Пилот самолета VS автопилот. Закат профессии "пилот гражданской авиации"?⁠⁠

Довольно часто на авиационных и не очень форумах и сайтах поднимается вопрос о том, насколько современному гражданскому самолету необходим пилот. Мол, при современном уровне автоматики - чем они там занимаются, если за них все делает автопилот?

Ни один разговор не обходится без упоминания поездов, лифтов, беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), и как апогей - полет Бурана.

"Вас мучает этот вопрос, Вы хотите поговорить об этом"?

Давайте поговорим.

* * *

Что такое "современный автопилот"?

Самый лучший автопилот из тех, что я когда-либо видел, показан в американской комедии "Аэроплан".

Однако и в том фильме он нечаянно вышел из строя, и, если бы не героический неудачник, хеппи энд бы не получился. Хотя, там же была еще и стюардесса... Ну, в любом случае, был человек.

Собственно говоря, многие пилоты потому и не вступают в спор с далекими от авиации людьми, т.к. знают, как иной раз ведет себя самая наисовременнейшая техника. Я тоже спорить не собираюсь, просто расскажу о проблематике а далее вы там хоть подеритесь.

Современные автопилоты представляют себя смесь металла, пластика, стекла, лампочек, кнопочек, крутилок и проводочков. И переключателей.

Совсем ничего человеческого.

Пилот управляет автопилотом (уже в этой фразе скрыт сакраментальный смысл) через пульты. На фото ниже - кабина тренажера не самого современного самолета B737CL, и, что характерно, в философии построения кабин (равно, как и взаимодействия "человек-система") принципиальных отличий между ним, созданным в 80-х годах прошлого столетия и В787, впервые поднявшемся в небо несколько лет назад, нет. Интерфейсы стали более удобными, дисплеи информативнее...

А суть все та же - пилот управляет самолетом.

Основной пульт управления автоматикой в целом и автопилотом в частности (МСР) можно разглядеть посередине фотографии. Каждая кнопочка на нем отвечает за включение какого-то из режимов автопилота, а четыре кнопки справа (A/P ENGAGE A - B CMD CWS) отвечают, собственно говоря, за включение автопилота.

К слову, при той конфигурации органов управления автопилотом, что зафиксирована на фотографии, автопилот не включится. Пусть знатоки ответят почему.

Циферки в окошках MCP означают данные, которые необходимы для того или иного режима работы автопилота. Например, в окошке ALTITUDE можно разглядеть 3500 - это означает, что если после взлета мы включим автопилот и установим какой-нибудь режим набора, то самолет займет высоту 3500 футов и будет тупо на ней лететь, пока пилот не установит новое значение высоты и... снова не включит какой-нибудь режим набора.

Сам по себе автопилот высоту панели не поменяет и в набор не перейдет.

Более того. Пилот может выбрать высоту, к примеру, 10 000 футов, однако, включить не тот режим автопилота, и самолет послушно полетит вниз вплоть до столкновения с землей. Да, он заверещит, как только обнаружит, что его убивают, однако, не предпримет никаких самостоятельных действий для спасения.

Да-да, и на эрбасах все пока что так же

Аналогично, если впереди по курсу, заданному пилотом в окошке HEADING будет стоять высоченная гора, то самолет так и полетит в гору и обязательно в нее врежется, пока пилот не предпримет какие-либо действия.

Важно отметить то, что автопилот современного самолета работает в паре с автоматом тяги - это еще один набор пластика, железяк и проводочков, который отвечает за автоматическое изменение режима двигателей, то есть, тяги. На фото выше на МСР слева можно разглядеть небольшой переключатель с надписью "A/T ARM/OFF", он отвечает за включение автомата тяги в режим готовности к использованию. Однако, иногда им приходится работать не в паре (например, если автомат тяги неисправен, что тоже случается), что накладывает значительные ограничения на возможности автопилота т.к. многие режимы требуют изменения тяги. Например - нужно снижаться, но тяга, установленная на взлетным режим этого тупо сделать не даст. Самолет тупо будет лезть в космос, несмотря на то, что заданная высота на МСР много ниже высоты полета.

На фото ниже можно увидеть панель управления FMS - системой управления полетом (flight management system). Через данную панель можно забить кое-какие полезные данные, с помощью которых автоматика будет знать о том, по какому маршруту сегодня летит самолет, о том, какие значения тяги и скорости будут оптимальными именно сегодня.

Как Вы, возможно, уже догадались, иногда, вследствие каких-то отказов (например, при проблемах с определением количества топлива), FMS работает некорректно, вплоть до полной невозможности использования некоторых ее полезных опций.

После взлета пилот может включить (либо он включается автоматически - it depends) режим автопилота, в котором самолет будет лететь по командам, получаемым из этой системы. Однако, как я уже говорил выше, если упрется в высоту 3500, установленную в окошке МСР, то выше он не полетит, пока пилот не изменит это значение.

А в чем, собственно, проблемы?

Все вышенаписанное (весьма бегло и кратко) легко решается путем алгоритмизации процессов.

Сегодняшняя функциональность автопилотов такая не потому, что технологии недоросли, а вследствие "идеи", что самолетом управляет человек, а автоматические системы служат лишь подспорьем.

Идея эта является следствием самого главного ограничения современных программных систем (а автопилот является ничем иным, как устройством, работающим по созданным человеком алгоритмам) является неспособность принимать нестандартные решения, которые зависят от конкретной ситуации.

Сами по себе алгоритмы управления самолетом совсем не сложные, поэтому автопилоты на самолетах стали появляться еще в 1912 году, в 30-х стали получать широкое распространение, а с 70-х вполне себе надежно и уверенно приземляют лайнер автоматически, если на то есть соответствующие условия.

Известно, что уже тогда начались разговоры о том, что профессия "пилот" скоро себя изживет, как и профессия "кучер" или "лифтер".

Анатолий Маркуша в одной из своих книг пересказывал подслушанные им слова девушки, наставляющей своего молодого человека (по несчастью пилота), что ему надо искать другую профессию, мол, скоро пилоты станут не нужны, а семью кормить придется.

С тех пор прошло еще полвека, но проблема принятия решений в нестандартных ситуациях создателями даже самых новейших самолетов так и не побеждена.

* * *

Да, многие авиационные профессии канули в Лету - бортинженер, который заведовал "хозяйством", штурман, который обеспечивал навигацию, радист - который вел связь... Их заменили умными системами, это бесспорно. Одновременно к этому повысились требования к подготовке... а в некоторых ситуациях и нагрузка на оставшихся в кабине двух (!) пилотов.

Теперь им приходится не только справляться с кучей систем (путь и максимально автоматизированными), но и иметь много знаний в голове, которые раньше ими в полете обычно не применялись (и со временем выветривались), т.к. в кабинах сидели узкие специалисты по направлениям, каждый занимался своим делом и не лез в чужие области.

Да, некоторые БПЛА летают автономно (а некоторые - управляются операторами с земли), да и Буран успешно сделал один (!) полет в автоматическом режиме без пилота на борту.

Но это именно те алгоритмы, программирование которых возможно уже очень и очень давно.

Любой интересующийся программист средней руки ради спортивного интереса может придумать дополнение к Microsoft Flight Simulator и сажать свои Бураны хоть в Москве, или в Завьяловке, а потом идти на авиационный форум и насмехаться над профессией "водитель самолета".

Но вот я, "водитель самолета", имея понимание о ситуациях, регулярно возникающих в небе, в которых требуется постоянное принятие решений, не решусь сесть в самолет, мозгом которого является не человек, а программа Autopilot v.10.01, в которой исправлены ошибки программирования, выявленные в предыдущих десяти катастрофах.

* * *

Вы абсолютно правы, когда заявляете о недостатках Человека, как ненадежного звена в системе. Это именно так!

Большинство катастроф с 1970-х годов происходят по вине человека - порядка 85%. В том числе и из-за неумению использовать автоматизацию и, что важно - своевременно распознавать ее отказы.

Вспомните катастрофу А330 Air France - уж очень она показательная со всех сторон.

Считается, что самолет оказался в зоне сильного обледенения, связанной с грозовой деятельностью, в результате чего датчики, т.е., органы "чувства" самолета, потеряли способность передавать правильные сигналы. В итоге, передавали неправильные, автоматика умыла руки... но пилоты не смогли распознать причины отказа, ситуацию, в которой оказались и, как следствие, не смогли пилотировать самолет должным образом.

Все погибли.

Задним умом, изучив эту катастрофу, пилоты знают, что достаточно было отдать сайдстик от себя, и самолет бы прекрасно вышел из режима сваливания, которое пилотам было просигнализировано...

Но!

- Сигнал предупреждения о сваливании отключается в соответствии с проектными установками при превышении определённого угла атаки и снижении скорости полёта ниже определённого уровня.

- Вследствие этого сигнал о сваливании отключался, а затем снова включался несколько раз в ходе сваливания; он включался, когда пилот отдавал сайдстик от себя, и отключался, когда пилот тянул его на себя. Это могло запутать пилотов.

- Пилоты понимали, что самолёт резко снижается, однако не знали, каким приборам можно доверять; им могло показаться, что неверны все показания приборов

Самолеты создают люди, которые неидеальны, и предусмотреть все возможные случаи, увы, невозможно.

В приведенном выше примере пилоты не справились... но тому, как выяснилось, были причины, заложенные при проектировании лайнера.

Когда мы говорим о том, чтобы убрать пилотов из кабины, мол, на их счету 85% всех катастроф по причине ЧФ, мы говорим абсолютно... неверно. Во-первых, в этих 85% не только пилоты, а во вторых, оставшиеся 15%... тоже следовало бы отнести к ЧФ, т.к. во многих случаях стали следствием недостаточной предусмотрительности со стороны человека.

Когда пилотов уберут из кабины, все 100% случаев катастроф будут отнесены к человеческому фактору.

* * *

Сегодня, несмотря на возможность такой режим создать, самолеты не взлетают автоматически. И это при том, что уже очень давно освоены автоматическое приземление и автоматический пробег после него. Почему?

Еще Михаил Громов говорил "Взлет опасен, полет прекрасен, посадка трудна". Истина!

Нормальный взлет проще, чем нормальная посадка, однако, если что-то случается на взлете, счет идет иногда на доли секунд. За это время пилоту нужно принять решение - прекращать взлет или продолжать.

Более того, в зависимости от факторов, по одной и той же причине в один день взлет лучше прекратить, а в другой - лучше продолжить. А пока пилот думает, тяжеленный самолет, имеющий огромный запас топлива, стремительно ускоряется, а полоса стремительно уменьшается. Отказы могут быть разнообразнейшими (увы, но техника все еще отказывает) и не всегда отказ сводится к банальной неисправности двигателя. Да и отказы двигателя тоже могут быть разными.

То есть, от программиста, который захочет убрать человека из контура управления самолетом и контура принятия решений, потребуется написать кучу алгоритмов по действиям в различного рода нештатных ситуациях.

Например - что делать при обнаружении на ВПП постороннего предмета (например, животного), которое, для начала, надо суметь надежно распознать? Современные видеокамеры уступают возможностям человеческого глаза в паре с мозгом, а если мы вспомним о том, какая слякоть встречается в наших регионах...

После каждого неучтенного случая придется выпускать новую версию прошивки.

В настоящее время "неучтенные случаи" решаются тем, что в кабине находится человек, который матюкнется (или промолчит, в зависимости от выдержки), но справится с ситуацией и вернет самолет на землю в подавляющем воображение количестве случаев.

Досужие обыватели о таких случаях просто не знают, ведь в прессе появляется далеко не все.

* * *

Вот, к примеру, возьмем мою ситуацию.

Ни одной инструкцией не предусмотрена подобная оплошность - оставить кусок троса аварийного покидания за бортом самолета. Что бы делал Autopilot v.10.01 в таком случае? Как бы он узнал о том, что у него скоро разобьет окно?

Если не предусмотреть процедур на этот случай, он продолжал бы набор 11 км высоты, и вот когда там разбилось бы окно, по заложенной программе предпринял бы аварийное снижение с выбрасыванием масок... да только пассажирам они бы уже не очень помогли.

Что можно изменить в конструкции лайнера для этих случаев? Сегодня модно говорить о внедрении "обшивки с нейронной сетью" или что-то там в этом роде. Мол, для контроля целостности. Здравая идея, хотелось бы увидеть ее надежно реализованной.

Что сделали пилоты?

Во-первых, достаточно рано получили информацию о происходящем.

Во-вторых, несмотря на невыявленную природу явления, поняли, чем данная нестандартная ситуация может закончится и приняли единственное верное решение - на той же скорости снизиться и вернуться на аэродром вылета.

Смог бы автопилот, пусть даже на самолете, напичканном датчиками, определиться с решением? Конечно, можно в программе написать: "If не уверен, then посадка на ближайшем аэродроме". Таких посадок в день во всем мире, думаю, было бы десятки.

Это лишь ОДНА из ситуаций, случившейся в карьере лишь ДВУХ пилотов (меня и второго пилота). А пилотов тысячи, а ситуаций сотни тысяч.

* * *

Банальное принятие решений при обходе гроз, о сложности которых вряд ли задумываются апологеты скорого царства Терминаторов (ибо не ведают, что это за такое).

Вот, к примеру, мой полет в Геную, я назвал его "рейсом жестянщика" http://denokan.livejournal.com/66370.html

Или рейс в Сочи: http://denokan.livejournal.com/67901.html

Или рейс в Тиват: http://denokan.livejournal.com/44632.html

И это только три рейса. А их в сотни раз больше только у одного отдельно взятого пилота.

Грозы на радаре выглядит по-разному, и не всегда одно решение по обходу будет таким же хорошим для другого случая. А уж когда эта гроза находится в районе аэродрома... А если этот аэродром - горный? Приходится думать и принимать решения, которые зачастую основаны на опыте и на... чутье, которое появляется с годами.

С недавних пор производители радаров значительно продвинулись во внедрении автоматических режимов определения опасностей... правда, по общему мнению опытных пилотов, алгоритмы склонны опасности преувеличивать. На всякий случай.

Т.е., радары иной раз рисуют такие страшные картинки, которые по правилам надо бы избегать на громадном удалении (что невозможно, т.к. на этих удаления присутствуют картины не менее страшные). При переключении в старый, дедовский, ручной режим, картинки становятся менее страшными (иной раз - значительно менее) и получается вполне себе безопасно пройти, причем, зачастую, даже без намека на болтанку, хотя предыдущая, сгенерированная в автоматическом режиме, картинка, ее прогнозировала.

То есть, направление здравое, но алгоритмы пока таковы, что в некоторых случаях летать, доверяя автоматическому изображению, придерживаясь существующих правил... просто не получится. Вплоть до полной невозможности обхода.  Что будет делать автопилот? Какие алгоритмы решится прописать программист?

Конечно, рано или поздно алгоритмы добьют.

Грозы...

Если в самолет попадет молния, или он схватит разряд статики, то люди от этого попадания не погибнут, а вот системы могут непредсказуемо выйти из строя. Очень часто "гибнет" именно радар, и самолет "слепнет".

Подобных случаев очень много, и закончились они хорошо лишь потому, что в кабине сидели пилоты.

Что произойдет с "нейросистемой" самолета в случае поражения электричеством? Мне очень любопытно узнать.

* * *

Существует множество аэропортов, где автоматическая посадка невозможна. Это еще одна проблема на пути полнейшей автоматизации полета, т.к. кроме того, что это накладывает ограничения на аэропорты назначения, так это делает проблематичной вынужденные посадки.

Все так плохо?

Все проблемы, описанные выше, можно решить!

Вложением огромных средств и значительным усложнением конструкции самолетов. Ведь для того, чтобы самолет "знал", что происходит вокруг него, его надо окутать сетью разнообразных датчиков.

Каждая система должна быть многократно продублирована (сегодня одним из дублеров считается экипаж - т.к. он способен управлять самолетом даже при отказах практически всех систем). Соответственно, отказ датчика должен всегда надежно распознаваться и исключаться из использования. Выше я уже писал про видеокамеры и подмосковную слякоть.

Каким образом обеспечить распознание отказов датчиков? Установкой дополнительных датчиков.

Следствие?

Усложнение всей системы, что в итоге... снижает отказоустойчивость и надежность.

Стоят ли эти затраты того, чтобы исключить человека из контура управления полетом?

В ближайшие годы, при современном уровне технологий... не думаю.

Конечно, если поскупиться надежностью, то давно уже можно на линии выпустить самолеты без пилотов-операторов. Летать, я повторюсь, без вмешательства пилоты, самолеты умеют полвека, если не больше.

* * *

Степень автоматизации будет расти. Это тоже определяет надежность системы "Экипаж-воздушное судно". Конечно же, будут продолжаться поиски лучших решений для того, чтобы самолеты надежно летали и без участия человека. Правда, полностью исключить участие человека из полета можно будет лишь тогда, когда будет изобретен искусственный интеллект, не уступающий интеллекту подготовленного человека.

Проблема принятия решений в нестандартных ситуаций никуда не денется. Самолет не автомобиль, чтобы в нестандартной ситуации просто тупо остановиться на обочине. Самолет не поезд, который катится по рельсам. И не лифт в шахте.

Одним из вариантов является управление самолетом оператором с земли. То есть, оператор на земле контролирует полет одного или нескольких самолетов, принимая решения в нестандартных ситуациях.

Если происходит что-то, что он решить с земли не в состоянии, он остается живым... А пассажиры гибнут. Потом появляется следующая версия программного обеспечения.

Подобная этическая сторона "личной заинтересованности" тоже является проблемой.

Как итог, предлагаю направить свои усилия не на обсуждение профессии пилот (каждое такое обсуждение рано или поздно переходит в "за что пилоты получают ТАААКие деньги?", а сконцентрируем усилие на созидание по своей прямой специальности.

ЛЕТАЙТЕ БЕЗОПАСНО!