飛機復雜狀態(tài)預防和改出訓練淺談

zwd2125188 2020-08-29

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THE FIRST

什么是UPRT？

近年來，隨著航空業(yè)技術的不斷發(fā)展，航空器的安全性也相應得到了很大程度的提升，但因人為因素、環(huán)境因素等造成的不安全事件并未發(fā)生明顯的減少，而在這些事故中所占比例最大的就是LOC-I(loss of control in-flight)類事故。LOC-I類事故主要是飛行員在飛行操縱的過程中使飛機出現(xiàn)危險姿態(tài)后進入復雜狀態(tài),且未能從復雜狀態(tài)中改出導致飛機失控。

飛機復雜狀態(tài)，是指飛行中的一種狀況，即飛機無意間超過了沿航線正常飛行或訓練期間通常經(jīng)歷的參數(shù)值。復雜狀態(tài)通常指飛機無意中超出下列條件：

a．上仰大于25度，或

b．下俯大于10度，或

c．坡度角大于45度，或

d．參數(shù)在上述范圍內但空速與飛行狀態(tài)不相符。

通過UPRT(Upset Prevention and Recovery Training)飛機復雜狀態(tài)預防和改出訓練與EET(Extended Envelop Training)擴展包線訓練，可有效針對近年來由于復雜狀態(tài)引起的飛行失控進行訓練，提高飛行員在遇到復雜狀態(tài)時的飛行技能，提高飛機進入復雜狀態(tài)時的應對能力，避免因飛行員慌亂而導致飛機的狀態(tài)進一步進入復雜狀態(tài)，以此來提高航空運行的安全性。有效的UPRT課程能向飛行員提供所需的知識和技能來預防并改出復雜狀態(tài)。預防性訓練可以時刻讓飛行員準備好避免出現(xiàn)復雜狀態(tài)事件，而改出訓練可以讓飛行員在復雜狀態(tài)事件出現(xiàn)時避免造成事故。

UPRT的訓練要求由三部分組成，即及時采取行動以避免發(fā)展成可能的復雜狀態(tài)、對即將失控的征兆進行識別和復雜狀態(tài)的改出，雖然良好處置可以避免事故的發(fā)生，但需要注意的是UPRT訓練主要針對的是預防性訓練（Prevention），而非改出訓練（Recovery），最主要的目的是為了在飛機進入復雜狀態(tài)前，意識到飛機的狀態(tài)同時及時通過相應的操縱將其規(guī)避以保障飛行的安全。

為了保證訓練能夠向飛行員提供最大程度接近真實的環(huán)境，高等級的模擬機自然成為了開展進行UPRT和EET的最佳途徑。據(jù)統(tǒng)計，56.3%的訓練內容可以通過課堂教學和現(xiàn)有D級全動模擬機完成，但為了使模擬機能夠在訓練中提供相應復雜狀態(tài)下的氣動特性，使飛行員具備預防和識別復雜狀態(tài)所需的知識和技能，需要對現(xiàn)有的高等級全動模擬機的氣動包線、飛行模型、飛行控制響應、反饋力、教員臺的功能等相應的進行升級，在通過相應升級后的D級全動模擬機可以滿足近83%的訓練內容。

THE SECOND

UPRT訓練內容

目前對于A320機型，數(shù)據(jù)包版本為STD2.0.0的模擬機可對UPRT和EET進行支持，以下便對FAA所提出的5個在增強的全動模擬機上開展的特殊訓練任務進行介紹。

Stall Recovery-失速改出訓練任務

對于普通的D級全動模擬機來說，在飛行包線邊界以外的失速區(qū)域缺少有效的氣動數(shù)據(jù)作支持，因此對于飛行包線邊界以外的失速特性是不具有代表性的，在訓練過程中一定要避免使飛機的狀態(tài)越過飛行包線邊界，防止在訓練中產生負遷移效應。而通過升級后的模擬機在執(zhí)行失速改出訓練任務時能夠擁有失速迎角 10°的擴展氣動數(shù)據(jù)作支持，且失速后的氣動模型具有典型特性，在考慮電傳操縱飛機的特殊性的同時能夠覆蓋飛機不同構型和姿態(tài)，相應的教員臺功能也會得到改進升級，以給教員在訓練過程中提供相應指示，幫助教員及時了解飛機當前的姿態(tài)等信息。

Upset Prevention and Recovery Training-復雜狀態(tài)預防和改出訓練任務

執(zhí)行UPRT時，模擬機的教員臺將至少提供驗證訓練包線、飛機操縱輸入、飛機運行限制的信息反饋。

其中驗證訓練包線的提示其實就是對模型逼真度等級的一個指示，由于對深度失速等的試飛具有極高的危險性，為了能夠獲取相關的氣動數(shù)據(jù)，因此制造商采用了工程與分析的方法，對氣動數(shù)據(jù)模型進行計算驗證，并通過圖表參數(shù)對當前飛機狀態(tài)的數(shù)據(jù)可靠性進行表述。

Flight validated飛行數(shù)據(jù)驗證區(qū)域（綠區(qū)，高可信度），

Wind tunnel/analytical風洞數(shù)據(jù)區(qū)域（大迎角模型的擴展區(qū)域，中可信度），

Extrapolated for simulator推算數(shù)據(jù)區(qū)域（紅區(qū)，低可信度——嚴禁進入）

不同姿態(tài)對應的包線也不相同，教員臺會根據(jù)飛機當前姿態(tài)實時對應。

以下為中國民航局AC-91-FS-2015-30咨詢通告中列出的兩個UPRT改出訓練的范例

Airframe and Engine Icing-發(fā)動機和機身結冰訓練任務

模擬機將集成一個結冰效應模型，當該模型工作時將會表現(xiàn)出更加明顯的氣動效應的變化，除了飛機重量的加重外，飛機將更容易發(fā)生失速現(xiàn)象，在結冰模型積累到一定程度時還能夠觀察到飛機操縱的有效性降低、發(fā)動機的推力有效值降低等現(xiàn)象。

Gusting Crosswinds-大陣側風起降訓練任務

考慮到飛行員的主觀判斷和不同飛機型號的設計最大側風能力和氣動/地效模型不同，因此使用了推薦的模型數(shù)據(jù)（大陸航空1404航班事故中黑匣子記錄的數(shù)據(jù)）進行大陣側風的模型開發(fā)，在訓練過程中用以還原事故發(fā)生時的風象情況。

Bounce Landing Recovery-彈跳著陸改出訓練任務

通過對GRM地面效應模型進行升級，提供接地時正確的反饋力和慣性，并通過在飛機拉平過程中模擬一個下沉氣流或是教員在后側通過喊話來模擬飛機的彈跳、擦機尾、前輪先著地等現(xiàn)象，同時在教員臺上顯示飛機著陸時發(fā)生的現(xiàn)象。

THE THIRD

UPRT的注意要點

對于飛機制造商而言，采用試飛的方式獲得復雜狀態(tài)下的數(shù)據(jù)存在著很大的安全風險，在計算機技術發(fā)展成熟的背景之下，模擬機空氣動力建模的數(shù)據(jù)來源通常是飛機實飛數(shù)據(jù)、風洞數(shù)據(jù)和計算流體動力學（CFD）。受到數(shù)據(jù)來源有效性的影響，現(xiàn)有的D級模擬機空氣動力模型無法充分的反映出真實情況下飛機失速狀態(tài)下的氣動特性。因此，UPRT訓練應極力避免將飛行員暴露在未經(jīng)驗證的飛行環(huán)境之下，所有的飛行參數(shù)必須在有效訓練包線內，以避免引起負面的訓練效果。

同樣需要注意的是，在模擬機上開展有效的UPRT的關鍵是教員，如果UPRT教員在訓練中使用了不合適的教學技巧或者傳授了誤導性信息，則會帶來更加嚴重的安全問題和后果。經(jīng)過恰當訓練、合格并具有精湛理論和實踐經(jīng)驗的教員，其不僅能夠實施準確的UPRT，還能使教學的負遷移效應降至最低。

※負遷移效應是指一種學習對另一種學習起干擾或抑制作用。負遷移通常表現(xiàn)為一種學習使另一種學習所需的學習時間或所需的練習次數(shù)增加或阻礙另一種學習的順利進行以及知識的正確掌握。

綜上所述，UPRT的訓練效果關鍵在于如下三點：

1.模擬機具備擴展包線的訓練能力

2.在經(jīng)過驗證的包線內開展訓練

3.配備具有UPRT授課能力的合格教員