淺談現(xiàn)代民機警告系統(tǒng)的設(shè)計

楊永華/哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責任公司

淺談現(xiàn)代民機警告系統(tǒng)的設(shè)計

楊永華/哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責任公司

警告系統(tǒng)在現(xiàn)代民機的整個顯示系統(tǒng)中，占有的地位越來越重要。因此，警告系統(tǒng)設(shè)計的好壞將直接影響到飛機飛行安全。本文就現(xiàn)代民機警告系統(tǒng)的設(shè)計提出自己的一點經(jīng)驗和想法。

警告系統(tǒng)；民機

一、前言

眾所周知，飛機一旦出現(xiàn)故障失事將造成人員傷亡及經(jīng)濟的重大損失，后果不堪設(shè)想；而如果出現(xiàn)故障機組能夠及時發(fā)現(xiàn)又能處理得當，就能保證乘客安全和減少損失，而飛機上的機組警告系統(tǒng)就起到了這個作用，它能夠及時讓飛行員了解到“機器”的“病痛”，并及時給與“醫(yī)治”，保證了飛行安全。因此，機組警告系統(tǒng)對于現(xiàn)代民機的安全飛行起著至關(guān)重要的作用。

二、民機警告系統(tǒng)的發(fā)展

隨著航空工業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代民機的警告系統(tǒng)也取得了長足的進步，應該說警告系統(tǒng)比其它任何顯示系統(tǒng)發(fā)展得都快。從最初的一些大警鈴、警示燈，直至今天的ECAM、EICAS系統(tǒng)；除了視覺警告外，在聽覺警告方面，從原來的警鈴、爆響器、蜂鳴器、警笛、間停警笛、警鐘、間停警鐘，發(fā)展到現(xiàn)在的語音合成；從零散雜亂的、非集成化的警告器，發(fā)展到以二十世紀八十年代的B737為代表的系統(tǒng)化警告系統(tǒng)；另外，警告系統(tǒng)中的人機界面的設(shè)計發(fā)展也十分迅速，越來越人性化。

總之，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，通過飛行員們的不斷實踐和探索，使得現(xiàn)代民航飛機的警告系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。

三、警告系統(tǒng)的設(shè)計

1.警告系統(tǒng)告警形式及及告警級別的劃分。在現(xiàn)代民機警告系統(tǒng)中警告信號形式主要有：視覺警告、聽覺警告和觸覺警告?，F(xiàn)在國際上通常將民機的駕駛艙警告系統(tǒng)概括地劃分為四個等級：

第一級（Warning），指那些與性能相關(guān)的或者影響安全飛行的，包括失速、超速、近地或火警等，這些都是相當緊急的；

第二級（Caution），是指與飛機系統(tǒng)、設(shè)備運行狀態(tài)相關(guān)的，如設(shè)備故障或需要機組采取措施進行處理的告誡提示等；

第三級（Advisory），指那些與飛機系統(tǒng)狀況有關(guān)的，包括系統(tǒng)/設(shè)備工作狀態(tài)指示或其它提示信息；

第四級（Status），相對來說是最不關(guān)鍵的，不影響飛行安全，例如數(shù)據(jù)庫過期提示等。

這些信號有不同的緊急級別，第一級最緊急，用紅色表示。這意味著為了飛行安全，必須立即采取措施。

2.警告系統(tǒng)設(shè)計需考慮的因素

（1）人為因素。駕駛艙警告系統(tǒng)的設(shè)計必須全面考慮人機界面的問題，必須嚴格遵守人為因素學的原理。告警信息可信度是最重要的，因為一旦飛行員得到錯誤的信息，飛行安全就失去了保障。相信大家都聽過《狼來了》的故事，試想一段正常的飛行被各種毫無必要的警告信號所充斥，飛行員必將被系統(tǒng)的“謊言”干擾得心神不寧，一旦出現(xiàn)真正的故障告警就很難辨識，更別說做出正確處置了。

其次，過度顯示警告會影響飛行員的反應，帶來行為混亂。換句話說，在正常情況下警告信號不應被顯示。飛行員對多種視頻、音頻警告信號的獲悉過程需要足夠長的時間，才能使飛行員在沒有語言附加提示下做出適當?shù)姆磻＿@樣一些多樣的燈光、符號和聲音信息吸引飛行員注意的同時，也會到導致飛行員遲鈍或錯誤反應。

第三，警告系統(tǒng)與飛行員的情景意識必須緊密結(jié)合，真實飛行中要求在不正常情況下，立即讓飛行員辨識警告信號是不現(xiàn)實的。本質(zhì)上，飛行員通常是從飛行階段中了解非正常情況，而絕不是僅僅從視覺或聲音警告中獲得。

（2）人機工程學的考慮。SAE于1980年出版了一套推薦使用整體警告裝置（ARP450）的推薦書，用來解決各種警告器不規(guī)范而復雜的問題。這一系統(tǒng)提出了一整套概念，即用整套警示器及中心顯示版上顯示的視覺警告信號，提供警告信號，這個概念極力反對復雜的警告信號的使用。在現(xiàn)代民機警告系統(tǒng)的設(shè)計中要充分考慮人機工程學中對于人的視線區(qū)域注意力等級的劃分。人機工程學研究指出人對自己視線區(qū)域的注意力按一定的順序遞減：1.正前方、2.側(cè)前方、3.前下方、4.后下方、6.后上方。所以在設(shè)計飛機警告系統(tǒng)時要將飛行員注意力第三級以下視線區(qū)域的警告信號集成到次級注意力視線區(qū)域上的一個主警告燈上。一旦出現(xiàn)飛行員高級注意力視線區(qū)域以外的故障都會引起主警告燈亮，并且通過一個中央警告牌來對故障進行歸類。這樣的警告系統(tǒng)才可稱得上初步具有警告、警戒功能的警告系統(tǒng)。

總之，在駕駛艙警告系統(tǒng)的設(shè)計中必須以人為本，關(guān)注人機結(jié)合的問題，我們認為駕駛艙中警告系統(tǒng)的設(shè)計有三種基本原理：他們要能警告并取得機組的注意；能夠告誡，即告之即將發(fā)生的情況；提示，即能夠指導他們做出正確的反應。

3.警告系統(tǒng)的設(shè)計要具有指導性和系統(tǒng)邏輯功能。上文提到的初步具有告警功能的警告系統(tǒng)設(shè)計還不夠完善，它存在一定的缺陷。由于系統(tǒng)本身信號冗余，其本身也缺乏足夠的情景意識，其信息缺乏足夠的被辨識性和指導性。缺乏系統(tǒng)邏輯功能和趨向式警告能力是這一代警告系統(tǒng)的另一缺陷。

要解決缺乏指導性和系統(tǒng)邏輯功能這兩個毛病，就要求警告系統(tǒng)進一步整合化。而80年代后期逐漸成熟的CRT技術(shù)，正成為系統(tǒng)整合化的一個飛躍點。標志這一飛躍的就是B757上的發(fā)動機指示和機組警告系統(tǒng)（EICAS）和A320上的電子中央飛機監(jiān)控系統(tǒng)（ECAM）。B757上的EICAS系統(tǒng)以一個CRT為顯示核心，對發(fā)動機的超溫、超壓等一切不正常狀況進行監(jiān)控和顯示，并通過邏輯化的電子檢查單對機組在不正常情況下的行動作出適當?shù)闹甘?。A320的ECAM與其相似且更先進，它通過邏輯電路與飛機各系統(tǒng)相連來監(jiān)控飛機大部分系統(tǒng)的工作，而且它與FMC的整合有效地提供了一些趨向式警告。這些第三代的警告系統(tǒng)功能較完善、整合性效高、指導性較強。在現(xiàn)代民機的安全保障上起到了舉足輕重的作用。

四、結(jié)束語

科技的發(fā)展是永無止境的，那么民機警告系統(tǒng)發(fā)展也將是永恒不變的主題。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，通過飛行員們的不斷實踐和探索，飛機的技術(shù)指數(shù)將不斷提高，駕駛艙中的警告系統(tǒng)必將更為完善。希望飛機的設(shè)計者、制造者和操縱者都將為之不懈努力，通過在不斷的發(fā)現(xiàn)和彌補缺陷中前進。

[1]（ 英）伊恩 ﹒莫伊爾（Lan Moir）（英）阿倫 ﹒西布里奇（Allan Seabridge）.民用航空電子系統(tǒng).航空工業(yè)出版社出版日期：2009年4月.

[2]杜建勛.發(fā)動機指示和機組警告原理及應用.北京：國防工業(yè)出版社，1994.

[3]孫靜.發(fā)動機指示機組綜合報警系統(tǒng)設(shè)計.南京：南京航空航天大學，2005.