飛行安全是民用航空的第一追求和永恒主題,確保飛行安全是民用航空的頭等大事。飛行安全的三大要素是人、機(jī)器和環(huán)境。人是飛機(jī)運(yùn)行中的能動主體,尤其是被稱為飛行安全最后一道防線的飛行員,在飛行安全中起著舉足輕重的作用。工作負(fù)荷是影響飛行員工作表現(xiàn)的重要因素。若工作負(fù)荷過低,則會令人產(chǎn)生厭倦和自滿情緒,變得漫不經(jīng)心和/或無聊;若工作負(fù)荷過高,則往往會導(dǎo)致遺漏重要信息、出現(xiàn)差錯或削減任務(wù)以試圖降低工作負(fù)荷。為了使飛行員保持及時和有效執(zhí)行任務(wù)的能力,適宜的工作負(fù)荷極為重要。工作負(fù)荷是了解飛行員工作表現(xiàn),進(jìn)而了解航空系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的核心,對飛行安全非常重要。飛行安全領(lǐng)域發(fā)展起來的工作負(fù)荷先進(jìn)理念和方法,在道路交通安全和工業(yè)生產(chǎn)安全等領(lǐng)域亦獲得廣泛應(yīng)用。

飛行員工作負(fù)荷是人為因素研究中的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。自從20世紀(jì)70年代初,人為因素(簡稱“人因”)被認(rèn)為是一個導(dǎo)致飛行事故反復(fù)出現(xiàn)的原因以來,它在飛行事故中一直占據(jù)著突出地位,絕大多數(shù)飛行事故都與人為因素有關(guān)。在多起與人為因素有關(guān)的飛行事故中,由飛行員工作負(fù)荷不佳導(dǎo)致的人因差錯占據(jù)了相當(dāng)大的比例,從而使其較早成為國際航空界對飛行安全領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容之一。在相當(dāng)長的一段時期內(nèi),飛行員工作負(fù)荷評估是民用飛機(jī)駕駛艙人因評估的總綱統(tǒng)領(lǐng),在與民用飛機(jī)有關(guān)的適航性驗(yàn)證和審定中占據(jù)頂層的關(guān)鍵位置。航空人因領(lǐng)域的研究人員對飛行員工作負(fù)荷進(jìn)行了大量研究,成果在飛行員工作負(fù)荷測量、評估與預(yù)測、民用飛機(jī)駕駛艙人機(jī)界面優(yōu)化設(shè)計(jì)、民用飛機(jī)適航驗(yàn)證與審定等方面獲得了認(rèn)可和應(yīng)用,對降低飛行員差錯、提高飛行安全發(fā)揮了積極作用。

飛行員工作負(fù)荷受到飛行任務(wù)、飛行環(huán)境、個體能力、身心狀態(tài)等多種因素的影響,許多因素具有非線性、隨機(jī)性、時變性等特點(diǎn)而難以量化,往往需要綜合多學(xué)科知識加以研究,研究者亦從不同的角度提出了多種評估方法。如果從工作負(fù)荷與任務(wù)執(zhí)行者的關(guān)系來看,工作負(fù)荷可認(rèn)為由功能上相互關(guān)聯(lián)的三部分組成,即輸入負(fù)荷、操作者努力和工作績效�；�于輸入負(fù)荷而進(jìn)行的工作負(fù)荷評估方法指的是基于人機(jī)界面和操作任務(wù)進(jìn)行工作負(fù)荷預(yù)測分析方法;基于操作者努力而進(jìn)行的工作負(fù)荷評估方法指的是應(yīng)用于操作者自身的測量,如主觀評價(jià)法和生理測量法;基于工作績效即操作結(jié)果而進(jìn)行的工作負(fù)荷評估指的是主要任務(wù)測量法和輔助任務(wù)測量法。這些方法是目前飛行員工作負(fù)荷評估的代表性方法。本書第1章“概述”是飛行安全與飛行員工作負(fù)荷的總體介紹,包括飛行安全與工作負(fù)荷的概念,二者的發(fā)展與現(xiàn)狀,工作負(fù)荷在飛行安全中的地位和作用,以及工作負(fù)飛行員工作負(fù)荷2荷與認(rèn)知、情境意識等相關(guān)研究的關(guān)系。第2~5章對代表性評估方法做了詳細(xì)介紹,即基于輸入負(fù)荷的評估方法(第2章“基于人機(jī)界面和任務(wù)的工作負(fù)荷評估方法”)、基于操作者努力的評估方法(第3章“主觀評價(jià)法”和第4章“生理測量法”)和基于工作績效的評估方法(第5章“工作績效測量法”)。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),例如主觀評價(jià)法和工作績效測量法穩(wěn)定度及可靠性高,但客觀性不足,而生理測量法則剛好相反。為了揚(yáng)長避短,同時考慮到不同評估方法的適用情境,包含多種評估方法在內(nèi)的綜合性方法也在逐漸發(fā)展起來。

對飛行員/飛行機(jī)組工作負(fù)荷的評估,目標(biāo)是要驗(yàn)證該機(jī)型在工作負(fù)荷方面是否滿足適航要求。任何新機(jī)型或改裝機(jī)型均需進(jìn)行系統(tǒng)評價(jià)和試驗(yàn)計(jì)劃,通過一套邏輯過程來評估、測量、演示特定駕駛艙設(shè)計(jì)施加給飛行員/飛行機(jī)組的工作負(fù)荷。為了保證航空器作為常規(guī)交通工具能安全地運(yùn)行,在投入市場之前,必須證明航空器的設(shè)計(jì)和構(gòu)造是符合安全要求的,這就是適航符合性審定。適航概念的引入,可幫助航空工程領(lǐng)域的研究者、設(shè)計(jì)者、制造者、運(yùn)營商和適航當(dāng)局相互了解,為飛行安全這個共同目標(biāo)而協(xié)同一致地工作。本書第6章“工作負(fù)荷適航符合性審定”介紹了民航飛行員/飛行機(jī)組工作負(fù)荷適航規(guī)章條款、適航符合性驗(yàn)證方法和審定程序,以及國內(nèi)外在工作負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)方面的研究成果和已發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

過去一個多世紀(jì),在飛機(jī)設(shè)計(jì)方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,飛機(jī)系統(tǒng)愈加復(fù)雜,駕駛艙系統(tǒng)集成和自動化應(yīng)用更加廣泛。無論技術(shù)如何發(fā)展,飛行安全始終是飛機(jī)設(shè)計(jì)首要關(guān)注的問題,現(xiàn)代運(yùn)輸機(jī)任何時候都離不開人的主導(dǎo),飛行員/飛行機(jī)組工作負(fù)荷是飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中必不可缺的人因要素。

本書根據(jù)北京航空航天大學(xué)2020年《人因工程與飛行安全教學(xué)大綱》中飛行員/飛行機(jī)組工作負(fù)荷的教學(xué)內(nèi)容同時結(jié)合作者及國內(nèi)外其他學(xué)者的研究工作編著而成,側(cè)重介紹事關(guān)飛行安全的工作負(fù)荷的基礎(chǔ)內(nèi)容,盡量反映當(dāng)前國際民航主流的工作負(fù)荷與飛行安全理念和方法。感謝以下項(xiàng)目和課題支持: 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于車載科技產(chǎn)品使用的駕駛分心策略研究”、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院院長基金重大項(xiàng)目“中國常用人體工效學(xué)特征模型構(gòu)建及應(yīng)用研究”、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“以人為中心的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品用戶體驗(yàn)測評技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究”。感謝北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院對本書成稿的鼓勵和支持。此外,還要感謝王黎靜、柳忠起博士在本研究中的相關(guān)工作。鑒于作者水平有限,書中難免有不當(dāng)之處,敬請讀者諒解和批評指正。

作 者

2020年2月