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透过“德国之翼”看民航安全的“理智与情感”

发布日期:2015-04-14 来源:未知 下载此文章

2015年3月24日,由西班牙巴塞罗那飞往德国杜塞尔多夫的德国之翼4U9525号航班在飞行至法国东南部阿尔卑斯山区域时坠毁,机上150人无一生还。调查人员对黑匣子记录的坠机前驾驶舱录音进行了分析,怀疑该机副驾驶安德烈亚斯·卢比茨有意操纵飞机致其坠毁。4月2日,失事客机的第二个黑匣子——飞机数据记录仪被找到,再次证明了卢比茨蓄意坠机的事实。

根据驾驶舱语音记录,坠机前卢比茨趁机长去卫生间时关闭驾驶舱门,将后者锁在外面,而飞行数据记录仪显示,卢比茨先是设定由自动驾驶仪操纵飞机往海拔30米的高度下降,后又多次调节设定以加快下降速度。这些证据,揭开了飞机坠毁前8分钟内高度下降近万米却仍然保持可控状态、始终未发出任何紧急信号的真相。而检方对卢比茨的调查结果表明:他患有精神类疾病,事发时并不适合飞行。

当事实公之于众,人们不禁想起了一年前马来西亚航空公司MH370客机的悲剧:相似的是,MH370客机的失联原因也更多地指向了飞行员的人为操作;不同的是,我们仍未可知事件的真相。这架客机如今还沉睡在印度洋深处,等待人类揭开真相,将漂泊的亡灵送回故乡。

中国民航局在今年1月公布的《飞行员心理健康指南》中明确指出:据国际航空运输协会调查,80%~90%的飞行事故由人为因素导致。美国联邦航空局发布的调查显示:2002年至2012年,美国公发生2758起空难事故中,其中8起由飞行员自杀所致,约占0.3%。

在悲剧面前,国际航空界不得不反思,我们要做些什么才能阻止灾难的再次发生?有哪些“理智”的技术应用可以避免人类“情感”的影响?

机载卫星通信系统

构建无盲点的航空监视网络

近些年来,民航客机失联事故频发,凸显了机载卫星通信系统在民航飞行应急监控中的缺失,人们不断寻找着提高航班定位追踪准确性和即时性的方法。2014年3月8日,当马航MH370航班从雷达上消失后,由于飞机通信寻址报告系统(ACARS)可能被人为关闭,航空公司无法获得失联客机的飞行信息。然而国际海事卫星组织(Inmarsat)的卫星仍然接收到了MH370航班发送的Ping码、即“握手”应答信号。这种声脉冲信号每小时发送一次,告诉卫星飞机“还在”。在MH370航班坠入深海前,Inmarsat卫星共收到7次“握手”信号,由此确定了飞机坠落的位置。

不过,用一颗卫星接收的信号只能以卫星为中心、以机载油量所能飞行的距离为半径、以飞机最后发射信号时与卫星的角度大致划定一段圆弧,极粗略地判断飞机所在方位。此外,执飞MH370的波音777-200型飞机虽然已装配了卫星通信终端,但由于马航并没有采购相关通信服务,卫星与飞机之间仅完成了“握手”信号的单线应答,而没有建立通信连接。

为了能够实时监控航班的飞行状况,国际民用航空组织(ICAO)在今年2月6日通过一项决议,要求商用飞机采用新的15分钟客机追踪标准。

基于此,传统的ACARS数据链、高频通信、雷达监控等手段可能将逐渐被更加安全和高效的数据链系统与航空监控技术所取代。

今年3月,罗克韦尔柯林斯公司推出全新多链路飞行追踪系统,该系统融合了多种数据链信息以获得即时和准确的位置报告和异常反馈。此外,Inmarsat宣布与澳大利亚航空服务公司合作,在来往澳大利亚的航班上测试改进的协议式自动相关监视系统(ADS-C),以长时间监视飞行情况。而更加精准可靠、能够避免人为干预的广播式自动相关监视系统(ADS-B)也越来越多地应用在民用航空器上。当4U9525号航班从雷达上消失后,航班监控网站Flightradar24曾利用ADS-B的数据信息尽可能完整地还原了客机失事前的飞行状况。据FAA预测,至2020年,将有超过10万架飞机装有ADS-B机载设备。到那时,卫星可以及时获得失联飞机的位置、高度、速度等关键信息,帮助人们立刻锁定出事区域。

除了前舱机载设备的应用,后舱通信的应用也逐渐受到重视。霍尼韦尔开发的机载JetWave MCS 8200通信系统将和Inmarsat的高速GX卫星网络建立连接,它支持多种文件和视频传输,乘客可以在万米高空使用高质量的Wi-Fi。近日,卫星互联网公司OneWeb宣布正式牵手霍尼韦尔,OneWeb将建设一个由600多颗卫星组成的空天网络,由霍尼韦尔提供机载通信设备,以实现全球航空网络连接。

在飞机失事后寻找黑匣子并非易事,尤其是当客机掉到海里则更加困难。为此,有人提出客机能否不用黑匣子,而用数据中继卫星实时把飞机上的各种数据传回地面。在美国曾经发射过的5架航天飞机中,除第1架航天飞机“哥伦比亚号“装有黑匣子外,其余4架都没有装黑匣子,它们依靠数据中继卫星24小时实时传输数据。但这种方法目前不适合民航,因为成本高昂,且数据中继卫星的容量也有限。

要想营造全透明、无盲点的空中飞行环境,技术的复杂性与开发成本是阻碍航空通信系统发展的主要因素。但是这场行业变革势在必行。

自动飞行控制系统

用机械之手代替人为操作

然而,即使我们拥有了监控飞行的“眼睛”,那么阻止自杀性人为操作又要靠什么实现呢?

在4U9525号航班坠机事件发生后,NASA表示最初用于军用飞机的自动地面防撞系统(Auto-GCAS)可以适用于民用飞机,但这种转变任重而道远。

Auto-GCAS系统由美国空军研究实验室、洛克希德·马丁公司和NASA联合研发,可使人为操纵撞地引发的事故降低90%。历经25年的研制,2014年,升级的Auto-GCAS系统正式服役于F-16机队。该系统不间断地将F-16战机的飞行轨迹与从机载数字式地面海拔数据库产生的地形剖面进行比较。如果探测到威胁,系统将发出一个回避指令,若飞行员没有立即采取措施,系统临时接管飞机的控制权,并执行一个自动恢复程序来保护机组人员。目前该系统已经成功避免了两架F-16战机撞击地面。

相关负责人同时表示,Auto-GCAS系统用于民用航空的一个潜在问题是,采用自动控制的飞机有可能与其他航线的客机出现冲突。

NASA和波音公司已经开始考虑将该技术整合到民用飞机中,然而NASA自动防撞系统首席研究员马克·斯库格认为,技术转让的核心在于解决人工篡改系统所导致的安全性问题。马克·斯库格表示,要将系统过渡到民用航空,必须对自动化程度进行分级并采取隔离手段以阻止人工篡改系统,这需要花费大量的时间与精力。

空客公司显然也有着同样的考虑。早在2001年“9·11”事件发生后,空客集团就开始着手研制防止故意用客机撞击摩天大楼或山峰的自动化系统,但最终决定不部署这一系统。

空客最初打算将该系统用于开发中的空客A380巨型客机上。但由于A380的开发落后于预定计划,增加这一功能会使监管批准流程变得更加复杂,从而导致项目延迟,因此空客高层选择不在A380项目上安装该自动防撞系统。自动防撞概念慢慢丧失了吸引力。

荷兰国家航空航天实验室研究员阿尔弗雷德·勒伦认为,即使系统做到完全自动化,还是有其他办法可以故意让飞机坠毁。只要系统中有人的因素存在,要防止故意行为就如“天方夜谭”。

值得一提的是,在4U9525号航班坠机事件中,卢比茨将机长锁在门外独自操纵飞机,让人们对飞机舱门的设计产生了质疑。在“9·11”恐怖袭击事件发生后,为了防止劫机者进入机舱,驾驶舱门的开启被设计为由舱内人员行使最终决定权。这就意味着,如果驾驶舱内的人员关闭拨动开关,处于驾驶舱外的人员将无法通过输入密码的方式进入驾驶舱,而这也正是发生在4U9525号航班上的情况。

事实上,机械自动化与智能化的发展,使得因机械故障而造成的事故比例不断减小,人为因素的影响日渐凸显。无论前沿科技如何发展、自动化如何取代传统操作,人始终站在机械控制的最顶层,行使着至高无上的决策权。

飞行员的安全管理与心理健康督导

4U9525号航班坠机事件发生后,全球多家航空公司紧急出台措施,要求旗下客机在飞行途中必须时刻保持驾驶舱内有两位飞行员。中国民航局在3月26日下发紧急通知,要求各航空公司在飞行途中驾驶舱内必须保持两位或以上飞行员,并要求各地区管理局及监管局严格检查各航空公司执行情况。

也有专业人士提出了“三人制”机组的建议,认为当飞机面临释压、机组失能和发生重大故障的风险时,两名以上的飞行员进行操纵能够更为有效地降低飞机失事的概率。不过,这一建议对我国民航飞行人员短缺、航空公司成本控制等方面提出了一定挑战。

然而,对驾驶舱内飞行员人数的硬性要求,只是为了防止驾驶舱唯一飞行员失能,而不是、也无法防止飞行员蓄意制造事故。

28岁的卢比茨被诊断患有抑郁症,并存在视力问题,这将严重影响他执飞。而他在身体与精神的压力之下选择了隐瞒病情,并最终带着149名无辜的生命坠入死亡的深渊。

世界卫生组织的数据显示,全球有超过3.5亿人患有抑郁症,其中重度抑郁症患者的自杀概率比普通人高20倍。而在众多职业中,民航飞行员的每一次飞行都担负着数百名乘客的生命安全,他们的工作压力可想而知。

商业飞行员在受聘前,都要经过心理审查、性格测试和体检。一旦他们开始执飞商业航班,依靠监管机构或航空公司的年检并不能及时和准确的发现心理问题,根据一些心理障碍的表象也不能得出某人存在心理疾病或有自杀倾向的结论。真正有问题的人,往往也像卢比茨一样,在对个人利益和公众影响的考量下选择了沉默。

面对这样的问题,除了从政策上推行多人制以降低风险,更重要的是从飞行员本身入手,加强心理健康督导,从根源上解决问题。

随着科技的发展,飞机导航精度与驾驶自动化程度越来越高,飞行人员的飞行技能也越来越全面,却无法摆脱灾难所带来的悲痛。因为人心是最难测的,没有全面风险管控、失效概率或疲劳周期,一旦出现故障,也没有完美的零部件进行替换,仅有道德约束与事后的法律惩戒,在灾难发生后只会显得分外无力。唯有构建安全健康的心理环境,才能真正实现航空安全。

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