让飞机自动飞行

2009年11月21日晚，美国西北航空公司的空中客车A320型客机由圣迭戈市飞往明尼阿波利斯市。客机于当日晚8时左右与地面控制台失去联系，恢复联系时已飞过目的地240千米。在这段失去联系的时间内，多处地面控制台使出浑身解数试图联系上飞行员，空军由于担心事态发展一度部署了4架战斗机随时待命，甚至是白宫时局值班室也收到了警报。最后，是机上的一名空姐用对讲机才唤起上了锁的驾驶舱内两名飞行员的注意。

　　

　　自动驾驶慧的祸

　　

　　这次事件引起了各方的关注，很多业内人士都将这次事故归咎于飞机自动驾驶。

　　根据美国国家运输安全委员会调查，这架过站的客机与地面控制台失去无线电联系超过1个小时，原因竟是两名飞行员任由客机处于自动驾驶状态，自己却违规使用笔记本电脑研究航空公司复杂的飞行员调度新系统。

　　根据联邦航空局规定，飞机起降过程中，飞行员禁止在3048米以下高度谈论与飞行无关的内容。不过，飞机一旦达到巡航高度将由计算机控制飞行，这时飞行员只需收听无线电，向地面控制台报告飞经区域并确保自动驾驶仪运转正常，工作量很小，两名飞行员可以相互自由交谈。全美航空公司某机长认为，不少飞行员正是因为自信可以高枕无忧，才导致了上面所提到的安全隐患的发生。

　　回顾飞机的发展历史，令人惊叹，它从一个完全陌生的新鲜玩意儿变成了现如今人们出行不可缺少的交通工具之一，不过百余年时间。在这100多年中，飞机的发展也日新月异，各类大型飞机如今基本都安装了自动驾驶系统。

　　

　　何为飞机的自动驾驶系统

　　

　　曾经有人乐观地谈论飞机的自动驾驶系统，说在不久的将来，机组将由一名飞行员和一条很凶悍的狗组成。飞行员在驾驶舱中对着电脑驾驶飞机，狗狗在旁边盯着飞行员。一旦飞行员碰触控制系统就去咬他。

　　这当然是则笑话，自动驾驶系统可比上面提到的要复杂多了。

　　自动驾驶系统是一种通过飞行员按一些按钮和旋转一些旋钮，或者由导航设备接收地面导航信号，来自动控制飞行器完成三轴动作的装置。

　　从专业的角度来说，飞机自动驾驶系统基本上包括了以下功能：保持机翼水平，不发生滚转；保持飞机当前的仰俯角；保持选定的飞行方向；保持选定的飞行高度；保持选定的上升率或下降率；跟踪一个VOR电波射线；跟踪一个定位信标或反向航路定位信标；跟踪仪器降落系统的定位信标和下滑道指示信标；跟踪一个GPS航路，等等。不同型号的飞机所装备的自动驾驶仪可能会有一些小的差别，但大体相似。

　　时至今日，虽然自动驾驶系统已经发展得相对成熟了，但事实上这一系统出现的时间并不长，在1914年，美国人斯派雷才研制成电动陀螺稳定装置，也就是自动驾驶仪的雏形。20世纪30年代，为减轻飞行员长时间飞行的疲劳，飞机开始使用三轴稳定的自动驾驶仪，用于保持飞机自动平直飞行。到了20世纪50年代，通过在自动驾驶仪中引入角速率信号的方法制成阻尼器或增稳系统，来改善飞机的稳定性，自动驾驶仪进而发展成飞行自动控制系统。到了20世纪50年代后期，又出现自适应自动驾驶仪，它能随飞行器特性的变化而改变自身的结构和参数。

　　

　　真的需要自动驾驶系统吗

　　

　　在一定的天气状况下，飞机确实可以自动降落，这在20世纪60年代就能做到了。但自动降落不只是按一下降落按钮那么简单，还需要飞行员操作和检测各种自动飞行元件，输入很多数据来控制、调整操作系统。

　　有些人认为真正的飞行员是不需要自动驾驶仪的，这个观点存在一定偏颇。因为适当使用自动驾驶仪可以减轻飞行员的工作量，特别是在仪器飞行规则(当天气条件比较恶劣的情况下，飞行员需要借助仪表完成飞行时实施的飞行管理程序的有关规则)的时候。飞行员可以让自动驾驶仪协助完成一些辅助工作(例如保持航向和高度)，自己则集中精力去完成其他一些与飞行安全相关的工作(比如导航、观察交通、通话等等)。

　　使用自动驾驶仪也可以减轻飞行员在完成一次长距离飞行后的疲劳程度，特别是在整个飞行进程中最危险的进近(飞机快要着陆、准备降落的过程)和降落阶段(尤其是在云层中颠簸时)，如果飞行员已经被简单的飞行操作耗去了大量精力和体力，那么在处理紧急情况时必定会受到影响。

　　就现在的情况而言，飞行的大部分时间里我们都可以使用自动驾驶系统，甚至包括飞机在降落时。

　　以波音73 7系列飞机为例，该系列飞机都配备有先进的数字飞行控制系统，从起飞后达到400英尺高度到着陆，整个飞行过程都可以交由自动驾驶系统完成，而且飞机会自动优选最佳飞行航路。这期间，很多操作工作都可以交给自动驾驶系统完成。

　　

　　自动驾驶不是万能的

　　

　　目前，现代自动驾驶仪已广泛应用于飞机，而且多数都是数字式自动驾驶仪。这套系统中的机载计算机能够确定最佳飞行路线，操纵飞机爬升和下降等，并对油门和各控制翼面发出指令。各种先进的显示屏幕取代了种类繁多的仪表盘，直观地显示出沿途检验点和飞机航向等信息。

　　但这并不代表飞行员可以完全高枕无忧，自动驾驶仪远非万能的，因为飞机自动化程度过高势必使人们面临另一个危险：一旦自动驾驶系统瘫痪，本来很简单的驾驶工作就会变成一个过于复杂而无法解决的难题，飞机操作容易失控。

　　这也是为什么自动驾驶虽然可以完成飞机自动落地，但在整个飞行过程中，飞行员还需要监控飞机发动机参数和各种仪表，以确保它们工作在正常状态。飞行员一旦发现操作系统异常，便要立即将控制系统转为人工方式，而且，在落地后还需要脱开自动驾驶方式转为人工控制。当然，人工控制的作用不仅仅体现在着陆时，自动驾驶仪上的垂直导航、高度层改变、高度保持、水平导航等工作，都需要飞行员进行设置。飞行中如果遇到积雨云，气象雷达显示红区，飞行员还需要手动操纵飞机绕过积雨云区。

　　此外，飞行员还有一个工作，就是每到一个管制区要与空管人员进行联系，并按照管制员的指令进行操作。

　　飞机上的自动驾驶仪一般有2～3套，但是同一时间只能接通一套。只有在进近的时候，要按APP按钮并同时使用多通道驾驶，这是为了提高余度(操作系统中传递信息的信道，多余度的系统中，一个信道坏了，还有其他的信道可以维持系统)，保证安全。自动驾驶仪在起飞时是不能衔接的，爬升后才能衔接。所以，飞机起飞阶段仍需要飞行员的手动操作。

　　可以预计，在将来，飞机自动驾驶系统的应用将更为广泛，不论是在民用方面或是军事方面。

　　

　　(责任编辑　赵　菲)