法航447: Reloaded(4)

holycow

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罗贝的反应正是让全世界的飞控工程师和航空安全专家感到困惑的难题。A330代表着世界上最先进的座舱设计，其自动化程度差不多要把一个复杂的飞行机器变成一台傻瓜机了。结果空速计在巡航阶段的短时间失灵竟然使得这些法航的飞行员们彻底乱了阵脚。他们怎么会不理解飞机已经失速了？问题的根子正在于座舱的高度自动化，自动化使得过去的几十年里飞行事故率大大降低，自动化也催生出一系列和自动化有关的新的事故原因。
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, v8 M6 g, l; k. O2 }无论是波音还是空客，在座舱设计和自动化程度这一点上的原则是一样的：两人制机组 ---- 因为飞机各系统的高度可靠性和冗余度已经不需要随机工程师这个位置了。信息的组织化和简洁化 ---- 玻璃驾驶舱里就那么几个大屏的显示器，所有飞行中最基本和最常用的参数缺省显示在这几个显示屏上，其他不太重要的参数则被隐藏起来，免得飞行员面对一大堆仪表；如果飞行员需要，可以改动屏幕的设置，显示自己需要的其他参数。高度自动化 ---- 飞行管理计算机是所有飞行系统的核心，很多航线参数在地面的时候就由签派员设定，飞行员用键盘输入飞行管理系统，飞行管理系统自动遵照运行，在正常的情况下，飞行员只起一个监控的角色。飞行管理系统还决定在什么样的情况下向飞行员显示什么样的参数，隐藏其他的参数；在电传飞控的飞机上，自动系统还限制飞行员的输入信号，保证飞机不超出飞行包线。

8 t! v! I4 I$ f  @- l波音的首席驾驶舱设计师说过：“波音的设计原则是，设计师能预料到的98%的飞行状况都能由自动系统处理，设计师预料不到的那2%交给飞行员处理。问题就在于，我们设计师预料不到的那2%，飞行员怎么知道？他们怎么能正确判断某种状况是属于那2%，即时接手做出正确的处置；而在其余的时候正确判断那是98%，从而不去和自动系统冲突？”

5 f# M! _) i/ R8 d4 [* u6 M2 N' d迈阿密大学的Earl Wiener从八十年代就开始研究自动系统的人机交互问题，他提出了著名的维尔纳定律：
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/ ]! X- J( j) v2 E9 e' b* 每一种新的自动设备都会产生与之相关的新的操作员错误

- D7 w2 @9 b' M/ U" u! J" x& P' Y! Y* 越是先进的设备产生越是诡异的错误

$ r! Y7 w8 t$ X5 l* 自动设备能轻易处理不那么严重的异常，但对于那些处理不了的严重异常，自动系统会使其严重程度加倍
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  y! P8 ^& u. R6 j+ Z. n* 自动系统能在工作负担低的阶段帮助减轻工作负担，但在工作负担高的阶段增加工作负担
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  d4 S$ `- r! b' k* 原本手工能完成的任务，一旦自动化了，很快就变成手工完成不了了 ---- 因为没人再会手工操作了
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3 p9 G# g( _6 x' I* 每当你解决一个问题，你必定会导致一个新的问题，唯一的希望是新的问题没有旧的问题严重

* 有些问题永远无解

密歇根大学的Nadine Sarter对于维尔纳定律在驾驶舱自动化的应用有一个更详细的解释 ---- 在一个玻璃驾驶舱里，在那些简洁的大屏幕显示器后面，自动化飞控系统的复杂程度到了人无法全面理解的地步。有些问题，飞行员们在最简单的塞斯纳上根本不成问题，但是在高度自动化的座舱里却丈二和尚摸不着头脑。飞行员们往往认为自己理解了飞控系统的逻辑，以为自己做某个动作飞机一定会如何反应；当飞机的反应和自己的预期不一样的时候，飞行员就开始抓瞎了。而在法航447上面则是另一个极端，飞行员完全不相信系统给出的信息和警告，他们从解除自动驾驶开始就害怕这个复杂的系统，完全不信任它。
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. O7 Z3 x6 i9 S; lSarter说：“不论是波音还是空客，我都可以轻易地举十个飞行员被飞控系统彻底搞糊涂的例子。有一次我和五个某型飞机飞控系统的工程师在一起做研究，我问他们如果出现某种情况，飞控系统将如何反应？这五个人吵了半天都给不出一个一致的答案。如果飞行员在半空中碰到了同样的问题，那么上帝保佑。”
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. m6 {( k+ D; e; t( b6 {3 A杜博瓦机长是在异常发生后的1分38秒进入驾驶舱的，没人知道他是坐在观察员座位上，还是站着，或是跪在地板上观察。杜博瓦抵达后不久，失速警报突然停止了 ---- 447航班的攻角到了匪夷所思的程度，以至于计算机认为攻角指示器一定出了故障，于是停止了失速警报。这使得在后面的阶段，失速警报诡异地反了过来 ---- 每当飞行员低头降低攻角的时候，攻角数据回到“正常”范围，失速警报响起；而抬头的时候，攻角数据大到“异常”，失速警报关闭。这完全是逆向的反馈。

杜博瓦指向显示屏上的某一个参数：“看这儿，看这个。”
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罗贝：“看这个！看这个！”

, r: T  m, [7 {4 v失速警报响起。博南：“我没有垂直速率指示了！”其实垂直速率指示就在那里，每分钟15000英尺，只是伯南不再相信这个指示而已。

罗贝：“我们什么指示都没有了！” 这位更彻底，啥都不信了。

伯南：“我觉得我们飞得太TM快了”，他伸手打开了减速板。
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" u5 A: y1 T: b罗贝：“No, No!  别开减速板！”

“别开？ OK。” 伯南把减速板又收了回来。

伯南和罗贝同时在操纵侧杆，输入冲突警告。

伯南：“我们在下降！”
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罗贝：“拉杆！”

4 q, ^: o* s+ p# V" A在23秒的时间里杜博瓦不发一言，罗贝终于忍不住了：“你怎么看？你觉得是什么问题？”
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“不知道，我们在下降。”
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相比那两个飞行员，杜博瓦有一个优势 ---- 对于一开始的空速管失灵他完全不知道，那两个人也没告诉他。现在他的面前显示的所有参数都是正确读数：他能够看见低空速，低地速，大仰角，大下降率，加上时断时续的失速警告，不停的失速抖振，滚转控制困难 ---- 如果这不是失速，什么是失速？

伯南终于从持续的右坡度中改平，“谢天谢地，改平了。” 话音未落，飞机又开始摇晃，在左右17度的坡度之间晃来晃去。

2 l+ X' I, n, O3 }* i" ?杜博瓦：“改平。看地平仪，看备用地平仪。”

罗贝：“注意速度！你在爬升！” 他的意思是仰角太大了，因为飞机绝对是在往下掉。
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. ^* b1 d! G" g" y2 w伯南：“我在下降！”

5 c7 O; D% f2 I& L5 f3 T; G9 k7 j杜博瓦听懂了罗贝的意思：“不，你在抬头。”
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7 r4 H+ w; c/ z8 H$ b9 O伯南：”我在抬头？ 那好，我低头。”

4 w( a$ I* }/ Q罗贝：”OK, 起飞推力！”
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6 D! f2 n! v4 g伯南：“我们现在高度多少？”

" Q. U( h( l+ e6 E' G/ j杜博瓦: “擦！这不可能！”

6 \" \0 V) h; f% C0 z6 ]9 P伯南：” 我们现在高度多少？”
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罗贝：”高度多少？你什么意思？”

伯南：“我在下降？”

# h+ ]7 ?' n" s( @6 p0 q8 [8 t罗贝：“对，你在下降。”

伯南没有得到他关于高度的回答，此时飞机正掉到20000英尺，突然间右侧倾41度。

杜博瓦：“机翼改平。”

罗贝：“机翼改平！”

伯南：“我在让它改平！”
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杜博瓦有点急了：“改平它！”
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伯南：“我向左打到底了！”
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# {  L2 Z4 u: I3 C! P: b. u罗贝也开始压杆，输入冲突警告。

6 x6 Z) C+ Y& r/ ^杜博瓦说：“蹬舵。” 这下成了。“动作轻柔，改平。”

5 ^0 h+ d! j( h6 c/ j! B飞机此时正掉到13000英尺。理论上说，这是拯救法航447最后的机会。如果飞行员能够以30度角向下俯冲摆脱失速，那么还能够将将地在海平面以上拉平飞机上升，整个过程要控制地非常好，使得飞机不至于拉起太晚冲入海中，又不至于拉起太急结构受力太大在空中解体。全世界大概有不到十个飞行员能完美地完成这样的动作，驾驶舱里这三个人显然不在此列。

伯南：”高度10000！”
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$ a3 j* D9 h& A罗贝：“等等！我！我接掌控制！我！” 他没有按他这边的超越按钮，伯南也没有放手，输入冲突警告。

. N- G9 S  B' y( B伯南：”这TM怎么回事？我们为什么一直往下掉？”

伯南：“9000英尺！”
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杜博瓦：“蹬舵轻柔点。”
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4 I9 s* z, g1 u( w2 o罗贝：”上升，上升，上升，上升！” 他的意思是拉杆抬头。

伯南：“可是我从头到尾一直在拉杆！” 输入冲突警告。
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杜博瓦：“不，不，不！不要上升！” 他的意思是不要抬头。杜博瓦终于明白了伯南一直在让飞机抬头。

罗贝：“那好，低头！” 输入冲突警告。
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伯南：“好吧，控制交给你。我们仍然在起飞推力。”

下面13秒没人说话。
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杜博瓦：“小心，你又在抬头了。”
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6 i1 K2 ^1 H8 w$ Z罗贝：“我抬头了？”

' I3 ^: F: x' ~( j9 r杜博瓦：“你抬头了。”

8 w* t2 N' |+ y  o/ S; J伯南：“我们非拉杆不可了，4000英尺！”
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- ]. R1 g+ V9 S2 r+ o近地警告响了：“下降率，拉杆。”

杜博瓦：“好吧，拉杆。” 他知道这回死定了。

7 d4 D, W/ b# ~1 q* Q伯南还没死心：“拉杆！拉杆！拉杆！”
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/ v  @! k, Z" M9 r! {% D罗贝：“擦！我们要摔了！这不可能！这TM怎么回事？！”

. O7 `6 J1 R8 ?2 }) R: R下降率，拉杆。滴铃铃铃铃。失速。滴铃铃铃铃。下降率，拉杆。右座接管控制。

“擦！死定了。”

: `: e" m0 L$ m# H杜博瓦：“仰角10度。”
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# [, _* a) Z; x两秒钟后，法航447平拍在大西洋里。这时是从里约起飞后4小时15分，空速管失灵后4分20秒。坠海前瞬间447航班已经向右绕了一个225度的大圈，仰角16度，机翼近乎水平，空速只有107节，垂直下降率每分钟11000英尺。
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holycow

走南闯北 发表于 2014-11-12 12:07
"每当你解决一个问题，你必定会导致一个新的问题，唯一的希望是新的问题没有旧的问题严重"

$ Q! z2 |2 X; D以前看到个说法 ...

并且上帝造新idiot的方法绝对是不拘一格

holycow

喜欢就捧捧场 发表于 2014-12-30 17:06
( y( R$ j$ Y  S2 `. I) h6 O师傅，能把维尔纳定律的原文给我吗？

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& x; M# }8 {9 L7 y. j9 x# N(Note: Nos. 1-16 intentionally left blank, as to why I have no idea)
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+ o8 h- m+ p2 s3 I( B" @) N17. Every device creates its own opportunity for human error.

" a3 R9 o) U( g18. Exotic devices create exotic problems.
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19. Digital devices tune out small errors while creating opportunities for large errors.

4 [5 r) _6 M% @" D6 c20. Complacency? Don’t worry about it.

21. In aviation, there is no problem so great or so complex that it cannot be blamed on the pilot.

22. There is no simple solution out there waiting to be discovered, so don’t waste your time searching for it.

% U; \8 V. r, E2 @. t- s# G23. Invention is the mother of necessity.

24. If at first you don’t succeed… try a new system or a different approach.

25. Some problems have no solution. If you encounter one of these, you can always convene a committee to revise some checklist.
- R7 c; ]. _- K& x. A. _/ p2 X
26. In God we trust. Everything else must be brought into your scan.
7 c2 U. j0 e0 u3 h! ]
27. It takes an airplane to bring out the worst in a pilot.
" {, J; B7 p5 V2 \& X8 f+ j; }
28. Any pilot who can be replaced by a computer should be.

' b6 U, W! m4 }$ O9 l2 [29. Whenever you solve a problem you usually create one. You can only hope that the one you created is less critical than the one you eliminated.
6 g1 V8 H0 q* h) G; M# e
4 D9 V  w/ U% m: g' @& a30. You can never be too rich or too thin (Duchess of Windsor) or too careful what you put into a digital flight guidance system (Wiener).
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( `5 }1 |8 a- P. ?31. Today’s nifty, voluntary system is tomorrow’s F.A.R.

1 i  i7 o: Q# R! Q' z: rhttp://aviationweek.com/blog/wiener-s-laws