基于飛行試驗(yàn)的人因模型研究

胡曉慶 馬庚軍 張宏林

摘 ?要：飛行試驗(yàn)中的事故或問(wèn)題大多數(shù)都與人的因素有關(guān)。文章參考國(guó)內(nèi)外人的因素理論研究，首次建立了適用于試飛的人因模型——LEAF模型，分別從與試飛員相關(guān)的5個(gè)界面詳細(xì)分析了引起試飛問(wèn)題發(fā)生的原因，并將該模型成功應(yīng)用于某次飛行試驗(yàn)問(wèn)題的原因分析及處置。文章的研究結(jié)果還可為試飛流程和試飛方法優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：人的因素;LEAF模型;飛行試驗(yàn);試飛問(wèn)題;原因分析

中圖分類號(hào)：V328.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：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

無(wú)論航空器自動(dòng)化程度有多高，“人”始終都是航空活動(dòng)的主體，也是航空系統(tǒng)中最有價(jià)值、最易變化、最不可靠的因素。早期人們對(duì)航空器本身的研究和試驗(yàn)關(guān)注較多，而對(duì)航空系統(tǒng)中人卻研究甚少。

國(guó)際民航組織將人的因素定義為：關(guān)于工作和生活環(huán)境中的人，人與設(shè)備、程序及周?chē)h(huán)境，人與其他人的關(guān)系[1]。統(tǒng)計(jì)表明，在民用航空領(lǐng)域中人的因素占所有飛行事故原因的60%～80%[2]。美國(guó)海軍安全中心的調(diào)查結(jié)果表明，人的因素在導(dǎo)致軍機(jī)事故的原因總數(shù)中超過(guò)了80%[3]。在飛行試驗(yàn)中，國(guó)內(nèi)多型機(jī)的鑒定試飛過(guò)程所暴露的與人的因素有關(guān)的故障/問(wèn)題占總數(shù)的70%以上。而目前在進(jìn)行試飛故障/問(wèn)題的分析中，主要著眼于試驗(yàn)機(jī)本身軟硬件的設(shè)計(jì)，忽略了人的因素的影響及其重要性。

基于上述問(wèn)題，本文參考國(guó)內(nèi)外經(jīng)典的人的因素理論模型，首次建立了適用于試飛的人因模型，從不同界面詳細(xì)分析了可能導(dǎo)致試飛安全問(wèn)題的原因，并將此模型成功應(yīng)用于某次試飛問(wèn)題的實(shí)際分析之中。

1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

愛(ài)德華的SHEL模型可作為飛行中人的因素的概念模型[1]。該模型由Software（軟件）、Hardware（硬件）、Environment（環(huán)境）、Liveware（人）的首字母組成，表明了與飛行員構(gòu)成交互界面的主要因素及其相互關(guān)系，用于分析飛行中人的因素的研究領(lǐng)域及人的錯(cuò)誤來(lái)源。

James Reason提出了著名的Reason致因模型[4]，模型中用不同層次中的“洞”來(lái)表示某種失效，這些失效破壞了系統(tǒng)的完整性，使系統(tǒng)容易受到不安全因素的影響，而事故就發(fā)生在系統(tǒng)元素之間交互出現(xiàn)問(wèn)題的地方。該模型能夠全面反映飛行中人的失誤及其影響因素。

人為因素分析和分類系統(tǒng)（HFACS）在Reason模型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，該系統(tǒng)對(duì)不安全行為及其誘發(fā)因素提出了較為詳細(xì)的編碼構(gòu)想。HFACS描述了四個(gè)層次的失效：不安全行為，不安全行為的前提條件，不安全監(jiān)督和組織影響[5]，如圖3所示。

目前國(guó)內(nèi)外已將人的因素考慮應(yīng)用于飛行員的選拔與培養(yǎng)[1]、空管系統(tǒng)[6]、航空維修[7]、飛行試驗(yàn)等領(lǐng)域。在飛行試驗(yàn)中，人的因素的考慮主要通過(guò)人機(jī)工效評(píng)估來(lái)體現(xiàn)。具體而言，即在不同的任務(wù)環(huán)境中，通過(guò)地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，評(píng)估飛行器的座艙布局和視野、顯示系統(tǒng)、操控系統(tǒng)、座艙環(huán)境、操作程序、告警系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)對(duì)不同經(jīng)驗(yàn)水平試飛員的工作能力的影響，而通過(guò)主觀評(píng)價(jià)、績(jī)效測(cè)量以及生理測(cè)量等方法對(duì)飛行員的工作負(fù)荷進(jìn)行評(píng)價(jià)[2][8]。

2 LEAF模型

飛行試驗(yàn)因其任務(wù)復(fù)雜且操作難度大、試驗(yàn)機(jī)狀態(tài)不固定、試驗(yàn)環(huán)境多樣、試飛工程師作用突出、參試人員多等特點(diǎn)而不同于一般的航空活動(dòng)，因而在飛行試驗(yàn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的人因模型已不完全適用。本文參考傳統(tǒng)模型并結(jié)合飛行試驗(yàn)的特點(diǎn)，建立了圖4所示的LEAF模型，該模型以操縱試驗(yàn)機(jī)的人（Liveware）即試飛員為紐帶，將與試飛員構(gòu)成交互界面的因素確定為：航空器（Aircraft），環(huán)境（Environment），試飛工程師（Flight Test Engineer），航空系統(tǒng)中的其他人（Liveware）。

2.1 試飛員自身界面（L）

由于選拔和培養(yǎng)比較嚴(yán)格，試飛員通常具有更高的飛行技能和可靠性。但由于人類自身的局限性，試飛員自身界面依然是試飛問(wèn)題分析中必須考慮的因素。

（1）身心狀況

身體狀態(tài)欠佳，如感冒、晝夜節(jié)律擾亂、服用藥物、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)飛行等，都會(huì)使試飛員的信息加工系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括感覺(jué)、知覺(jué)、決策、注意和行動(dòng)等，受到不同程度的影響，從而產(chǎn)生延遲或出現(xiàn)隱性差錯(cuò)，形成錯(cuò)誤鏈，最后導(dǎo)致大的顯性差錯(cuò)的產(chǎn)生。