飞行技能：用则进，不用则废

Linda Werfelman

据某项新研究称，自动驾驶系统的广泛应用使飞行员在一些手动驾驶中所需的认知能力（如在不使用地图显示的情况下掌握飞机位置的能力）在逐渐变弱，尽管在长时间内飞行员的其他能力相对而言仍然保持不变。

该研究由美国国家航空航天局（NASA）艾姆斯研究中心的斯蒂芬·M·卡斯纳领导进行，16名飞行员在一架波音747-400模拟器中操作常规和非常规的飞行场景，研究人员在模拟飞行过程中不同程度地改变飞行员使用的自动驾驶，根据飞行员的表现进行打分，并询问他们在模拟器中操作时的感受。研究发现，飞行员的仪表判读能力和手动控制能力依然很强，一些自称并不经常运用这些能力的飞行员亦是如此。

曾在同一个模拟器中进行的配套研究发现，尽管自动驾驶系统的初衷是为了给飞行员更多时间用来思考和计划接下来的飞行任务，然而，若在飞行过程中一直相安无事，通常他们都会开小差。

能力下降

针对该项新研究的报告发表在2014年12月版的《Human Factors》中，该报告指出，1971年曾发表的一份研究报告称飞行员对不同能力的掌握程度各不相同。

这份曾于2014年发表的报告称：“研究人员发现，如果在一开始飞行员的手眼能力，如那些用来判读仪表和操作飞行控制装置的能力就掌握得好，这些能力不容易下降，即便是长达4个月都不进行飞行操作。这一点很不可思议。”“研究中涉及另一种能力就是一系列认知能力，用于回想操作步骤、设想飞机位置、进行心算并识别异常状况。就像之前的研究者一样，该研究团队发现，如果飞行员长达4个月没有进行飞行操作，这些认知能力就会显著下降。”

新报告称，这个1971年进行的研究在当时被作为监管机构的指南，这些监管机构负责制定对飞行员近期飞行经验的最低要求。该报告称，“当前的规章制度凸显了该早期研究提供的见解建议。”飞行员不进行飞行操作将近两年之后，仍然能够在目视飞行规则之下进行飞行操作（机舱无乘员）。如果他们想行使特权，即在对认知能力要求更加苛刻的仪表飞行规则之下进行操作，则不进行飞行操作的时间间隔最多为6个月。”

该报告补充道，当前，人们对飞行员能力不断下降的担忧主要集中在飞行员不手动进行飞行操作的问题上，这与使用范围愈加广泛的自动驾驶相关。自动驾驶系统能够自动完成从油量计算和了解飞机位置到重新配置导航设备和监测、识别仪表系统故障等一系列操作。不过，驾驶舱的操作程序保留了一些方法，旨在防止飞行员由于操作减少而导致手动飞行能力下降。这些方法主要是仔细检测自动驾驶系统的工作状态并偶尔关闭这些系统来提高手动飞行能力。

为了确定这些方法在帮助飞行员保持手动能力方面起到的作用到底有多大，这些研究人员让美国多个航空公司的7名机长和9名副驾驶参与了驾驶波音747-400飞机的模拟器的研究中。这些飞行员的平均飞行时长为17844小时，其中包括模拟器评估前的12个月内623个小时的平均飞行时长，以及评估前的一周内13小时的平均飞行时长。参与研究的飞行员称他们在装备有飞行管理计算机（FMC）的飞机上飞行的时间占总飞行时间的73%，而在装备有飞行指引仪的飞机上飞行的时间占总时长的89%。

手眼能力

为了让研究人员评估飞行员的手眼能力，即飞行员判读仪表和手动控制飞机的能力，飞行员按照已经编进模拟器飞行管理计算机内的路线飞行，其中包括3种不同的自动驾驶操作组合。

自动驾驶阶段包括自动驾驶仪、飞行指引仪和自动油门的使用，从而沿着飞行管理计算机编辑好的飞行路线飞行。手动控制阶段包括飞行指引仪和自动油门系统的使用，再加上手动操作控制杆，“从而回应飞行指引仪命令。这些命令能够指引他们遵循已编进飞行管理计算机内的路线飞行。”在原始数据和手动控制阶段，飞行员遵循相同路线，同时操纵控制杆，控制推力大小，依靠基本的飞行仪表来获取信息。

“在3种不同的自动驾驶条件下，我们让飞行员在3个飞行阶段（抵达、进场和复飞）中进行操作。为了节约时间，我们并未让飞行员使用自动驾驶系统把3个阶段都飞一遍，我们也没有想过在使用自动驾驶系统时，飞行员的表现在3个飞行阶段中会出现很大的变化。”随后研究人员对飞行员遵循航线上所规定的航向、高度和速度的能力打分。

该报告称，参与研究的飞行员在回应研究调查时表示，他们“有很强的基础仪表飞行背景，不使用自动驾驶系统进行操作的经验一般，而同时关闭自动驾驶系统和飞行指引仪的经验则少之又少。”研究人员对研究结果的分析显示，在着陆和进场阶段，“自动驾驶条件或近期使用自动驾驶与飞行员的表现没有明显关联。”在复飞阶段，研究人员发现，“与原始数据和手动控制相结合的条件相比，单纯手动控制条件下极其容易出现高度偏差，在飞行的紧张阶段，飞行员判读仪表和手动控制的能力似乎更有可能出现失灵的情况。”

这些研究结果显示，只要飞行员在仪表判读和手动控制方面接受过正式训练，那些能力“就会合理地维持在原有水平，即便缺乏定期练习。”然而该研究结果也表示，“某些能力也会下降，需要额外练习才能保持。”

认知能力

参与研究的飞行员在向研究人员陈述时异口同声地表示，尽管他们在传统导航方法方面的能力很强，但在认知领域往往缺乏近期系统性的训练。

在对飞行员进行不使用飞行管理计算机操作抵达、进场和复飞研究时，将统计飞行员完成8个导航任务的表现以及出现至少一个重大操作失误的次数。在该研究的这一部分，研究人员比较了每个飞行员使用模拟器的飞行管理计算机和使用传统甚高频全向无线电信标接收器的表现。报告称，“除了要求使用不同的操作步骤以外，这两种导航设备更突出的区别在于对飞行员参与度的要求不同。尽管VOR要求飞行员严格遵循飞行进度并在飞机到达每个航点时重新配置设备，飞行管理计算机允许飞行员在起飞前设定整个航线的程序，还允许将导航过程作为一个‘一劳永逸的编程练习。”

该过程包括3个特定的仪表系统临时故障，这是测试飞行员通过交叉检验仪表从而识别和确认仪表显示异常能力的一部分。这些故障包括飞行员的航向指示器和高度计异常，不过驾驶舱里的其他航向指示器和高度计还会继续运行;还包括封堵空速管系统，使驾驶舱内全部空速指示器失灵。此外，发动机指示及机组告警系统也会出故障。

自动驾驶系统的广泛应用.使飞行员在手动驾驶中所需的认知能力在逐渐变弱

在操作中所有飞行员都成功将空速控制在允许范围内，除1人以外，其余飞行员也能够调整VOR导航站和选择进场航向;此外，只有1名飞行员在向VOR导航站导航时遇到困难。但有6名飞行员在复飞时无法沿着预定航向飞行，还有7名飞行员出现失误，在复飞点宣布抵达。只有1名飞行员以零失误完成整个过程。飞行员报告称，“总体来说，就像仪表判读能力一样，一开始掌握了导航能力以后，以后就难得有用得上的机会。但与不易遗忘的仪表判读能力不同，因使用驾驶舱自动化而被取代的导航能力很容易就会下降，且在很大程度上需要经常运用使之维持在高水平。”

飞行员对涉及仪表系统故障的3项内容做出了回应。在对这些回应的分析当中， 81%的研究对象告诉研究人员他们接受过“针对识别和处置仪表指示信息混乱问题的大量训练和练习。”然而，不到一半的人称航空公司的经常性培训中也包括类似练习。在每一个仪表系统故障中（即高度计指示滞后、航向指示器出现偏差以及空速不可靠），除了一名飞行员以外，其余飞行员都能够对问题进行阐述。

在处理高度计滞后和航向指示器出现偏差的问题时，较少飞行员能够正确进行下一步操作，即交叉检验仪表。在空速不可靠的情况下，只有一名飞行员无法“反应迅速地”检查其他仪表。在高度计滞后和空速不可靠这两种状况中，大多数飞行员在高度计滞后的情况下偏离了预定高度，而在空速数据不可靠时无法阻止飞机失速。他们在应对航向指示器偏差时表现较好，只有38%的飞行员偏离了预定航向。该报告称，3个问题中最容易诊断的是航向指示器偏离，只有1名飞行员无法做出诊断。另外，81%的飞行员成功识别出高度计滞后的问题，56%的飞行员正确地识别出航向指示器偏差。

数据显示，那些自称在经常性培训中至少偶尔练习过如何应对仪表指示数据混乱的飞行员，他们在3个仪表故障情景中的表现实际上与其他人相差无几。其中一个原因或许是，经常性培训的重点在于“少数几个相似的故障”，并不包括应对其他类型异常现象的一般处置方法。

“总体来说，数据表明，飞行员在检测故障中表现优秀，但通常忽视了以下3项内容：对其他仪表进行交叉检测、诊断问题和避免因故障未解决而出现问题。就飞行员自报在初期和近期接受应对仪表指示数据混乱的练习的频率而言，我们的研究结果表明，这种能力很容易下降，不过如果在初期和经常性培训中得到加强，该能力将会得到提高。”