讓飛機自動飛行

2009年11月21日晚，美國西北航空公司的空中客車A320型客機由圣迭戈市飛往明尼阿波利斯市?？蜋C于當日晚8時左右與地面控制臺失去聯系，恢復聯系時已飛過目的地240千米。在這段失去聯系的時間內，多處地面控制臺使出渾身解數試圖聯系上飛行員，空軍由于擔心事態發展一度部署了4架戰斗機隨時待命，甚至是白宮時局值班室也收到了警報。最后，是機上的一名空姐用對講機才喚起上了鎖的駕駛艙內兩名飛行員的注意。

自動駕駛慧的禍

這次事件引起了各方的關注，很多業內人士都將這次事故歸咎于飛機自動駕駛。

根據美國國家運輸安全委員會調查，這架過站的客機與地面控制臺失去無線電聯系超過1個小時，原因竟是兩名飛行員任由客機處于自動駕駛狀態，自己卻違規使用筆記本電腦研究航空公司復雜的飛行員調度新系統。

根據聯邦航空局規定，飛機起降過程中，飛行員禁止在3048米以下高度談論與飛行無關的內容。不過，飛機一旦達到巡航高度將由計算機控制飛行，這時飛行員只需收聽無線電，向地面控制臺報告飛經區域并確保自動駕駛儀運轉正常，工作量很小，兩名飛行員可以相互自由交談。全美航空公司某機長認為，不少飛行員正是因為自信可以高枕無憂，才導致了上面所提到的安全隱患的發生。

回顧飛機的發展歷史，令人驚嘆，它從一個完全陌生的新鮮玩意兒變成了現如今人們出行不可缺少的交通工具之一，不過百余年時間。在這100多年中，飛機的發展也日新月異，各類大型飛機如今基本都安裝了自動駕駛系統。

何為飛機的自動駕駛系統

曾經有人樂觀地談論飛機的自動駕駛系統，說在不久的將來，機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著電腦駕駛飛機，狗狗在旁邊盯著飛行員。一旦飛行員碰觸控制系統就去咬他。

這當然是則笑話，自動駕駛系統可比上面提到的要復雜多了。

自動駕駛系統是一種通過飛行員按一些按鈕和旋轉一些旋鈕，或者由導航設備接收地面導航信號，來自動控制飛行器完成三軸動作的裝置。

從專業的角度來說，飛機自動駕駛系統基本上包括了以下功能：保持機翼水平，不發生滾轉；保持飛機當前的仰俯角；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VOR電波射線；跟蹤一個定位信標或反向航路定位信標；跟蹤儀器降落系統的定位信標和下滑道指示信標；跟蹤一個GPS航路，等等。不同型號的飛機所裝備的自動駕駛儀可能會有一些小的差別，但大體相似。

時至今日，雖然自動駕駛系統已經發展得相對成熟了，但事實上這一系統出現的時間并不長，在1914年，美國人斯派雷才研制成電動陀螺穩定裝置，也就是自動駕駛儀的雛形。20世紀30年代，為減輕飛行員長時間飛行的疲勞，飛機開始使用三軸穩定的自動駕駛儀，用于保持飛機自動平直飛行。到了20世紀50年代，通過在自動駕駛儀中引入角速率信號的方法制成阻尼器或增穩系統，來改善飛機的穩定性，自動駕駛儀進而發展成飛行自動控制系統。到了20世紀50年代后期，又出現自適應自動駕駛儀，它能隨飛行器特性的變化而改變自身的結構和參數。

真的需要自動駕駛系統嗎

在一定的天氣狀況下，飛機確實可以自動降落，這在20世紀60年代就能做到了。但自動降落不只是按一下降落按鈕那么簡單，還需要飛行員操作和檢測各種自動飛行元件，輸入很多數據來控制、調整操作系統。

有些人認為真正的飛行員是不需要自動駕駛儀的，這個觀點存在一定偏頗。因為適當使用自動駕駛儀可以減輕飛行員的工作量，特別是在儀器飛行規則(當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實施的飛行管理程序的有關規則)的時候。飛行員可以讓自動駕駛儀協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的工作(比如導航、觀察交通、通話等等)。

使用自動駕駛儀也可以減輕飛行員在完成一次長距離飛行后的疲勞程度，特別是在整個飛行進程中最危險的進近(飛機快要著陸、準備降落的過程)和降落階段(尤其是在云層中顛簸時)，如果飛行員已經被簡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必定會受到影響。

就現在的情況而言，飛行的大部分時間里我們都可以使用自動駕駛系統，甚至包括飛機在降落時。

以波音73 7系列飛機為例，該系列飛機都配備有先進的數字飛行控制系統，從起飛后達到400英尺高度到著陸，整個飛行過程都可以交由自動駕駛系統完成，而且飛機會自動優選最佳飛行航路。這期間，很多操作工作都可以交給自動駕駛系統完成。

自動駕駛不是萬能的

目前，現代自動駕駛儀已廣泛應用于飛機，而且多數都是數字式自動駕駛儀。這套系統中的機載計算機能夠確定最佳飛行路線，操縱飛機爬升和下降等，并對油門和各控制翼面發出指令。各種先進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點和飛機航向等信息。

但這并不代表飛行員可以完全高枕無憂，自動駕駛儀遠非萬能的，因為飛機自動化程度過高勢必使人們面臨另一個危險：一旦自動駕駛系統癱瘓，本來很簡單的駕駛工作就會變成一個過于復雜而無法解決的難題，飛機操作容易失控。

這也是為什么自動駕駛雖然可以完成飛機自動落地，但在整個飛行過程中，飛行員還需要監控飛機發動機參數和各種儀表，以確保它們工作在正常狀態。飛行員一旦發現操作系統異常，便要立即將控制系統轉為人工方式，而且，在落地后還需要脫開自動駕駛方式轉為人工控制。當然，人工控制的作用不僅僅體現在著陸時，自動駕駛儀上的垂直導航、高度層改變、高度保持、水平導航等工作，都需要飛行員進行設置。飛行中如果遇到積雨云，氣象雷達顯示紅區，飛行員還需要手動操縱飛機繞過積雨云區。

此外，飛行員還有一個工作，就是每到一個管制區要與空管人員進行聯系，并按照管制員的指令進行操作。

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

可以預計，在將來，飛機自動駕駛系統的應用將更為廣泛，不論是在民用方面或是軍事方面。

(責任編輯 趙 菲)