為什么自動駕駛儀不能解決航空安全問題

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這是一篇來自skyryse的科普文章，盡管在對自己產品能力的描述上會有些強烈突出，但對于理解和開發滿足通用航空飛行器的SVO是一篇還不錯的文章，為什么要理解這個問題，因為每一家eVTOL整機公司都需要開發全自動飛行控制系統，其實這并不是一件容易的事情。可能是由于無人機滿天飛，讓很多人誤以為開發SVO或者自動飛行系統沒有挑戰。

幾十年前，當自動駕駛儀首次被發明時，它的設計目的是在從一個點到另一個點巡航時，減輕合格人員的飛行控制。由于大多數自動駕駛系統使飛行員在駕駛艙內完成的任務更少，因此傳統觀點認為它們使飛行員更安全。但實時情況如何？

即使自動駕駛系統被廣泛采用，美國每年仍有1200多起通用航空事故發生。 通用航空的事故率——以及隨之而來的死亡率——如此之高的原因有很多，但主要因素之一是技術能力。

在通用航空飛機中，?自動駕駛系統機械地連接到傳統的飛機飛行控制裝置上，否則需要不斷的人為操縱；盡管這些系統使飛行員在短時間內無需進行操縱輸入，但它們缺乏確保飛行員保持安全狀態的能力。這與巡航控制沒有什么不同——駕駛員可以松開踏板，但這并不能使整機的操作更安全。與巡航控制一樣，它們在工作時的操作能力非常有限。

自動駕駛系統從來不是為了讓人類成為飛行員而設計的。系統通過要求飛行員使用不同的三個字母的縮寫來接收命令（HDG=航向；IAS=指示空速；FLC=飛行高度層變化等）。自動駕駛系統把飛行員的眼睛從掃描外面變成盯著里面的各種屏幕。

自動駕駛系統也有單點故障——當它們遇到某種形式的逆境（例如湍流或機械故障）時，會在沒有充分警告的情況下關閉系統并將其交還給飛行員，以便處理可能不穩定的情況。

自動飛行系統與傳統自動駕駛

作為電傳技術棧的一部分，自動飛行操作系統旨在解決傳統自動駕駛系統的局限性。第一架直升機Skyryse One具有自動飛行系統，不依賴于傳統的自動駕駛儀，這意味著：

沒有單點故障：通用航空中幾乎所有的飛機自動駕駛系統都是單線程的，這意味著有單點故障，具有預期的故障率，并在故障期間由飛行員手動飛行進行備份。通常當傳感器或伺服系統發生故障時，自動駕駛儀故障會直接導致混亂，并讓飛行員從異常的姿態中恢復過來。同樣，飛行員必須在云層、結冰或湍流中恢復。與單線程飛機自動駕駛儀不同，SkyOS具有完全授權的三重冗余電傳操縱架構。Skyryse One讓飛行員在從起飛到降落的所有階段以及湍流、低能見度和側風等具有挑戰性的條件下都能穩定飛行。航向、高度和垂直速度的穩定性始終得到保證，達到只有最現代的商用或軍用飛機才能達到的水平。

可訪問、清晰的標簽：與自動駕駛儀中的神秘代碼不同，SkyOS為所有技能水平的飛行員提供了清晰的標簽和標識。Skyryse One使用箭頭來告訴飛行員它在做什么，使用簡單的英語，如速度、航向和高度，所以飛行員永遠不會對系統進行事后猜測。

直觀設計的現代控制：幾乎每個自動駕駛系統都在使用已經存在了半個世紀的過時的控制面板——帶有復雜的旋鈕和按鈕。飛行員通常必須檢查另一個顯示器，以確定是否激活了正確的控制。使用SkyOS，激活自動飛行功能的觸摸控制也是指示器，避免了任何混淆。飛行員可以直接在指示器上輕松選擇所需的目標，或使用簡單的語言輸入選項卡。與傳統的自動駕駛儀不同，SkyOS在激活后利用當前的飛行參數來確定飛行員的意圖，使其非常直觀和易于學習。

全覆蓋：飛機自動駕駛系統通常有多種脫離方法，但SkyOS是一個在整個飛行過程中運行的飛行操作系統。自動駕駛系統并非設計為在飛行的所有階段都能正常工作，特別是在某些湍流情況下。自動駕駛系統依賴于人類機構來確定它們何時可能沒有按照指示執行（系統不提供保證）。

提供動態包線保護：與任何其他電傳操縱商用飛機類似，Skyryse One始終為飛機提供完整的動態包線保護。SkyOS不允許Skyryse One進入需要直接和水平恢復的位置。當沒有啟用自動飛行功能時，如果飛行員只是松開操縱桿，SkyOS將返回直線和水平飛行，保持航向，并以指令的垂直速度飛行，所有這些都在安全范圍內。無需額外按下按鈕。

固有穩定性：當飛機低于規定高度（通常為離地400英尺）時，通用航空中的所有自動駕駛系統在起飛和降落過程中都禁止使用。這是因為自動駕駛儀及其提供的任何包線保護本質上都太不可靠了。這意味著在飛行的最關鍵階段，穩定性完全是飛行員的責任。

?消除了對自動配平的需求：自動配平在現代自動駕駛系統中可用，但在SkyOS上不需要，因為它是一個完全授權的電傳操縱自動飛行系統，可以隨時管理飛行控制面的啟動。

自動著陸：自動著陸功能是一種緊急程序，但大多數傳統的自動駕駛系統可能只在最糟糕的情況下使用自動著陸功能，比如喪失能力的飛行員。與此相反，Skyryse One，由于SkyOS的設計，任何飛行員、個人或乘客都可以通過在一個界面上點擊幾個按鈕來駕駛飛機。

與自動駕駛不同，像SkyOS這樣的自動飛行系統永遠不需要被壓制。自動飛行不會失敗，讓飛行員恢復，讓飛行員在飛行的所有階段都依靠自動飛行。

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