民用運輸類飛機最小機組工作量評估中的評估機組選取研究

屈展文 揭裕文 鄭弋源 / QU Zhanwen JIE Yuwen ZHENG Yiyuan

(民航上海適航審定中心，上海 200335)

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民用運輸類飛機最小機組工作量評估中的評估機組選取研究

屈展文 揭裕文 鄭弋源 / QU Zhanwen JIE Yuwen ZHENG Yiyuan

(民航上海適航審定中心，上海 200335)

研究了民用運輸類飛機最小機組工作量評估中的評估機組選取問題。通過比較不同飛行人員的服役經(jīng)歷、背景及其在最小機組工作量評估中的差異，給出了一套可行的最小機組工作量評估機組的選取原則。

民用飛機；最小機組；工作量評估；適航；飛行機組

0 引言

飛行機組工作量的評估是民用運輸類飛機駕駛艙設(shè)計和適航審查中的重點和難點。工作量太高或太低都會影響飛行機組的績效，從而引起人為差錯，進而導(dǎo)致飛行事故的發(fā)生[1]。因此設(shè)計在不同飛行階段、不同環(huán)境等條件下具有合適的機組工作量的飛機是駕駛艙人為因素設(shè)計的一大目標(biāo)，這就需要在駕駛艙設(shè)計的初始階段和適航取證過程中通過模擬器或飛行試驗對不同條件下的機組工作量進行評估。但同時人的績效也會影響到整個人機系統(tǒng)的性能，也即不同的評估人員由于其背景、經(jīng)歷和身體條件等的不同也會對評估結(jié)果產(chǎn)生影響。本文根據(jù)不同飛行人員的背景、經(jīng)歷和特征，介紹其在機組工作量評估中的差異，同時根據(jù)某型民用飛機機組工作量評估的實例，歸納總結(jié)出一套實用的評估機組選擇方法。

1 飛行人員的種類

根據(jù)飛行時間的長短、專業(yè)能力的高低和飛機運行類型等因素，飛行駕駛?cè)藛T可分為學(xué)生駕駛員、商用駕駛員、私人駕駛員、航線運輸駕駛員、飛行教員和試飛員等。下面主要介紹各類飛行人員所對應(yīng)的飛行經(jīng)歷和資質(zhì)。

1.1 學(xué)生駕駛員

學(xué)生駕駛員是指依照CCAR-61部相關(guān)要求取得學(xué)生駕駛員執(zhí)照的飛行人員，又稱飛行學(xué)員。學(xué)生駕駛員的飛行時間和訓(xùn)練時間一般較短，機型駕駛經(jīng)驗和應(yīng)急處理能力一般也相對較弱，因此在運行中，對學(xué)生駕駛員一般有以下限制：

1)學(xué)生駕駛員不得從事下列行為：

①在載運旅客的航空器上擔(dān)任機長；

②在以取酬為目的載運貨物的航空器上擔(dān)任機長；

③為獲取酬金而擔(dān)任航空器機長；

④在空中或地面能見度白天小于5km、夜間小于8km的飛行中擔(dān)任航空器機長；

⑤在不能目視參照地標(biāo)的飛行中擔(dān)任航空器機長；

⑥在違背授權(quán)教員對于該駕駛員飛行經(jīng)歷記錄本中簽注的限制的情況下?lián)魏娇掌鳈C長。

2)學(xué)生駕駛員不得在航空器型號合格審定或?qū)嵤┰擄w行所依據(jù)的規(guī)章要求配備一名以上駕駛員的任何航空器上擔(dān)任飛行機組必需成員，但在飛艇上和局方批準(zhǔn)的某些航空器上接受授權(quán)教員的飛行教學(xué)，并且該航空器上除飛行機組必需成員外沒有任何其他人員時除外[2]。

1.2 航線運輸駕駛員

航線運輸駕駛員是指依照CCAR-61部取得航線運輸駕駛員執(zhí)照與等級條件的飛行人員。相比于學(xué)生駕駛員，航線運輸駕駛員在航空知識要求和運行經(jīng)驗上的要求都要高得多。通常，航線運輸駕駛員需掌握規(guī)章、氣象、空氣動力學(xué)、導(dǎo)航、航空器運行與空域、重量和平衡的計算和對飛行特性的影響、飛行性能、機動飛行操作程序和應(yīng)急操作、航空醫(yī)學(xué)、人為因素和機組管理等與適用于所申請航空器類別和級別等級相當(dāng)?shù)暮娇罩R。另外，航線運輸駕駛員一般必須具有至少1 500h的駕駛員飛行經(jīng)歷時間，其中至少包括：

1)500h轉(zhuǎn)場飛行時間；

2)100h夜間飛行時間；

3)75h實際或者模擬的儀表飛行時間，其中至少50h是在實際飛行中的儀表飛行時間；

4)250h在飛機上擔(dān)任機長或者在飛行檢查員或飛行教員的監(jiān)視下履行機長職責(zé)的飛行時間，其中擔(dān)任機長的飛行時間至少為100h。該飛行時間至少包括：

① 100h轉(zhuǎn)場飛行時間；

② 25h夜間飛行時間。

上述飛行經(jīng)歷要求可以包括不超過100h在飛機飛行模擬機或飛行訓(xùn)練器上的訓(xùn)練時間，但這些飛行模擬機和飛行訓(xùn)練器必須是在經(jīng)批準(zhǔn)的訓(xùn)練課程中使用的。

1.3 飛行教員

飛行教員是指依照CCAR-61部取得飛行教員執(zhí)照與等級條件的飛行人員。飛行教員必須持有商用駕駛員執(zhí)照或者航線運輸駕駛員執(zhí)照，并帶有相應(yīng)于所申請飛行教員等級的航空器類別和級別等級。除需掌握與飛行相關(guān)的專業(yè)知識外，飛行教員還需掌握相應(yīng)的教學(xué)原理和知識，主要包括：

1)針對基礎(chǔ)、經(jīng)驗和能力水平各不相同的學(xué)員，準(zhǔn)備和實施授課計劃；

2)評價學(xué)員的飛行完成情況；

3)飛行前指導(dǎo)和飛行后講評；

4)飛行教員責(zé)任和出具簽字證明的程序；

5)正確分析和糾正學(xué)員的常見飛行偏差；

6)完成并分析與所申請飛行教員等級相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)飛行訓(xùn)練程序與動作。

1.4 試飛員

試飛員是專門擔(dān)任飛機飛行試驗任務(wù)的飛機駕駛員?，F(xiàn)代飛機日益復(fù)雜，盡管有了先進的機載測試設(shè)備和地面試驗設(shè)備，但在評定飛機性能、監(jiān)控飛機各系統(tǒng)的工作情況等方面試飛員的作用仍然十分重要。

試飛員通常是從飛機設(shè)計的初始階段就參加工作，從使用和安全的角度對設(shè)計方案提出意見。在試飛中，試飛員除按要求安全地完成飛行動作外，還要從理論上解釋各種飛行現(xiàn)象，準(zhǔn)確地報告飛行情況，提出改進建議。在遇到異?，F(xiàn)象時，試飛員應(yīng)能準(zhǔn)確判斷和及時妥善處置，因此試飛員必須具有熟練的駕駛技術(shù)、較高的理論水平、應(yīng)急處理能力和對問題的診斷處理能力。

試飛員一般是從有經(jīng)驗的飛行員或在優(yōu)秀的航空院校畢業(yè)生中挑選,經(jīng)過專門的嚴(yán)格培訓(xùn)方能從事相關(guān)工作，如最新頒布的中國民航AP-21-AA-2015-33R1《中國民航試飛員和試飛工程師的職責(zé)、程序和培訓(xùn)要求》就對從事型號合格審定的民航試飛員的資質(zhì)、培訓(xùn)、復(fù)訓(xùn)和管理等提供了相應(yīng)的說明和指導(dǎo)。

2 不同飛行員的差異

如前所述，不同的飛行員其所完成的的培訓(xùn)、飛行經(jīng)歷、背景和個人素質(zhì)各不相同，因此對于同樣的飛機、在同樣的評估場景下其所表現(xiàn)的績效也就不盡相同。下面總結(jié)了不同飛行員間的主要差異。

1)操作技能的差異

根據(jù)前文所述，不同的飛行員具有不同的培訓(xùn)和運行經(jīng)歷，因此他們的飛行經(jīng)驗和操縱技能也有差異。通常來說，飛行學(xué)員的飛行經(jīng)歷最少，相應(yīng)地他們的飛行技巧和運行經(jīng)驗都較弱；航線運輸駕駛員和飛行教員由于具有較多的航線運行經(jīng)驗，他們的運行能力和處理飛機正常運行中遇到的問題的能力都較強；而試飛員由于其相對獨特的培養(yǎng)模式，他們的應(yīng)變能力、處理特殊飛行時間的能力都較強。

2)情境意識的差異

當(dāng)飛行員處在變化的情境中，能夠?qū)ψ兓那榫秤斜容^準(zhǔn)確的了解，就能在動態(tài)和變化的環(huán)境中進行有效的計劃或解決問題。情境意識之所以重要，是因為它與支持情境意識的顯示器件和告警器件等的設(shè)計有關(guān)，同時在探索災(zāi)難和事故的原因中也有重要作用。例如，在南美洲哥倫比亞某個山谷發(fā)生的客運航班的撞毀悲劇就是因為飛行員失去了對地形地理位置的知覺所造成的(Strauch，1997)。

情境知覺與工作記憶有直接的聯(lián)系。人們對變化情境的知覺大多存在于工作記憶中。因此，當(dāng)某個時段(如緊急情況等)飛機所需工作負(fù)荷增加，駕駛員所需工作精力增多時，情境意識的水平就會出現(xiàn)下降。但是，諸如飛行教員、試飛員等在遇到這些情況時，由于在長時間記憶中保持了與變化情境有關(guān)的信息，因此當(dāng)需要時，仍然能夠有限地根據(jù)經(jīng)驗，提取相關(guān)信息，做出良好的反映。

情境意識是相對于特定領(lǐng)域而言的。因此，不能簡單的說某人“具有良好的情境意識”，而需指出特點的對象。比如，飛行、駕駛、演講等等。通過良好的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)、嚴(yán)格的訓(xùn)練和模擬環(huán)境的演練等都可以增強情境意識[3]。因此，相對于飛行學(xué)員和航線運輸駕駛員，飛行教員和試飛員往往具有更好地情境意識，在遇到緊急情形和突發(fā)事件時，往往能夠更好地發(fā)現(xiàn)問題和解決所遇到的困難。

3)診斷能力的差異

由于不同飛行員之間技能和情境意識等的不同，因此他們在應(yīng)對不穩(wěn)定的、動態(tài)的和異常的條件時，解決問題的能力是不同的，也就是發(fā)現(xiàn)故障以及故障診斷的能力是不同的。通常來說，飛行教員和試飛員往往有著更好的故障診斷能力。而在試飛階段，由于飛機本身的原因以及飛行條件的相對不確定，這種診斷能力的差異往往是非常重要的，有時甚至?xí)绊懓踩?。同時在試飛階段，為發(fā)現(xiàn)飛機存在的問題和解決這些問題，飛行員的主觀評價和改進建議對于飛機設(shè)計人員來說往往更加直觀、有效。

3 評估機組的選取

根據(jù)以上分析，在最小機組工作量評估中，特別是對新機型的最小機組工作量評估中，為了保證試飛結(jié)果和飛行員對飛機評價的準(zhǔn)確性，即能夠反映中等技巧的飛行機組的工作量水平[4]，提出以下評估機組選取原則和方法：

1)在選取最小機組工作量評估試驗機組時應(yīng)選擇具有不同經(jīng)歷和背景的飛行員作為試驗機組完成飛行試驗。參與最小機組工作量試飛的試飛員應(yīng)包括：航線飛行員和試飛員(按照規(guī)章要求，飛行學(xué)員不能參與試飛試驗)。其中，航線飛行員又應(yīng)包括參考機型(相似機型)的航線飛行員和非參考機型航線飛行員；試飛員則包括參與研發(fā)試飛的申請人試飛員和局方試飛員；

2)為保證評估結(jié)果具有較高的置信率，根據(jù)統(tǒng)計學(xué)規(guī)律，為保證試驗結(jié)果的正確性和合理性，建議至少應(yīng)選擇10組以上的飛行機組；

3)為保證飛行試驗的安全和評估結(jié)果的合理性，評估機組應(yīng)至少包括一名參與該機型試飛的試飛員或參考機型(相似機型)的航線飛行員。

不論所選取飛行機組的背景如何，參與最小機組工作量評估試驗的飛行機組都應(yīng)進行針對評估機型的專門培訓(xùn)，以保證其對飛機和飛機操作程序的了解。同時，在進行最小機組工作量評估試驗前試驗機組應(yīng)在模擬機或飛機上進行一定時間(建議10～25小時)的熟悉性飛行。

另外，在進行最小機組工作量評估試驗期間需配備特定的數(shù)據(jù)采集設(shè)備(如心率測量設(shè)備和眼動跟蹤儀等)，在進行熟悉性試飛時即應(yīng)要求飛行員配備相關(guān)采集設(shè)備以避免試驗時由于試驗機組對相關(guān)采集設(shè)備的生疏和不適應(yīng)對評估結(jié)果產(chǎn)生影響。最后，在制定試驗計劃時如確定了所采用的評估方法(如Bedford評估方法、最小機組BRS等級評分法、NASA-TLX評分法等)，需在試驗前對試驗機組進行相關(guān)的培訓(xùn)。

在某型號的最小機組工作量符合性驗證中，按照以上選取原則選取的評估飛行員包含：申請方試飛員6名、局方試飛員2名以及航線飛行員9名，總計17名飛行員。這17名飛行員的平均飛行小時數(shù)為7 173小時，平均年齡為39.06歲。選取好飛行員之后，再將這17名飛行員進行組合，最終構(gòu)成11個飛行機組對所確定的14個評估場景分別在模擬器和真實飛機中進行機組工作量評估。以評估場景“過V1后單發(fā)失效”為例，考慮飛行員的NASA-TLX評分法結(jié)果： 8名試飛員的平均工作負(fù)荷為36.8(SD = 16.3，SD：標(biāo)準(zhǔn)差，反映同類飛行員評分的離散程度)，而9名航線飛行員的平均工作負(fù)荷為46.7(SD = 20.8)。從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，航線飛行員評估的機組工作負(fù)荷要大于試飛員。又如，在評估場景“人工手動飛行”中，傳統(tǒng)桿飛行員認(rèn)為評估機型桿力適中，略微偏重；而側(cè)桿飛行員則認(rèn)為評估機型桿力偏重，工作負(fù)荷較大。

通過評估結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，各類飛行人員因其背景和經(jīng)歷的差異，其工作負(fù)荷也存在差異，這就意味著在選擇評估機組時，為更準(zhǔn)備地體現(xiàn)設(shè)計機型在相應(yīng)場景下的機組工作量，需要同時考慮選擇試飛員和航線飛行員，同時他們的人數(shù)也應(yīng)該相近，這樣才能代表完整的飛行員群體。同時，最小機組工作量評估中各類飛行員所反映的問題和意見，對于機組操作程序和飛行員培訓(xùn)手冊等的改進和完善都是重要的參考。

4 結(jié)論

本文針對民用運輸類飛機機組工作量評估中的評估機組選取問題展開研究。重點討論了各類飛行人員的服役經(jīng)歷和資質(zhì)的差異，分析了其在最小機組工作量評估中的作用和差異。同時，針對規(guī)章所要求的“能夠反映中等技巧的飛行機組的工作量水平”，提出了一套切實可行的評估機組選取原則和方法。該方法對于最小機組工作量型號審查活動的開展，以及后續(xù)的機組操作程序、飛行員培訓(xùn)手冊等的改進和完善都具有較好的指導(dǎo)作用。

[1] J.C. Geddie, L.C. Boer, R.J. Edwards, and et al., NATO Guidelines on Human Engineering Testing and Evaluation[S]. North Atlantic Treaty Organization, RTO-TR-021, 2001.

[2] 中國民航局. CCAR-61-R4 民用航空器駕駛員和地面教員合格審定規(guī)則[S]. 北京: 中國民航局, 2014.

[3] C.D. 威克斯, J.G. 霍蘭茲. 工程心理學(xué)與人的作業(yè)[M]. 朱祖祥，等譯.上海：華東師范大學(xué)出版社, 2003.

[4] 中國民航局. CCAR-25-R4 中國民用航空規(guī)章第25部：運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國民航局, 2011.

[5] Federal Aviation Administration. Minimum Flight Crew, AC25.1523-1[S].US: FAA, 1993.

[5] Federal Aviation Administration. Minimum Flight Crew, AC23.1523[S].US: FAA, 2005.

[6] William H. Corwin, and et al.. Assessment of crew workload measurement methods, techniques and procedures: AD-A217-699, Vol.I[S]. 1989.

Study of Selection of Evaluation Flight Crew on Minimum Workload Assessment for Civil Transport Category Airplane

(Shanghai Aircraft Airworthiness Certification Center of CAAC，Shanghai 200335，China)

This paper presents the study of selection of evaluation flight crew on minimum workload assessment for civil transport category airplane. By comparing the service experience, background and the differences on the minimum workload assessment of different flight personnel, a feasible principle for the selection of evaluation flight crew on the minimum workload assessment is given.

civil airplane; minimum crew; workload assessment; airworthiness; flight crew

10.19416/j.cnki.1674-9804.2016.03.007

V328.3

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