从空难事件看航空安全与管控

张军 字数:

《 学习时报 》( 2015年07月30日 第 A7 版 )

  2014年3月8日,马来西亚航空公司由吉隆坡飞往北京的航班MH370失联,3月24日MH370被确认“终结”于南印度洋,机上239人,其中154名中国人,无人幸存。
  2015年2月4日,台湾复兴航空B22816飞机坠河。
  2015年3月24日,德国之翼航空公司由巴塞罗那飞往杜塞尔多夫的航班4U9525撞山坠毁,150人全部遇难。
  ……
  在移动互联如此便捷的时代,近年发生的这一系列恶性航空安全事件无疑给现代航空安全领域带来了极大冲击和震撼,其暴露出来的各种漏洞隐患也给我们敲响了航空安全的警钟。避免类似事件在我国发生,让飞机不再“失踪”,不仅是未来航空安全迫切需要解决的技术问题,更关系到我国国家安全和国际形象。

对马航MH370事件的反思
  深入分析马航MH370事件,有几个典型的关键因素值得关注,比如:人为关闭二次雷达应答机、机载通信等关键设备,地面空中交通管制机构实际上就完全没有手段发现并跟踪客机的飞行航迹;由于未购买航空卫星服务,无法进行洋区内的航空通信;黑匣子至今未找到,没法进行事后分析;飞机失联地点位于飞行管制区交界,存在空管服务盲区,等等。
  过分依赖驾驶员,无法防止人为关闭系统。在正常的航班上,为保证地面管制机构实时追踪飞行中的航班,一般采用飞机通信寻址与报告系统(ACARS)和二次雷达应答机。前者是一种在航空器和地面站之间通过无线电或卫星传输短消息的数据链通信系统;后者通过飞机发射确认信号的方式响应地面管制雷达的问询信号,能够实现飞行航班的大范围跟踪和辨识,是合作式航空管制的有效工具。
  一般来说,只有两套系统同时出现故障,才会导致飞机失联。但有迹象表明,MH370的应答系统和ACARS系统很可能是被人为关闭的。由于目前国际航空界过于依赖飞行员的职业素养和合作模式推定,当MH370的应答机和ACARS系统被人工关闭后,地面管制机构实际上就完全没有手段发现并跟踪这架远程客机的飞行航迹了。
  MH370事件促使国际航空业重新反思飞行员在航空安全中的关键地位。而今年发生的德国之翼4U9525撞山事件,更是有证据表明是一名驾驶员的非正常操作直接导致了这起非典型空难。因此,未来的航空安全保障环节上将会更多地考虑通过技术手段实现计算机辅助的人机混合智能决策机制,通过综合判断飞机状态和驾驶员非正常操作行为,杜绝马航和德国之翼悲剧的重演。
  另外,几乎每隔一段时间(一般10~30分钟一次),国际海事卫星就会发送一个消息给飞机上的通讯系统,要求飞机简单地进行回应,以表明它仍在保持联系。事实上,在MH370失联后,飞机上的维修诊断系统确实曾发出“ping”指令与卫星连接。但遗憾的是因为成本问题,马航没有订购航空卫星服务,所以没有建立有效的数据连接。
  这说明只有建立不受人为控制的空天地持续通信技术,才有可能在今后避免类似马航MH370这种“主动失联”的恶意情况再现。
  无法实时获取飞行信息,数据保存机制不完备。对于航空事故,所有飞行数据都被储存在被俗称为“黑匣子”的飞行记录器内,因此找寻到黑匣子至关重要。尽管黑匣子技术已经投入应用60多年,但关键技术并没有太大提升,尚停留在仅依赖黑匣子进行离线保存和事后分析阶段。
  实现所有飞行航班的实时在线黑匣子功能已经逐步成为行业发展的紧迫需求。实际上,MH370装备的Trent800发动机就具备使用卫星通信实现在线数据回传的能力。罗罗公司为了监控上千台Trent发动机的工作状态,建设了引擎健康管理系统。如果在这类应用的基础上再进一步,最终实现整架飞机的在线健康管理和数据回传,就可以替代飞行记录器,实现全过程数据在线保存,从而确保地面机构能够在任意时间精确获取飞行的运行状态。
  全球航班运行监控能力不足,全球化管控机制不健全。由于没有对洋区和偏远地区进行有效通信和监管,当MH370进入雷达监控系统无法覆盖的死角,以及国际航空管制区交界的盲点时,来自MH370的音讯全无,这说明全球航班运行监控能力明显不足。
  而由于缺乏全球性的应急协调机制,当飞机确认失联后,马方也不知道应该找谁来帮助锁定飞机的走向。我国也只能依靠他国给予的二手信息指挥搜救,这一重大机制性缺陷直接导致搜救工作启动缓慢且效率低下。
  经过多年的建设与发展,我国已具备在飞机执行长距离、跨国界的飞行任务时,保证飞行器全球数据通信、导航和监视的信息保障能力。但是从MH370事件看,必须进一步建立独立于飞行员操作的广域、实时的全球航空监视系统。国际民航组织(ICAO)积极研究和推荐各国使用这种独立的全球性的通信、导航和航空监视系统,以形成完备的全球飞行态势监控能力,从而提升全球国际航空安全水平。

对航空安全重要性的再认识
  众所周知,国家空域安全是国家安全的重要组成部分,其内涵主要包括航空安全(safety)和航空安保(security)两个主要领域。前者是为了“飞得好、管得好”;而后者的工作核心则是反恐。
  当前航空安全与否,尤其具有重大政治经济影响。根据国际民用航空运输协会(IATA)估计,航空运输对全球GDP的贡献率为8%,仅次于食品和石油化工。而这也就意味着,一旦发生恶性航空安全事件,不仅会极大损伤航空业的健康发展,作为一个对国民经济贡献极大的行业,其带来的巨大损失将是无可估量的。一个最极端的例子就是,美国“9·11”事件直接诱发了阿富汗战争,并导致国际经济进入下行通道。有数据显示,国际航空业损失愈百亿美元,航空业裁员人数超过100万;至少10家美国航空公司申请破产,15万工作岗位被削减;美国经济步入下滑,损失累计达到了400亿美元。
  MH370事件同样对国际经济政治产生了重大影响:马航破产,马来西亚国内经济遭受重创,国际航空制造业和空管行业遭受质疑和信任危机。

对我国航空安全高效管控的展望
  MH370事件发生之后,我国已经采取了一系列积极的应对措施。中国工程院启动了进一步提升我国航空安全管控能力的咨询研究项目,形成了相关咨询意见,为高层决策提供重要依据。从空域管控和通航产业的发展看:
  空域管控方面应推进四个“一体化”。当前,我国航空安全的整体形势良好,但毋庸讳言,现有空域管控模式也面临着挑战。今后构建统一的国家航空安全体系,必须突破以下几项关键技术:尽快完备机载航电系统、地面空管系统的一体化建设,确保未来航空器能够在飞行过程中“永不掉线”;适时构建以天基自动相关监视为核心功能,航空通信、导航、监视一体化的空事卫星系统,确保未来我国航空器能够“永不迷路”;尽快推进“北斗”导航标准的国际化和空管全球运行的一体化,确保未来我国航空器能够“永不丢失”;全力促进我国大飞机设计、制造、服务一体化,确保对空域安全、航空产业全流程的把握和掌控。
  通航产业方面应加快空域管理改革。值得注意的是,国家空域安全不仅局限于已有的高空航路和民航商用飞行,同样涉及我国全面起飞的通航产业链和近期蓬勃发展的无人机产业。
  2012年发布的《关于促进民航业发展的若干意见》明确了通用航空要实现规模化发展。未来10年,通航市场需求超过6400亿元。随着低空空域管理改革的推进,我国通用航空将迎来大发展的战略机遇期,成为与汽车比肩的产业。
  但低空空域管理改革无疑面临着空域安全的挑战,2010年至今,每年都会发生10~20起通用航空器飞行事故。而通用航空的多样化特点所带来的潜在威胁,更使得高层决策者和安全专家们面临巨大挑战,其安全威胁不仅来自本身的缺陷,更来自于恐怖分子可能将其作为发动恐怖袭击的武器。
  未来,通用航空安全必须从两个方面着手:提升低空管控能力,建立低空空域飞行服务保障体系,实现“管得着”;提升通航机载设备能力,完善通航低空飞行自主探测与避险方案,解决“看得到、连得上”,以提升航空安全系统的整体保障能力。
  无人机作为通用航空器的典型代表,在现代战争中有着极其重要的作用,在民用领域更有广阔的应用前景。美国《航空与太空技术周刊》刊登的分析报告称,自2014年算起,未来十年,世界无人机市场规模将达到673亿美元。
  但无人机显然是把双刃剑,未来无人机的快速发展无疑将给空域安全带来新的威胁,其应用爆发,也隐患巨大。机上无人化、准入无规化、运行无序化,带来的“看不见、联不上、管不住”现象,无不让人担忧。要实现无人机安保,我们必须看得清、管得住,建立和完善适应无人机安保的监管流程、机载系统架构、空管体系架构,以应对未来无人机产业的迅猛发展。
  从上世纪初莱特兄弟试飞成功至今,人类现代航空业发展已经超过百年,应用于航空安全的技术也在不断发展。而每一次空难或航空事故的惨痛教训,都会推动技术和管理不断进步和快速完善。
  马航MH370事件之后,我们在从技术层面研究探讨如何避免系统性风险的同时,更应革新航空安全理念,努力构建国家航空安全体系。这是对我国空域安全核心支撑体系的完善,是对国际航空安全的有效补充,体现了我国作为负责任大国的一种努力、一种担当。