基于人误模板法分析法航447航班事故

刘玉婷

【摘 要】自民航业进入21世纪相关科技水平已达到成熟阶段，法航447航班神秘消失领民航界难以置信，且航班属于较为安全的空客A330机型。虽然空客A330装备了全自动的飞行线控系统可以减少人误，但由于飞行员错误操作导致了事故的发生。由此，本文基于人误模板法对法航447航班进行事故分析，旨在为飞机安全性能的设计、飞行员技能的培训及降低人误差错提出建设性意见。

【关键词】人误模板法;法航447航班;人因工程;人误识别

中图分类号： F562.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）23-0032-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.013

【Abstract】Since the civil aviation industry entered the 21st century， the relevant technology level has reached a mature stage. The mysterious disappearance of Air France Flight 447 is unbelievable and the flight is a safer Airbus A330. Although the Airbus A330 is equipped with a fully automatic flight control system， it can reduce people's mistakes， but the accidents caused by the pilots still cause accidents. Therefore， based on the human error template method， this paper analyzes the accident of Air France Flight 447， aiming at constructive opinions on the design of aircraft safety performance， the training of pilot skills and the reduction of human error.

【Key words】Human error template; France Flight 447; Human Factors Engineering; Human Error Recognition

0 引言

2009年6月1日凌晨，法航447航班于在大西洋赤道附近海域上空失踪。该航班原定计划为从巴西里约热内卢加利昂国际机场（SBGL）飞往巴黎戴高乐机场（LFPG）。航班机型为空客A330，飞机上配有非常先进的自动驾驶设备，且飞机在失事前几分钟与控制中心失去联系为此次空难事故蒙上了神秘的面纱。历时两年的搜索行动，终于在2011年5月1日，大西洋海域“阿盧西亚号”搜索船的潜艇搜索到了法航477航班的黑匣子，随后飞行数据记录器和飞行的驾驶舱通话记录器被送到法国航空事故调查处进行检测和数据解读。根据最后的调查报告显示此次事故是由于皮托管结冰失效，导致飞机无法测量空速解除自动驾驶，由飞行员手动驾驶飞机时的错误操作使情形恶化，酿成的空难。为保证民航业安全有序运行，减少类似法航447航班由于人误识别操作不当导致的航空事故，本文基于人误模板法对此次事故进行分析，旨在为飞机驾驶舱设计、减少人误识别差错等问题提出可行性建议。

1 事故背景

1.1 航班失联

法航477航班于里约热内卢5月31号晚10时03分起飞，原定于6月1号上午9时10分抵达巴黎戴高乐机场。6月1号凌晨1时33分，客机联系管制称将在50分钟内进入塞内加尔的空中管制区域，而班机正位处巴西东北海岸565公里，而当时客机以巡航高度35000英尺，空速467节（每小时840公里）的飞行速度飞行。1时48分，班机离开巴西大西洋空中管制区域。2时10分，地面控制台首次收到来自客机飞机通信寻址与报告系统（ACARS）自动发出的故障信息 ，指客机皮氏管、第一飞行控制系统故障，即因为大气资料惯性基准系统（Air Data Inertial Reference Unit）故障导致自动驾驶系统（Autopilot）以及自动推力系统（Auto-thrust System）关闭，随后空中防撞系统切换至模式、电传操纵系统进入备用模式。两小时后，塞内加尔空中管制尝试联系这架班机，但联系不上机组，随后通知法国航空。到了应该到达法国空域时，空管员还是无法联系到飞机。随着飞机预计到达时间上午11点10分过去，燃料应该已经耗尽，法航开始通知乘客家属，飞机可能在海上坠毁[3]。

巴西空管中心于凌晨2时20分发布班机在两地空管交接时失去无线电联系，巴西空军立即展开搜索，同时法国空军立即派出一架“大西洋者”远程侦察机展开搜索。6月5日巴西空军在距海岸约1100公里处，发现两具乘客遗体和装有该航班机票的行李箱，随后巴西军方发现了更多的遗体与飞机碎片，最终于6月26日巴西宣布搜索行动停止，在英、法、西、美的协助下共寻回50具尸体和640件碎片。

1.2 搜索行动

法国在水面搜索结束后，仍不放弃水底搜索行动，不断的寻找可能沉落水底的飞行记录仪与飞机残骸主体。至7月中旬，黑匣子仍未找回，这是黑匣子的电池已经消耗完毕，不再发出信号，搜索工作变得更加困难。但法国仍然坚持搜索，直至2011年5月1日，历时两年，在大西洋海域，“阿卢西亚号”搜索船的潜水艇搜索到了法航447航班的黑匣子与残骸主体[4]。

1.3 事故原因

通过飞行数据记录仪（FDR）与飞机驾驶舱通话记录（CVR）的数据解读，最终调查报告显示此次事故是由于皮托管结冰失效，无法侦测速度，解除自动驾驶后，飞行员必须手动驾驶。飞机除仪表盘上显示的速度丢失，系统其他部分都工作正常，但两位副驾都没有经历过这种情况下的训练，并不知道在这么高的高度下速度表显示不可靠时如何手动驾驶。在博南开始手动控制后，飞机因乱流倾斜8.4度，而当时飞机仪表显示飞机正以每分钟90～180米速度下降，于是副机长便左转及抬高机头使飞机爬升以修正飞机，但当博南向后带杆的同时，飞机发出警告提示飞行员飞机已经离开了既定高度，然后失速告警响起。罗伯特提醒博南注意速度，下降高度，博南放松向后带杆后，飞机爬升率下降，速度上升，失速警告停止。到此飞机故障似乎已排除，驾驶舱正常工作。但由于博南丧失了情景意识，不能清楚判断当前情况不断向后拉杆造成飞机无法加速，飞机失控。罗伯特开始控制飞机，做出了正确反应降低机头，但飞机仍没有改出，失速警告持续，博南立刻又开始重新控制飞机再次抬高机头。此时，两位驾驶员同时控制飞机且做出相反的动作，相当于没有控制飞机[1]。当机长回到驾驶舱发现问题时，飞机距离坠机仅剩45秒，为时已晚。

2 人误模板法HET

人误模板法（Human Error Template， HET）方法是由ErrorPred联盟专门为民用飞机驾驶舱适航认证开发的技术。人误模板法可为飞机驾驶舱的设计提供更符合认知工效学的理论依据，使飞机驾驶舱设计不再单纯的考虑人体工效学，而是将人的反应表现及认知也考虑到设计中。人误模板法是一种简单易懂的差错模板，可应用于人误的层次人任务分析的每个底层任务步骤。人误模板法通过EEMs（外部差错模式）和主观判断来确定每个任务步骤可信的差错。其中外部差错模式包括：无法执行、任务执行不完整、任务执行方向错误、执行了错误任务、重复任务、在错误界面要素上执行任务、任务执行太早、任务执行太晚、任务执行过多、任务执行太少、误读信息、其他这12种差错模式。人误模板法是专门针对航空领域开发的，旨在用于飞机驾驶舱技术的适航认证[5]。本文将使用人误模板法分析法航447航班事故，输出结果可为飞机驾驶舱的设计提供理论依据。

3 事故分析

法航447航班事故主要原因有两方面，（1）由于皮托管结冰导致空速表失效的外部设备原因（2）由于驾驶员丧失情景意识导致的错误操作原因。下面基于人误模板法对法航447航班事故进行分析：

首先对“皮托管结冰导致空速表失效后飞行员通过手动驾驶控制飞机”进行层次任务分析。当飞机自动断开自动驾驶需要手动驾驶时，需要立即接管手动驾驶、检查目前空速，检查目前飞机姿态、机长对驾驶舱资源进行分配、检查故障原因等，具体的层次任务分析摘要如下表：

根据法航447航班事故大概可以梳理出空速表失效后飞行员所需要做的基础层次任务，在飞机发出自动驾驶断开的警报时，虽然很好地移交了飞机的自动驾驶权，但并没有交给更为有经验的驾驶员，并且驾驶舱资源的分配不明确，没有驾驶员查阅检查单。其次，操纵飞机的驾驶员并没有很好的根据当前飞机的高度、姿态、爬升率等数据判断当前飞机的状态，而是进行了带杆操作，导致飞机爬升率增大，速度减低，发生失速报警。坐在机长位置的副驾驶发现了问题所在后，提醒博南注意速度，博南放松带杆开始下降高度从而恢复了飞机的速度，将飞机从失速状态中改出。此时皮托管解冻，故障排除后，驾驶舱工作正常。根据舱音记录仪显示博南并不清楚当前状况，失去了情景意识误以为飞机高度很低，并应进行复飞，再次进行了错误的带杆操作，导致飞机失控，并在飞机坠落之前不断拉杆，最终导致了这场事故的发生。下面根据外部差错模式识别潜在差错，并对差错的可信性进行识别和描述分析出相关的后果。以排除故障后的顶杆提高飞行速度这一任务步骤为例进行外部差错模式识别，如表2所示。

4 小結

通过法航447事故，认识到由于人的因素引起的错误操作会导致更为严重的航空事故。当飞机出现故障时，飞行员的情景意识显得尤为重要，具有较好情景意识的飞行员可以在短时间内做出正确的决断。由此可考虑将情景意识测量作为飞行员选拔和训练中的一项内容。同时我们看到在此次事故的发生过程中，飞行员博南由于紧张或者其他心理因素所做出的反应是让人难以置信的，当越不可能发生的错误操作，在其发生时所导致的结果越严重，此点在表2中不难发现。所以飞行员心理素质的测量与选拔尤为重要，相对心理素质较好的飞行员在飞机发生意外报警时能保持良好的状态处理问题，对民航安全运行起着重要的作用。法航447事故除人为因素原因外，皮托管的设计也存在一定问题，皮托管结冰导致不能测量空速。同时A330的驾驶舱操纵侧杆也有一定的缺陷，没有反驱装置，无法实现左、右侧杆的联动，因此更容易出现叠加操纵，从而引起航空事故。

【参考文献】

[1]孟华，庄多多.由法航AF447空难引发的对民用客机驾驶舱侧杆技术的探讨[J].江苏科技信息，2014（13）：28-29.

[2]张良.“消失”的法航AF447航班[J].生命与灾害，2014（04）：12-15.

[3]徐冕，胡迪.关于法航447失事原因的气象分析报告[J].空中交通管理，2009（11）：49-52.

[4]李林，王镭.采用被动侧杆的民机设计中的人为因素考虑[J].民用飞机设计与研究，2012（2）.

[5]罗晓礼，陈德贤.人因工程学研究方法：工程与设计实用指南（第二版）[M].西南师范大学出版社，2017：137-140.