使用行為觀察記錄分析系統(tǒng)進行對飛行員起飛階段的操作行為差異研究
飛機起飛階段情況復雜多變，是飛行事故的多發(fā)階段。而導致飛行事故發(fā)生的原因包括多個方面，其中人為因素中的機組原因被認為是導致事故發(fā)生的主要原因。如果對駕駛艙人為操作錯誤不予以重視，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），對飛行學員起飛任務中的操作行為進行了系統(tǒng)觀察和量化分析，揭示了不同學員在操作行為上的顯著差異，為飛行訓練的科學化評估提供了新的視角。
飛行安全與人為因素
起飛階段是飛行過程中情況最為復雜多變的階段之一，也是飛行事故的高發(fā)階段。在這一階段，飛機需要從靜止狀態(tài)加速至起飛速度，完成離地、爬升等一系列操作，同時還要應對可能出現(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嚴重后果。
當前國內(nèi)外對飛行員行為的研究主要集中在四個方向：一是利用QAR 數(shù)據(jù)中飛行員操作過程中的相關參數(shù)對操作行為進行評估；二是研究飛行員生理和心理對飛行操作的影響；三是操作行為建模；四是結合眼動行為，對飛行員的操作特性進行研究。然而，現(xiàn)有研究多基于事后數(shù)據(jù)分析，缺乏對訓練過程中實時操作行為的直接觀測與量化對比。因此，深入研究飛行學員在起飛階段的操作行為特征，對優(yōu)化訓練體系、降低人為失誤風險具有重大理論價值與實踐意義。
本研究擬通過無線攝像頭和監(jiān)控錄像設備，在DA40固態(tài)模擬機上搭建飛行員行為觀察實驗平臺，對飛行學員在大側風條件下起飛階段訓練任務的操作過程進行實時記錄。對比分析表現(xiàn)最好和表現(xiàn)最差兩組飛行學員的操作行為特征，探討在相同訓練任務下兩組學員行為操作的異同。
量化飛行員的操作行為
實驗選取某航校同一批次150名DA40模擬機培訓學員作為被試。
實驗采用DA40固態(tài)模擬機，完全仿真于鉆石DA40 訓練機。在駕駛艙正前方、側方及后方分別布置互聯(lián)網(wǎng)云臺攝像頭錄制拍攝（圖1）。實驗場景設定為北京首都國際機場18R跑道，任務為從跑道起始端松開剎車開始，經(jīng)滑跑直至達到距跑道標高35英尺的安全速度，繼續(xù)爬升至約1500英尺高度。氣象條件設定為90°右側風，風速8 m/s，能見度CAVOK（無云且能見度良好）。
使用諾達思的行為觀察記錄分析系統(tǒng)（The Observer XT）對視頻進行分析。系統(tǒng)支持記錄分析被試的動作、姿勢、位置、表情、人機交互等各種活動，以及各種行為發(fā)生的時刻、發(fā)生的次數(shù)和持續(xù)的時間。
實驗步驟為：（1）被試編號，依次開展實驗；（2）啟動DA40固態(tài)模擬機，調整攝像頭；（3）飛行教員在主控電腦設置大側風起飛任務及場景參數(shù)；（4）飛行教員下達“起飛”指令，被試按照起飛操作程序對大側風起飛過程進行操縱；（5）待飛機達到起飛階段的規(guī)定高度，訓練任務結束；（6）教員進行操作評分。
實驗結束后，依據(jù)教員評分篩選A組（前15名）與B組（后15名）被試。通過The Observer XT對兩組被試的操作視頻進行編碼分析。編碼方案基于飛行品質監(jiān)控規(guī)范、標準操作手冊及文獻研究，提取起飛訓練操縱動作行為特征，并結合The Observer XT中Codings 的編碼規(guī)則，確定了飛行學員起飛階段行為編碼方案（表1）。
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行為可視圖分析
通過The Observer XT生成的行為可視圖，可直觀對比A、B兩組學員的操作模式差異（圖2）。A 組飛行學員在飛機起飛前所用的時間短，并且在起飛后代表滾轉、俯仰及航向操縱行為組的矩形條更為密集，說明起飛后其對飛機俯仰、滾轉、航向操縱的行為頻次更高。此外，A組學員的程序報出行為完整，全部完成5次報出，而B組學員普遍存在漏報現(xiàn)象，部分學員僅完成3-4次報出。
在襟翼設置與油門控制方面，A組學員的反應時間更快，操作更為果斷。這些差異在可視圖中通過矩形條的長度、密度及時間分布得以清晰呈現(xiàn)。
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俯仰操縱差異分析
統(tǒng)計顯示（圖3），A組學員的拉桿與推桿行為時間占比均值分別為34%與31%，保持俯仰中立行為占比31.49%；而B組學員的拉桿與推桿行為時間占比均值分別為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整俯仰姿態(tài)以應對側風影響與爬升需求。
進一步分析發(fā)現(xiàn)，A組學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，此時飛機需快速建立穩(wěn)定爬升姿態(tài)。而B組學員在此階段多保持中立狀態(tài)，僅在必要時進行微調，導致飛機姿態(tài)波動較大。這種差異反映了A組學員對俯仰操縱的主動控制能力更強，能夠通過高頻次的小幅度調整維持飛機穩(wěn)定性。
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滾轉操縱差異分析
統(tǒng)計顯示（圖4），A組學員的左壓桿與右壓桿行為時間占比均值分別為34.10%與34.36%，保持滾轉中立行為占比31.58%；而B組學員的左壓桿與右壓桿行為時間占比均值分別為22.83%與23.93%，保持滾轉中立行為占比53.24%。結果表明，A 組飛行學員的左壓桿和右壓桿這兩種行為無論是在行為的時間占比，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 組飛行學員。
- 航向操縱差異分析
統(tǒng)計顯示（圖5），兩組學員各行為的時間占比分布較為均勻，兩者各行為時間占比并不像俯仰操縱組和滾轉操縱組具有明顯的差異。但A 組飛行學員左腳蹬與右腳蹬的時間占比均仍多于B 組被試飛行學員；A 組飛行學員保持航向中立行為的占比仍少于B 組飛行學員。此外，A 組飛行學員各行為發(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。綜合以上兩點可知，大側風情況下的起飛訓練任務中，A 組飛行學員的左腳蹬和右腳蹬這兩種行為無論是在行為的時間占比，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 組飛行學員的操作。
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其他行為差異分析
除核心操縱行為外，兩組學員在程序報出、監(jiān)聽執(zhí)行、油門控制等方面也存在顯著差異（圖6）。A組學員的程序報出行為完整且及時，全部完成5次報出，而B組學員普遍存在漏報或遲報現(xiàn)象。在監(jiān)聽執(zhí)行方面，A組學員對駕駛艙語音指令的反應時間更短，能夠迅速執(zhí)行教員指令或系統(tǒng)提示；而B組學員在此環(huán)節(jié)耗時較長。前推油門桿及設置襟翼操作行為的平均時間占比A組略低于B 組，說明在這兩種行為操作過程中A 組飛行學員操作時間較短。
本研究通過固態(tài)模擬機實驗與行為編碼技術，揭示了不同飛行學員在起飛階段操作行為的顯著差異，為飛行訓練提供了量化評估工具。
這一研究不僅為飛行學員的訓練優(yōu)化提供了實證依據(jù)，更為飛行安全研究開辟了新的視角。通過量化分析飛行學員的操作行為特征，可針對性地設計訓練方案，降低人為失誤風險，提升飛行安全水平。
參考文獻
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張貫超.基于Observer的典型飛行學員起飛階段操作行為差異研究[J].山東工業(yè)技術,2024,(02):34-41.
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