飛行員起飛階段的操作行為差異研究

更新時(shí)間：2026-04-03

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飛機(jī)起飛階段情況復(fù)雜多變，是飛行事故的多發(fā)階段。而導(dǎo)致飛行事故發(fā)生的原因包括多個(gè)方面，其中人為因素中的機(jī)組原因被認(rèn)為是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。如果對(duì)駕駛艙人為操作錯(cuò)誤不予以重視，極有可能引發(fā)重大飛行事故。

本研究利用行為觀察記錄分析系統(tǒng)（The Observer XT），對(duì)飛行學(xué)員起飛任務(wù)中的操作行為進(jìn)行了系統(tǒng)觀察和量化分析，揭示了不同學(xué)員在操作行為上的顯著差異，為飛行訓(xùn)練的科學(xué)化評(píng)估提供了新的視角。

飛行安全與人為因素

起飛階段是飛行過(guò)程中情況最為復(fù)雜多變的階段之一，也是飛行事故的高發(fā)階段。在這一階段，飛機(jī)需要從靜止?fàn)顟B(tài)加速至起飛速度，完成離地、爬升等一系列操作，同時(shí)還要應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的各種氣象條件和突發(fā)狀況。任何操作失誤都可能帶來(lái)嚴(yán)重后果。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)飛行員行為的研究主要集中在四個(gè)方向：一是利用QAR 數(shù)據(jù)中飛行員操作過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)對(duì)操作行為進(jìn)行評(píng)估；二是研究飛行員生理和心理對(duì)飛行操作的影響；三是操作行為建模；四是結(jié)合眼動(dòng)行為，對(duì)飛行員的操作特性進(jìn)行研究。然而，現(xiàn)有研究多基于事后數(shù)據(jù)分析，缺乏對(duì)訓(xùn)練過(guò)程中實(shí)時(shí)操作行為的直接觀測(cè)與量化對(duì)比。因此，深入研究飛行學(xué)員在起飛階段的操作行為特征，對(duì)優(yōu)化訓(xùn)練體系、降低人為失誤風(fēng)險(xiǎn)具有重大理論價(jià)值與實(shí)踐意義。

本研究擬通過(guò)無(wú)線攝像頭和監(jiān)控錄像設(shè)備，在DA40固態(tài)模擬機(jī)上搭建飛行員行為觀察實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)飛行學(xué)員在大側(cè)風(fēng)條件下起飛階段訓(xùn)練任務(wù)的操作過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。對(duì)比分析表現(xiàn)最好和表現(xiàn)最差兩組飛行學(xué)員的操作行為特征，探討在相同訓(xùn)練任務(wù)下兩組學(xué)員行為操作的異同。

量化飛行員的操作行為

實(shí)驗(yàn)選取某航校同一批次150名DA40模擬機(jī)培訓(xùn)學(xué)員作為被試。

實(shí)驗(yàn)采用DA40固態(tài)模擬機(jī)，仿真于鉆石DA40 訓(xùn)練機(jī)。在駕駛艙正前方、側(cè)方及后方分別布置互聯(lián)網(wǎng)云臺(tái)攝像頭錄制拍攝（圖1）。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)定為北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)18R跑道，任務(wù)為從跑道起始端松開(kāi)剎車開(kāi)始，經(jīng)滑跑直至達(dá)到距跑道標(biāo)高35英尺的安全速度，繼續(xù)爬升至約1500英尺高度。氣象條件設(shè)定為90°右側(cè)風(fēng)，風(fēng)速8 m/s，能見(jiàn)度CAVOK（無(wú)云且能見(jiàn)度良好）。

使用諾達(dá)思的行為觀察記錄分析系統(tǒng)（The Observer XT）對(duì)視頻進(jìn)行分析。系統(tǒng)支持記錄分析被試的動(dòng)作、姿勢(shì)、位置、表情、人機(jī)交互等各種活動(dòng)，以及各種行為發(fā)生的時(shí)刻、發(fā)生的次數(shù)和持續(xù)的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)步驟為：（1）被試編號(hào)，依次開(kāi)展實(shí)驗(yàn)；（2）啟動(dòng)DA40固態(tài)模擬機(jī)，調(diào)整攝像頭；（3）飛行教員在主控電腦設(shè)置大側(cè)風(fēng)起飛任務(wù)及場(chǎng)景參數(shù)；（4）飛行教員下達(dá)“起飛"指令，被試按照起飛操作程序?qū)Υ髠?cè)風(fēng)起飛過(guò)程進(jìn)行操縱；（5）待飛機(jī)達(dá)到起飛階段的規(guī)定高度，訓(xùn)練任務(wù)結(jié)束；（6）教員進(jìn)行操作評(píng)分。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依據(jù)教員評(píng)分篩選A組（前15名）與B組（后15名）被試。通過(guò)The Observer XT對(duì)兩組被試的操作視頻進(jìn)行編碼分析。編碼方案基于飛行品質(zhì)監(jiān)控規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)操作手冊(cè)及文獻(xiàn)研究，提取起飛訓(xùn)練操縱動(dòng)作行為特征，并結(jié)合The Observer XT中Codings 的編碼規(guī)則，確定了飛行學(xué)員起飛階段行為編碼方案（表1）。

優(yōu)秀與普通學(xué)員行為的具體差異

行為可視圖分析

通過(guò)The Observer XT生成的行為可視圖，可直觀對(duì)比A、B兩組學(xué)員的操作模式差異（圖2）。A 組飛行學(xué)員在飛機(jī)起飛前所用的時(shí)間短，并且在起飛后代表滾轉(zhuǎn)、俯仰及航向操縱行為組的矩形條更為密集，說(shuō)明起飛后其對(duì)飛機(jī)俯仰、滾轉(zhuǎn)、航向操縱的行為頻次更高。此外，A組學(xué)員的程序報(bào)出行為完整，全部完成5次報(bào)出，而B(niǎo)組學(xué)員普遍存在漏報(bào)現(xiàn)象，部分學(xué)員僅完成3-4次報(bào)出。

在襟翼設(shè)置與油門控制方面，A組學(xué)員的反應(yīng)時(shí)間更快，操作更為果斷。這些差異在可視圖中通過(guò)矩形條的長(zhǎng)度、密度及時(shí)間分布得以清晰呈現(xiàn)。

俯仰操縱差異分析

統(tǒng)計(jì)顯示（圖3），A組學(xué)員的拉桿與推桿行為時(shí)間占比均值分別為34%與31%，保持俯仰中立行為占比31.49%；而B(niǎo)組學(xué)員的拉桿與推桿行為時(shí)間占比均值分別為20%與18%，保持俯仰中立行為占比57.56%。A組學(xué)員的拉桿與推桿頻次顯著高于B組，表明其在起飛階段更頻繁地調(diào)整俯仰姿態(tài)以應(yīng)對(duì)側(cè)風(fēng)影響與爬升需求。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，A組學(xué)員的俯仰操縱行為多集中在起飛滑跑后期與初始爬升階段，此時(shí)飛機(jī)需快速建立穩(wěn)定爬升姿態(tài)。而B(niǎo)組學(xué)員在此階段多保持中立狀態(tài)，僅在必要時(shí)進(jìn)行微調(diào)，導(dǎo)致飛機(jī)姿態(tài)波動(dòng)較大。這種差異反映了A組學(xué)員對(duì)俯仰操縱的主動(dòng)控制能力更強(qiáng)，能夠通過(guò)高頻次的小幅度調(diào)整維持飛機(jī)穩(wěn)定性。

滾轉(zhuǎn)操縱差異分析

統(tǒng)計(jì)顯示（圖4），A組學(xué)員的左壓桿與右壓桿行為時(shí)間占比均值分別為34.10%與34.36%，保持滾轉(zhuǎn)中立行為占比31.58%；而B(niǎo)組學(xué)員的左壓桿與右壓桿行為時(shí)間占比均值分別為22.83%與23.93%，保持滾轉(zhuǎn)中立行為占比53.24%。結(jié)果表明，A 組飛行學(xué)員的左壓桿和右壓桿這兩種行為無(wú)論是在行為的時(shí)間占比，還是在行為發(fā)生的總頻次及每分鐘發(fā)生的頻次上，均多于B 組飛行學(xué)員。

航向操縱差異分析

統(tǒng)計(jì)顯示（圖5），兩組學(xué)員各行為的時(shí)間占比分布較為均勻，兩者各行為時(shí)間占比并不像俯仰操縱組和滾轉(zhuǎn)操縱組具有明顯的差異。但A 組飛行學(xué)員左腳蹬與右腳蹬的時(shí)間占比均仍多于B 組被試飛行學(xué)員；A 組飛行學(xué)員保持航向中立行為的占比仍少于B 組飛行學(xué)員。此外，A 組飛行學(xué)員各行為發(fā)生的總頻數(shù)較高，且各行為的每分鐘發(fā)生頻次明顯較多。綜合以上兩點(diǎn)可知，大側(cè)風(fēng)情況下的起飛訓(xùn)練任務(wù)中，A 組飛行學(xué)員的左腳蹬和右腳蹬這兩種行為無(wú)論是在行為的時(shí)間占比，還是在行為發(fā)生的總頻次及每分鐘發(fā)生的頻次上，均多于B 組飛行學(xué)員的操作。

其他行為差異分析

除核心操縱行為外，兩組學(xué)員在程序報(bào)出、JT執(zhí)行、油門控制等方面也存在顯著差異（圖6）。A組學(xué)員的程序報(bào)出行為完整且及時(shí)，全部完成5次報(bào)出，而B(niǎo)組學(xué)員普遍存在漏報(bào)或遲報(bào)現(xiàn)象。在JT執(zhí)行方面，A組學(xué)員對(duì)駕駛艙語(yǔ)音指令的反應(yīng)時(shí)間更短，能夠迅速執(zhí)行教員指令或系統(tǒng)提示；而B(niǎo)組學(xué)員在此環(huán)節(jié)耗時(shí)較長(zhǎng)。前推油門桿及設(shè)置襟翼操作行為的平均時(shí)間占比A組略低于B 組，說(shuō)明在這兩種行為操作過(guò)程中A 組飛行學(xué)員操作時(shí)間較短。

更進(jìn)一步系統(tǒng)量化飛行訓(xùn)練

本研究通過(guò)固態(tài)模擬機(jī)實(shí)驗(yàn)與行為編碼技術(shù)，揭示了不同飛行學(xué)員在起飛階段操作行為的顯著差異，為飛行訓(xùn)練提供了量化評(píng)估工具。

這一研究不僅為飛行學(xué)員的訓(xùn)練優(yōu)化提供了實(shí)證依據(jù)，更為飛行安全研究開(kāi)辟了新的視角。通過(guò)量化分析飛行學(xué)員的操作行為特征，可針對(duì)性地設(shè)計(jì)訓(xùn)練方案，降低人為失誤風(fēng)險(xiǎn)，提升飛行安全水平。

參考文獻(xiàn)

張貫超.基于Observer的典型飛行學(xué)員起飛階段操作行為差異研究[J].山東工業(yè)技術(shù),2024,(02):34-41.

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