王媛媛,周瑾,張雅杰
(1.上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司 飛行運(yùn)行支援部,上海 200241)(2.上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司 技術(shù)出版物部,上海 200241)
民用飛機(jī)飛行機(jī)組非正常操作程序編制研究
王媛媛1,周瑾2,張雅杰2
(1.上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司 飛行運(yùn)行支援部,上海 200241)(2.上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司 技術(shù)出版物部,上海 200241)
非正常操作程序是指在飛機(jī)或系統(tǒng)功能非正常情況下,飛行機(jī)組安全操作飛機(jī)的重要依據(jù),是保證飛行安全最重要的因素之一。非正常操作程序的編制耗時長且涉及多個技術(shù)領(lǐng)域,是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。通過研究國外相關(guān)資料,結(jié)合成熟機(jī)型程序的編制經(jīng)驗,提出非正常操作程序編制流程。首先,系統(tǒng)地介紹非正常操作程序的組成和功能、程序項目的確定方法以及程序格式;然后,定義非正常操作程序編制過程的四個階段、各階段的工作內(nèi)容以及人員資質(zhì);最后,結(jié)合國產(chǎn)新支線客機(jī)實(shí)例證明所提非正常操作程序編制流程的有效性。本文提出的非正常操作程序編制流程對民用飛機(jī)主制造商非正常操作程序的編制具有指導(dǎo)意義。
非正常操作程序;編制流程;飛行機(jī)組操作程序;程序組成;民用飛機(jī)
飛行員操作程序是在環(huán)境-飛機(jī)-飛行員系統(tǒng)中,從人機(jī)界面(顯示界面-飛行員-控制界面)描述、說明航空電子系統(tǒng)功能,飛行員操作與飛機(jī)狀態(tài)、環(huán)境關(guān)系的技術(shù)文件。飛行機(jī)組操作程序是指導(dǎo)飛行員如何操作,以使整個航空電子系統(tǒng)乃至全機(jī)進(jìn)入飛行員所需的最佳狀態(tài),使飛行員快捷、簡便、有效地完成任務(wù)[1]。
在民用航空領(lǐng)域,飛機(jī)主制造商向航空公司提供飛行機(jī)組操作手冊(FCOM)和/或快速檢查單(QRH)等運(yùn)行手冊。為了保證飛行安全,飛行員必須嚴(yán)格按照手冊來執(zhí)行操作程序。非正常操作程序作為飛行員處理緊急狀況的依據(jù),其格式、組成、內(nèi)容質(zhì)量等均須對標(biāo)國外成熟機(jī)型。因此,飛機(jī)主制造商必須明確非正常操作程序的內(nèi)容,并建立一套合理的編制流程以保證非正常操作程序的質(zhì)量。非正常操作程序的編制工作涉及飛機(jī)各系統(tǒng)原理、飛行操作技術(shù)、駕駛艙資源管理(CRM)、航線運(yùn)行理論、程序驗證和手冊編寫標(biāo)準(zhǔn)等多個技術(shù)領(lǐng)域,是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。探索飛行機(jī)組操作程序的編制流程和方法是一個昂貴、漫長且困難的過程。
國外,A.Degani等[2]提出了駕駛艙程序設(shè)計的4P理論——“理念、政策、程序和驗證”理論;CAA CAP 676《關(guān)于應(yīng)急和非正常檢查單設(shè)計、樣式和使用指南》是針對主制造商、運(yùn)營者、飛行員以及適航部門的關(guān)于非正常檢查單的設(shè)計和使用指南,其中給出了建議的非正常檢查單中各要素的屬性要求[3]。
國內(nèi),謝輝松[4]提出了飛行機(jī)組操作程序設(shè)計的一般流程和方法;AC-91-24《航空器的運(yùn)行文件》中對操作程序提出了基本的編制和管理要求[5]。但就總體而言,目前國內(nèi)仍缺乏有關(guān)非正常操作程序及其編制階段對所需人員資質(zhì)要求的研究。某國產(chǎn)新支線客機(jī)未能通過第一次轉(zhuǎn)機(jī)型訓(xùn)練(T5測試),其主要原因就是非正常操作程序的組成和格式定義不清晰、程序可操作性差。
本文在國外有關(guān)飛行機(jī)組非正常操作程序研究成果的基礎(chǔ)上,嘗試清晰定義非正常操作程序的組成和表現(xiàn)形式,并結(jié)合某國產(chǎn)新支線客機(jī)飛行機(jī)組操作程序的編制經(jīng)驗,提出一套具有指導(dǎo)意義的非正常操作程序編制流程,以期為主制造商編制飛行機(jī)組非正常操作程序提供借鑒。
飛行機(jī)組操作程序用于各飛行階段、在飛機(jī)正常和非正常情況下,飛行機(jī)組安全操作飛機(jī)各系統(tǒng)[6]。飛行機(jī)組操作程序是保證飛行安全的最直接、最重要的因素之一。
針對不同的飛機(jī)狀況和環(huán)境,飛行機(jī)組操作程序可分為正常程序、非正常操作程序和補(bǔ)充程序等。正常程序供飛行機(jī)組執(zhí)行每次飛行任務(wù)使用,假設(shè)飛機(jī)的所有系統(tǒng)均能正常工作且自動功能均能正常使用。補(bǔ)充程序是指在非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型或特殊環(huán)境下的操作程序。非正常操作程序是指在飛機(jī)或系統(tǒng)功能非正常情況下(例如失效、喪失余度等),需要飛行機(jī)組采取的措施。其中,根據(jù)飛行員采取動作時間的緊急程度,需要機(jī)組立即決策并采取措施以保護(hù)乘員和飛機(jī)免遭嚴(yán)重傷害的非正常操作程序又稱為應(yīng)急程序。
根據(jù)非正常操作程序的定義,結(jié)合ATA2300規(guī)范的相關(guān)要求以及國外主流機(jī)型的飛行機(jī)組操作程序,本文定義非正常操作程序共包含五部分,其具體功能和要素如下。
(1) 故障狀況:用于證明機(jī)組選擇了正確的操作程序。對于機(jī)組告警系統(tǒng)(CAS)信息對應(yīng)的操作程序,故障狀況應(yīng)提供簡要描述CAS信息的觸發(fā)條件;對于無CAS信息對應(yīng)的操作程序,故障狀況應(yīng)提供幫助機(jī)組了解執(zhí)行程序的原因。
(2) 目標(biāo)說明:簡要概述飛行機(jī)組完成操作程序后所能達(dá)到的效果。
(3) 操作步驟:包含飛行機(jī)組對故障的隔離及糾正措施。對于不同的手冊,操作程序可采用敘述格式、擴(kuò)展式程序或檢查單格式。
(4) 相關(guān)不工作項目:提供在故障隔離和處理完成后喪失或余度下降的部件/設(shè)備名稱。應(yīng)注意,無需提供所有喪失或余度下降的部件/設(shè)備名稱,僅提供影響飛機(jī)后續(xù)飛行階段(例如進(jìn)近、著陸或復(fù)飛)性能或動作的部件/設(shè)備名稱。
(5) 延遲程序:提供故障隔離和處理完成后,后續(xù)飛行中受影響的正常操作程序的動作和性能。延遲程序應(yīng)提供下降、進(jìn)近、著陸以及復(fù)飛中的一個或多個飛行階段或子飛行階段。
任一非正常操作程序應(yīng)可根據(jù)具體情況針對上述組成進(jìn)行。
根據(jù)ATA2300、AC25.1581、CAP 676等標(biāo)準(zhǔn)中對操作程序格式的規(guī)定,將飛行機(jī)組非正常操作程序的格式分為以下三類。
(1) 敘述格式
敘述格式易于建立操作程序所需的順序,該格式僅用于表述故障的處理邏輯和相關(guān)限制內(nèi)容。
(2) 擴(kuò)展式程序
擴(kuò)展式程序應(yīng)包含兩方面內(nèi)容:①機(jī)組動作。機(jī)組動作應(yīng)采用“詢問-應(yīng)答(Challenge-Response)”的形式?!霸儐枴敝笀?zhí)行動作的操作對象,主要為駕駛艙面板開關(guān)/按鍵、系統(tǒng)/部件名稱、性能參數(shù)名稱;“應(yīng)答”指執(zhí)行動作后的確認(rèn)項目,即處置響應(yīng)或者狀態(tài)。②擴(kuò)展信息。擴(kuò)展信息包含系統(tǒng)響應(yīng)、限制和飛機(jī)性能數(shù)據(jù)。
(3) 檢查單格式
檢查單格式僅提供機(jī)組動作。
在民航領(lǐng)域,運(yùn)輸類飛機(jī)飛行機(jī)組操作程序一般在飛行手冊(AFM)、FCOM和QRH中根據(jù)不同目的以不同的形式描述。通常,若某一機(jī)型同時提供AFM、FCOM和QRH三本手冊,則其操作程序應(yīng)依次為敘述格式、擴(kuò)展式程序、檢查單格式。
非正常操作程序的編制伴隨著飛機(jī)的整個研制周期,且需要設(shè)計人員、飛行員、飛行工程師以及技術(shù)出版物人員等多專業(yè)共同參與。根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)和邏輯關(guān)系,將非正常操作程序全壽命編制過程劃分為以下四個階段。
4.1 程序理念制定
在編制新機(jī)型的非正常操作程序之初,應(yīng)首先確定新機(jī)型的操作理念。例如,需要明確自動操作僅為輔助飛行員操作的工具之一,或自動操作優(yōu)于飛行員操作。
4.2 程序編寫規(guī)范
為了保證主制造商操作程序之間表達(dá)的一致性,以及與其他主流機(jī)型的操作程序的共通性,在設(shè)計程序內(nèi)容之前應(yīng)明確程序分類、格式和通用表述規(guī)范。同時應(yīng)確定飛行類手冊所依據(jù)的國際標(biāo)準(zhǔn),并研發(fā)相應(yīng)的數(shù)字化編制系統(tǒng)和業(yè)務(wù)規(guī)則。
4.3 程序內(nèi)容設(shè)計
非正常操作程序的內(nèi)容設(shè)計是非正常操作程序編制流程中周期最長、參與人數(shù)最多、工作量浩大的一個階段。本文詳細(xì)定義了程序內(nèi)容設(shè)計的各子階段的工作內(nèi)容和所需人員資質(zhì),如圖1所示。同時,給出了各階段的相關(guān)注意事項。
圖1 非正常操作程序內(nèi)容設(shè)計流程圖
(1) 確定程序項目
為了保證程序的全面性,確定非正常操作程序項目既需要合理的人員配置,還亟需定義明確的操作程序項目確定原則。
隨著飛機(jī)設(shè)備/部件與航電系統(tǒng)高度集成的推進(jìn),當(dāng)發(fā)生設(shè)備/部件故障或特殊環(huán)境時,駕駛艙電子告警系統(tǒng)將提示飛行員需采取相應(yīng)的措施。為了進(jìn)一步縮短飛行員采取動作的時間間隔和人為差錯,電子檢查單成為必然趨勢。20世紀(jì)90年代,波音飛機(jī)公司發(fā)明了B777 電子檢查單(ECL)[7]。
基于ATA2300標(biāo)準(zhǔn)和國外程序機(jī)型研究,建議基于飛機(jī)電子設(shè)備告警系統(tǒng)的非正常操作程序項目確認(rèn)原則為:
①EICAS信息對應(yīng)的操作程序。其中,警告級別EICAS信息為應(yīng)急程序,警戒級別EICAS信息為非正常操作程序。
②單純音響告警或目視對應(yīng)的操作程序。例如,交通防撞系統(tǒng)語音告警、煙霧等。
③其他。飛行員無法意識到的故障對應(yīng)的操作程序(例如機(jī)組失能),或者一些非正常條件下完成的操作程序等。
(2) 明確問題的工程解決方法
系統(tǒng)設(shè)計人員提供的故障工程處理方法是非正常操作程序內(nèi)容從無到有的基石,也是保障非正常操作程序安全性的重要階段。
非正常操作程序工程解決方法的確定應(yīng)與飛機(jī)系統(tǒng)研發(fā)同步并建立良好的溝通反饋機(jī)制,可將程序編制過程中暴露的故障告警邏輯不合理、人為因素等問題及早反饋至系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,相對于飛機(jī)批量生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)問題,可大幅降低問題優(yōu)化的時間和經(jīng)濟(jì)成本。
(3) 將工程操作步驟轉(zhuǎn)化為操作程序
故障處理方法的可操作處理是為了保證程序與飛行員界面的友好型,是提升操作程序可操作性的重要階段。
為了保障操作程序滿足航線運(yùn)行的飛行場景和人為因素需求,邀請具有不同機(jī)型飛行經(jīng)驗且具備中等飛行技術(shù)的航線飛行員自始至終參與操作程序內(nèi)容編制。
(4) 驗證操作步驟
驗證旨在保證操作程序的正確性和可操作性,最終滿足飛行員在不同運(yùn)行場景下的操作需求。
訓(xùn) 練 樣 本 序 列 :Z*=(z1,…,zl-1),其 中 Zi=(xi,yi),i=1,…,n,xi為對應(yīng)樣本的特征向量,yi為其類別標(biāo)簽。待測樣本為xnew。
操作程序驗證方法包含書面驗證和操作驗證。書面驗證是將非正常操作程序內(nèi)容與設(shè)計數(shù)據(jù)、試飛數(shù)據(jù)、飛機(jī)實(shí)際技術(shù)狀態(tài)等進(jìn)行書面對比,確保內(nèi)容的正確性;操作驗證是完全按照非正常操作程序進(jìn)行操作,用于確保程序的可操作性。操作驗證方法可分為模擬機(jī)驗證、試飛驗證、真機(jī)航線驗證和地面操作驗證等。
應(yīng)針對每一個非正常操作程序建立相應(yīng)的驗證方案,明確操作驗證方法驗證和驗證設(shè)備需求。例如,煙霧程序所需煙霧發(fā)生器、外電源使用所需電源車等。
(5) 評審操作步驟
評審操作步驟是一個考核過程,最終判定程序是否滿足運(yùn)行需求。應(yīng)建立一個合理的操作程序綜合評價方法,量化操作程序的可操作性。
4.4 操作程序持續(xù)完善
在投入運(yùn)行后,隨著飛機(jī)新構(gòu)型的不斷出現(xiàn)以及運(yùn)行條件的多樣化,非正常操作程序?qū)⒚媾R著持續(xù)大量的更改。
為了及時有效地完成操作程序的更改,主制造商應(yīng)成立專門委員會,執(zhí)行非正常操作程序的更改評估和編制工作,該委員會由技術(shù)飛行員、系統(tǒng)設(shè)計人員、技術(shù)出版物專家等組成,其工作流程如圖2所示。
圖2 操作程序持續(xù)完善流程圖
國產(chǎn)新支線客機(jī)ARJ21-700第一次T5測試過程中的非正常操作程序暴露出操作性差和正確性無法保證等問題。造成出現(xiàn)上述問題的主要原因是主制造商未建立非正常操作程序編制流程以保證質(zhì)量。
因此,在第二次T5準(zhǔn)備階段,主制造商重新啟動非正常操作程序設(shè)計過程:針對每一個飛機(jī)系統(tǒng),按照本文提出的非正常操作程序項目確認(rèn)原則制定操作程序項目;以程序分析表為工程解決方法的記錄載體,由設(shè)計人員負(fù)責(zé)填寫;飛行員、飛行工程師、設(shè)計人員和技術(shù)出版物人員集中辦公,基于程序分析表,將工程解決方法轉(zhuǎn)化為操作程序;在飛行工程師針對每一個程序評估驗證方法后,由飛行員實(shí)施驗證;最后經(jīng)過第二次T5測試評價非正常操作程序的質(zhì)量。在上述流程的限定下,ARJ21-700飛機(jī)非正常操作程序質(zhì)量在T5測試過程中獲得了中國民用航空局認(rèn)可,在商業(yè)運(yùn)營期間表現(xiàn)良好,也獲得了客戶認(rèn)可。
此外,大型客機(jī)C919的非正常操作程序編制工作也借鑒了本文中的流程持續(xù)開展,程序設(shè)計與工程研發(fā)建立了良好的溝通反饋機(jī)制,有效地保障了大型客機(jī)非正常操作程序的質(zhì)量,并可提高飛機(jī)操作界面的用戶滿意度。
本文在總結(jié)國外有關(guān)非正常操作程序編制理論、ATA2300標(biāo)準(zhǔn)以及成熟機(jī)型相應(yīng)程序的基礎(chǔ)上,明確定義了非正常操作程序的項目格式和組成。基于國內(nèi)民用飛機(jī)制造商的現(xiàn)狀,在分析非正常操作程序編制工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了非正常操作程序的編制流程,并結(jié)合國產(chǎn)新支線客機(jī)實(shí)例證明了所提非正常操作程序編制流程的有效性。但是,非正常操作程序編制流程中還存在以下問題有待進(jìn)一步研究和探討:①操作程序驗證方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性有待進(jìn)一步研究。主要包括操作方法的選取原則、驗證人員資質(zhì)要求以及驗證場景規(guī)劃等;②非正常操作程序綜合評價方法有待進(jìn)一步研究。非正常操作程序評價方法應(yīng)綜合、系統(tǒng)考慮各因素,建立一個具有可操作性的評價體系,合理量化非正常操作程序的安全性和操作性。
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(編輯:馬文靜)
Research on the Development of Flight Crew Non-normal Operating Procedure
Wang Yuanyuan1, Zhou Jin2, Zhang Yajie2
(1.Flight Operations Suppport Department, Shanghai Aircraft Customer Service Co., Ltd., Shanghai 200241, China)(2.Technical Publications Department, Shanghai Aircraft Customer Service Co., Ltd., Shanghai 200241, China)
The non-normal operating procedures are the important basis for the operating crew to operate the airplane safely, and one of the most important factors to ensure the flight safety. The non-normal procedures involve many technical fields, so it takes long time to develop them and the development of the procedures is a complex system engineering. By analyzing the relevant international documents and reports, and according to the experience in the procedure development of the new type of airplane, the composition and function of the non-normal operating procedures, the method of procedure confirmation, and the format of the procedures are introduced firstly. Then four stages of the non-normal operating procedures development, the contents of work at each stage and the personnel qualification are defined. Finally, the workflow of the non-normal operating procedures development is proved to be effective in operating the domestic new regional aircraft. It can be used as guidance for the non-normal operating procedures development by the civil airplane manufacturer.
non-normal operating procedure; develop workflow; flight crew operating procedure; composition of the procedure; civil aircraft
2016-06-29;
2017-03-14
王媛媛,105677384@qq.com
1674-8190(2017)03-354-05
V
A
10.16615/j.cnki.1674-8190.2017.03.017
王媛媛(1985-),女,碩士,高級工程師。主要研究方向:飛行類技術(shù)出版物編寫。
周 瑾(1977-),女,高級工程師。主要研究方向:技術(shù)出版物編寫與翻譯。
張雅杰(1969-),女,碩士,研究員。主要研究方向:技術(shù)出版物體系規(guī)劃和管理。