基于飞行试验的人因模型研究

胡晓庆 马庚军 张宏林

摘  要：飞行试验中的事故或问题大多数都与人的因素有关。文章参考国内外人的因素理论研究，首次建立了适用于试飞的人因模型——LEAF模型，分别从与试飞员相关的5个界面详细分析了引起试飞问题发生的原因，并将该模型成功应用于某次飞行试验问题的原因分析及处置。文章的研究结果还可为试飞流程和试飞方法优化提供参考。

关键词：人的因素;LEAF模型;飞行试验;试飞问题;原因分析

中图分类号：V328.1 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）18-0001-04

Abstract： Most of the accidents or incidents in flight test are caused by human factors. Based on foreign and domestic research， the human factor model called LEAF model is built firstly applicable to flight test， analyzing the causes of flight test incidents from 5 interfaces related to test pilots respectively. Then， the model is successfully applied to the reason analysis and solution of a certain flight test incident. The model can also provide significant reference for optimization of flight test process and flight test methods.

Keywords： human factor; LEAF model; flight test; flight test incidents; reason analysis

无论航空器自动化程度有多高，“人”始终都是航空活动的主体，也是航空系统中最有价值、最易变化、最不可靠的因素。早期人们对航空器本身的研究和试验关注较多，而对航空系统中人却研究甚少。

国际民航组织将人的因素定义为：关于工作和生活环境中的人，人与设备、程序及周围环境，人与其他人的关系[1]。统计表明，在民用航空领域中人的因素占所有飞行事故原因的60%～80%[2]。美国海军安全中心的调查结果表明，人的因素在导致军机事故的原因总数中超过了80%[3]。在飞行试验中，国内多型机的鉴定试飞过程所暴露的与人的因素有关的故障/问题占总数的70%以上。而目前在进行试飞故障/问题的分析中，主要着眼于试验机本身软硬件的设计，忽略了人的因素的影响及其重要性。

基于上述问题，本文参考国内外经典的人的因素理论模型，首次建立了适用于试飞的人因模型，从不同界面详细分析了可能导致试飞安全问题的原因，并将此模型成功应用于某次试飞问题的实际分析之中。

1 国内外发展现状

爱德华的SHEL模型可作为飞行中人的因素的概念模型[1]。该模型由Software（软件）、Hardware（硬件）、Environment（环境）、Liveware（人）的首字母组成，表明了与飞行员构成交互界面的主要因素及其相互关系，用于分析飞行中人的因素的研究领域及人的错误来源。

James Reason提出了著名的Reason致因模型[4]，模型中用不同层次中的“洞”来表示某种失效，这些失效破坏了系统的完整性，使系统容易受到不安全因素的影响，而事故就发生在系统元素之间交互出现问题的地方。该模型能够全面反映飞行中人的失误及其影响因素。

人为因素分析和分类系统（HFACS）在Reason模型的基础上发展而来，该系统对不安全行为及其诱发因素提出了较为详细的编码构想。HFACS描述了四个层次的失效：不安全行为，不安全行为的前提条件，不安全监督和组织影响[5]，如图3所示。

目前国内外已将人的因素考虑应用于飞行员的选拔与培养[1]、空管系统[6]、航空維修[7]、飞行试验等领域。在飞行试验中，人的因素的考虑主要通过人机工效评估来体现。具体而言，即在不同的任务环境中，通过地面试验和飞行试验，评估飞行器的座舱布局和视野、显示系统、操控系统、座舱环境、操作程序、告警系统等方面的设计对不同经验水平试飞员的工作能力的影响，而通过主观评价、绩效测量以及生理测量等方法对飞行员的工作负荷进行评价[2][8]。

2 LEAF模型

飞行试验因其任务复杂且操作难度大、试验机状态不固定、试验环境多样、试飞工程师作用突出、参试人员多等特点而不同于一般的航空活动，因而在飞行试验过程中，传统的人因模型已不完全适用。本文参考传统模型并结合飞行试验的特点，建立了图4所示的LEAF模型，该模型以操纵试验机的人（Liveware）即试飞员为纽带，将与试飞员构成交互界面的因素确定为：航空器（Aircraft），环境（Environment），试飞工程师（Flight Test Engineer），航空系统中的其他人（Liveware）。

2.1 试飞员自身界面（L）

由于选拔和培养比较严格，试飞员通常具有更高的飞行技能和可靠性。但由于人类自身的局限性，试飞员自身界面依然是试飞问题分析中必须考虑的因素。

（1）身心状况

身体状态欠佳，如感冒、昼夜节律扰乱、服用药物、长时间连续飞行等，都会使试飞员的信息加工系统的各个环节，包括感觉、知觉、决策、注意和行动等，受到不同程度的影响，从而产生延迟或出现隐性差错，形成错误链，最后导致大的显性差错的产生。