Почему мы до сих пор используем пилотов для управления самолетами?

Это хороший вопрос, и он вызывает шутку, которую хорошо знают многие пилоты:

«Что будет в кабине будущего?»

«Собака и пилот».

"Собака? Почему собака?"

«Ну, собака там для того, чтобы пилот ничего не трогал».

— Эммм, а зачем тогда пилот?

«Ну, кто-то же должен кормить собаку!»

Технологии улучшились до такой степени, что самолеты могут летать и даже самостоятельно приземляться. Они даже довольно хорошо справляются с «обычными» аварийными ситуациями, такими как отказы двигателя и разгерметизация.

Где пилоты действительно блестят, так это в нештатных и аварийных ситуациях, которых нет в книге.

Когда двигатель разлетается на части и разрывает гидравлические магистрали во всех трех резервных гидравлических системах , компьютеру нечего делать, потому что он никогда не был запрограммирован на это (потому что при его разработке это считалось «практически невозможным»). С другой стороны, пилот может анализировать и экспериментировать, пока не найдет решение, достаточное для удержания самолета в воздухе, пока он решает другие проблемы.

Во время полного сбоя в электросети от компьютеров не будет толку. Конечно, вы можете спроектировать избыточные системы и сделать так, чтобы это «никогда не могло произойти», но что делать, когда это происходит?

Есть также все те мелочи, с которыми пилот постоянно принимает решения, как с ними справиться. Некоторые примеры могут включать:

• Может ли самолет летать с неработающей определенной функцией?
• А как насчет того, что несколько функций не работают?
• Как они взаимодействуют друг с другом?
• Что вы делаете, когда пассажиры слишком долго идут на посадку, а вы собираетесь опоздать на вылет?
• Что вы делаете, когда наземная команда забывает закрыть дверь?
• Что делать, если водитель буксира не толкает вас достаточно далеко?
• Или УВД хочет перевести вас на другую взлетно-посадочную полосу?
• Или вы просите авиадиспетчеров пересадить вас на другую взлетно-посадочную полосу, потому что это может сэкономить несколько минут и избавит вас от необходимости снова удалять лед?
• Или во время руления перед вами неожиданно вырывается другой самолет?
• Пилот может увидеть «уродливые» облака в конце взлетно-посадочной полосы и решить, что лучше немного подождать перед взлетом.
• Что происходит, когда во время разбега вдруг появляется стая птиц?
• Что происходит, когда пассажир заболевает или ведет себя непослушно?
• Когда вам нужно отклониться и когда вы можете продолжить?

В обычном полете пилот принимает сотни мелких решений, которые могут иметь большое значение в полете. Любая из них (или одна из десятков или сотен тысяч других вещей, которые могут произойти) может вывести компьютер из строя.

Пилот также присутствует там как «последняя инстанция». Если хакер каким-то образом взломает автоматизированные системы, пилот всегда может отключить их и управлять самолетом вручную. Он может отключить системы, он может быть... Ну, пилот может быть изобретательным, а компьютер может делать только то, для чего он запрограммирован.

Прямо сейчас, когда дрон падает, это не такая уж большая проблема, потому что на борту никого не было . Если авиалайнер с полной загрузкой платящих пассажиров разбивается, это большая проблема. Даже всего один.

Многие из этих проблем можно преодолеть. Некоторые из них уже были. Некоторые из них, возможно, никогда не будут полностью автоматизированы, но, возможно, мы все же могли бы выполнять автоматизированные полеты с приемлемым уровнем безопасности. Некоторая автоматизация на самом деле лучше , чем некоторые пилоты в определенных областях.

Тем не менее, главная причина того, что у нас нет полностью автоматизированных пассажирских самолетов, заключается в том, что широкая публика чувствует себя комфортно, когда впереди находится человек , который может взять на себя управление и доставить их в безопасное место, если это необходимо. Даже если бы технология была на 100% готова к автоматизированным пассажирским рейсам, я думаю, что количество людей, желающих купить билет, было бы настолько низким, что для авиакомпании было бы невыполнимо с финансовой точки зрения внедрить ее.

Чтобы сыграть адвоката дьявола, в 2009 году было два показательных примера:

1. Рейс 1549 US Airways благополучно приземлился на Гудзоне, с чем автопилот не справился бы; но
2. Автопилот рейса 447 Air France вернул управление пилотам, и их неправильные реакции привели к потере всех пассажиров на борту.

Идея пилота «впереди, который может взять на себя управление и доставить их в безопасное место» утешительна, но не обязательно точна. Стоит отметить, что Чесли «Салли» Салленбергер, пилот рейса 1549, был бывшим пилотом ВВС США и, возможно, был лучше подготовлен, чтобы справиться с ситуацией, чем средний коммерческий пилот.

Хотя правильно сказать, что пилот может реагировать на ситуации, на которые автопилот не запрограммирован, неверно сказать, что автопилот нельзя запрограммировать на экстремальные ситуации. Я не могу взять его в руки сейчас, но я помню, как видел видео, где автономная пилотная система исправила взрывное удаление крыла модели самолета, проверяя управляющие входы и соответствующие выходы, чтобы адаптироваться к потере ( адаптивное управление НАСА кажется аналогичный).

Я подозреваю, что мы перейдем к полной автоматизации авиации с помощью эквивалента сегодняшних пилотов дронов; представьте себе группу пилотов, готовых удаленно взять на себя управление в обстоятельствах, не поддающихся автопилотам, в каком-то наземном месте, способных удаленно подключиться к авиалайнеру. Грузовые перевозки, вероятно, будут более ранними пользователями из соображений стоимости, а пассажирские – после того, как будет продемонстрирован достаточный уровень безопасности.

Точно так же автоматизация за пределами кабины должна развиваться; например, некоторые из сценариев Лнафцигера не реализовались бы, если бы УВД также было автономным. Как и в случае с другими видами транспорта, могут возникнуть проблемы с автономными и обычными транспортными средствами, работающими рядом друг с другом, которые необходимо будет устранить.

Я согласен с тем, что социальные аспекты здесь гораздо важнее, чем технологические; Принятие автономных технологий людьми, похоже, отстает от их производительности.

В дополнение к превосходному посту Лнафцигера, в котором основное внимание уделяется преимуществам человека в кабине, я сосредоточусь на связи между последними разработками и тем фактом, что в кабине все еще есть пилоты. В коммерческой авиации технологические изменения занимают очень много времени, прежде чем они получат широкое распространение. Особенно, если они требуют комплексных изменений во всей отрасли.

Предположим, сегодня какой-нибудь производитель начал бы разработку беспилотного транспортного самолета. Только на проектирование самолета и систем, вероятно, ушло бы около 10 лет. Параллельно необходимо разработать стандарты сертификации. Вероятно, потребуется еще 5 лет, чтобы сертифицировать самолет. Это означало бы, что в оптимистичном сценарии пройдет 15 лет, прежде чем такой самолет сможет совершить первый коммерческий полет. В течение этого времени обычные пилотируемые самолеты по-прежнему будут выпускаться. И они еще будут производиться какое-то время после того, как станут доступны беспилотные самолеты. Теперь учтите, что планер будет летать около 30 лет, возможно, чуть меньше, если это действительно нерентабельно. Это означает, что мы будем видеть пилотируемые самолеты еще как минимум 50 лет, если сегодня начнем переходить на беспилотную коммерческую авиацию.

Это также означает, что в течение длительного времени будет существовать сочетание пилотируемых и беспилотных самолетов. Как с этим справится АТЦ? Чтобы служба УВД могла работать с беспилотными воздушными судами, необходимо внести множество изменений в системы УВД по всему миру. На это уйдет даже больше времени, чем на разработку самого самолета.

Наверняка основная причина - моральный вред

Пилот, вероятно, умрет первым, потому что он сидит впереди, поэтому у него достаточно хорошая мотивация, чтобы выполнять работу должным образом.

Помню, мой друг, который был армейским авиатехником, по той же причине был вынужден ходить на все испытательные полеты после того, как закончил ремонт.

Я думаю, что концепция гражданских беспилотников умрет (и, вероятно, некоторые бедняки на земле вместе с ней) после первого падения такого транспортного средства.

Текущие инициативы производителей

Что касается текущего состояния технологии полностью автономных пассажирских самолетов (в 2017 г.), производители проявляют некоторый интерес к этой технологии, особенно Boeing, но было бы преувеличением сказать, что производители усердно работают над коммерческим выпуском полностью автономных пассажирских самолетов. готов скоро.

На Парижском авиасалоне в 2017 году Марк Синнетт, вице-президент Boeing, отвечающий за инновационные технологии будущего, пояснил, что, как перефразировало издание Wasington Post , «искусственный интеллект, который будет тестировать Boeing, будет способен принимать решения, обычно принимаемые пилотами». Синнетт сказал, что эта технология может быть использована для уменьшения количества пилотов, необходимых для дальнемагистральных полетов, или, в некоторых ситуациях, для обеспечения полностью автономного полета».

Ранее в 2017 году Синнетт заявил , что «мы недостаточно умны, чтобы заранее запрограммировать все эти вещи. Машина должна быть способна принимать тот же набор решений [как и пилот]», — сказал Синнетт. «Если это невозможно, мы не можем пойти туда».

В выступлении на конференции SciTech Американского института аэронавтики и астронавтики в январе 2015 года Джон Трейси, главный технический директор Boeing, сказал : «Некоторые из наших клиентов грузовых самолетов просят нас об этих [автономных самолетах] сегодня».

Он продолжил: «Мы совершенно уверены, что технологически набор инструментов заполнен. Что касается коммерческого самолета, то мы не сомневаемся, что сможем решить проблему автономного полета. Это вопрос процедур сертификации, нормативных требований и, что еще важнее, общественного восприятия. "

В 2016 году представитель Airbus заявил : «Airbus не разрабатывает автономный самолет».

А представитель FAA, который будет отвечать за сертификацию автономного самолета, сказал в 2016 году , что: «FAA не имеет текущих проектов сертификации беспилотных летательных аппаратов в транспортной категории, и никто не привлекал агентство к такому проекту».

Китайская компания Ehang выпустила пассажирский беспилотник Ehang 184 , который может летать по предварительно запрограммированному маршруту от взлета до посадки за 25 минут. Это не исключает многих проблем, описанных ниже. Технология все еще находится в тестовых полетах в 2017 году.

Общественное мнение

Хотя предыдущие достижения в области автопилота и даже аварии из-за неправильного использования автопилота не вызвали всеобщего недоверия, Джон Трейси из Boeing заявил, что общественное мнение очень важно для успешного внедрения. Мое мнение таково, что когда в кабине что-то пойдет не так, многие люди доверятся человеку с тысячами часов опыта, а не компьютеру с миллионами часов испытаний. Отсутствие веры в технологии беспилотных автомобилей, похоже, подтверждает эту тенденцию.

Какие решения в настоящее время требуют пилота?

• Предполетная подготовка самолета: перед полетом пилот должен осмотреть весь самолет. Это включает в себя просмотр списка предметов, требующих несрочного ремонта, и решение, устраивает ли его запас прочности в самолете. Иногда это зависит от предсказания того, столкнется ли самолет с определенными погодными условиями.

• Погода: Пилот должен принимать решения о том, безопасен ли маршрут для полета или условия ухудшатся. В полете это может потребовать принятия решения об объявлении чрезвычайной ситуации. Пилот с подробными картами погоды на основе радара может даже выбрать маршрут прямо через брешь между опасными грозовыми ячейками. Компьютер должен был бы лучше пилота предсказывать, насколько безопасен тот или иной маршрут, чтобы избежать таких ситуаций, как рейс 1248 Southwest Airlines или многих других авиакатастроф, где фактором была погода.

• Визуальные заходы на посадку: несмотря на то, что технология автоматической посадки существует с 1964 года, все еще редкость, когда аэропорт оборудован всеми взлетно-посадочными полосами, позволяющими заходить на посадку в условиях нулевой видимости. (см. этот вопрос ). В настоящее время менее 1% всех посадок совершается с помощью автоленда.

• Руление: В настоящее время руление выполняется вручную и по визуальному ориентиру. Подробные GPS-карты и указания того, где вы находитесь на рулежных дорожках, существуют, но самолет не может проехать по ним автоматически. Автоматическое руление с использованием внешних тягачей является областью активных исследований (см. здесь или здесь ) .

• Связь с УВД: разрешения на воздушное пространство, информация о погоде, направления рулежных дорожек, изменение направления движения, объявление чрезвычайной ситуации и многое другое обрабатываются УВД в устной форме. Частичная замена большей части этого была произведена с помощью ACARS, TCAS и усовершенствованных радиостанций, но еще предстоит проделать большую работу, чтобы полностью исключить устную связь УВД с некоторых самолетов.

• Избегание движения по ПВП и рельефа местности: не весь трафик оборудован транспондерами, и не вся местность регистрируется в точной базе данных или охвачена устройством с расширенным контролем сближения с землей, поэтому мы полагаемся на пилотов, чтобы избежать этого. В качестве примера того, что может пойти не так, см. Рейс 1951 Turkish Airlines , где самолет неожиданно врезался в деревья во время автоматической посадки.

• Определение того, когда что-то идет не так: хотя некоторые неисправности, такие как полный отказ двигателя, легко определить, другие проблемы сложнее решить и требуют визуального подтверждения или оценки пилотом. Например, если два бортовых прибора не совпадают, какой из них неисправен?

• Составление плана действий при неисправностях оборудования: Может ли самолет все-таки прилететь в аэропорт с неисправным оборудованием или нужно объявить ЧП? Требуется ли после отказа необычная техника полета или уменьшенный диапазон полета? Не хочу паниковать, но взрывы двигателей, поломки шасси, возгорания оборудования и взрывы шин могут случаться в отрасли несколько раз за один год, не говоря уже о гораздо более распространенных проблемах, таких как неработающие индикаторы, столкновения с птицами, остановка компрессора. , неисправности двигателя и отключение автопилота.

• Планирование маршрута: Пилоты по-прежнему часто вручную читают карты захода на посадку и карты участков и вводят полученный маршрут в FMS.

• Выполнение некоторых ручных работ по устранению неполадок: Текущее оборудование не позволяет компьютерам управления полетом отключать выключатели, отключать генераторы или перезапускать двигатели. В настоящее время философия, которую я видел в автопилотах, звучит так: «Если происходит что-то необычное, отключитесь, и пилоты позаботятся об этом».

• Турбулентность и сдвиг ветра: в настоящее время автопилоты могут справляться с такими суровыми ветровыми условиями, но пилоты, управляющие самолетом вручную, обычно лучше и обеспечивают больший запас безопасности.

• Проблемы со здоровьем на борту и другие проблемы с пассажирами: кто-то должен принять решение о том , потребуется ли отклонение от курса из -за проблем со здоровьем на борту или из-за того, что кто-то проявляет насилие из-за йоги , и в настоящее время это решение остается за пилотом и другим летным экипажем.

Разве мы не можем справиться с этим дистанционно?

Вы можете спросить, почему мы не можем просто удаленно принимать некоторые решения, от перенаправления обычных погодных условий до экстренных процедур, но это только устраняет некоторые препятствия. В настоящее время технология дистанционного пилотирования недостаточно развита (см. эти вопросы об инженерах на борту , преобразовании самолетов в беспилотники и загрузке данных FDR ). Я видел некоторые из технологий связи последнего поколения для самолетов, и даже в 2017 году у них все еще есть проблемы с надежностью, задержкой, стоимостью или скоростью, которые делают их непригодными для решения вопросов жизни или смерти, особенно в таких областях, как океаны, где спутники твой единственный вариант.

Тема продвижения к полностью автономным летательным аппаратам — широкая и сложная тема. Вот несколько статей для дальнейшего чтения:

• Как Boeing планирует тестировать технологии для будущих беспилотных пассажирских самолетов

• Это главный фактор, удерживающий самолеты от самостоятельных полетов

• Пилоты скоро могут потерять работу из-за роботов

• Когда у нас появятся беспилотные коммерческие авиалайнеры?

• Вы бы летали на беспилотном авиалайнере

Даже для военного применения полностью автоматизированный самолет — не лучший вариант (за исключением того, что касается стоимости, пилоты стоят дороже, чем компьютеры).
Помимо риска случайной потери контроля над дроном (солнечная вспышка в самый неподходящий момент, упс), существует риск заклинивания канала управления или даже взлома систем управления и их захвата противником.
Хотя это не такой уж большой риск, отправка беспилотника Predator над Афганистаном или Сомали, отправка эквивалента B-2, пилотируемого компьютерами, для удара, чтобы сказать, что Китай действительно вызывает этот риск.
И я не говорю о роботах в стиле Терминаторов, захвативших мир и охотящихся на людей до полного исчезновения (что является серьезной причиной, по которой у общества возникают проблемы с вооруженными дронами), но о человеческом вмешательстве, заставляющем дрон либо падать, либо направляться на вражескую базу, либо быть захваченным или перепрограммированным, чтобы нанести противнику ответный удар по своему владельцу.

Отчасти это касается и коммерческих самолетов. Хорошо оснащенная преступная группировка может проникнуть в системы управления и захватить их, выведя авиалайнер с несколькими сотнями пассажиров из-под контроля (или в режим ожидания, требуя выкуп). Больше не нужно пытаться затащить людей с забавным акцентом на борт авиалайнеров с пластиковой взрывчаткой в ​​ботинках или нижнем белье, что (хотя для некоторых это может показаться романтичным и приносить мученичество «добровольцу») вряд ли увенчается успехом.
И это уже было настоящим беспокойством, когда Boeing и Airbus представили свое оборудование Electronic Flight Bag, идея о том, что кто-то может взломать системы авиалайнера и перепрограммировать их для предоставления ложных данных пилотам, которые затем используют это, чтобы лететь не туда. место вызвало серьезные головные боли (а эти штуки можно перепрограммировать только на земле с помощью кабеля от ноутбука...).