你的飛機安全嗎？

韓璐

在被稱為“空難年”的2014年，馬航MH370失聯(lián)、MH17被擊落，臺灣復興航空GE222迫降重摔，阿爾及利亞航空AH5017墜毀，航空安全再次成為全球焦點。

一場基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的產(chǎn)業(yè)升級戰(zhàn)役，在航空業(yè)的上游制造企業(yè)最先打響。

9月26日，霍尼韋爾（Honeywell）的高級研發(fā)工程師王睿獲得私人飛行駕駛執(zhí)照PPL （Private Pilot License）剛好滿半年。如果算上此前歷時4個多月的飛行訓練，過去一年多時間里，從事先進飛機駕駛艙相關(guān)研發(fā)工作的王睿，經(jīng)歷了一次思維蛻變。

霍尼韋爾是航空航天領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，也是全球最主要的黑匣子生產(chǎn)商。2012年末，霍尼韋爾與中航通用飛機有限責任公司簽署“飛機私用駕駛員執(zhí)照項目合作備忘錄”。從2013年第一季度起為選定的工程師們展開飛行培訓（PPL項目）。這也是霍尼韋爾推行“HUE”（霍尼韋爾用戶體驗）項目中至關(guān)重要的一步。

如果不是一次“烏龍”事件，王睿也很難意識到PPL項目對于飛機制造環(huán)節(jié)究竟有多重要。他告訴《二十一世紀商業(yè)評論》（下稱《21CBR》）記者：“我們團隊的工程師在辦公室里辛苦開發(fā)了一項功能，自認為不錯，還花了時間做了模型。給飛行員試用評估，結(jié)果竟被評價為完全無用。理由是在特定的飛行階段里，飛行員根本沒有精力分散到該功能上。”而讓王睿哭笑不得的是，團隊開發(fā)該功能的初衷，就是為了減輕飛行員的操作負荷。

現(xiàn)在，王睿開始嘗試游離工程師的身份，而用飛行員思維來研發(fā)飛機系統(tǒng)。“可以說在飛機上的每一分鐘，每一個動作，管制員的每一個指令，甚至是飛行員之間的對話，都激發(fā)我對現(xiàn)有工作的新思考。我真正開始理解飛行員之前所說的‘忙的真實含義，也開始意識到一些在特定時候需要卻還沒有的功能，以及現(xiàn)有設(shè)計缺陷改進的可能性。”

其實，霍尼韋爾的“PPL項目”只是一個縮影，航空制造業(yè)巨頭們已開始揮別閉門造車，從用戶的真實需求出發(fā)，試圖通過新技術(shù)成就人類史上更安全、更高效的飛行方式。

淘金大數(shù)據(jù)

航空業(yè)與生俱來擁有大數(shù)據(jù)基因，由上百萬個零件、數(shù)十種系統(tǒng)構(gòu)成的飛機，通過傳感器獲得超過千兆字節(jié)數(shù)據(jù)，只是過去很多年，其利用率只有10%。直到互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，這些海量航空數(shù)據(jù)所蘊含的能量才被大規(guī)模激發(fā)。

GE航空工程部中國區(qū)總經(jīng)理王鵬告訴《21CBR》記者，“二三十年前，GE就開始提供第一代發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控服務(wù)，需要飛行員手工記錄發(fā)動機數(shù)據(jù)，到后來機載設(shè)備自動記錄數(shù)據(jù)，到現(xiàn)在飛機在飛行中發(fā)送實時數(shù)據(jù)，進行發(fā)動機實時遠程故障診斷（Remote Diagnostics）。”

通過發(fā)動機和飛機的傳感器，采集起飛和巡航數(shù)據(jù)，實時傳送至GE的上海AOC中心（航空客戶支援中心）進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常，AOC立即向航空公司發(fā)送通知，在飛機落地之前就做好排除故障的準備工作。因此，有助于減少起飛延誤和航班取消。

遠程診斷是基于起飛和巡航階段兩個標準時刻的兩份發(fā)動機和飛機報告進行發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控。而現(xiàn)在GE推廣的是基于大數(shù)據(jù)的飛行和維修分析服務(wù)，分析的是全程的飛行數(shù)據(jù)。這能幫助數(shù)據(jù)分析專家和發(fā)動機專家更全面地了解飛行員的操作情況和飛行全過程的發(fā)動機工作狀態(tài)。

在王鵬看來，通過這些工作，既能提高飛行的安全性，又能優(yōu)化飛行降低油耗，還可以進行發(fā)動機故障的預(yù)測（Prognostics），減少空中停車、中斷起飛、延誤和取消航班對航空公司運行的影響。此外，也能減少非計劃換發(fā)，降低發(fā)動機的維修成本。王鵬說：“發(fā)動機的維修成本占總飛機維修成本的40%以上，一臺發(fā)動機的修理就是百萬級美元的支出。遠程診斷讓航空公司避免一些計劃外的發(fā)動機拆卸和停飛待檢，大大節(jié)省成本。”

事實上，航空大數(shù)據(jù)已經(jīng)為GE優(yōu)化發(fā)動機設(shè)計提供決策。GE全球研發(fā)中心上海總經(jīng)理兼技術(shù)總監(jiān)魏斌告訴《21CBR》記者，通過故障數(shù)據(jù)的采集與分析發(fā)現(xiàn)，在中國發(fā)生的引擎故障中，包括PM10、沙塵、锍、氯等在內(nèi)的環(huán)境污染是損壞發(fā)動機的主要原因之一，尤其是某些城際間的航線，發(fā)動機損耗極為嚴重。為此，GE正在嘗試借助新材料與特殊設(shè)計，為中國的環(huán)境定制發(fā)動機。

在北美，GE為多家航空公司提供飛行數(shù)據(jù)的監(jiān)控和分析，旨在降低成本，提高發(fā)動機安全性能。不久前，GE航空集團也與中國東方航空達成協(xié)議，為東航20架波音777-300ER飛機使用的GE90-115B發(fā)動機提供為期15年的OnPointSM 服務(wù)解決方案，包括維護、修理及大修服務(wù)。該服務(wù)協(xié)議在合同期內(nèi)的總價值超過3.5億美元。

除了飛機的“心臟”發(fā)動機外，霍尼韋爾的工程師唐.貝特曼發(fā)明的開發(fā)增強型近地警告系統(tǒng)（EGPWS），加強GPS定位功能，可在出現(xiàn)可控飛行撞地事故（CFIT）前發(fā)出飛行預(yù)警，成為利用大數(shù)據(jù)推進航空安全狀況的范本。

美國聯(lián)邦航空局規(guī)定，所有渦輪噴氣式飛機必須配備EGPWS系統(tǒng)。霍尼韋爾航空航天大中華區(qū)客戶商務(wù)總監(jiān)艾青告訴《21CBR》記者，在該系統(tǒng)問世前，各大航空公司年均發(fā)生7-9起可控飛行撞地事故，而在該系統(tǒng)幫助下，上世紀90年代初這個數(shù)字已經(jīng)小于1。

艾青解釋說，EGPWS全球數(shù)據(jù)庫的工作原理就是將整個地球表面以網(wǎng)格的形式數(shù)字化，尤其是機場、跑道周圍的地形數(shù)據(jù)，對應(yīng)特定的位置點與高度，匹配飛機飛行高度、時速等信息，提供防撞預(yù)警。目前已累積超過6億飛行小時的全球地形和障礙物數(shù)據(jù)的EGPWS數(shù)據(jù)庫，每月都會從各大航空公司、空管局、政府和一些數(shù)據(jù)服務(wù)商那里更新數(shù)據(jù)，以便提供更精準的服務(wù)。

告別黑匣子？

縱觀人類的百年航天史，每一次技術(shù)突破似乎都有點踏血前行的壯烈。比如與空難事故調(diào)查休戚相關(guān)的黑匣子，其本身的發(fā)明就是因為“彗星號”空難。

通常所說的黑匣子包括兩部分，記錄25個小時內(nèi)主要飛行參數(shù)的飛行數(shù)據(jù)記錄儀，以及飛行事故前120分鐘內(nèi)，駕駛艙內(nèi)所有飛行員的對話和語音信息，包括在駕駛艙中出現(xiàn)的航電系統(tǒng)傳出的報警信息。

艾青說：“黑匣子最核心的技術(shù)，一是飛行過程中產(chǎn)生的飛行數(shù)據(jù)和駕駛艙的語音信息，如何被記錄到黑匣子里；二是在出現(xiàn)異常情況或者事故時，如何確保這些數(shù)據(jù)媒體不會被破壞。”

因此，黑匣子的制造就是一場技術(shù)攻堅戰(zhàn)。“我們現(xiàn)在的黑匣子有著極高的耐壓與密閉性，能夠承受3400G重力加速度的破壞力量，而一個普通人可能的承受力上限只是10G。因此，黑匣子能承受大概兩萬英尺下，即6000米深海底的壓力而不破壞其存儲數(shù)據(jù)，同時在1100攝氏度的高溫燃燒下能堅持60分鐘不被破壞。”

艾青坦言，黑匣子的重要性目前尚無任何設(shè)備能夠替代，但從技術(shù)理論角度方面，霍尼韋爾正嘗試多元探索。

今年3月馬航失聯(lián)航班MH370的搜尋中，英國的衛(wèi)星通信公司Inmarsat用全新的模型分析方法，從航班與衛(wèi)星的最后一次連接信號中提取了方向、距離等關(guān)鍵信息，確認飛機墜入南印度洋。雖然結(jié)論仍需通過尋找黑匣子及飛機殘骸來檢驗，但這無疑為航空安全以及事故調(diào)查提供了新的思考，未來高效的網(wǎng)絡(luò)連接帶來的數(shù)據(jù)實時傳送，或許會改變空難事故的搜救方式。

“試想在飛行過程中，參數(shù)能夠通過衛(wèi)星或者地面基站無縫傳輸，生產(chǎn)商、航空公司或者空管局都能夠?qū)崟r掌握飛行狀態(tài)并及時給予預(yù)警與數(shù)據(jù)記錄，安全等級會得到大幅提升。”艾青說。

2012年，霍尼韋爾與國家海事衛(wèi)星組織簽訂GX Aviation Ka波段網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)的研發(fā)與機載硬件設(shè)備的生產(chǎn)，并將在明年二季度展開測試。前所未有的網(wǎng)絡(luò)連接速度和帶寬，加上全新的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，有望實現(xiàn)飛機航行中完全無盲點的衛(wèi)星連接。

今年5月，霍尼韋爾又與美國電話電報公司（AT&T）簽署了一項諒解備忘錄，針對空中網(wǎng)絡(luò)連接和服務(wù)進行深入合作，試圖開發(fā)比衛(wèi)星通訊更低成本的空對地網(wǎng)絡(luò)連接解決方案，為乘客、機組人員和駕駛?cè)藛T提供基于4G LTE網(wǎng)絡(luò)的高速上網(wǎng)體驗。

“不論何種連接方式，如今的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都讓駕駛艙內(nèi)形成的大量飛行數(shù)據(jù)與塔臺和航空公司的運營中心產(chǎn)生實時交互成為可能。”艾青不排除網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟后，會出現(xiàn)新的行業(yè)變革，譬如降低空難分析中對黑匣子的依賴程度。

萬億商機

在所有空難事故中，人為操作失誤原因占了近九成。于是，從霍尼韋爾的科學家勞倫斯.斯佩里在1914年設(shè)計出的世界上第一個自動駕駛儀——陀螺穩(wěn)定器開始，飛機制造商們的每次技術(shù)革新，都試圖將人為因素的影響降到最低。

如今互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的爆發(fā)，更是讓航空機器設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)進入了智能新紀元，同時也催生出傳統(tǒng)航空工業(yè)的巨額商機。

2012年，GE的一份報告《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機器的邊界》指出，未來15年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將有15萬億美元增長的機會。而在GE推出的多項工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目中，業(yè)務(wù)領(lǐng)域主要集中在航空與醫(yī)療。

同樣看好這一市場的霍尼韋爾則在航空機載設(shè)備領(lǐng)域下足功夫。目前英國航空公司為其波音747-400機隊配備的霍尼韋爾下一代飛行管理系統(tǒng)（NGFMS），就包含了IntuVue三維氣象雷達、智能跑道系統(tǒng)、配有SmartTraffic技術(shù)的空中交通防撞系統(tǒng)（TCAS）等，這些都是是基于EGPWS的大數(shù)據(jù)與分析而研發(fā)的新型機載設(shè)備，能夠幫助英國航空公司更高效地在最佳海拔高度上規(guī)劃航線，縮短航班規(guī)劃時間，并減少燃油消耗和碳排放。

事實上，航空制造業(yè)巨頭們早就決心要豪賭這筆關(guān)乎安全的大生意。數(shù)據(jù)顯示，霍尼韋爾在2013年的研發(fā)投入高達18.04億美元，而GE每年在航空技術(shù)研發(fā)上的投入則高達20億美元。