民用无人机投入使用对航空安全的影响分析

民用无人机投入使用对航空安全的影响分析近年来，无人机在民用（包括商用和通用）领域的应用日益得到世界各国的重视，越来越多的民用无人机开始投入使用，美、英等国还开始了大型商用货运甚至客运无人机的验证试飞。相关的研究测试和使用经验表明，民用飞机实现无人驾驶后，不仅会带来飞机综合性能改善、研发采购使用成本降低、任务效能和工作效率提高等一系列优势，在进一步降低飞行事故率、提高民机安全性的方面也同样具有重大意义。关于民用无人机大量使用后对航空安全影响的问题，发达国家已经研究多年，其部分技术成果已开始投入实际应用。1、无人机技术在提高民机安全性方面的优势在过去的几十年中，航空技术的发展大大提高了系统安全性，机械故障等因素在民机飞行事故诱因中所占的比率越来越低，而人为（尤其是飞行员）因素的比率逐年提高（目前已达70～80%），今后随着更多的先进技术应用于民机，这一趋势还将持续下去。这种状况表明，靠继续提高系统可靠性来改善民机安全性的空间已经很小，今后要进一步降低民机事故率，更关键的是要从消除飞行员人为因素入手。在这方面，无人机具有传统有人机无可比拟的巨大优势，这表现在以下两方面：（1）各种与飞行员直接相关的人为事故诱因将被彻底消除民用无人机上由于取消了飞行员，大量与飞行员直接相关的人为事故诱因将不复存在，尤其是以下一些民机飞行员时有发生、并且难以通过技术或训练手段解决的问题，将会从源头上被根除。①长途飞行给飞行员带来的身心疲劳和倒时差问题在民机长途飞行（尤其是需连续飞行十几个小时的国际航班）过程中，飞行员的体能和脑力消耗很大，同时还得承受时差反应所带来的身体不适，由此很容易疲劳，从而增加犯错机率。而对于无人机来说，地面控制站操作员不存在倒时差的问题，并且可以通过增加换班次数或者每班人数的方式来降低单个操作员的劳动强度，因此疲劳驾驶的问题可以很容易得到根治。②飞行员在飞行途中突发疾病、食物中毒等意外情况由于飞机相对于其它交通工具的特殊性，此类情况一旦发生，将会导致严重后果。而对于各种轻小型通用飞机来说，由于数量众多，很难保证每个飞行员在登机时身心均处于良好状态，出现这类事件的机率更高。近年发生的一起典型事件就是2012年4月，一名81岁美国老人驾驶“塞斯纳”轻型飞机时突陷昏迷，后由其80岁老伴在地面人员的引导下将飞机降落。即使在各国民用航空公司的大中型客机上，这类事件也并不少见。例如2009年6月，美国大陆航空公司一架波音777客机飞行途中飞行员猝死，多亏机上有替补飞行员，飞机才幸免于难。而对于无人机地面控制站来说，即使出现了类似情况，也很容易安排替换操作员。③机组与空管人员之间的沟通不畅问题在民用航空史上，由于机组与空管人员之间沟通不畅（不同国家语言差别、管制用语读音不准确、指令带有歧义等）而导致的飞行事故屡见不鲜。民机实现无人驾驶后，这种情况将会得到彻底改观。因为无人机上没有飞行员，在其飞行过程中，空管人员将不再通过传统的语音通信与飞行员交流，而是直接以无线电信号与飞机联系。在无人机起降阶段，尽管塔台人员与负责操控无人机起降的地面操作员之间需要一定的沟通，但由于二者通常位于同一机场，相互之间的交流也远比现在畅通。④飞行员对自动驾驶设备的过分依赖问题现代民机的自动化程度不断提高，在极大降低了飞行员劳动强度的同时，也会带来一些负面效果。例如，容易导致飞行员对自动驾驶设备的过分依赖，工作中缺乏主动性和预见性，在实际手动操作时将复杂的思维过程简略化，出现一些本不该发生的差错，甚至还会导致部分飞行员纪律松懈，出现重大违规行为。在近期发生的马来西亚航空公司370号航班失联事件中，媒体就披露该机飞行员在先前的航班飞行中曾擅自将乘客带入驾驶舱内逗留。而在2013年4月，印度航空公司甚至出现了2名飞行员相继离开驾驶舱而让乘务员代开飞机的事件。在这种情况下，还不如进一步提高飞机的自动化程度，彻底取消飞行员。（2）飞行员被胁迫或自身主动的航空犯罪将被有效防止以至根治自"9.11"事件以来，为了防止民机被犯罪分子空中劫持，各国相继出台了一系列应对措施：进一步加强机场安检、提高机组人员处置劫机犯罪的能力（包括为部分飞行员配备武器）、在机上部署携带武器的便装空警等，美国部分大型客机的驾驶舱甚至还专门改装了装甲舱门并且在飞行期间完全关闭，即使是乘务员也不能随便进入。然而正可谓“百密难免一疏”，只要民机上的驾驶舱还存在，就难免会为劫机犯罪留下可乘之机，因而始终是安全方面的一个致命短板。不仅如此，世界各国还需认真面对近年来时有发生的飞行员涉嫌犯罪问题。尤其是对美国这类民用航空业高度发达的国家来说，由于国内飞机和驾驶员数量庞大（目前美国通用飞机超过20万架，约60万人获得飞行执照），难以对其实施有效的监控。一旦飞行员由于各种原因而出现犯罪倾向，甚至驾机自杀，将很难防范和制止。在“9.11”事件后不久的2002年1月，美国佛罗里达州就发生了一名15岁少年驾机撞击大楼事件。而根据美国联邦航空局（FAA）2014年初发布的调查报告，2002～2012年间美国共发生2758起重大飞行事故，其中有8起是飞行员自杀所致，约占总数的0.3%。不过，这8起事件中有7起是飞行员独自驾机自杀，另一起事件的飞机上仅载有一名乘客，由此导致的人员伤亡和社会影响也相对较小。若是驾机者故意撞击地面人口密集区或空中其它飞机，甚至驾驶满载乘客的大、中型民航客机蓄意自杀，后果将更加严重。据英国媒体2014年3月报道，自1976年以来因飞行员自杀而导致的民航客机空难已经发生了8次。例如，1997年12月新加坡胜安航空公司185号航班、1999年10月埃及航空公司990号航班坠毁事件均被认为是飞行员自杀而造成的。而近期的马航370号航班失联事件尽管谜团仍没解开，但是初步调查结果显示该机机长有重大嫌疑。显然，要从根本上杜绝以上问题，最有效的措施无疑就是在民机上普及无人驾驶技术。退一步讲，今后即使出现了民用无人机被地面劫持并威胁到其它飞机或地面安全的极端情况，对于除无人驾驶客机以外的其它机型，完全可以考虑将其击落以避免由此可能造成的更大损失，而不必象现在这样因为顾忌到机上无辜人员的生命安全，处理起来会束手束脚。2、当前民用无人机在航空安全领域存在的主要问题目前世界民用无人机发展还处于起步阶段，其技术尚未完全成熟，相关的航空法规也还有待完善，因此不可避免地会存在各种影响飞行安全的问题。其中最值得关注的有以下三个方面：（1）无人机难以及时感知规避障碍物导致空中碰撞的风险增加当前无人机机载传感器的视野较为狭窄，其环境感知能力比较有限，再加上数据链时间延迟、信号干扰等原因，致使地面操作员往往无法及时察觉并判明空域情况。此外，出于技术、成本等方面考虑，目前绝大多数无人机并没有安装“空中防撞系统”（TCAS，现代大、中型商用飞机已普遍配备）这类设备，无法通过信号询问/应答的方式来对周边空域保持监对编队内的无人机实施近距离控制指挥，这无疑比单一的无人机飞行更加安全可靠。近年美国联邦快递公司（FedEx）就提出了这样的设想：由多架货运飞机组成“V”形编队（类似大雁等鸟群），编队中只有位于“V”字顶端、担任领队的一架飞机才是有人驾驶的，其余飞机都是无人的。这在原理上有些类似目前的铁路货运列车（其中只有领头的机车才是有人驾驶的，其后的所有货运车厢均是无人的），不同之处在于货运列车车厢之间是通过机械装置保持连接，货运飞机编队内部则是通过无线电信息保持联系。4、结束语长期以来，无人机的安全可靠性一直低于有人机，这引起了相当一部分人的疑虑，并在很大程度上阻碍了无人机在民用领域的应用。但从前面的分析我们可以看出，无人机技术在进一步提高民机安全性方面所具备的潜在优势在当今时代正日渐突出，其当前所存在的一些影响飞行安全的问题也较容易通过技术手段来得到控制或缓解，因此从总体上讲是瑕不掩瑜的。我们还应看到，随着系统可靠性的不断提高、使用经验的持续积累和操作员训练