为什么自动驾驶仪不能解决航空安全问题

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这是一篇来自skyryse的科普文章，尽管在对自己产品能力的描述上会有些强烈突出，但对于理解和开发满足通用航空飞行器的SVO是一篇还不错的文章，为什么要理解这个问题，因为每一家eVTOL整机公司都需要开发全自动飞行控制系统，其实这并不是一件容易的事情。可能是由于无人机满天飞，让很多人误以为开发SVO或者自动飞行系统没有挑战。

几十年前，当自动驾驶仪首次被发明时，它的设计目的是在从一个点到另一个点巡航时，减轻合格人员的飞行控制。由于大多数自动驾驶系统使飞行员在驾驶舱内完成的任务更少，因此传统观点认为它们使飞行员更安全。但实时情况如何？

即使自动驾驶系统被广泛采用，美国每年仍有1200多起通用航空事故发生。 通用航空的事故率——以及随之而来的死亡率——如此之高的原因有很多，但主要因素之一是技术能力。

在通用航空飞机中，‍自动驾驶系统机械地连接到传统的飞机飞行控制装置上，否则需要不断的人为操纵；尽管这些系统使飞行员在短时间内无需进行操纵输入，但它们缺乏确保飞行员保持安全状态的能力。这与巡航控制没有什么不同——驾驶员可以松开踏板，但这并不能使整机的操作更安全。与巡航控制一样，它们在工作时的操作能力非常有限。

自动驾驶系统从来不是为了让人类成为飞行员而设计的。系统通过要求飞行员使用不同的三个字母的缩写来接收命令（HDG=航向；IAS=指示空速；FLC=飞行高度层变化等）。自动驾驶系统把飞行员的眼睛从扫描外面变成盯着里面的各种屏幕。

自动驾驶系统也有单点故障——当它们遇到某种形式的逆境（例如湍流或机械故障）时，会在没有充分警告的情况下关闭系统并将其交还给飞行员，以便处理可能不稳定的情况。

自动飞行系统与传统自动驾驶

作为电传技术栈的一部分，自动飞行操作系统旨在解决传统自动驾驶系统的局限性。第一架直升机Skyryse One具有自动飞行系统，不依赖于传统的自动驾驶仪，这意味着：

没有单点故障：通用航空中几乎所有的飞机自动驾驶系统都是单线程的，这意味着有单点故障，具有预期的故障率，并在故障期间由飞行员手动飞行进行备份。通常当传感器或伺服系统发生故障时，自动驾驶仪故障会直接导致混乱，并让飞行员从异常的姿态中恢复过来。同样，飞行员必须在云层、结冰或湍流中恢复。与单线程飞机自动驾驶仪不同，SkyOS具有完全授权的三重冗余电传操纵架构。Skyryse One让飞行员在从起飞到降落的所有阶段以及湍流、低能见度和侧风等具有挑战性的条件下都能稳定飞行。航向、高度和垂直速度的稳定性始终得到保证，达到只有最现代的商用或军用飞机才能达到的水平。

可访问、清晰的标签：与自动驾驶仪中的神秘代码不同，SkyOS为所有技能水平的飞行员提供了清晰的标签和标识。Skyryse One使用箭头来告诉飞行员它在做什么，使用简单的英语，如速度、航向和高度，所以飞行员永远不会对系统进行事后猜测。

直观设计的现代控制：几乎每个自动驾驶系统都在使用已经存在了半个世纪的过时的控制面板——带有复杂的旋钮和按钮。飞行员通常必须检查另一个显示器，以确定是否激活了正确的控制。使用SkyOS，激活自动飞行功能的触摸控制也是指示器，避免了任何混淆。飞行员可以直接在指示器上轻松选择所需的目标，或使用简单的语言输入选项卡。与传统的自动驾驶仪不同，SkyOS在激活后利用当前的飞行参数来确定飞行员的意图，使其非常直观和易于学习。

全覆盖：飞机自动驾驶系统通常有多种脱离方法，但SkyOS是一个在整个飞行过程中运行的飞行操作系统。自动驾驶系统并非设计为在飞行的所有阶段都能正常工作，特别是在某些湍流情况下。自动驾驶系统依赖于人类机构来确定它们何时可能没有按照指示执行（系统不提供保证）。

提供动态包线保护：与任何其他电传操纵商用飞机类似，Skyryse One始终为飞机提供完整的动态包线保护。SkyOS不允许Skyryse One进入需要直接和水平恢复的位置。当没有启用自动飞行功能时，如果飞行员只是松开操纵杆，SkyOS将返回直线和水平飞行，保持航向，并以指令的垂直速度飞行，所有这些都在安全范围内。无需额外按下按钮。

固有稳定性：当飞机低于规定高度（通常为离地400英尺）时，通用航空中的所有自动驾驶系统在起飞和降落过程中都禁止使用。这是因为自动驾驶仪及其提供的任何包线保护本质上都太不可靠了。这意味着在飞行的最关键阶段，稳定性完全是飞行员的责任。

‍消除了对自动配平的需求：自动配平在现代自动驾驶系统中可用，但在SkyOS上不需要，因为它是一个完全授权的电传操纵自动飞行系统，可以随时管理飞行控制面的启动。

自动着陆：自动着陆功能是一种紧急程序，但大多数传统的自动驾驶系统可能只在最糟糕的情况下使用自动着陆功能，比如丧失能力的飞行员。与此相反，Skyryse One，由于SkyOS的设计，任何飞行员、个人或乘客都可以通过在一个界面上点击几个按钮来驾驶飞机。

与自动驾驶不同，像SkyOS这样的自动飞行系统永远不需要被压制。自动飞行不会失败，让飞行员恢复，让飞行员在飞行的所有阶段都依靠自动飞行。

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