W010399 Курсовая работа Совершенствование организации, содержания и методов подготовки летного персонала к эксплуатации ВС, оснащенных дисплейной (цифровой) индикацией

СОДЕРЖАНИЕ

Определения, обозначения и сокращения..........................................................................

Введение.................................................................................................................................

1. Принципы автоматизации и работы экипажей на современных ВС

1.1 Роль и деятельность человека в современных системах управления

1.2 Принципы и задачи автоматизации работы экипажа ВС

2. Ресурсы Экипажа

2.1 Эволюция экипажа

2.2 Концепция ресурсов экипажа

2.3 Карты проверок

2.4 Делегирование

2.5 Технология экипажа

3. Исследование надежности экипажа

3.1 Оптимальный состав экипажа

3.2 Оценка надежности экипажа

3.3 Эффективность экипажа

ВВЕДЕНИЕ

За последние два десятилетия произошло быстрое и всеохватывающее развитие новых технологий, применяющихся при проектировании кабин воздушных судов, основанных на мощностях современных жидкокристаллических дисплеев, процессоров, компьютеров и опережающей время графики. Кабины, перегруженные приборными досками и различными панелями, начали превращаться в более простые и эргономичные рабочие места. Жидкокристаллические дисплеи позволили выдавать необходимую информацию в более доступном виде, заменяя собой несколько приборов.

Появилась возможность предоставления графической информации экипажу в виде карт пролетаемой местности и метеорологической обстановки, схем захода на посадку, функциональных схем самолета и даже в виде трехмерных изображений. Различные автоматические системы, работу в которых обеспечивает бортовой компьютер, взяли на себя часть функций бортинженера и штурмана, что позволило сократить состав экипажа до двух человек, сохраняя при этом уровень интенсивности деятельности полетов в допустимых пределах.

Одной из наиболее важных задач, стоящих перед гражданской авиацией, является достижение максимальной эффективности воздушного транспорта при обеспечении высокого уровня безопасности полетов. Повышение эффективности возможно за счет улучшения организации летной работы, повышения квалификации авиационного персонала, экономии ресурсов.

В настоящее время использовать самолет в качестве основного средства для обучения и переучивания пилотов невозможно из-за высокой стоимости полетов, большого расхода топлива и ресурса, а также из-за опасности. Поэтому центральной проблемой является обеспечение полной адекватности наземной подготовки тем результатам, которые имели бы место при подготовке в полете. Только это гарантирует обоснованный перенос в летную практику знаний, навыков и умений, сформированных с помощью тренажеров и других обучающих средств.

Комплексный тренажер позволяет отрабатывать действия экипажа практически во всех ОС. При этом материальные затраты на обучение значительно меньше, чем в реальном полете.

Из сказанного вытекает одна из задач методологии системного подхода к обучению, которая заключается в установлении рационального соотношения между отдельными элементами каскада обучающих средств. В конечном счете, доля дорогостоящих, опасных и сложных тренировочных полетов должна быть минимальной. В то же время должны быть строго соблюдены все требования к качеству подготовки на тренажере, в частности, соблюдение принципов систематичности и последовательности обучения, адекватность применяемых методов подготовки естественным процессам познания.

Именно на основе системного подхода к подготовке пилота, рассмотренного в данной работе, можно достичь конечной цели обучения летных экипажей с помощью всего арсенала летных и наземных средств - выработке устойчивого комплекса знаний, навыков и умений по пилотированию конкретного ВС на всех этапах полета и во всей совокупности факторов и условий полета на ВС с высокой степенью автоматизации.

Отмеченные положения свидетельствует о необходимости совершенствования организации, содержания и методов подготовки летного персонала к эксплуатации ВС, оснащенных дисплейной (цифровой) индикацией, что определяет актуальность темы исследования.  

1. Принципы автоматизации и работы экипажей на современных ВС

1.1 Роль и деятельность человека в современных системах управления

С каждым годом самолёты становятся всё более совершенным и более надёжными. Основные этапы полёта выполняются в автоматическом режиме. Автоматы контролируют работу различных систем и даже правильность выполнения операций членами экипажа. Но к сожалению авиационные происшествия продолжаются и число их не сокращается. Анализ последних десятилетий в мировой гражданской авиации и у нас говорит, что более семидесяти процентов всех тяжёлых происшествий связано, как сейчас принято говорить, с человеческим фактором. Человеческий фактор — это когда один или весь экипаж неправильно действуют или не знают, как правильно сделать, что бы предотвратить аварийную ситуацию. В воздухе всё происходит как правило неожиданно и протекает быстро. Здесь не остановишься у обочины, да и посоветоваться особенно не с кем. Самолёт – умнейшее творение рук человека, является высоконадёжной техникой, однако это никак не умаляет роли пилота, а наоборот требует от него прочных знаний, умения в совершенстве ими владеть. Наверное, не зря в зарубежных авиакомпаниях сложилось мнение: «Плохой лётчик, на самом лучшем лайнере, гораздо опаснее, чем лётчик-ас на самом старом или запущенном самолёте».

Лётная работа — это особый вид деятельности. Он требует от пилота особого мышления, высочайшей психологической культуры, особого образа жизни. Семья пилота, близкие ему люди должны осознать, что с ними живёт человек, место работы у которого – небо, который должен идти на вылет с ясной головой, не отягощенный никакими проблемами. Командир, члены экипажа узнав о предстоящем полёте готовятся к нему уже дома. Организуют себе отдых, продумывают все детали полёта, мысленно уже летают. Конечно можно выполнить полёт, как говориться «с листа». В полете перед посадкой взять схему захода на посадку, посмотреть и практически выполнить её. На простом аэродроме можно, но и то не исключено, что не попадёшь впросак. Сели, срулили на первую рулёжную дорожку, а там тупик – её ремонтируют. Пилоты просто перед вылетом, не изучили лист предупреждений, где указано, что рулежная дорожка закрыта.

На самолёте каждый специалист должен уметь следить за собой, да и за действиями своих товарищей по кабине. Осмысливать любые слова, команды и по возможности ошибки. Если командир, члены экипажа не умеют анализировать свои действия, совершенствовать лётные навыки, профессионально мыслить – жди неприятностей. Эту мысль сформулировал ещё в 30-егоды прошлого столетия знаменитый лётчик М.М. Громов так: «Каждый лётчик сам должен строить надёжность своей профессии». Эти слова актуальны как никогда и для сегодняшнего поколения пилотов, пилотов, выполняющих дальние рейсы в разные страны мира. Им приходится выполнять заходы на посадку, на сложные горные аэродромы, порой визуально, где нет никаких посадочных систем, да и не всегда в простых метеоусловиях. А что бы это уметь делать надо постоянно самосовершенствоваться, изучать опыт пилотов старшего поколения, своих товарищей, неудачи коллег по профессии.

Вне всякого сомнения, пилоты всего мира стараются извлечь уроки из несчастья других, только для того, чтобы избежать такой участи при подобных обстоятельствах.

На современном самолёте при любом отказе, из любой, даже непредвиденной ситуации всегда есть выход, чтобы закончить благополучно полёт. Исключение здесь одно – разрушение конструкции.

Итак, почему самолёты не летают сами? Для начала придется осознать, что волшебной кнопки нет. Вместо нее – целая панель датчиков, тумблеров, переключателей, лампочек и километры проводов, соединяющих все это хозяйство с узлами и агрегатами самолета. Без участия человека они таки останутся стеклом, пластиком и металлом. Поэтому управляет автопилотом пилот. Как бы странно это не звучало.

Но прежде чем нажать заветную кнопку, нужно как минимум рассчитать количество топлива с учетом числа пассажиров, груза, погоды, возможности уйти на запасной аэродром «если что», узнать, где вообще есть такие аэродромы на всем протяжении полета, и постоянно держать их в голове, убедиться в работоспособности всех систем, запросить у диспетчера разрешение на руление (а в загруженных международных аэропортах на рулежках пробки порой похлеще городских), докатиться до полосы, еще раз все перепроверить, взлететь, держа в голове необходимость в любой момент немедленно прекратить взлет, набрать высоту и только после этого, заняв эшелон, может быть, перевести управление самолетом в автоматический режим. Это, если погода идеальна и нет необходимости обходить грозовые облака, что бывает довольно редко.

«Полет на самолете в автоматическом режиме» в данном случае будет означать, что пилот выставил определенные значения скорости и высоты. Если условия поменяются, и высоту необходимо будет сменить, автопилот об этом сам не узнает. Мало того, современный автопилот имеет несколько режимов работы, и разные команды пилота не должны противоречить друг другу. Можно, например, задать высоту 10000 футов, но включить режим снижения, и самолет послушно полетит вниз. Он, конечно, будет истошно верещать и пищать, но сам ничего не предпримет, потому что набор лампочек, кнопочек и проводов не знает, как летает самолет. При грамотном обращении автопилот существенно облегчает жизнь экипажа, беря на себя рутинную часть работы, но высокую зарплаты летчики получают точно не за это. Это все равно, что обижаться на журналистов, что они пишут тексты на компьютере, а не гусиным пером.

5 причин, почему в обозримом будущем пилоты не умрут как вид, и их не заменит полностью автоматическая система управления ВС:

а) Отсутствие необходимой инфраструктуры. Посадка на автопилоте при нулевой горизонтальной и вертикальной видимости (например, в плотный туман) разрешается только в аэропортах, сертифицированных по III категории ИКАО. Сертификация эта не то чтобы сложно реализуемая технически, но очень дорогая. Вкладывать такие деньги в полтора километра бетонки, построенные еще английскими колонизаторами (либо розовощекими строителями коммунизма, в зависимости от географии) экономически не выгодно. А экономика в современной авиации решает если не все, то многое.

б) Радиообмен. На протяжении всего маршрута борт сопровождают авиадиспетчеры на земле. А земля большая и разная. Принято считать, что универсальным языком в авиации считается английский, но любой пилот с опытом международных полетов скажет, что в каждой стране он свой. Классикой жанра в этом плане считается «китайский английский», разобрать который с непривычки практически невозможно. Машина с подобным точно не справится, а вот человек умеет приспосабливаться ко всему.

в) Интуиция умноженная на опыт. Авиастроители в комплект к самолету всегда прилагают руководство по эксплуатации и карты действий в аварийных ситуациях. Так вот, двойные (тройные и т.д.) отказы в них не предусмотрены. Точнее предусмотрены, но с формулировкой «экипаж сам определяет последовательность действий, исходя из своего опыта, знаний и сложившейся обстановки». У автопилота своих знаний нет, а компьютер, который мог бы просчитать все комбинации ситуаций, если и возможен в теории, то в жизни будет весить как три самолета.

г) Дороговизна. Та же кофеварка, что в магазине «Все для дома» стоит сотню долларов, на борту бизнеджета будет стоить тысяч десять. Не потому что «крутизна дороже денег», а потому что она обязана соответствовать международным требованиям безопасности для бортового оборудования. Что уж говорить про оборудование, которое отвечает за жизнь пассажиров? Тарифы на авиабилеты при этом будут такими, что гражданская авиация потеряет вообще весь смысл своего существования.

д) Психология пассажиров. Это самое простое и самое сложное одновременно. Много найдется в мире людей, готовых отдать свои кровные за полет на самолете без пилота? Особенно, если билет этот стоит дороже, чем экспедиция на МКС?

Мечтать приятно, а фантазировать легко. Возможно, когда-нибудь человечество и достигнет такого расцвета, что воспитает искусственный интеллект и построит совершенную ILS-инфраструктуру в самых отдаленных уголках Земли. А пока у нас даже газ с канализацией не везде есть, качественно подготовленный пилот самолета, обучение которого проходило в приближенных к земным реалиях условиях – с живыми примерами, в разных погодных условиях, с необходимостью мгновенно принимать решения головой, а не автопилотом, работу всегда найдет. По крайне мере на ближайшие 100-200 лет.  

1.2 Принципы и задачи автоматизации работы экипажа ВС

Автоматизация управления полетом современных самолетов находит все большее применение при решении задач пилотирования и самолетовождения. До недавнего времени автоматы выполняли скромную функцию – помощь летчику, такую, например, как исправление угловых отклонений самолета. Теперь на автоматы возлагаются функции пилотирования, выполнения цели полета. Если на прежних уровнях автоматизации незаменимой оставалась интеллектуальная функция летчика: обобщение информации, формирование решений относительно способов воздействия на самолет, – то теперь система автоматического управления (САУ) выполняет и эту функцию летчика, причем более точно и в более сложных с точки зрения пилотирования условиях  (заход на посадку при отсутствии видимости или при очень плохой видимости, при полете на малой и предельно малой высоте и большой скорости).

Автоматизация управления привела и к изменениям в психологии деятельности человека.

Как известно, автоматизация меняет содержание квалификации человека; при выполнении трудовых операций основная нагрузка ложится не на физические качества работника, а на его психику: на процессы восприятия, памяти, мышления. Эта особенность влияния автоматизации на содержание квалификации отмечается многими советскими и зарубежными психологами. Для оператора наземных автоматизированных систем основным функциями становятся функции контроля и наблюдения за работой системы, при этом вся информация о состоянии системы поступает к оператору через посредство индикаторов и сигнализаторов.

При автоматизации процессов управления профессия летчика имеет свои, только ей присущие особенности. Важнейшая из них – необходимость полного сохранения старой квалификации, т.е. навыков ручного пилотирования. Если на земле при отказе автоматики возможно временное прекращение деятельности системы и от оператора не требуется восстановления былого навыка ручного труда, то в условиях отрыва от земли даже при кратковременном прекращении функционирования системы пилот вынужден прибегнуть к ручному управлению самолетом. Кроме того, никакая автоматизаций не может, например, устранить такой основной психологический фактор полета, как отрыв от земли, как необходимость перемещаться и, следовательно, ориентироваться в пространстве. Важно и то, что в отличие от большинства наземных систем информация к пилоту поступает не только от приборов и сигнализаторов, но и в результате непосредственного воздействия окружающей среды. Эти воздействия в определенные моменты приобретают для человека роль значимых сигналов. С учетом специфики автоматизации управления ПА основная роль пилота в отличие от роли оператора наземной автоматизированной системы состоит не в наблюдении и контроле, а в резервировании отказавших элементов САУ. Для этого ему и нужно полностью сохранить старые навыки ручного пилотирования.

Таким образом, автоматизация управления самолетом должна рассматриваться применительно к деятельности летчика. С этих позиций нужно оценивать смысл внедрения автоматизации в авиацию.

Прежде всего, следует обратить внимание на следующие моменты.

Во-первых, полная автоматизация управления самолетом видоизменяет основные составляющие деятельности, начиная с мотивов, целей и кончая элементарными рабочими движениями. Между тем система воспитания и обучения, формирование мотивов и ценностных ориентаций будущего летчика состоит в подготовке человека к полету, к осуществлению задач и целей полета, к эстетическому наслаждению полетом. Автоматизация управления может сместить все указанные ориентации, так как она приводит к отчуждении) летчика от самолета. Он вынужден контролировать полет как бы со стороны, т.е. иметь дело не с самолетом, а с автоматом, решающим за него ближайшие и отдаленные задачи пилотирования, самолетовождения, боевого применения.

Во-вторых, в автоматизированном полете из общего потока информации исключается такой источник сведений о самолете, как сигналы от двигательного анализатора. Эти сигналы информируют летчика о результатах управляющих движений раньше, чем изменение показаний пилотажных приборов, они дают возможность непосредственно чувствовать самолет. Лишение летчика сигналов от двигательного аппарата, обеспечивающих его непрерывную связь с самолетом, снижает возможность точного пилотирования при переходе от наблюдения за работой САУ к управлению. После часа автоматического полета точность выдерживания параметров при ручном пилотировании снижалась на 25–50 %.

В-третьих, в автоматическом полете снижается значимость контроля показаний пилотажных приборов как из-за ведущей роли обобщенных пилотажных сигналов (директорной информации), так и в связи с тем, что этот контроль потерял свой прагматический смысл. Снижение эффективности контроля параметров полета проявляется в позднем (до 100 с) обнаружении отказов приборов. Хотя в процессе часового полета взгляд летчика фиксирует пилотажные приборы около 20 раз в минуту, очевидно, многие фиксации "пустые", т.е. налицо повышение оперативного порога восприятия сигналов при сохранении внешней структуры сбора информации.

В-четвертых, особенностью деятельности летчика при автоматизации управления самолетом является пребывание его в психическом состоянии ожидания. Это активное состояние человека, но оно чревато отрицательными последствиями. Было замечено, что появление помех, близких по содержанию к полезному сигналу, например вызванных порывом ветра, флюктуацией сигналов наземных радиомаяков, приводит к импульсивным действиям, вплоть до неоправданного выключения исправной САУ.

Уменьшение связи летчика с самолетом, ведущая роль обобщенной информации для контроля за САУ и снижение прагматической значимости показаний пилотажных приборов объясняют ошибки летчика при отказах автоматики, подробно описанные в разделе "Поведение летчика при особых случаях в полете".

Итак, психологический анализ деятельности летчика в автоматизированном полете выявил два, на первый взгляд труднопреодолимых противоречия. Первое – в автоматическом полете летчик исключен из управления, но остается при этом полностью ответственным за полет. Второе – летчик, находясь в пассивном состоянии, должен быть в постоянной готовности к вмешательству в управление. Решение этих противоречий немыслимо без признания того, что человек в любой автоматизированной системе должен быть активным участником управления полетом.

Для сохранения активности летчика в автоматизированном полете в целях надежного резервирования им отказавшей автоматики необходимо обеспечить его полной и точной информацией о параметрах полета, а также о работоспособности Компонентов САУ. И не случайно автоматизация полета сопровождается разработкой более совершенных средств отображения информации.

Возможен и другой путь – изменение характера автоматического управления, т.е. реализация принципа совмещенного управления летчика и САУ. Психологическая сущность совмещенного с САУ управления заключается в том, что сохраняется обычный способ достижения цели деятельности. Летчик имеет возможность в любой момент вмешаться в управление, отклоняя органы управления из нейтрального положения. Если летчик вернет органы управления в нейтральное положение, то САУ будет выдерживать режим полета, заданный летчиком. Совмещенное управление, снижая загруженность летчика пилотированием и тем самым повышая его возможности для выполнения дополнительных задач, позволяет сохранить его активность на случай изменения условий полета и появления необходимости экстренного перехода на ручное управление. Сохранение активности летчика подтверждается отсутствием принципиальных различий характеристик двигательной активности и восприятия приборной информации при совмещенном и ручном режимах управления, а также надежными действиями летчика при переходе от автоматического управления к ручному. Совершенно очевидно, что механизмы полученных эффектов заключаются в сохранении обратных связей от двигательного аппарата. Итак, автоматизация управления ЛА является не только технической, но и психологической проблемой. С точки зрения авиационной психологии, автоматизация управления должна состоять не в замене летчика системой автоматического управления, а в обеспечении его действий.

Вместе с тем автоматизация требует определенной системы подготовки летчика. В частности, необходимо обучение для сохранения и поддержания на высоком уровне навыков ручного управления, а также специальное обучение распознаванию отказов автоматики.

2. Ресурсы экипажа

2.1 Эволюция экипажа

В 1970-х годах исследователи США - специалисты по выживанию людей в экстремальных условиях, выявили на изучении более чем 2000 случаев в условиях Арктики и пустыни, что люди выжили или погибли в зависимости от процесса организации решений, которые они принимали. Вопрос о том, КАК люди организуют совместные знания и действия, превалирует над тем, ЧТО они знают и какими экспертами являются. Условия совместной работы, в данном случае - императивы выживания, создают особые источники энергии – человеческие ресурсы. Из всего персонала авиакомпании летные экипажи являются особым ресурсом авиаперевозчика. Причины многих авиакатастроф в истории авиации достоверно определены как результат недостаточных коммуникаций в процессах полета. Причем коммуникации членов экипажа между собой, с диспетчерами выполнялись в пределах правил. Ненадежность коммуникаций породила сомнения в правильности традиционного директивного лидерства. Так появилась концепция новых приемов общения в группах, концепция «ресурсов экипажа» и «управления ресурсами». Летные специальности экипажа сформировались в авиации в первые десятилетия ее становления. Историческая «линия жизни» специальностей экипажа, количество персонала формировала и основные комплексы кабины: пилотажные приборы, управление силовой установкой, навигационный комплекс, автоматизированные системы. Помощник капитана появился в ответ на увеличенную нагрузку в длительном полете и необходимость ее распределения, точнее, чередования. Штурман появился из-за увеличения дальности полетов и необходимости постоянного слежения за местоположением ВС. Бортинженер связал предполетное техническое обслуживание и техническую эксплуатацию в полете в единое целое. Бортрадист стал нужен с появлением сложных и несовершенных технических средств связи. Кто измерил мытарства и рабочую нагрузку российских пилотов АН-2, которых обязывали вести связь с бортовых КВ-станций (РСБН) на малой высоте 150 метров на расстоянии 200- 300 километров? Пилоту понадобились помощники с разными специальностями после 20-х годов прошлого столетия. Через полвека возникла необходимость универсализации специальностей членов экипажа на одной специальности пилота. Последние двадцать лет в кабине экипажа происходит упразднение специализаций. Комплексная автоматизация также способствовала использованию пилота в качестве единой универсальной специальности в кабине.

Причины универсализации специальности пилота. Совершенствование технических систем революционизировало статистику безопасности. Особенно большой вклад внесло введение реактивных двигателей в истории авиации в 1950-х годах. Многолетние исследования компании BOEING 1959-89 показывают картину причин летных происшествий, где источником происшествий в 70% указывается лётный экипаж.

Примерно такая же доля в 70%, по другим многочисленным исследованиям, соответствует причинам происшествий, как результат неудавшихся летных операций, за которые традиционно несут ответственность пилоты в экипаже. Справедливо утверждать, что указанные на графике причины «воздушное судно» 12% и «техобслуживание» 3% можно большей частью отнести на ответственность бортового инженера. Оставшиеся доли достанутся также пилотам и штурману с радистом.