民用飛機飛行機組非正常操作程序編制研究

王媛媛，周瑾，張雅杰

(1.上海飛機客戶服務有限公司 飛行運行支援部，上海 200241)(2.上海飛機客戶服務有限公司 技術出版物部，上海 200241)

民用飛機飛行機組非正常操作程序編制研究

王媛媛1，周瑾2，張雅杰2

(1.上海飛機客戶服務有限公司 飛行運行支援部，上海 200241)(2.上海飛機客戶服務有限公司 技術出版物部，上海 200241)

非正常操作程序是指在飛機或系統功能非正常情況下，飛行機組安全操作飛機的重要依據，是保證飛行安全最重要的因素之一。非正常操作程序的編制耗時長且涉及多個技術領域，是一項復雜的系統工程。通過研究國外相關資料，結合成熟機型程序的編制經驗，提出非正常操作程序編制流程。首先，系統地介紹非正常操作程序的組成和功能、程序項目的確定方法以及程序格式；然后，定義非正常操作程序編制過程的四個階段、各階段的工作內容以及人員資質；最后，結合國產新支線客機實例證明所提非正常操作程序編制流程的有效性。本文提出的非正常操作程序編制流程對民用飛機主制造商非正常操作程序的編制具有指導意義。

非正常操作程序；編制流程；飛行機組操作程序；程序組成；民用飛機

0 引 言

飛行員操作程序是在環境-飛機-飛行員系統中，從人機界面(顯示界面-飛行員-控制界面)描述、說明航空電子系統功能，飛行員操作與飛機狀態、環境關系的技術文件。飛行機組操作程序是指導飛行員如何操作，以使整個航空電子系統乃至全機進入飛行員所需的最佳狀態，使飛行員快捷、簡便、有效地完成任務[1]。

在民用航空領域，飛機主制造商向航空公司提供飛行機組操作手冊(FCOM)和/或快速檢查單(QRH)等運行手冊。為了保證飛行安全，飛行員必須嚴格按照手冊來執行操作程序。非正常操作程序作為飛行員處理緊急狀況的依據，其格式、組成、內容質量等均須對標國外成熟機型。因此，飛機主制造商必須明確非正常操作程序的內容，并建立一套合理的編制流程以保證非正常操作程序的質量。非正常操作程序的編制工作涉及飛機各系統原理、飛行操作技術、駕駛艙資源管理(CRM)、航線運行理論、程序驗證和手冊編寫標準等多個技術領域，是一項復雜的系統工程。探索飛行機組操作程序的編制流程和方法是一個昂貴、漫長且困難的過程。

國外，A.Degani等[2]提出了駕駛艙程序設計的4P理論——“理念、政策、程序和驗證”理論；CAA CAP 676《關于應急和非正常檢查單設計、樣式和使用指南》是針對主制造商、運營者、飛行員以及適航部門的關于非正常檢查單的設計和使用指南，其中給出了建議的非正常檢查單中各要素的屬性要求[3]。

國內，謝輝松[4]提出了飛行機組操作程序設計的一般流程和方法；AC-91-24《航空器的運行文件》中對操作程序提出了基本的編制和管理要求[5]。但就總體而言，目前國內仍缺乏有關非正常操作程序及其編制階段對所需人員資質要求的研究。某國產新支線客機未能通過第一次轉機型訓練(T5測試)，其主要原因就是非正常操作程序的組成和格式定義不清晰、程序可操作性差。

本文在國外有關飛行機組非正常操作程序研究成果的基礎上，嘗試清晰定義非正常操作程序的組成和表現形式，并結合某國產新支線客機飛行機組操作程序的編制經驗，提出一套具有指導意義的非正常操作程序編制流程，以期為主制造商編制飛行機組非正常操作程序提供借鑒。

1 非正常操作程序定義

飛行機組操作程序用于各飛行階段、在飛機正常和非正常情況下，飛行機組安全操作飛機各系統[6]。飛行機組操作程序是保證飛行安全的最直接、最重要的因素之一。

針對不同的飛機狀況和環境，飛行機組操作程序可分為正常程序、非正常操作程序和補充程序等。正常程序供飛行機組執行每次飛行任務使用，假設飛機的所有系統均能正常工作且自動功能均能正常使用。補充程序是指在非標準構型或特殊環境下的操作程序。非正常操作程序是指在飛機或系統功能非正常情況下(例如失效、喪失余度等)，需要飛行機組采取的措施。其中，根據飛行員采取動作時間的緊急程度，需要機組立即決策并采取措施以保護乘員和飛機免遭嚴重傷害的非正常操作程序又稱為應急程序。

2 非正常操作程序組成

根據非正常操作程序的定義，結合ATA2300規范的相關要求以及國外主流機型的飛行機組操作程序，本文定義非正常操作程序共包含五部分，其具體功能和要素如下。

(1) 故障狀況：用于證明機組選擇了正確的操作程序。對于機組告警系統(CAS)信息對應的操作程序，故障狀況應提供簡要描述CAS信息的觸發條件；對于無CAS信息對應的操作程序，故障狀況應提供幫助機組了解執行程序的原因。

(2) 目標說明：簡要概述飛行機組完成操作程序后所能達到的效果。

(3) 操作步驟：包含飛行機組對故障的隔離及糾正措施。對于不同的手冊，操作程序可采用敘述格式、擴展式程序或檢查單格式。

(4) 相關不工作項目：提供在故障隔離和處理完成后喪失或余度下降的部件/設備名稱。應注意，無需提供所有喪失或余度下降的部件/設備名稱，僅提供影響飛機后續飛行階段(例如進近、著陸或復飛)性能或動作的部件/設備名稱。

(5) 延遲程序：提供故障隔離和處理完成后，后續飛行中受影響的正常操作程序的動作和性能。延遲程序應提供下降、進近、著陸以及復飛中的一個或多個飛行階段或子飛行階段。

任一非正常操作程序應可根據具體情況針對上述組成進行。

3 非正常操作程序的格式

根據ATA2300、AC25.1581、CAP 676等標準中對操作程序格式的規定，將飛行機組非正常操作程序的格式分為以下三類。

(1) 敘述格式

敘述格式易于建立操作程序所需的順序，該格式僅用于表述故障的處理邏輯和相關限制內容。

(2) 擴展式程序

擴展式程序應包含兩方面內容：①機組動作。機組動作應采用“詢問-應答(Challenge-Response)”的形式?！霸儐枴敝笀绦袆幼鞯牟僮鲗ο?，主要為駕駛艙面板開關/按鍵、系統/部件名稱、性能參數名稱；“應答”指執行動作后的確認項目，即處置響應或者狀態。②擴展信息。擴展信息包含系統響應、限制和飛機性能數據。

(3) 檢查單格式

檢查單格式僅提供機組動作。

在民航領域，運輸類飛機飛行機組操作程序一般在飛行手冊(AFM)、FCOM和QRH中根據不同目的以不同的形式描述。通常，若某一機型同時提供AFM、FCOM和QRH三本手冊，則其操作程序應依次為敘述格式、擴展式程序、檢查單格式。

4 非正常操作程序編制流程

非正常操作程序的編制伴隨著飛機的整個研制周期，且需要設計人員、飛行員、飛行工程師以及技術出版物人員等多專業共同參與。根據任務特點和邏輯關系，將非正常操作程序全壽命編制過程劃分為以下四個階段。

4.1 程序理念制定

在編制新機型的非正常操作程序之初，應首先確定新機型的操作理念。例如，需要明確自動操作僅為輔助飛行員操作的工具之一，或自動操作優于飛行員操作。

4.2 程序編寫規范

為了保證主制造商操作程序之間表達的一致性，以及與其他主流機型的操作程序的共通性，在設計程序內容之前應明確程序分類、格式和通用表述規范。同時應確定飛行類手冊所依據的國際標準，并研發相應的數字化編制系統和業務規則。

4.3 程序內容設計

非正常操作程序的內容設計是非正常操作程序編制流程中周期最長、參與人數最多、工作量浩大的一個階段。本文詳細定義了程序內容設計的各子階段的工作內容和所需人員資質，如圖1所示。同時，給出了各階段的相關注意事項。

圖1 非正常操作程序內容設計流程圖

(1) 確定程序項目

為了保證程序的全面性，確定非正常操作程序項目既需要合理的人員配置，還亟需定義明確的操作程序項目確定原則。

隨著飛機設備/部件與航電系統高度集成的推進，當發生設備/部件故障或特殊環境時，駕駛艙電子告警系統將提示飛行員需采取相應的措施。為了進一步縮短飛行員采取動作的時間間隔和人為差錯，電子檢查單成為必然趨勢。20世紀90年代，波音飛機公司發明了B777 電子檢查單(ECL)[7]。

基于ATA2300標準和國外程序機型研究，建議基于飛機電子設備告警系統的非正常操作程序項目確認原則為：

①EICAS信息對應的操作程序。其中，警告級別EICAS信息為應急程序，警戒級別EICAS信息為非正常操作程序。

②單純音響告警或目視對應的操作程序。例如，交通防撞系統語音告警、煙霧等。

③其他。飛行員無法意識到的故障對應的操作程序(例如機組失能)，或者一些非正常條件下完成的操作程序等。

(2) 明確問題的工程解決方法

系統設計人員提供的故障工程處理方法是非正常操作程序內容從無到有的基石，也是保障非正常操作程序安全性的重要階段。

非正常操作程序工程解決方法的確定應與飛機系統研發同步并建立良好的溝通反饋機制，可將程序編制過程中暴露的故障告警邏輯不合理、人為因素等問題及早反饋至系統進行優化，相對于飛機批量生產后發現問題，可大幅降低問題優化的時間和經濟成本。

(3) 將工程操作步驟轉化為操作程序

故障處理方法的可操作處理是為了保證程序與飛行員界面的友好型，是提升操作程序可操作性的重要階段。

為了保障操作程序滿足航線運行的飛行場景和人為因素需求，邀請具有不同機型飛行經驗且具備中等飛行技術的航線飛行員自始至終參與操作程序內容編制。

(4) 驗證操作步驟

驗證旨在保證操作程序的正確性和可操作性，最終滿足飛行員在不同運行場景下的操作需求。

訓 練 樣 本 序 列 ：Z*=(z1,…,zl-1)，其 中 Zi=(xi,yi)，i=1,…,n，xi為對應樣本的特征向量，yi為其類別標簽。待測樣本為xnew。

操作程序驗證方法包含書面驗證和操作驗證。書面驗證是將非正常操作程序內容與設計數據、試飛數據、飛機實際技術狀態等進行書面對比，確保內容的正確性；操作驗證是完全按照非正常操作程序進行操作，用于確保程序的可操作性。操作驗證方法可分為模擬機驗證、試飛驗證、真機航線驗證和地面操作驗證等。

應針對每一個非正常操作程序建立相應的驗證方案，明確操作驗證方法驗證和驗證設備需求。例如，煙霧程序所需煙霧發生器、外電源使用所需電源車等。

(5) 評審操作步驟

評審操作步驟是一個考核過程，最終判定程序是否滿足運行需求。應建立一個合理的操作程序綜合評價方法，量化操作程序的可操作性。

4.4 操作程序持續完善

在投入運行后，隨著飛機新構型的不斷出現以及運行條件的多樣化，非正常操作程序將面臨著持續大量的更改。

為了及時有效地完成操作程序的更改，主制造商應成立專門委員會，執行非正常操作程序的更改評估和編制工作，該委員會由技術飛行員、系統設計人員、技術出版物專家等組成，其工作流程如圖2所示。

圖2 操作程序持續完善流程圖

5 國產客機非正常操作程序編制實例

國產新支線客機ARJ21-700第一次T5測試過程中的非正常操作程序暴露出操作性差和正確性無法保證等問題。造成出現上述問題的主要原因是主制造商未建立非正常操作程序編制流程以保證質量。

因此，在第二次T5準備階段，主制造商重新啟動非正常操作程序設計過程：針對每一個飛機系統，按照本文提出的非正常操作程序項目確認原則制定操作程序項目；以程序分析表為工程解決方法的記錄載體，由設計人員負責填寫；飛行員、飛行工程師、設計人員和技術出版物人員集中辦公，基于程序分析表，將工程解決方法轉化為操作程序；在飛行工程師針對每一個程序評估驗證方法后，由飛行員實施驗證；最后經過第二次T5測試評價非正常操作程序的質量。在上述流程的限定下，ARJ21-700飛機非正常操作程序質量在T5測試過程中獲得了中國民用航空局認可，在商業運營期間表現良好，也獲得了客戶認可。

此外，大型客機C919的非正常操作程序編制工作也借鑒了本文中的流程持續開展，程序設計與工程研發建立了良好的溝通反饋機制，有效地保障了大型客機非正常操作程序的質量，并可提高飛機操作界面的用戶滿意度。

6 結束語

本文在總結國外有關非正常操作程序編制理論、ATA2300標準以及成熟機型相應程序的基礎上，明確定義了非正常操作程序的項目格式和組成?；趪鴥让裼蔑w機制造商的現狀，在分析非正常操作程序編制工作特點的基礎上，提出了非正常操作程序的編制流程，并結合國產新支線客機實例證明了所提非正常操作程序編制流程的有效性。但是，非正常操作程序編制流程中還存在以下問題有待進一步研究和探討：①操作程序驗證方案的合理性和經濟性有待進一步研究。主要包括操作方法的選取原則、驗證人員資質要求以及驗證場景規劃等；②非正常操作程序綜合評價方法有待進一步研究。非正常操作程序評價方法應綜合、系統考慮各因素，建立一個具有可操作性的評價體系，合理量化非正常操作程序的安全性和操作性。

[1] 《飛機設計手冊》總編委會.飛機設計手冊：第17冊——航空電子系統及儀表[M]. 北京: 航空工業出版社, 2001. General Editorial Board ofAircraftDesignManual. Aircraft design manual: Vol. 17-avionics system and instruments[M]. Beijing: Aviation Industry Press, 2001.(in Chinese )

[2] Degani A, Wiener E L. On the design of flight-deck procedures[EB/OL].(1994)[2016-06-29]. https:∥www. researchgate. net/publication/245881216_Design_and_Operational_Aspects_of_Flight-Deck_Procedures.

[3] Cival Aviation Authority. CAP 676 Guidance on the design presentation and use of emergency and abnormal checklists[S]. London: CAA, 2008.

[4] 謝輝松. 民用飛機飛行機組操作程序設計探討[J]. 航空工程進展, 2013, 4(1): 90-96. Xie Huisong. Discussion on the design of flight crew operating procedures for civil airplanes[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering, 2013, 4(1): 90-96.(in Chinese)

[5] 中國民用航空局飛行標準司. AC-91-24航空器的運行文件[S]. 北京: 中國民用航空局, 2014. Division of Flight Standards, Civil Aviation Administration of China. AC-91-24 Operation document of aircraft[S]. Beijing: CAAC, 2014.(in Chinese)

[6] Air Transport Association of America. ATA2300 Data exchange standard for flight operations[S]. America: Air Transport Association of America, 2014.

[7] 張建文. 電子檢查單的特點[J]. 中國民航飛行學院學報, 2001, 12(4): 31-34. Zhang Jianwen. Characteristic of electronic checklist[J]. Journal of China Civil Aviation Flying College, 2001, 12(4): 31-34.(in Chinese)

(編輯：馬文靜)

Research on the Development of Flight Crew Non-normal Operating Procedure

Wang Yuanyuan1, Zhou Jin2, Zhang Yajie2

(1.Flight Operations Suppport Department, Shanghai Aircraft Customer Service Co., Ltd., Shanghai 200241, China)(2.Technical Publications Department, Shanghai Aircraft Customer Service Co., Ltd., Shanghai 200241, China)

The non-normal operating procedures are the important basis for the operating crew to operate the airplane safely, and one of the most important factors to ensure the flight safety. The non-normal procedures involve many technical fields, so it takes long time to develop them and the development of the procedures is a complex system engineering. By analyzing the relevant international documents and reports, and according to the experience in the procedure development of the new type of airplane, the composition and function of the non-normal operating procedures, the method of procedure confirmation, and the format of the procedures are introduced firstly. Then four stages of the non-normal operating procedures development, the contents of work at each stage and the personnel qualification are defined. Finally, the workflow of the non-normal operating procedures development is proved to be effective in operating the domestic new regional aircraft. It can be used as guidance for the non-normal operating procedures development by the civil airplane manufacturer.

non-normal operating procedure; develop workflow; flight crew operating procedure; composition of the procedure; civil aircraft

2016-06-29；

2017-03-14

王媛媛,105677384@qq.com

1674-8190(2017)03-354-05

V

A

10.16615/j.cnki.1674-8190.2017.03.017

王媛媛(1985-)，女，碩士，高級工程師。主要研究方向：飛行類技術出版物編寫。

周 瑾(1977-)，女，高級工程師。主要研究方向：技術出版物編寫與翻譯。

張雅杰(1969-)，女，碩士，研究員。主要研究方向：技術出版物體系規劃和管理。