民用無人機投入使用對航空安全的影響分析

民用無人機投入使用對航空安全的影響分析近年來，無人機在民用（包括商用和通用）領(lǐng)域的應(yīng)用日益得到世界各國的重視，越來越多的民用無人機開始投入使用，美、英等國還開始了大型商用貨運甚至客運無人機的驗證試飛。相關(guān)的研究測試和使用經(jīng)驗表明，民用飛機實現(xiàn)無人駕駛后，不僅會帶來飛機綜合性能改善、研發(fā)采購使用成本降低、任務(wù)效能和工作效率提高等一系列優(yōu)勢，在進一步降低飛行事故率、提高民機安全性的方面也同樣具有重大意義。關(guān)于民用無人機大量使用后對航空安全影響的問題，發(fā)達國家已經(jīng)研究多年，其部分技術(shù)成果已開始投入實際應(yīng)用。1、無人機技術(shù)在提高民機安全性方面的優(yōu)勢在過去的幾十年中，航空技術(shù)的發(fā)展大大提高了系統(tǒng)安全性，機械故障等因素在民機飛行事故誘因中所占的比率越來越低，而人為（尤其是飛行員）因素的比率逐年提高（目前已達70～80%），今后隨著更多的先進技術(shù)應(yīng)用于民機，這一趨勢還將持續(xù)下去。這種狀況表明，靠繼續(xù)提高系統(tǒng)可靠性來改善民機安全性的空間已經(jīng)很小，今后要進一步降低民機事故率，更關(guān)鍵的是要從消除飛行員人為因素入手。在這方面，無人機具有傳統(tǒng)有人機無可比擬的巨大優(yōu)勢，這表現(xiàn)在以下兩方面：（1）各種與飛行員直接相關(guān)的人為事故誘因?qū)⒈粡氐紫裼脽o人機上由于取消了飛行員，大量與飛行員直接相關(guān)的人為事故誘因?qū)⒉粡?fù)存在，尤其是以下一些民機飛行員時有發(fā)生、并且難以通過技術(shù)或訓練手段解決的問題，將會從源頭上被根除。①長途飛行給飛行員帶來的身心疲勞和倒時差問題在民機長途飛行（尤其是需連續(xù)飛行十幾個小時的國際航班）過程中，飛行員的體能和腦力消耗很大，同時還得承受時差反應(yīng)所帶來的身體不適，由此很容易疲勞，從而增加犯錯機率。而對于無人機來說，地面控制站操作員不存在倒時差的問題，并且可以通過增加換班次數(shù)或者每班人數(shù)的方式來降低單個操作員的勞動強度，因此疲勞駕駛的問題可以很容易得到根治。②飛行員在飛行途中突發(fā)疾病、食物中毒等意外情況由于飛機相對于其它交通工具的特殊性，此類情況一旦發(fā)生，將會導(dǎo)致嚴重后果。而對于各種輕小型通用飛機來說，由于數(shù)量眾多，很難保證每個飛行員在登機時身心均處于良好狀態(tài)，出現(xiàn)這類事件的機率更高。近年發(fā)生的一起典型事件就是2012年4月，一名81歲美國老人駕駛“塞斯納”輕型飛機時突陷昏迷，后由其80歲老伴在地面人員的引導(dǎo)下將飛機降落。即使在各國民用航空公司的大中型客機上，這類事件也并不少見。例如2009年6月，美國大陸航空公司一架波音777客機飛行途中飛行員猝死，多虧機上有替補飛行員，飛機才幸免于難。而對于無人機地面控制站來說，即使出現(xiàn)了類似情況，也很容易安排替換操作員。③機組與空管人員之間的溝通不暢問題在民用航空史上，由于機組與空管人員之間溝通不暢（不同國家語言差別、管制用語讀音不準確、指令帶有歧義等）而導(dǎo)致的飛行事故屢見不鮮。民機實現(xiàn)無人駕駛后，這種情況將會得到徹底改觀。因為無人機上沒有飛行員，在其飛行過程中，空管人員將不再通過傳統(tǒng)的語音通信與飛行員交流，而是直接以無線電信號與飛機聯(lián)系。在無人機起降階段，盡管塔臺人員與負責操控無人機起降的地面操作員之間需要一定的溝通，但由于二者通常位于同一機場，相互之間的交流也遠比現(xiàn)在暢通。④飛行員對自動駕駛設(shè)備的過分依賴問題現(xiàn)代民機的自動化程度不斷提高，在極大降低了飛行員勞動強度的同時，也會帶來一些負面效果。例如，容易導(dǎo)致飛行員對自動駕駛設(shè)備的過分依賴，工作中缺乏主動性和預(yù)見性，在實際手動操作時將復(fù)雜的思維過程簡略化，出現(xiàn)一些本不該發(fā)生的差錯，甚至還會導(dǎo)致部分飛行員紀律松懈，出現(xiàn)重大違規(guī)行為。在近期發(fā)生的馬來西亞航空公司370號航班失聯(lián)事件中，媒體就披露該機飛行員在先前的航班飛行中曾擅自將乘客帶入駕駛艙內(nèi)逗留。而在2013年4月，印度航空公司甚至出現(xiàn)了2名飛行員相繼離開駕駛艙而讓乘務(wù)員代開飛機的事件。在這種情況下，還不如進一步提高飛機的自動化程度，徹底取消飛行員。（2）飛行員被脅迫或自身主動的航空犯罪將被有效防止以至根治自"9.11"事件以來，為了防止民機被犯罪分子空中劫持，各國相繼出臺了一系列應(yīng)對措施：進一步加強機場安檢、提高機組人員處置劫機犯罪的能力（包括為部分飛行員配備武器）、在機上部署攜帶武器的便裝空警等，美國部分大型客機的駕駛艙甚至還專門改裝了裝甲艙門并且在飛行期間完全關(guān)閉，即使是乘務(wù)員也不能隨便進入。然而正可謂“百密難免一疏”，只要民機上的駕駛艙還存在，就難免會為劫機犯罪留下可乘之機，因而始終是安全方面的一個致命短板。不僅如此，世界各國還需認真面對近年來時有發(fā)生的飛行員涉嫌犯罪問題。尤其是對美國這類民用航空業(yè)高度發(fā)達的國家來說，由于國內(nèi)飛機和駕駛員數(shù)量龐大（目前美國通用飛機超過20萬架，約60萬人獲得飛行執(zhí)照），難以對其實施有效的監(jiān)控。一旦飛行員由于各種原因而出現(xiàn)犯罪傾向，甚至駕機自殺，將很難防范和制止。在“9.11”事件后不久的2002年1月，美國佛羅里達州就發(fā)生了一名15歲少年駕機撞擊大樓事件。而根據(jù)美國聯(lián)邦航空局（FAA）2014年初發(fā)布的調(diào)查報告，2002～2012年間美國共發(fā)生2758起重大飛行事故，其中有8起是飛行員自殺所致，約占總數(shù)的0.3%。不過，這8起事件中有7起是飛行員獨自駕機自殺，另一起事件的飛機上僅載有一名乘客，由此導(dǎo)致的人員傷亡和社會影響也相對較小。若是駕機者故意撞擊地面人口密集區(qū)或空中其它飛機，甚至駕駛滿載乘客的大、中型民航客機蓄意自殺，后果將更加嚴重。據(jù)英國媒體2014年3月報道，自1976年以來因飛行員自殺而導(dǎo)致的民航客機空難已經(jīng)發(fā)生了8次。例如，1997年12月新加坡勝安航空公司185號航班、1999年10月埃及航空公司990號航班墜毀事件均被認為是飛行員自殺而造成的。而近期的馬航370號航班失聯(lián)事件盡管謎團仍沒解開，但是初步調(diào)查結(jié)果顯示該機機長有重大嫌疑。顯然，要從根本上杜絕以上問題，最有效的措施無疑就是在民機上普及無人駕駛技術(shù)。退一步講，今后即使出現(xiàn)了民用無人機被地面劫持并威脅到其它飛機或地面安全的極端情況，對于除無人駕駛客機以外的其它機型，完全可以考慮將其擊落以避免由此可能造成的更大損失，而不必象現(xiàn)在這樣因為顧忌到機上無辜人員的生命安全，處理起來會束手束腳。2、當前民用無人機在航空安全領(lǐng)域存在的主要問題目前世界民用無人機發(fā)展還處于起步階段，其技術(shù)尚未完全成熟，相關(guān)的航空法規(guī)也還有待完善，因此不可避免地會存在各種影響飛行安全的問題。其中最值得關(guān)注的有以下三個方面：（1）無人機難以及時感知規(guī)避障礙物導(dǎo)致空中碰撞的風險增加當前無人機機載傳感器的視野較為狹窄，其環(huán)境感知能力比較有限，再加上數(shù)據(jù)鏈時間延遲、信號干擾等原因，致使地面操作員往往無法及時察覺并判明空域情況。此外，出于技術(shù)、成本等方面考慮，目前絕大多數(shù)無人機并沒有安裝“空中防撞系統(tǒng)”（TCAS，現(xiàn)代大、中型商用飛機已普遍配備）這類設(shè)備，無法通過信號詢問/應(yīng)答的方式來對周邊空域保持監(jiān)對編隊內(nèi)的無人機實施近距離控制指揮，這無疑比單一的無人機飛行更加安全可靠。近年美國聯(lián)邦快遞公司（FedEx）就提出了這樣的設(shè)想：由多架貨運飛機組成“V”形編隊（類似大雁等鳥群），編隊中只有位于“V”字頂端、擔任領(lǐng)隊的一架飛機才是有人駕駛的，其余飛機都是無人的。這在原理上有些類似目前的鐵路貨運列車（其中只有領(lǐng)頭的機車才是有人駕駛的，其后的所有貨運車廂均是無人的），不同之處在于貨運列車車廂之間是通過機械裝置保持連接，貨運飛機編隊內(nèi)部則是通過無線電信息保持聯(lián)系。4、結(jié)束語長期以來，無人機的安全可靠性一直低于有人機，這引起了相當一部分人的疑慮，并在很大程度上阻礙了無人機在民用領(lǐng)域的應(yīng)用。但從前面的分析我們可以看出，無人機技術(shù)在進一步提高民機安全性方面所具備的潛在優(yōu)勢在當今時代正日漸突出，其當前所存在的一些影響飛行安全的問題也較容易通過技術(shù)手段來得到控制或緩解，因此從總體上講是瑕不掩瑜的。我們還應(yīng)看到，隨著系統(tǒng)可靠性的不斷提高、使用經(jīng)驗的持續(xù)積累和操作員訓練