Автоматизация в полёте

С развитием технологий, самолёты становятся всё более и более продвинутыми, а их компьютеры решают всё более сложные задачи.

Сегодня поговорим об автоматизации полёта, её уровнях, а так же какие преимущества (и недостатки) есть у прогресса.

Читать

Время чтения: ~5-6 минут

Современные самолеты все больше полагаются на автоматизацию для безопасной и эффективной работы. Однако автоматизация также может привести к серьезным инцидентам, если она неправильно понимается или если пилоты не умеют правильно работать с автоматикой.

Кроме того, автоматизация может привести к тому, что самолет окажется в нежелательном состоянии, из которого трудно или невозможно восстановить его с помощью традиционных методов ручного управления.

Сегодня рассмотрим, какие виды автоматизации есть в современной авиации, а так же их плюсы (и минусы)

Содержание статьи

Преимущества и недостатки автоматизации

Раздел 1

Проблемы взаимодействия экипажа с автоматикой

Раздел 2

Эффект зависимости от автоматики

Раздел 3

Заключение

Раздел 4

В современной авиации выделяют четыре уровня автоматизации. Где-то лет 10-15 назад третий уровень автоматизации был самым большим для большинства самолётов в мире, но с развитием возможностей компьютерных систем и совершенствованием точности FMS, четвертый уровень становится всё более и более частым выбором в полётах современных самолётов.

1

1-й уровень автоматизации - ручное пилотирование.
Самый понятный уровень из всех - при нём автоматизация, по сути, отсутствует, и пилот управляет самолётов полностью своими силами
2

2-й уровень автоматизации - директорное управление
Это такой "промежуточный" уровень автоматизации, при котором бортовые компьютеры генерируют так называемые FD - Flight Directors (откуда и название).
Совмещая перекрестие приборов с заданными стрелками, пилот всё ещё выполняет полёт в ручном режиме, но уже пользуется помощью вычислительных систем
3

3-й уровень автоматизации - автоматическое управление
Здесь в дело подключается автопилот, который уже сам (вместо усилий пилота) управляет тем, чтобы самолёт летел строго по заданным параметрам.
Задачей пилота всё ещё остаётся задача тех самых параметров (курса, высоты, скорости), которым следует автопилот
4

4-й уровень автоматизации - полёт с использованием FMS (Flight management system)
Полёт с использованием FMS (Flight management system). На этом уровне бортовые системы сами занимаются не только управлением, но и расчётом и сменой параметров, которые выдерживает автопилот.
В этом режиме самолёт может сам начать снижение с эшелона, будет выдерживать все ограничения на снижении, и будет требовать минимального воздействия от пилота.
Экипаж в этом режиме занимает наблюдательную позицию, по сути только контролирует достоверность всех параметров, и готов в любой момент к неожиданным изменениям, которые могут потребовать вмешательство

Преимущества и недостатки автоматизации

1

+ Увеличение комфорта пассажиров
Современные бортовые компьютеры могут идеально рассчитывать профиль снижения, а автопилот управляет самолётом намного точнее, чем позволяют возможности человека
2

+ Улучшенный контроль за траекторией полета и снижение минимальных метеоусловий
Из точности полёта вытекает множество плюсов: можно уменьшать интервалы между самолётами, как и минимумы для посадки в сложных условиях
3

+- Системы мониторинга (такие как ECAM) позволяют пилотам быстрее находить и использовать необходимую информацию
Это уменьшает скорость реакции на нештатные ситуации, но может так же чрезмерно "расслаблять" экипаж, что потенциально снижает уровень подготовки пилотов и их активного участия в полёте
4

+- Автоматизация заменяют классическую активную модель управления полёта на модель мониторинга
Пилот становится не столько специалистом, который постоянно решает аэронавигационные, метеорологические и технически задачи в полёте, сколько наблюдателем за работой систем. Постоянные полёта с высокими уровнями автоматизации могут снизить навыки ручного пилотирования
5

+- Хорошая автоматизация снижает нагрузку на экипаж
Однако необходимость работы с вводом данных через клавиатуру может сильно отвлекать и повышать нагрузку в особые моменты. Более того, "плохая" автоматизация может снизить ситуационную осведомлённость пилотов и создать дополнительные трудности в полёте

Как и многие вещи в нашем мире, автоматизация полезна только в меру и к месту. Постоянная работа на высоких её уровнях снижает навыки ручного пилотирования, однако пренебрежение помощью автоматики может приводить к печальным последствиям.

Грамотный пилот умеет одинаково хорошо летать на всех режимах автоматизации и не стесняется снизить или повысить его, в зависимости от обстановки.

Проблемы взаимодействия экипажа с автоматикой

Помимо плюсов и минусов высоких уровней автоматизации, целой отдельной темой стоит вопрос того, как люди взаимодействуют с автоматикой. Когда мы в ручном режиме управляем самолётом, всё происходит на очень понятном нам уровне - контактном. Когда же сложные бортовые системы сами генерируют нам профиль полёта, могут возникать проблемы:

Ухудшение навыков ручного пилотирования
Редкая практика полёта на низких уровнях автоматизации может сильно влиять на навыки ручного пилотирования
1
"Резкий" переход при сбоях систем автоматизации
В случае сбоев работы систем автоматизации (когда, например, резко отключается автопилот), экипаж попадает в стрессовое состояние, в котором нужно быстро и чётко восстановить контроль над самолётом
2
Отвлечение внимания от управления самолётом
Попытки разобраться в сложных отказах автоматики, либо трата времени на программирование ограничений может отвлечь внимание пилотов от непосредственного контроля полёта
3
Сложность программирования краткосрочных изменений
В загруженных воздушных пространствах диспетчеры могут выдавать множество краткосрочных ограничений, которые бывает тяжело учесть с помощью высоких уровней автоматизации
4
Ошибки при вводе данных в бортовые системы

Спешка, невнимательность или стрессовая ситуация могут привести к тому, что FMS будет использовать неверную информацию, ошибочку введённую пилотами
5
Недостаточное понимание работы систем автоматизации
Высокие уровни автоматизации работают по очень комплексным и сложным законам. В ситуации дефицита времени разобраться с причинами сбоя автоматики очень часто представляется невероятно сложной задачей
6

Для адаптации пилотов к всем видам автоматизации в компаниях проводятся отдельные тренировки (как часть полугодовой периодической подготовки).
Во время них экипажи отрабатывают полёты с использованием самых сложных режимов автоматики, в непростых условиях, чтобы в реальном полёте и специалистов не вызывало сложностей встречаться с теми проблемами, что описаны выше

Эффект зависимости от автоматики

Зависимость от автоматизации - это распространённая проблема в современной авиации. Этим термином называют ситуацию, когда пилоты, регулярно управляющие самолетами с автоматическими системами, полностью уверены в своей способности контролировать траекторию своего самолета только при высоких уровнях автоматизации. Такое отсутствие уверенности обычно обусловлено сочетанием недостаточных знаний о самих автоматических системах и недостаточной компетенции в ручном управлении самолётом.

Из зависимости от автоматизации возникают две проблемы:

Во-первых, пилоты неохотно снижают уровень автоматизации, даже когда того требует обстановка - они неуверенно себя чувствуют на уровнях, близких к ручному пилотированию.
Во-вторых, в случае отказов, которые делают невозможным использования высоких уровней автоматизации, у некоторых пилотов есть тенденция к повторным попыткам использовать уже неработающие системы, вместо быстрого (и надёжного) перехода на ручное пилотирование. Это значительно усложняет коммуникацию в экипаже.

Один из самых эффективных способов невилировать проблемы, связанные с автоматизацией - это СОПы.
Стандарты операционных процедур (SOP) понятным образом ориентированы на максимальное использование автоматизации в интересах эффективности и безопасности. Однако они должны быть достаточно гибкими, чтобы позволить пилотам выбирать полет без автоматизации или с частичной автоматизацией, чтобы поддерживать свою компетенцию между регулярными тренировками в симуляторе

Заключение

Автоматизация полёта - это неотъемлемая часть современной авиации. Воздушное пространство стало таким загруженным, "тесным", а полёты - такими быстрыми и частыми, что без точности и помощи компьютерных систем, воздушные перевозки были бы невозможны в наше время.

Но каждый уровень автоматизации, помимо удобств и улучшений, несёт в себе и дополнительные риски. Поэтому и невозможно сказать, какой из них "лучше", а какой "хуже" - каждый хорош в своей ситуации. Более того, пилот обязан быть готов управлять самолётом в любом из режимов, потому что отказы часто вынуждают нас "опускаться" до более базовых законов автоматики.

Постоянные подготовки на тренажёрах, практики на реальных рейсах, периодическое обучение - всё это позволяет экипажам оставаться профессионалами и уметь качественно и безопасно управлять самолётом на любом этапе и с использованием любых средств.

Fly safe :)

Название статьи: Автоматизация в полёте
Дата выхода: 30.11.2023
Автор статьи: Никита Павлов

История развития CRM

В данной статье мы рассмотрели историю и развитие CRM, его влияние на авиационную индустрию и перспективы будущего при постоянно развивающихся технологиях и методиках

Лицензия линейного пилота (ATPL) FAA

В непростые времена для отечественной авиации многие задумываются о конвертации своей лицензии в свидетельство другой юрисдикции. Сегодня проведем краткий обзор

Аварийная посадка на воду

Ditching - достаточно редкое явление в авиации. Чаще всего, получается выбрать более безопасный вариант, но знание этой темы всё ещё важно для безопасности полётов

Культура обучения в авиации

Сегодня поговорим о культуре обучения (Learning Culture) — что это такое, с чем её едят, и как она применяется в авиации.

Справедливая Культура

Справедливая культура - это новейшее движение в сфере авиации, которое продвигает гуманность, личный подход и глубокое изучение причин тех проблем, которые происходят в индустрии. Сегодня мы подробнее обсудим, что же означает это понятие.

Внедрение зональной навигации и ОрВД. Часть 1