问题

民航客机距离完全不需要飞行员的自动驾驶还有多远?

回答
这是一个很多人都在关心的问题,特别是随着技术飞速发展,我们似乎离“无机师驾驶”的日子越来越近了。但说实话,要想让民航客机完全摆脱飞行员的操控,即便是在技术层面,也还有相当长的路要走,而且这其中涉及到远不止技术那么简单。

我们先从技术层面聊聊。

目前,现代民航客机已经拥有了非常先进的自动驾驶系统,可以执行大部分飞行任务,比如起飞、巡航、甚至在某些情况下进行自动降落(比如CAT IIIb级别的盲降)。这套系统极其复杂,集成了传感器(如雷达、GPS、惯性导航系统)、导航计算机、飞行控制计算机以及各种执行机构(如操纵面、发动机推力控制器)等等。理论上,这些系统能够处理大部分预设的飞行程序。

但“完全不需要飞行员”意味着系统必须能够应对所有可能发生的情况,尤其是那些计划之外的、突发性的、复杂多变的状况。这才是最大的挑战。

复杂且不可预测的环境: 天气是我们最直接的敌人。虽然现代导航系统可以规避很多天气,但突发的强对流、冰雹、严重的颠簸、甚至是火山灰云,都不是预设程序能轻易解决的。飞机需要快速、准确地判断情况,并作出最优反应,比如改变航线、爬升或下降高度,甚至临时寻找备降场。这需要高度的“情景感知”和“决策能力”,而这正是目前人工智能最难攻克的堡垒之一。虽然AI在某些模式识别和数据分析上表现出色,但要达到飞行员在极端压力下那种直觉式、全局式的判断,还有差距。
系统故障和冗余: 民航飞机非常重视安全,因此拥有多重冗余系统。如果一个自动驾驶组件出现故障,另一个必须能够无缝接管。但如果出现多个、协同的、意想不到的故障,系统如何应对?飞行员的关键作用在于,他们不仅能识别故障,还能根据经验和常识,利用仅有的可用资源(即使是部分失效的系统或物理手段)来稳定飞机,并联系地面寻求帮助。一个全自动系统需要有能力去“诊断”、“修复”或“绕过”这些复杂故障,甚至在极端情况下能够自我“牺牲”部分功能以保全整体安全,这比简单的故障切换要复杂得多。
起降阶段的精细操作: 尽管有自动降落系统,但实际的起降过程仍然是飞行员最需要专注的阶段。特别是当跑道能见度不高,或者机场周边有其他航空器、地面障碍物时,飞行员需要进行细微的操纵来精确对准跑道、控制下降率和侧向偏差。而且,如果遇到突发情况,比如跑道上有障碍物、鸟击或者轮胎突然漏气等,飞行员需要立即做出正确的处置,而这些场景的复杂性和突发性,对于纯粹的自动化系统来说,是一个巨大的挑战。
非常规情况的处理能力: 比如,在紧急情况下疏散乘客、如何与地面管制员进行非标准化的沟通来协调紧急避险、甚至在极端情况下进行“硬着陆”的操作以最大程度减少伤亡。这些都需要高度的沟通能力、情商、以及基于经验的临场判断。

除了技术,还有法规和认证也是一道绕不过的坎。

安全标准的提升: 要想让完全无人驾驶的客机上天,现有的航空安全标准需要被彻底重写和提升。每一步的技术进步都需要经过极其严格的测试、验证和认证,这是一个漫长且成本巨大的过程。监管机构需要确保在各种极端条件下,无人驾驶系统的可靠性远超人类飞行员。
社会接受度: 乘客们是否能信任一架没有飞行员坐在驾驶舱里的飞机?这涉及到心理和信任问题。虽然我们习惯了汽车的自动驾驶功能,但当涉及生死攸关的飞行时,人们的心理防线可能会更高。公众的接受度需要时间来培养,而这很大程度上依赖于无人驾驶技术在其他领域的成功案例和安全性证明。
责任界定: 一旦发生事故,责任如何界定?是制造商的责任,是软件开发商的责任,还是系统维护方的责任?这种责任链的复杂性,是目前法规和法律体系尚未完全准备好的。

当然,这并不意味着我们没有进步。事实上,无人机技术的发展,以及一些商业航空公司正在探索的“单人驾驶舱”或“增进型自动驾驶”方案,都在为未来的方向积累经验。未来很可能是一个渐进式的过程:

1. 增强型自动驾驶: 系统辅助飞行员,承担更多任务,降低飞行员的工作负荷,提高安全性。
2. 单人驾驶舱: 通过更先进的技术,减少对第二名飞行员的需求,但仍然保留一名人类飞行员作为“最后一道防线”或负责监督。
3. 特定航线或条件下的无人驾驶: 可能会先在一些相对简单、可预测的航线上进行试点,或者在能见度极佳、交通流量较低的情况下尝试。
4. 完全无人驾驶: 这是最远的目标,需要上述所有技术、法规和社会障碍都得到解决。

所以,回到你最初的问题:民航客机距离完全不需要飞行员的自动驾驶还有多远?

我的感觉是,乐观估计,可能还需要几十年,甚至更长。这并非悲观,而是基于对航空业严谨性、安全至上原则以及技术、法规和社会接受度等多方面因素的综合考量。这是一个循序渐进的过程,而我们目前正处于从高度自动化向真正自主化过渡的早期阶段。在那个终极目标实现之前,飞行员的角色仍然是不可或缺的,他们是技术背后最关键的保障。

网友意见

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如果不考虑飞行员工会的政治影响,乘客的心理以及改造机场和飞机的投入的话,最多两年就可以实现。

美国海军的X-47B已经实现了自主从停机位移动到起飞位置、自主配合弹射设备升空、自主进入巡航航线、自主对接软管加油、自主着舰、自主从降落区回到停机位的过程全自动化。

仅就民航的飞行阶段而言,X-47不仅全部满足要求,还额外多出了对接软管加油——这需要飞机自动根据位置在相对危险的尾流中调节位置。目前美国海军已经决定把这套自动系统用于下一代舰载无人加油机上。

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