基于人誤模板法分析法航447航班事故

劉玉婷

【摘 要】自民航業進入21世紀相關科技水平已達到成熟階段，法航447航班神秘消失領民航界難以置信，且航班屬于較為安全的空客A330機型。雖然空客A330裝備了全自動的飛行線控系統可以減少人誤，但由于飛行員錯誤操作導致了事故的發生。由此，本文基于人誤模板法對法航447航班進行事故分析，旨在為飛機安全性能的設計、飛行員技能的培訓及降低人誤差錯提出建設性意見。

【關鍵詞】人誤模板法;法航447航班;人因工程;人誤識別

中圖分類號： F562.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）23-0032-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.013

【Abstract】Since the civil aviation industry entered the 21st century， the relevant technology level has reached a mature stage. The mysterious disappearance of Air France Flight 447 is unbelievable and the flight is a safer Airbus A330. Although the Airbus A330 is equipped with a fully automatic flight control system， it can reduce people's mistakes， but the accidents caused by the pilots still cause accidents. Therefore， based on the human error template method， this paper analyzes the accident of Air France Flight 447， aiming at constructive opinions on the design of aircraft safety performance， the training of pilot skills and the reduction of human error.

【Key words】Human error template; France Flight 447; Human Factors Engineering; Human Error Recognition

0 引言

2009年6月1日凌晨，法航447航班于在大西洋赤道附近海域上空失蹤。該航班原定計劃為從巴西里約熱內盧加利昂國際機場（SBGL）飛往巴黎戴高樂機場（LFPG）。航班機型為空客A330，飛機上配有非常先進的自動駕駛設備，且飛機在失事前幾分鐘與控制中心失去聯系為此次空難事故蒙上了神秘的面紗。歷時兩年的搜索行動，終于在2011年5月1日，大西洋海域“阿盧西亞號”搜索船的潛艇搜索到了法航477航班的黑匣子，隨后飛行數據記錄器和飛行的駕駛艙通話記錄器被送到法國航空事故調查處進行檢測和數據解讀。根據最后的調查報告顯示此次事故是由于皮托管結冰失效，導致飛機無法測量空速解除自動駕駛，由飛行員手動駕駛飛機時的錯誤操作使情形惡化，釀成的空難。為保證民航業安全有序運行，減少類似法航447航班由于人誤識別操作不當導致的航空事故，本文基于人誤模板法對此次事故進行分析，旨在為飛機駕駛艙設計、減少人誤識別差錯等問題提出可行性建議。

1 事故背景

1.1 航班失聯

法航477航班于里約熱內盧5月31號晚10時03分起飛，原定于6月1號上午9時10分抵達巴黎戴高樂機場。6月1號凌晨1時33分，客機聯系管制稱將在50分鐘內進入塞內加爾的空中管制區域，而班機正位處巴西東北海岸565公里，而當時客機以巡航高度35000英尺，空速467節（每小時840公里）的飛行速度飛行。1時48分，班機離開巴西大西洋空中管制區域。2時10分，地面控制臺首次收到來自客機飛機通信尋址與報告系統（ACARS）自動發出的故障信息 ，指客機皮氏管、第一飛行控制系統故障，即因為大氣資料慣性基準系統（Air Data Inertial Reference Unit）故障導致自動駕駛系統（Autopilot）以及自動推力系統（Auto-thrust System）關閉，隨后空中防撞系統切換至模式、電傳操縱系統進入備用模式。兩小時后，塞內加爾空中管制嘗試聯系這架班機，但聯系不上機組，隨后通知法國航空。到了應該到達法國空域時，空管員還是無法聯系到飛機。隨著飛機預計到達時間上午11點10分過去，燃料應該已經耗盡，法航開始通知乘客家屬，飛機可能在海上墜毀[3]。

巴西空管中心于凌晨2時20分發布班機在兩地空管交接時失去無線電聯系，巴西空軍立即展開搜索，同時法國空軍立即派出一架“大西洋者”遠程偵察機展開搜索。6月5日巴西空軍在距海岸約1100公里處，發現兩具乘客遺體和裝有該航班機票的行李箱，隨后巴西軍方發現了更多的遺體與飛機碎片，最終于6月26日巴西宣布搜索行動停止，在英、法、西、美的協助下共尋回50具尸體和640件碎片。

1.2 搜索行動

法國在水面搜索結束后，仍不放棄水底搜索行動，不斷的尋找可能沉落水底的飛行記錄儀與飛機殘骸主體。至7月中旬，黑匣子仍未找回，這是黑匣子的電池已經消耗完畢，不再發出信號，搜索工作變得更加困難。但法國仍然堅持搜索，直至2011年5月1日，歷時兩年，在大西洋海域，“阿盧西亞號”搜索船的潛水艇搜索到了法航447航班的黑匣子與殘骸主體[4]。

1.3 事故原因

通過飛行數據記錄儀（FDR）與飛機駕駛艙通話記錄（CVR）的數據解讀，最終調查報告顯示此次事故是由于皮托管結冰失效，無法偵測速度，解除自動駕駛后，飛行員必須手動駕駛。飛機除儀表盤上顯示的速度丟失，系統其他部分都工作正常，但兩位副駕都沒有經歷過這種情況下的訓練，并不知道在這么高的高度下速度表顯示不可靠時如何手動駕駛。在博南開始手動控制后，飛機因亂流傾斜8.4度，而當時飛機儀表顯示飛機正以每分鐘90～180米速度下降，于是副機長便左轉及抬高機頭使飛機爬升以修正飛機，但當博南向后帶桿的同時，飛機發出警告提示飛行員飛機已經離開了既定高度，然后失速告警響起。羅伯特提醒博南注意速度，下降高度，博南放松向后帶桿后，飛機爬升率下降，速度上升，失速警告停止。到此飛機故障似乎已排除，駕駛艙正常工作。但由于博南喪失了情景意識，不能清楚判斷當前情況不斷向后拉桿造成飛機無法加速，飛機失控。羅伯特開始控制飛機，做出了正確反應降低機頭，但飛機仍沒有改出，失速警告持續，博南立刻又開始重新控制飛機再次抬高機頭。此時，兩位駕駛員同時控制飛機且做出相反的動作，相當于沒有控制飛機[1]。當機長回到駕駛艙發現問題時，飛機距離墜機僅剩45秒，為時已晚。

2 人誤模板法HET

人誤模板法（Human Error Template， HET）方法是由ErrorPred聯盟專門為民用飛機駕駛艙適航認證開發的技術。人誤模板法可為飛機駕駛艙的設計提供更符合認知工效學的理論依據，使飛機駕駛艙設計不再單純的考慮人體工效學，而是將人的反應表現及認知也考慮到設計中。人誤模板法是一種簡單易懂的差錯模板，可應用于人誤的層次人任務分析的每個底層任務步驟。人誤模板法通過EEMs（外部差錯模式）和主觀判斷來確定每個任務步驟可信的差錯。其中外部差錯模式包括：無法執行、任務執行不完整、任務執行方向錯誤、執行了錯誤任務、重復任務、在錯誤界面要素上執行任務、任務執行太早、任務執行太晚、任務執行過多、任務執行太少、誤讀信息、其他這12種差錯模式。人誤模板法是專門針對航空領域開發的，旨在用于飛機駕駛艙技術的適航認證[5]。本文將使用人誤模板法分析法航447航班事故，輸出結果可為飛機駕駛艙的設計提供理論依據。

3 事故分析

法航447航班事故主要原因有兩方面，（1）由于皮托管結冰導致空速表失效的外部設備原因（2）由于駕駛員喪失情景意識導致的錯誤操作原因。下面基于人誤模板法對法航447航班事故進行分析：

首先對“皮托管結冰導致空速表失效后飛行員通過手動駕駛控制飛機”進行層次任務分析。當飛機自動斷開自動駕駛需要手動駕駛時，需要立即接管手動駕駛、檢查目前空速，檢查目前飛機姿態、機長對駕駛艙資源進行分配、檢查故障原因等，具體的層次任務分析摘要如下表：

根據法航447航班事故大概可以梳理出空速表失效后飛行員所需要做的基礎層次任務，在飛機發出自動駕駛斷開的警報時，雖然很好地移交了飛機的自動駕駛權，但并沒有交給更為有經驗的駕駛員，并且駕駛艙資源的分配不明確，沒有駕駛員查閱檢查單。其次，操縱飛機的駕駛員并沒有很好的根據當前飛機的高度、姿態、爬升率等數據判斷當前飛機的狀態，而是進行了帶桿操作，導致飛機爬升率增大，速度減低，發生失速報警。坐在機長位置的副駕駛發現了問題所在后，提醒博南注意速度，博南放松帶桿開始下降高度從而恢復了飛機的速度，將飛機從失速狀態中改出。此時皮托管解凍，故障排除后，駕駛艙工作正常。根據艙音記錄儀顯示博南并不清楚當前狀況，失去了情景意識誤以為飛機高度很低，并應進行復飛，再次進行了錯誤的帶桿操作，導致飛機失控，并在飛機墜落之前不斷拉桿，最終導致了這場事故的發生。下面根據外部差錯模式識別潛在差錯，并對差錯的可信性進行識別和描述分析出相關的后果。以排除故障后的頂桿提高飛行速度這一任務步驟為例進行外部差錯模式識別，如表2所示。

4 小結

通過法航447事故，認識到由于人的因素引起的錯誤操作會導致更為嚴重的航空事故。當飛機出現故障時，飛行員的情景意識顯得尤為重要，具有較好情景意識的飛行員可以在短時間內做出正確的決斷。由此可考慮將情景意識測量作為飛行員選拔和訓練中的一項內容。同時我們看到在此次事故的發生過程中，飛行員博南由于緊張或者其他心理因素所做出的反應是讓人難以置信的，當越不可能發生的錯誤操作，在其發生時所導致的結果越嚴重，此點在表2中不難發現。所以飛行員心理素質的測量與選拔尤為重要，相對心理素質較好的飛行員在飛機發生意外報警時能保持良好的狀態處理問題，對民航安全運行起著重要的作用。法航447事故除人為因素原因外，皮托管的設計也存在一定問題，皮托管結冰導致不能測量空速。同時A330的駕駛艙操縱側桿也有一定的缺陷，沒有反驅裝置，無法實現左、右側桿的聯動，因此更容易出現疊加操縱，從而引起航空事故。

【參考文獻】

[1]孟華，莊多多.由法航AF447空難引發的對民用客機駕駛艙側桿技術的探討[J].江蘇科技信息，2014（13）：28-29.

[2]張良.“消失”的法航AF447航班[J].生命與災害，2014（04）：12-15.

[3]徐冕，胡迪.關于法航447失事原因的氣象分析報告[J].空中交通管理，2009（11）：49-52.

[4]李林，王鐳.采用被動側桿的民機設計中的人為因素考慮[J].民用飛機設計與研究，2012（2）.

[5]羅曉禮，陳德賢.人因工程學研究方法：工程與設計實用指南（第二版）[M].西南師范大學出版社，2017：137-140.