【原创】从亿航184看未来无人驾驶客机的发展

从人类发明热气球开始，第一次，天空有了人类的身影，人类就此进入飞行器时代。小翼相信，在不远的将来，复杂的飞行终将被成熟的人工智能所取代，每个普通人都能享受自由翱翔的快感。...

前段时间，一段名为亿航184无人驾驶飞行器在网上热传。在视频中的亿航184是一个大号的四旋翼飞行器，可以搭乘一名乘员，并按照乘员选定的目的地规划飞行路径、自主起飞、飞行和着陆，不需要乘员直接操作，号称是第一次实现了人类的全自动驾驶飞行。

该视频引起了不少争议，不少人质疑其炒作或夸大功能和性能指标, 尤其是怀疑该飞行器能否达到相当的安全性和可靠性。显然，该飞行器只是一个概念飞行器，或者说只是一个概念，其技术成熟度还需通过进一步的研究来不断提升，其安全性以及是否能够满足适航要求有待考验。尽管如此，小翼认为，无人驾驶客机是未来发展的方向，其原因在于：能够有意识的制造工具是人类区别于其它动物的主要特征，而应用工具的目的在于减轻人的劳动负担和提升劳动效率，即可以替代人类的部分劳动。飞行器作为一种复杂的交通运输工具，从最早的全人工操纵和机械式操纵，到后来的出现的自动驾驶仪和电传飞控系统，飞机的自动化水平不断提升，飞行员的负担不断减轻。对于当前主流的客机，飞行员的主要操纵任务集中在关键的起飞、进近、着陆等阶段，以及对特殊场景下（如故障、特殊事件）的操纵决策和操纵处理等，而飞行员在飞行中的操纵和决策，也通过飞机设计输出的各类手册限制和程序加以规范和约束，飞行员的角色也从完全操纵转变为状态监控和程式化的操作。目前，飞机上的自动化和智能化水平仍在不断提高，各种自动化功能（如自动刹车）不断引入，可以相信，完全自主飞行将在逐步走向现实。

当然，飞行员经过大量的训练和长时间飞行经验积累，其对某些特殊情形下的判断、分析、决策能力和基于直觉的操纵响应能力由自动化系统完全实现的具有相当的技术难度；同时，自动化和智能化水平的提高将使系统的复杂性进一步提升，这对系统可靠性和飞机安全性设计提出了挑战。这些都是未来飞机智能化设计、安全性性设计以及适航审定必须考虑的问题。



图：现代无人机已经能够实现在航母上的精确拦阻着陆（X-47B）

（二）  无人驾驶客机可以规避人为因素相关安全性问题

根据国际民航组织统计，上世纪50年代至90年代中，绝大多数飞行事故是由人为因素造成的，占事故总数的80.7%，而其中机组原因占75%，空管原因占4.1%，维修原因占1.6%。因此，飞行机组人为因素相关问题已成为影响飞行安全的主要问题，在飞机设计和适航审定中需要重点关注。然而，人为因素问题的研究仍然是一项世界性难题，涉及复杂人机系统工程、机组心理和生理工程、人为因素主客观评估方法等技术难点。由于人的心理和行为模型具难以反映所有状态下人的状态，具有较大的不确定性；而飞机不断涌现的新颖功能和人机界面都为飞机设计和适航中的人为因素评估和验证带来了较大的困难，因此人为错误导致的安全性问题难以从根本上避免和消除。另一方面，目前人为因素的研究通常只考虑飞行机组无意犯错的情形，难以考虑可能的飞行员主观恶意操纵（如马航MH370的情形）。进一步提升飞机的自动化水平和自动系统的操纵权限，直至完全的无人驾驶，能够规避上述人为因素带来的安全性问题。

三）  无人驾驶客机能够降低航空运行成本

随着国内航空运输业的不断发展，国内飞行员的缺口较大，而培养一名飞行员需要花费高额的成本；同时，飞行员的日常训练、资质保持，改型培训等都需要有相应的培训机构和培训设施来支持。上述费用在航空公司运行成本中占到相当比例。尤其是，获得和保持航空驾驶的资质将会有巨大的时间和经济成本，这将极大的阻碍个人或家用飞行器的普及。而无人驾驶客机可以大大缩减与飞行员相关的成本。另一方面，当前飞机的驾驶舱和人为因素等相关的设计、评估和验证是一项高度复杂的工作，国内外飞机制造商在人为因素相应基础理论研究、技术探索和工程开发中投入巨大，这无疑也增加了飞机的设计和运行成本。



图：目前即使是考取飞行私照，其经济和时间成本都是普通家庭难以承受的（四）  无人驾驶是未来空中交通管理的要求

为了进一步提升航空运输的效率，实现更高密度的航空运行，未来空中交通管理将更加智能化和自动化，而飞机作为航空运输体系中的组成元素，也必须具有相应的自动化水平。未来空中交通管理一种可能模式是对区域内所有的航空器进行实时统筹优化运算，并以数据链的形式向每一航空器传送实时决策指令，以控制和优化区域内的空中交通运行状态。而有人驾驶飞机可能难以适应这种集中管理模式。



图：在科幻电影《我，机器人中》，男主角手动开车受到交管部门指控

无人驾驶客机是未来的方向，但这还有大量的技术和工程难题需要解决，要达到技术成熟并投入商业运行，首先要过安全关和适航关。小翼认为，对于传统的飞机设计和布局，空客、波音等巨头已经通过数十年积累形成了巨大的技术、经验和数据优势，其技术和市场地位在长时间内难以撼动。国内的航空企业要想赶超，必须在一些颠覆性的创新和创造上苦下功夫，突破常规的观念和模式。亿航184这个概念是一次观念上的突破，不论其是否成熟，面对于无人驾驶客机这样的概念和趋势，我们应该积极探索，尽早进行安全和适航方面的研究，抢占技术制高点，这或许是我们赶超巨头的一次机会。

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