世界各地运行，对所有事故进行统计得到的事故率的结论过于笼统，有必要将自动化飞机与传统飞机分别进行统计和分析。
图表给出了世界范围内的不同年代喷气客机的百万次离港死亡事故率。
其中，第二代喷气客机包括:b727，trident，vc-10，bac111，dc-9，b737-100/200;
早期宽体喷气机包括:b747-100/200/300，dc-10，l-1011， a300;
新型喷气机包括: 80/90，11， b737-300/400/500， b747-400， b757， b767，b777， a300-600， a310， a320/a321， a330， a340，bae-146，f100;
按照另外一种分类方法分别给出了第一代喷气客机，第二代喷气客机，第三代喷气客机和所有航空器的事故率。
其中:
第一代喷气客机包括:b707，dc8;
第二代喷气客机包括:b727，b737-100/200，b747，dc9，dc10，a300b4;
第三代喷气客机包括:80，11，90，b737-300/400/500，b757，b767，a310，a300-600，a319，a320，a321， a330，a340，b777。
机毁事故率由图中可以明显地看出，第三代自动化飞机的事故率经过不长的“学习期”后，比第一代、第二代喷气客机的事故率低，比所有飞机的事故率都低。
这说明高度自动化的飞机，玻璃驾驶舱、电传操纵给民航带来了安全效益。
由于自20世纪80年代初开始，第一代喷气客机开始进入老龄期使事故率开始增加，因此使总的飞机事故率基本保持不变。
可以预计，随着第一代喷气客机的退役，第三代喷气客机机队的扩大，总的事故率将减少。
在第三代自动化飞机开始使用的1982年和1983年，第三代喷气客机的事故率高于总的事故率，这是任何一种新飞机开始使用都有的适应过程，或称“学习期”。
第三代喷气客机的适应过程的时间比较短，很快就达到了较低的事故率，这也是第三代喷气客机优于传统飞机的一个方面。
另外，从各种机型事故率的比较也可以得到相同的结论。
表1给出了几种比较典型的客机的死亡事故率。
由表可见，第三代自动化喷气客机死亡事故率明显低于第一代和第二代喷气客机的事故率。
例如，第三代喷气客机b737-300/400/500死亡事故率为0.47x 10- 6，而相同类型的第二代喷气客机b737-100/200的事故率是0.72x 10- 6，事故率减少了35%。
拿飞行次数在1千万次以上的飞机进行比较，第二代喷气客机中事故率最低的是b727，事故率是0.66x 10- 6；
而第三代喷气客机中事故率比较低的80的事故率是0.32x 10- 6，整整减少了1/2。
由此可以看出第三代高度自动化的飞机安全性得到了很大的提高，在取得经济效益的同时也获得了安全效益。
虽然高度自动化的大型飞机事故率减少了，但是事故仍然时有发生。
而且一旦发生事故带来的损失和人们心理上的震动都是巨大的。
如何减少高度自动化飞机的事故率，最终达到“零事故”是航空界追求的最高目标。
如何才能达到减少民航事故的目的呢?
首先让我们对高度自动化飞机的事故特征进行一些分析。
【二、自动化飞机事故的特征】
高度自动化的飞机有效地避免了如飞机相撞、失控等传统飞机经常发生的事故。
但是f(flight e、f(flight er)、trol display uhital eleitrol)的使用带来了新的工作方式，引入了新的人机关系和人机界面，这些新的东西与传统的工作方式和思维方式发生了矛盾和冲突，从而导致了新问题的发生。
另外，自动化装置(或系统)都是在分析已知问题的基础上设计的，换言之它所能处理的是设计者所能考虑到的情况，一旦设计者没有考虑到的情况发生，自动化系统也就可能变得无能为力了。
通过对现代喷气客机与自动化相关事故的分析，可以看出其事故有如下特征。
一是错误地选用飞行模式
现代飞机增加了预先输入数据、预定飞行模式的工作方式。
当选择了不恰当的工作方式飞行时，遇上复杂情况时就有可能导致事故。
例如，巴西brasilia公司的一架飞机自动飞行时，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。
高俯仰角使空速减慢，并由于机体结冰导致突然失速，损失(12 000ft)的高度，飞机在改出下降的过程中和随后的紧急着陆时遭到损坏。
二是过分依赖自动驾驶，忽略了对飞机的监控。
由于自动驾驶成功地取代了许多原先由人来完成的工作，在某些方面甚至比人做的更好，因此某些驾驶员产生了过分依赖自动驾驶的思想。
当飞行环境发生变化或飞机发生某些故障时，自动驾驶仪将仍按照正常设计条件运作，自动地进行调节以维持给定模态进行飞行，设定的参数被自动驾驶仪维持着，但其它的参数发生了变化，飞机的姿态发生了变化，使飞机进入危险状态。
另外，自动驾驶修正能力有限，一旦修正能力饱和，就失去了修正能力，如果此时驾驶员仍然指望自动驾驶，那就更加危险了。
例如， 1992年某航空公司一架b737-300飞机，在临近机场下降改平飞时，自动油门发生故障，右发一直保持慢车位，造成飞机长时间推力不对称，结果自动驾驶横侧操纵能力饱和致使飞机坡度不断增加。
当飞行员发现情况异常时，为时已晚。
另一次类似的事故发生在1995年，一架罗马尼亚航空公司的a310飞机，起飞时使用了自动油门和自动控制推力。
当飞机爬升到609.62 000ft)高度时，自动控制推力选择了爬升推力，此时自动油门发生故障，飞机左发推力降为慢车，而右发仍然维持起飞推力，造成飞机推力不对称，飞机坡度迅速增加、高度降低。
这两起事故都是由于自动油门故障导致的事故。
实际上，两起事故都可以由驾驶员及时断开自动油门改为手动操纵油门得以避免。
但是，对自动驾驶的依赖性，导致驾驶员没有对飞机和自动驾驶实施有效的监控，驾驶员没有及时改为手动操纵，结果贻误了时机导致了事故。