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航空人为因素与防差错设计 【航空通信171张佳雷推荐】
更新日期:2018-05-04

1.设计员差错?飞行员差错?

近年来,随着民机适航性审查中对于人为因素的重视程度越来越高,行业相关研究人员越来越强调从航空器设计阶段着手解决人为因素问题,以期从设计源头提高航空器使用安全水平。

人为因素专家Don Harris, Paul M. Salmon, AndrewMarshall等人在相关研究中指出,在以往很多涉及到人为因素问题的航空事故分析与调查中,很容易将原因归结为“飞行员差错”。这种做法近年来逐渐受到行业内很多学者的质疑。他们认为,其实很多“飞行员差错”实际上是“设计员差错”。一个典型的例子是,早在上世纪40年代,飞行员在飞机着陆后收回着陆襟翼时常常会误收回起落架而导致事故发生。当时研究人员对这一现象进行了深入分析,发现这是因为设计员设计了两个同样且并排放置的拨动开关,其一针对起落架、另一个针对襟翼,这样的设计导致飞行员极易误操作。针对此现象,研究人员认为这其中的“设计员差错”比“飞行员差错”更加严重。

近年来,很多研究人员注意到,在人机系统中,人为差错不只是一个简单的人为造成失误的过程,更重要的是,不合理的系统设计为潜在的、可能导致事故的行为提供了存在或持续发展的可能性。也就是说,在航空事故中,很多因为人为因素所导致的差错,归根结底应该是设计不当所导致,或者说这些人为差错可以通过改善设计来很大程度地降低发生概率甚至消除。

2.防差错设计典型方法

针对以上问题,采用操纵器件防差错设计便是一种常用的、通过设计来改善安全水平的方法。美国联邦航空局(FAA)在其发布的AC 20-175中总结了10种典型的操纵器件防差错方法:

(1)位置&方向。操纵器件的位置、空间和方向应使得机组在操纵器件的正常移动程序中不太可能意外地碰撞或移动它们。

(2)物理保护。在操纵器件的设计中可以设置物理障碍,以防止出现意外的触发。例如,设置凹槽、隔板、翻盖及保护罩的操纵器件。

(3)滑脱阻力。针对操纵器件进行的物理设计和所用材料可以降低手指及手掌滑脱的可能性。例如,按钮可以设计成带凹面、有织纹或粗糙的上表面。

(4)手部稳定。提供手部支撑物、扶手或其它的物理结构,当驾驶员操作控制器时,以此作为一个稳定点。

(5)逻辑保护。基于软件的内部逻辑,当驱动某项控制被认为不合适时,则基于软件或与软件相关的控制可能失效。

(6)复杂的运动。操纵器件的操作方法可以被设计成需要复杂的运动来驱动。例如,旋转手柄可被设计成仅当其被拉起时才能转向。

(7)触觉提示。不同的操纵器件表面可以有不同的形状和织纹,以此支持驾驶员在黑暗中或其它“免视”环境下辨识不同的操纵器件。

(8)锁定/连锁操纵器件。锁定机械、连锁装置或对相关操纵器件的优先操作,都可以防止误操作。

(9)顺序运动。操纵器件可以设计成带有锁紧、止动或其它机械装置,以此防止其直接跳过某项运动顺序。

(10)运动阻力。操纵器件可以设计成带有阻力(例如,摩擦、弹性、惯性),以此需要有意的努力来驱动。

3.防差错设计示例

针对以上典型防差错方法,结合型号进行说明。

某型机中起落架选择手柄有两个位置(如图1所示,其中①为手柄、②为告警红色箭头),它向起落架作动装置提供作动信号。当操纵手柄置于UP位置,或手柄置于DOWN位置且空速低于280海里/小时,则依次作动:所有起落架舱门打开,起落架运动到新选择的位置,然后所有门关闭。当操纵手柄置于DOWN位置,设计了内锁机构将手柄锁定在DOWN位防止起落架不安全收起。

图 1  起落架选择手柄

结合以上10中典型方法,以上例子采用了如下防差错方法:

逻辑保护:手柄置于DOWN位置时,此时系统还需确认飞机空速低于280海里/小时,起落架才会放下。这样可以避免大速度下驾驶员误操作放下起落架。

锁定/连锁操纵器件:当操纵手柄在DOWN位置时,设计了内锁机构将手柄锁定在DOWN位,以防止机组误操作收起起落架。

通过综合采用以上两种防差错方法,可以有效避免机组在操纵起落架收放过程中出现的误操作。