空中机械控制是指大型飞机空中机械师在飞行中对飞机、发动机及机载设备进行操纵和控制的过程。空中机械控制的完成程度对提高飞行质量、保证飞行安全影响重大。由于空中机械控制是对装备性能或工作状态进行的控制, 其控制对象与所处环境有其特殊性, 甚至与飞行控制相比涉及面更深更广, 对飞行状态的影响更大, 因此深入分析空中机械控制原理, 对提高空中机械控制质量, 保证飞行圆满完成任务意义重大。有必要对空中机械控制采用过程分析和质量评估的方法进行系统科学的研究。
1 空中机械控制过程分析
按照《空中机械师训练大纲》中对训练科目的设置, 将空中机械控制分为起落航线飞行、特殊情况处置和复杂气象飞行等一级子过程。一级子过程的完成需要在不同阶段进行规定的组合操作 (二级子过程) , 而每一次具体飞行练习科目的完成过程, 由于在空中机械控制过程中 (特别是在各种启停过程中) , 对大量的顺序操作以及诸多被控参数的控制情况等均有时间上的规定和要求, 因此本文进一步将二级子过程分解为一系列相连的时间片 (即三级子过程) 。此外, 在空中机械控制过程中的任一时刻, 均可能发生误操作、事故等情况, 为此, 本文进一步将时间片分解为一系列相连的采样周期 (即四级子过程) , 采样周期是最底层的也是最小的子过程。
图1示意了空中机械控制系统和过程分解的一部分, 其中下层的内容为上层内容的子系统或过程, 处于同一层次的内容属于同一级子系统或过程。由于空中机械控制的驾驶活动复杂、操纵控制连续、制约因素多、自适应和可靠性要求高等特点, 某些子系统与子系统之间 (特别是隶属于同一个子系统下的各分级子系统之间) 、子过程与子过程之间以及子系统与子过程之间是互相关联互为影响的。
2 空中机械控制质量评估标准
通过分析2007年12月空军装备部外场部下发的《中国人民解放军空军军事训练与考核大纲第十六册装备保障训练第九分册空中机械师飞行训练》中在训练质量评估部分对空中机械控制训练的要求和目标, 结合空中机械控制实际情况, 尽量细化空中机械控制的质量评估标准, 空中机械控制质量评估标准应该包含质量评估指标和扣分权重两方面的内容。
2.1 空中机械控制质量评估指标
建立的空中机械控制质量评估指标, 直接影响空中机械控制质量评估结果的性质。考虑到质量评估指标的准确、可信、可操作性, 经过对指标进行初选、检验及优化的过程, 建立了空中机械控制直接操纵和间接操纵质量评估指标。
2.1.1 空中机械控制直接操纵质量评估指标
衡量空中机械控制直接操纵质量的好坏有三个重要指标, 一个是准确性, 一个是协调性, 一个是熟练性。
(1) 准确性。准确性包括两个方面, 一是从操纵动作的准确性方面进行考察, 二是从从操纵程序与步骤的的准确性方面进行考察。操纵动作的准确性方面, 针对空中机械控制设备操纵, 只需考虑动作方向 (X) 、动作幅度 (S) 以及实施时机这几个因素。针对控制飞行状态的操纵装置类空中机械控制可选取最大速度出现位置、推杆平均速度与油门速度上限的比值、操作准确度、平滑性曲线波峰个数、波谷个数等指标。步骤的的准确性方面, 主要看程序操作是否存在变序、丢失、冗余等情况;各步骤之间需要有间隔时, 间隔时间是否正确等因素。
(2) 协调性。协调性是从操纵诸操纵装置方面进行考察的, 主要看各通道操纵动作是否相互配合和协调一致, 重点看有无配合动作以及配合动作程序是否合理。
(3) 熟练性。为了达到《空中机械师训练大纲》中“熟练掌握空中机械操作技术”的训练目的, 应该考虑空中机械控制的熟练程度。熟练程度主要是看动作实施时机是否及时以及操作准确率。
以上指标只是针对空中机械控制明确了可以定量化并在对其进行质量评估时具有可操作性的几个方面的要求, 但是针对每一个指标并没有给出数值, 这是因为空中机械控制作为一个系统过程, 在各个具体科目中对以上指标都有不同的要求, 在实际评估中应该根据具体科目的实际情况, 制定各个指标的数值要求。
2.1.2 空中机械控制间接操纵质量评估指标
由于《空中机械师训练大纲》并没有要求空中机械师实时准确记录规定的需关注的重要参数与重要设备、装置的工作状态, 与机组其它人员特别是机长进行沟通主要是直接或通过语音设备进行语言交流, 而由于语音识别等技术方面的难度太大等原因导致有些空中机械控制质量评估标准难以定量化, 所以注意力分配是否适当;工作参数是否记忆清楚;设备使用注意事项是否清楚;与机组其它人员交流是否顺利;汇报是否及时等方面一般提出定性的质量评估标准, 可采用人工评估的方式进行空中机械控制质量评估, 当上述内容有一项发生严重错误时, 应酌情减少该次考核的分数。
虽然上述空中机械控制质量评估指标遵循本身基本合理、基本涵盖各种情况, 互相独立的原则, 但是上述质量评估指标并不是一成不变的, 当出现某种误操作并不违反以上空中机械控制质量评估指标时, 可以针对这种误操作再建立一种合适的空中机械控制质量评估指标, 同时对其它空中机械控制质量评估指标并没有什么影响。
2.2 扣分权重的确定
扣分权重的大小直接影响到最终的质量评估结果。为保证空中机械控制质量评估结果能够科学客观地反映空中机械控制的真实水平, 并且具有较好的区分度。采用以下两种方法最终确定扣分权重。
(1) 根据误操作违反质量评估指标的程度和其危害性、影响程度大小来确定扣分权重。针对每一具体误操作, 应该按照训练大纲对这一过程相关指标的具体要求结合其违反质量评估指标的程度, 再加上根据当时飞机所处的环境, 综合考虑飞机固有性能, 通过飞机驾驶学等相关理论进行研究, 得出的危害性、影响程度的定性或定量结果, 运用有关权重理论, 确定每种具体误操作的扣分权重。
(2) 专家修改及实验确定法。对上面一种方法难以确定的扣分权重可采用咨询专家和实验确定的方法进行修正和补充, 其具体实施方法是:挑选符合要求的领域专家对有争议的误操作的扣分情况进行赋权, 与理论分析确定的扣分权重相互补充、综合考虑确定一套初步完整的扣分权重体系。再挑选具有代表性的好、中、差三组操作人员, 让这三组操作人员分别进行空中机械控制质量评估, 然后反复调整扣分权重, 直至使得最终的三组考试成绩符合客观情况、区分度较好、基本满足要求为止。
在扣分权重的确定过程中, 两种方法应该结合起来使用, 应以前一种理论分析的方法为主, 后一种方法为辅, 从而建立一整套科学、客观、合理的扣分权重体系。
3 空中机械控制质量评估结果的确定
对复杂系统或过程求解的过程正好与分解过程相反, 该过程常称之为“综合”过程。对操作人员的每次完成规定项目的操作过程进行质量评估就是遵循综合的过程, 首先对最底层的子系统或子过程进行评估, 再根据上下层次与本层各系统或过程的相互关系进行评估, 如此反复进行下去, 直至整个过程结束, 最终可得到对运行人员操作的总评估。
参加完所有空中机械控制训练科目的人员在评估后获得的成绩可用下式进行计算:
其中, Y为总的扣分;Yi为各个分科目扣分情况;ωi为各个分科目空中机械师的操作在整个空中机械控制过程中所占的权系数。
从各子系统或过程开始一直到最底层即采样周期 (即四级子过程) , 每一个子系统的扣分情况可用以下一通用表达式来计算:
式中, Yj表示第j个子系统的扣分;右端计算式中的第一项为与子系统j直接相关的各类操作扣分总和;右端计算式中的第二项为隶属于子系统j的所有下层各子系统的扣分总和 (对于最底层的系统来说, 该项为零;如果该项不为零, 则继续以这一项的各子系统为对象, 各子系统的扣分置于上式的左方, 继续运用上式进行计算, 直到上式右端的第二项为零为止) 。
4 结语
本文对空中机械控制进行了过程分析并对空中机械控制质量评估方法进行了研究。在实际工作中, 应该对照空中机械控制的质量评估标准进行训练, 在进行训练或者飞行后按照质量评估的方法可以进行质量评估, 提高训练效率。
摘要：本文根据空中机械控制的特点, 分析了空中机械控制的工作内容并进行了分类。对空中机械控制进行了过程分析, 提出了一种空中机械控制质量评估的的方法。对提高空中机械师的保障质量具有一定的理论和实践意义。
关键词：空中机械控制,程序分析,质量评估
参考文献
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