Re: [問題] 飛機的自動化駕駛已經到甚麼程度了?
小弟貪婪機師一枚,前幾天沒事,在FB回留言時寫了一篇文,希望能釐清一下版友對自動駕駕駛的想像,以及飛行員存在的意義。也希望能有相關領域者不吝批評指教。
先講結論:
1. 小弟目前仍未聽聞有載客民航機執行自動起飛,可能是起飛滾行時重量重、剩餘跑道短、剩餘推力小,在放棄起飛時或單發失效時的各項安全邊際比起降落小很多。
2. 常看到筆仗時定義不清,張飛打岳飛,把儀器降落系統(ILS)跟自動落地系統(Autoland)混為一談。ILS是各大機場標配,飛機追著地面電台信號“進場”。Autoland是飛機追著ILS訊號“直到落地”。線上大部分是在低能見度時執行Autoland。小弟2018年164個落地,幾乎都是ILS進場,但只有1次是自動落地。
3. 敝公司規定飛行員起飛後,抵達一萬呎高度以前一定要接上自動駕駛,巡航、下降,直到落地才解除。而大多數飛行員,會在飛機觸地之前的兩分鐘左右把自動駕駛解掉,手飛落地。
4. 自動駕駛接上後,飛行員仍需要因應航管指示,天氣避讓,巡航高度變換操作,對自動駕駛進行很多的input。飛行員並不是接上自動駕駛後就開始發呆睡覺。手動駕駛保持十幾個小時平飛,沒有任何意義。
5. 人會出錯,自動系統也會出錯。飛行員所受的訓練,就是不斷地觀察、懷疑、交互檢查、執行、驗證,然後優化。不能永遠相信旁邊的人,也不能永遠相信自動系統
如同Vincent Kuo 網友所貼的影片一樣,自動駕駛並不是科技的問題,我也相信在不久的將來,一定會有這樣的科技,讓飛機從空橋後推、滑行、起飛、巡航、直到降落靠橋,都能夠藉由全自動的機器人來完成。這即將是資方的救贖福音,因為他們再也不用請號稱年薪五百萬的猴子來開飛機了。這也是輿論強力攻擊的其中一個點:99%的時間自動駕駛都ON,1%的時間手飛,找23K按按鈕就好,你有比醫護/客運/輪班星人/(.....下略365行狀元)來得血汗嗎?
但就如Ben大提到的,感測器是個關鍵。感測器的數量多寡、大小、造價都很重要,而且感測器本身就是個可能出錯的癥結。Garbage In,Garbage Out。系統跳出錯誤訊息時,還是會需要人的介入,來幫助判斷到底是系統本身故障,還是感測器出錯的機率比較大。以下提供一個2014年的案例,小弟覺得非常重要,給大家當作參考。
翻開A330的系統手冊,可以發現飛機設計時設下相當多的保護機制,自動駕駛的邏輯設想得非常周到。當飛機速度過高,飛機會自動抬頭避免超速。當飛機速度過低有失速之虞,飛機會自動低頭,降低攻角(Angle of Attack)以增加空速。
但如果偵測攻角的感測器(AOA Sensor)失靈怎麼辦?友航的同仁就遇到AOA Sensor結冰,導致飛行電腦誤判飛機攻角過高,可能會失速,飛機會自動推頭,降低攻角避免失速。飛機低頭加速時馬赫數增加,又導致失速攻角臨界值降低(就是更小的攻角就會失速),讓飛機判斷現在攻角大於失速攻角,於是又繼續推頭避免失速,進入一個不斷推頭的正回饋循環。飛機會向神風特攻隊一樣俯衝,直到超速解體或是墜地為止。
在Normal Law的情況下,這個推頭的保護機制無法被override,也就是飛機一直強制推頭,飛行員手動帶桿無效,飛機權限大於飛行員。但友航飛行員思路清楚臨危不亂,關掉三套中的兩套飛行電腦(ADR),讓飛機降級到Alternate Law(類似Windows的安全模式),把保護機制關掉,拿回飛機的主控權,跳出這個不斷俯衝的迴圈,避免發生憾事。
也因此在此事件之後,空中巴士發了OEB(給客戶的重要公告),在系統或AOA Sensor沒有更新之前,若遇到飛機不受控的相同狀況,飛行員必須關掉兩套ADR電腦,手動介入操控。
設計飛機的空巴工程師團隊,都是業界佼佼者。造價上億美金的飛機出廠,交給客戶時空巴應該是信心滿滿,安全係數極高,覺得會遇到的大小故障疑難雜症都寫在手冊的Abnormal Procedure章節裡了。飛機重要系統都會有redundancy,主系統失效還有備用系統可用,複數感測器失效,導致系統之間彼此參數衝突,就再寫邏輯判斷,何者為真,何者要被reject,決定哪套系統要跳開斷線。組員只需遵循原廠發佈的程序做trouble-shooting。
但以上的AOA Sensor結冰案例,顯然就是一個意料之外。
小弟飛了11年,看過幾次空巴發佈過的OEB(給客戶的重要公告),都是來自於客戶端,在航路操作上遇到的真實案例。在空巴把系統補完漏洞或更新感測器之前,客戶要先做一些臨時補救措施。
法航AF447墜海之後發了皮托管結冰的OEB,並新增了訓練組員失速改正的程序(以往號稱不會失速)。某航下降前雙發動機熄火,發了OEB要求組員下降前打開防冰系統降低雙發失效的機率。方才提到的友航AOA Sensor結冰導致不斷俯衝,發了OEB要組員關飛行電腦手動介入操作,override本應全程保持上線的保護系統。
簡而言之,沒有遇到漏洞之前,你眼前看到的自動系統,看起來很完備,裝了一堆感測器,很多備援系統,讓你覺得很放心。但下一個漏洞是什麼,會遇到什麼現象,會有什麼相關系統失效,只有遇到的第一組人才知道,當下也只能靠著組員的通力合作,找出讓飛機平安落地的方法。
在此容我做個熱力學上的類比,飛行本身是個亂度很高的行為。必須不斷地完成很多正確的工作(task),才能讓幾十萬磅重的飛機,從一條不到2海浬長的跑道起飛到三萬多英呎,在零下五十度的環境底下持續飛行十數小時,最後到六千海浬以外的太平洋彼岸落地,寬度60公尺的跑道上降落。有任何偏離,都會需要在有限的時間內得到適當的處置與修正。但一趟飛行的環境複雜,變數很多,決策的過程需要彈性,決心的下達則有時間壓力。
飛行員很傲嬌,會吵會鬧會罷工,要吃要睡又要錢。但在現今的科技進程來說,相對於開發各項除錯系統,人工trouble shooting仍是便宜合理的選項。更別說飛行員在系統失效時,往往還可以針對航空公司營運的考量,適度地在SOP內找出優化的流程,節省油料與時間成本,或是避掉轉降、空中地面返航造成的鉅額營業損失。
現代駕駛艙內的飛行員,工作內容比較像風險管理者。識別出滑行/起飛/爬升/巡航/下降/落地/滑行,各階段的潛在威脅,然後運用各種內部外部資源去降低該威脅帶來的風險,避免造成營損,甚至提升營運的效率。自動駕駛只是其中一項很重要的工具,可以顯著地減低工作負荷,讓飛行員把時間跟精力投注在真正重要的事情。
3萬英呎空中巡航,手動駕駛保持十幾個小時的平飛根本沒有任何意義。系統故障時,保持自動駕駛ON的情況下,更能幫助飛行員專心執行不正常程序。在航路上避讓雷雨雲,一樣是接著自動駕駛,,選擇的躲避路線與距離可能是大相徑庭。就算是低能見度時執行自動落地(Autoland),飛行員也不是喝著咖啡看戲,反倒更要全神貫注,盯著儀表上的各項參數,在飛機姿態路線有所偏差,或是自動落地系統有任何變化時,要第一時間判斷,要不要介入接手重飛。
再怎麼強大的攝影器材,都需要背後的那顆腦袋。一億美金的飛機,交給不同的人按SOP操作,都會有很大的差別。30年經驗的機長,1年經驗的副機長,航空愛好者,廠工五毛覺青鍵盤機師,好萊塢電影內的空服員,都可以在自動駕駛的輔助之下讓飛機順利落地。但要執業數十年,歷經上千次安全落地,那不是一句“有自動駕駛”就能達成的。
另外自動落地有其風速限制,只追訊號的特性也讓自動駕駛操作不如飛行員手飛來得平穩。桃園機場冬天以強勁的東北季風聞名,往往伴隨著間歇性的風向風速變化。如果你有機會坐在駕駛艙內,如果有哪個飛行員神經夠大顆,在三十節的強陣風之下讓飛機自動落地,你可能會嚇到心臟跟胃酸一起倒流出來。
可能哪天人工智慧達到極致,飛機上可以安裝發動機失效處理系統,艙壓失效處理系統,雷雨雲避讓系統,亂流穿越系統。整個世界的民航運行網路也都互相連線溝通無虞,起飛降落操作都跟人類難以區別。航班的營運調派也有大數據當奧援,飛機自動加減速與其他航機協調隔離,走的都是省油省時間的最佳路線。那將會是自動化信徒的烏托邦,像是科幻電影勾勒的未來世界一樣,井然有序。
但在那一天到來之時,我還是會希望能在駕駛艙,至少放一個名叫“飛行員”的靈長類。至少“天網”失控時,有人可以幫忙關掉天網,知道怎麼用一桿兩舵加上油門,把飛機穩當地落在跑道上。
※ 引述《tagso (白菜一斤多少錢?)》之銘言:
: 看了很多集的空中浩劫
: 每一集幾乎都看過
: 似乎在飛到飛行高度後
: 飛行員就可以改自動駕駛 然後就輕鬆了
: 現在長途線 除了降落時 起飛時的檢查程序
: 到底自動駕駛扮演甚麼角色
: 會讓駕駛要很專心耗費心神的飛行嗎?
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哪家機師最貪婪,我就是那家
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※ 編輯: SAUN (36.224.209.201), 02/19/2019 13:32:48
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