海飞机客户服务有限公司 200241
摘要： 在无人驾驶舱面临技术和公众信心问题短期内无法推行的情况下，单人制驾驶舱无论在技术还是公众信心方面都更加成熟，这是一项足以影响甚至颠覆当前民航运行模式的变革。
关键词：单人制驾驶舱、无人驾驶舱、AI、空地互联
1.概述
对于航空公司而言，飞行员是一个培养周期长、培养费用高、使用成本高、又不可或缺的职业。飞行员初始培养的费用需要100万人民币左右，在航空公司运营成本中，飞行员工资、培训等各项支出占比接近10%，所以如何降低飞行员成本是各个航空公司和主制造商一直关注的问题。随着AI技术的快速发展，空客、波音等民机制造商已经开始无人驾驶舱技术的研究，力图消除或减少人类飞行员的需求，为此波音公司甚至收购了一架无人机制造公司，并打算在未来配置AI飞行员。
2.无人驾驶舱
但是无人驾驶舱技术面临着两个重要困难：
a.飞行经验及判断力
飞行经验是判断飞行员的重要指标，充分的飞行/培训经验可以帮助飞行员应对各种复杂情况，及时做出有效的判断，这是现在运行体系中飞行员的核心价值所在。虽然现在AI的学习能力不断提高，但尚没有足够证据表明它能够完全替代飞行员的飞行经验和判断力。
b.公众信心
无人驾驶舱最大的障碍是心理上的，而不是技术上的，许多人不愿意把生命托付给计算机：调查显示只有17%人愿意乘坐无人驾驶舱飞机，而超过54%的人表示不会搭乘无人驾驶舱飞机。
考虑到以上两点，无人驾驶舱技术离真正投入使用还要更多的时间和技术积累，而本文所讲的单人制驾驶舱不但可以完美解决上述问题，而且可以为航空公司节省接近一半的飞行员成本，也可以为最终实现无人驾驶舱积累足够的数据和经验。
3.单人制驾驶舱
单人制驾驶舱顾名思义，就是在驾驶舱中只有一名人类飞行员（机长），而传统意义上的副驾驶将有AI担任。基于现有技术条件，我认为单人制驾驶舱需要解决的关键技术有两点：
a.使用AI取代副驾驶的工作，与机长配合完成飞行任务；
b.能够在机长人工失能等特殊情况下时保证飞行安全。
3.1 AI取代副驾驶
单人制驾驶舱首先面临的是由AI取代副驾驶的工作，解决这个问题可以通过以下途径完成：
a.充分分析机组所有工作场景，对飞行前准备到完成飞行任务离机所有工作工程，按照系统工程利益相关方需求捕获的方法对所有飞行员需要完成的工作进行梳理，形成对AI设计的具体需求。需要特别注意机长和副驾驶之间的配合工作，以及副驾驶与空管等人员的联系工作。
b.根据梳理出的AI设计需求，接结合人机工程、飞行操作程序研究等技术，开发能够配合机长完成所有飞行任务的AI。
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c.考虑到AI在驾驶舱监控方面优于人类飞行员，而在与空管等其他人员通讯方面不能完全替代副驾驶，所以需要对驾驶舱分工、飞行操作程序等进行重新设计和定义。
d.使用单人制驾驶舱将减少对副驾驶飞行员的需求，并且改变机长飞行员的技术标准和工作责任，这需要建立相应的飞行员培养和培训体系，确保飞行员合理成长，并得到准确的培训。另外，单人制驾驶舱也会影响民航运行多个方面，需要制定新的运行规范和体系，以保障飞行安全和效率。
3.2 飞行员失能等特情下的解决方案
单人制驾驶舱面临的第二个问题是防范飞行员失能等特殊情况，这个问题可以通过以下技术实现：
a.借鉴无人机操控，单人制驾驶舱要保证飞行员失能时的飞行安全，可以通过可靠、快速的空地数据链实现在地面操控飞机。与无人机操控不同的是，民用飞机的操控需要更精准，而且由于民用飞机系统更多更复杂就需要更多数据通过空地数据链输出。随着空地互联技术，特别是卫星通讯技术的快速发展，飞机与地面数据传输量和传输速度都得到了极大的提升，这使得地面和飞机进行实时数据传输甚至数据同步成为可能。
b.飞行再现技术是指通过空地数据链将飞机上系统状态、飞行参数、驾驶舱视野等情况传输到地面，在地面的模拟驾驶舱中解析这些数据并重现驾驶舱实时状态。飞行再现技术需要以仿真飞行技术为基础，构建1：1比例高仿真度模拟驾驶舱模型，并能够通过空地数据链传输的数据驱动模拟驾驶舱中的面板显示、杆舵状态、驾驶舱视野等。
c.在发生飞行员失能等特殊情况时，我们通过空地互联和飞行再现技术可以在地面实时呈现飞行中驾驶舱的状态，然后安排经验丰富的飞行员控制地面上的模拟驾驶舱并通过空地数据链将地面模拟驾驶舱中飞行员的动作和指令同步传输到空中飞机，实现对飞机的控制，保证飞行安全。
d.这种基于空地互联的技术还可以帮助地面飞行员直接向空中飞行员提供技术支持。
e.这种基于空地互联的技术需要在地面储备相应的具有丰富经验的飞行员及相关技术人员。
f.考虑到需要通过空地数据链传输地面模拟机中飞行员的操作和控制指令给空中飞机，相当于地面直接控制飞机，这种数据传输和工作模式存在一定的风险，需要在制定传输协议和机长对飞机绝对控制权设计中考虑这些潜在风险。
4.总结
单人制驾驶舱不但需要飞行仿真、AI技术、空地互联技术、飞机设计等多项技术的突破创新，更需要飞行安全理念、运行规范等概念和制度方面的革新，其技术发展需要大量资金和技术人员的投入，但是单人制驾驶舱技术所带来的好处也是显而易见的：
a.单人制驾驶舱可以减少约一半的飞行员成本，这不但可以提供航空公司利润，更可以帮助航空公司通过降低票价等方式在整个交通运输市场获得更多的竞争力。
b.随着飞机设计和制造技术的不断发展，飞机自身安全性和可靠性有了极大的提高，由飞机故障导致的飞行事故占比越来越少，就凸显的由机组成员的失误导致的飞行事故越来越多，但是从人为因素的角度出发，这些失误是不可避免的，只能在一定程度上减少。那么采用单人制驾驶舱技术不但可以在驾驶舱引入AI技术，减少飞行中人为失误，并且可以通过空地互联技术及时发现和纠正飞行中的人为失误，进一步降低有人为失误导致飞行事故的概率。
单人制驾驶舱无论从技术上、制度上，还是从航空公司经营和公众接受程度上都可以作为无人驾驶舱的过渡性技术，这项技术的发展和应用必将提高民航运行的安全、效率，增加航空公司竞争力。
论文作者:刘龙
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/18
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