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飞行员和空中交通管制员协同训练相关技术设计

【摘要】随着我国空航空运输实力的快速增长,航空运输在我国交通、物流等方面占据的地位也越来越高,是现代社会的重要交通、运输方式.然而要想提升航空运输的质量和安全,除了保证飞机及设备的先进性外,更对飞行员的飞行技术和经验有着严格要求.与此同时,更需要飞行员和空中交通管制员进行协同配合,充分发挥航空运输的优势.本文简单介绍飞行员与管制员协同训练的重要性,并分析协同训练的相关技术设计.

【关键词】飞行员空中交通管制员协同训练技术设计

我国航空运输事业起步较晚,在近年来得到飞速发展,已经具备强大的运输实力.不过需要认清的是,我国航空运输的构成、经验、及设备先进性都还离西方发达国家有一定距离,因此需要强化飞行员飞行技术以弥补设备及结构上的短板,从而最大化航空运输的安全性和高效性.空中交通管制员作为和飞行员实时沟通,并根据飞行环境等因素为飞行员制定飞行方案的人员,需要和飞行员一同进行协同训练,提升二者间的默契和配合程度,减少指挥引导和飞行过程中的失误.

一、飞行员与空中交通管制员协同训练的重要性

飞行员与空中交通管制员之间展开协同训练,是由航空运输的特殊性所决定的.航空运输不同于普通的地面或者水面交通,除了飞行员之外,还需要塔台针对飞行状况向飞行员下达指令,从而保障空域航线正常及交通通畅.管制员作为塔台和飞行员沟通的工作人员,需要保持和飞行员的优秀沟通能力,并能及时下达正确的指挥引导指令,协助飞行员完成飞行.因此,飞行员和管制员的协同训练作为提升二者交流能力和执行能力的训练活动,就是保证航空运输正常进行、飞行安全的重要保障.飞行员和管制员的协同训练由两大重要部分组成,分别是正常飞行仿真模拟训练和故障飞行仿真模拟训练.正常飞行仿真模拟训练是指在模拟正常飞行的情况下,飞行员和管制员协同完成飞行任务.而故障飞行仿真模拟训练则是指在模拟故障飞行的情况下,飞行员和管制员要及时找出故障源,排除故障以完成飞行任务或者放弃飞行任务以保证飞机安全降落.可以说,飞行员和管制员的协同训练是提升飞行经验的重要方式,能让飞行员快速掌握飞行技巧,提升管制员的指挥引导能力,同时强化了二者的配合能力.更为重要的是,协同训练除了能训练飞行员和管制员的常规飞行程序执行能力外,更能培养他们应对紧急情况的能力.当遇到紧急情况时,飞行员和管制员能根据协同训练经验,从容应对故障和问题,并保障飞行的正常进行或者飞机的安全.

二、飞行员与空中交通管制员协同训练硬件系统

现今的计算机仿真技术是航空运输的重要训练技术,也是能针对航空运输复杂情况进行详细模拟的高端技术.因此,飞行员与空中交通管制员协同训练的硬件系统,应当围绕构建计算机仿真技术系统展开.由于是进行飞行员和管制员的协同训练,因此需要针对飞行员和管制员分别设计飞行控制区和交通管制区.飞行控制区的硬件设备主要是飞机模拟器,用来让飞行员对飞机进行模拟控制.交通管制区的硬件设备则主要是交通管制席位,用来让管制员对飞行员的飞行做出指挥引导和管制.当然,仅仅有飞行控制区和交通管制区是无法构成完整仿真训练系统的,在进行仿真系统硬件技术设计时,还应当加入一系列网络设备、环境模拟设备、故障模拟设备和导调控制设备,一般可以把这些硬件设备都设计在一个导调控制区内.导调控制区的功能就要复杂得多,包括仿真环境生成、气候变化模拟、飞行故障模拟、仿真系统监控、协同训练评估等,为协同训练提供良好的条件.在导调控制设备的作用下,各设备能实现信息的统一,从而同步仿真环境,让飞行员和管制员犹如在进行真实的飞行一样.

三、飞行员与管制员协同训练软件技术设计

3.1 简洁化训练系统技术设计

仿真训练系统是飞行员和管制员进行协同训练的基础,因此该系统的技术设计应当以飞行员和管制员作为主体,尽量满足他们在仿真训练过程中的需求,并使得仿真训练更多的注重于飞行和交通管制模拟上.因此,仿真训练系统的技术设计一定要简洁化.一般来说,飞行员和管制员分别精通于飞行技巧及空中交通管制工作,但对电脑不一定精通,可能只是了解基本操作.那么在设计仿真训练系统时,不能太过于注重技术的应用,而是应该让技术设计变得更简单和易于操作,不能让飞行员和管制员因为复杂的系统技术设计分神,从而影响训练效果.这就对训练系统的技术设计要求较高,一方面要保持系统界面和操作的简化,让飞行员和管制员能快速上手,不必因为复杂的技术设计影响训练.另一方面,还需要保证系统的功能完善,即系统需要对复杂的飞行环境和飞行状况做出仿真模拟,让飞行员能通过训练提升实际飞行技巧和经验,让管制员通过训练提升空中交通指挥管制能力.

3.2 指挥引导专家系统设计

随着民用航空运输的日渐发展,管制员在短时间内做出最佳指挥引导决策,能最小化航空运输损失并保证飞机安全.然而无论是实际飞行还是仿真训练,繁多的数据和变化性极强的飞行环境,绝非单凭管制员一己之力就能应对的.因此在仿真训练系统中,应当像实飞一样,大量使用人工智能技术和计算机技术,并设计出能模拟人类进行指挥管制决策的专家系统.该系统能根据飞行状况和飞行环境,快速制定出不同指挥管制方案,并将这些方案依照优先级排列呈示给管制员,供其选择并参考.专家系统能对仿真训练系统的数据进行收集和整理,从而得到模拟的飞行参数信息、飞行环境信息等,并通过计算机技术,将这些信息传递到空中交通管制经验知识库.然后人工智能将这些信息进行整合,并模拟人类对其作出分析和判断,制定出不同的交通管制方案.管制员可以通过操作界面清楚地看到不同方案依照优先程度排列,并能进行选择、参考和应用.

3.3 飞行仿真设计

飞行训练是飞行员与管制员协同训练的一大重点,因此在设计飞行仿真系统时,应当尽可能提升飞行仿真的逼真度,让飞行员能通过训练提升飞行操作.要对飞机飞行进行仿真训练,首先要确保飞行的6 个自由度,即飞机能完成前、后、上、下、左、右6 个维度的飞行方向.其次,飞机在飞行过程中的轨迹也要进行模拟,从而反应出飞机的飞行性能.飞机在飞行过程中往往需要应对复杂的环境并做出不同的反应动作,如拉升、降落等.因此,在进行飞行仿真设计时,必须给飞机加入常用的动作,好让飞行员能应对不同的飞行状况.一般的飞机飞行动作设计包括水平飞行、上拉、盘旋、转弯、降落等,而且这些动作设计要有一定的兼容性与互异性.所谓的兼容性是指不同动作互相兼容,而互异性是指不同动作不能同时发生.

3.4 故障仿真设计

故障仿真是协同训练的关键,也是实际航空运输中必须重视的.故障仿真设计主要考虑飞行环境和飞机自身导致的故障问题.飞行环境如暴风雨、雷电、大雾等引起飞行通信、导航失灵等情况,这些常见的飞行故障应当被模拟出来,并让飞行员和管制员等能根据情况作出应对,最小化这些飞行环境造成的故障影响.飞机自身故障如发动机失灵、起落架失灵等也需要进行仿真模拟,飞行员和管制员根据故障找出问题所在,尽快制定正确、合适的方案解决故障.或者弱化故障影响,从而完成飞行任务或者保证飞机安全.故障仿真设计能提升飞行员和管制员的故障处理能力,从而提升他们在实际飞行中的应对能力,保证航空运输质量与安全.

四、结束语：

飞行员与空中交通管制员的协同训练对我国航空运输事业有重大意义,应当得以重视,并不断完善训练系统的技术设计.优秀的协同训练系统技术设计,能有效提升协同训练的效果,强化飞行员和管制员的配合,丰富交通管制方案,培养飞行员与管制员面对不同飞行故障时的应对能力.

参考文献

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[2] 仲威泽. 飞行员训练管理系统设计与实现[D]. 上海交通大学,2015.

[3] 高思华. 飞行员飞行操控训练系统的研究与实现[D]. 吉林大学,2013.

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