基于飞行QAR数据与模拟机实验的民机着陆异常事件形成机制研究

Long landing and hard landing are two kinds of abnormal landing events with high frequency and risk, which are also the monitoring focus by air carriers. Quick Access Recorder (QAR) could record all kinds of flight and operation parameters of abnormal and exceedence events. The aim of this project is to research the formation mechanism of these two abnormal landings based on QAR data, experiment in flight simulator and pilot questionnaires. Firstly the method of data mining and statistical modeling is used to extract flight parameter features from massive QAR data. Secondly fuzzy neural network modeling is applied to obtain operation characteristics of two abnormal landing events. Thirdly the flight simulator experiment is designed and implemented to explore the height cognition mechanism in visual landing phase. Fourthly the pilot survey is carried on to find out key factors causing abnormal landing operations. Finally the regular operation patterns and deep level reasons leading to abnormal landing are found out and the research conclusions are expected to be applied into practice for reducing unsafe operation and events in landing. The products of this projects would be helpful and meaningful for improving the whole flight safety.

远接地和重着陆是飞行过程中高频次、高风险的两类着陆异常事件，是航空公司安全管理监控的重点，快速存取记录器（Quick Access Recorder，QAR）可以记录这些超限事件的所有飞行及操作数据。本项目旨在通过QAR数据、模拟机实验、飞行员问卷综合研究远接地和重着陆这两类着陆异常事件的外在特征及内在形成机制。首先应用数据挖掘和统计建模的方法从QAR海量数据中提取远接地和重着陆这两类着陆异常事件的飞行参数特征，再进一步通过模糊神经网络建模获取着陆异常事件的操作特征；其次通过飞行模拟机实验探索着陆操作中的高度判断机制问题；最后通过设计飞行员问卷研究影响高度判断及着陆异常操作的关键因素。最终获得着陆异常事件的发生规律、内在机理和深层次原因，项目成果预期为着陆异常事件的控制、着陆近地事故的预防提供参考依据，对减少着陆阶段不安全事件和事故、提高飞行安全水平有着积极的现实意义。

着陆是民机飞行事故发生最多的阶段，其中驾驶舱人因差错一直是导致着陆事故最主要的诱因，占到事故致因的60%以上，解决着陆阶段的人因问题是改善飞行安全最有效、直接的途径。本研究以飞行QAR数据为基础，综合应用数据挖掘、统计建模、模拟飞行实验、问卷调研等方法对着陆异常事件的人因操作特征和绩效评价问题展开研究。. 研究一采集了293个航班的飞行QAR数据样本，从中挖掘出远接地和重着陆两类着陆异常事件的飞行参数特征，然后对远接地、重着陆、正常着陆的拉平操作特征进行了差异性分析，最后应用多元线性回归和Logistic回归模型分析了拉平操作与着陆绩效的相关性，研究结论表明：拉平是最终着陆阶段最重要的操作，拉平操作开始的时机、完成速率与着陆绩效紧密相关，飞行员均匀、柔和、一致地拉杆和收油门对应着良好的着陆绩效。. 研究二应用眼动追踪设备在模拟飞行环境中对10名被试开展了目视着陆操作眼动实验，结论表明：注视时间百分比、注视转移次数、平均注视时间组合而成的注视模式特征与着陆绩效之间存在较强相关性，在着陆过程中绩效优组对舱外景区的注视百分比显著高于绩效差组、绩效优组总的注视转移次数显著多于绩效差组、绩效优组对舱内仪表的平均注视时间显著短于绩效差组。. 研究三将着陆过程中影响目视判断和操作的因素设计进一套着陆情境问卷中，通过对专家飞行员实施情境问卷调研，并应用熵权法处理了32份有效问卷数据，结论表明：着陆过程中影响飞行员目视判断最重要的五个因素分别是能见度、助航设施、飞行经验、飞行能力、地面参照，影响飞行员手动操作最重要的五个因素分别是飞行技能、飞行经验、风速、着陆重量、着陆构型。. 研究四基于QAR数据和风险评价原理提出了一个着陆操作绩效评价模型，即通过计算每次着陆后远接地、重着陆、擦机尾三类着陆异常事件的发生风险来评价飞行员的操作绩效，并依据该模型开发了一个飞行着陆操作绩效评价系统，结论表明该系统可以实现着陆操作绩效评价、飞行数据处理、事件查询统计等功能。. 总之，本研究应用真实飞行数据对着陆关键人因操作的特征、机理、影响因素和绩效评价做了积极的探索，成果将为航空公司优化着陆操作训练、开展操作绩效评价、控制着陆异常事件、预防着陆近地事故提供直接依据和参考，对提高飞行安全水平具有重要现实意义。