cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2021-24-3-8-20caht-1830Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTМетодика повышения уровня безопасности полетов на основе модели пилотаFlight safety level improvement methodology based on the pilot modelБарабашА. Д.BarabashA. D.

Барабаш Антон Дмитриевич, аспирант

г. Москва

Anton D. Barabash, Post-Graduate Student

Moscow

user-adm@mail.ruБородкинС. Ф.BorodkinS. F.

Бородкин Сергей Филиппович, кандидат технических наук, доцент кафедры аэродинамики, конструкций и прочности летательных аппаратов

г. Москва

Sergey F. Borodkin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair

Moscow

s.borodkin@mstuca.aeroКиселевМ. А.KiselevM. A.

Киселев Михаил Анатольевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой аэродинамики, конструкций и прочности летательных аппаратов

г. Москва

Mikhail A. Kiselev, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair

Moscow

m.kiselev@mstuca.aeroПетровЮ. В.PetrovYu. V.

Петров Юрий Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технической механики и инженерной графики

г. Москва

Yuriy V. Petrov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Technical Mechanics and Engineering Graphics Chair

Moscow

doctor561@rambler.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation202128062021243820Copyright © Барабаш А.Д., Бородкин С.Ф., Киселев М.А., Петров Ю.В., 20212021Барабаш А.Д., Бородкин С.Ф., Киселев М.А., Петров Ю.В.Barabash A.D., Borodkin S.F., Kiselev M.A., Petrov Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1830

Несмотря на регулярно предпринимаемые усилия со стороны национальных регуляторов, Международной организации гражданской авиации и Международной ассоциации воздушного транспорта (ИКАО и ИАТА), разработчиков авиационной техники, подавляющее большинство авиационных происшествий и инцидентов продолжает происходить по причине человеческого фактора. Так, с течением времени конструкция и надежность воздушных судов (ВС) неуклонно и существенно улучшается, но, тем не менее, авиационные происшествия происходят все чаще и чаще, в том числе и на исправных ВС. Ярким тому подтверждением служит факт того, что столкновение с землей в управляемом полете (CFIT) остается одной из самых распространенных причин авиационных происшествий. Это обусловлено целым рядом проблем, требующих поиска комплексных, взаимоувязанных решений. Среди указанных проблем следует выделить все возрастающую сложность ВС как технической системы, а также практически неизменные вот уже более полувека подходы к подготовке пилотов на тип и к поддержанию их квалификации, основанные на заранее определенных сценариях, формируемых исходя из предшествующего опыта эксплуатации ВС. Одним из возможных путей выхода из создавшейся ситуации может быть внедрение так называемой концепции подготовки персонала на основе анализа фактических данных (EBT), в основе которой лежит не стремление заучить определенный перечень упражнений, а развить у каждого конкретного пилота компетенции, которые обеспечили бы ему возможности справиться с любой непредсказуемой ситуацией. Ключевая особенность EBT заключается в переориентации на анализ первопричин неуспешно выполненных маневров (действий пилота), в первую очередь для того, чтобы откорректировать несоответствующие действия, вместо того, чтобы просто отработать повторно «правильную последовательность действий». В этой связи особую значимость приобретают инструменты, обеспечивающие непрерывный анализ действий пилота на предмет выявления ошибок для своевременной корректировки (формирования) профессиональных компетенций пилота. В статье описывается содержание методики, конечной целью которой является выработка основанных на сравнительной оценке качества пилотирования конкретного пилота рекомендаций по совершенствованию профессиональных компетенций пилота, базирующаяся на обобщенной и персонализированных моделях пилота, а также решении обратной задачи динамики полета.

Despite the regular efforts on the part of national regulators, the International Civil Aviation Organization and the International Air Transport Association (ICAO and IATA), as well as on the developers of aeronautical equipment, the vast majority of accidents and incidents continue to occur due to the human factor. With the course of time, aircraft design and reliability are steadily and significantly improving, nevertheless, the number of aviation accidents is happening more and more frequently, including accidents with serviceable aircraft. Considerable evidence is the fact that a Controlled Flight into Terrain (CFIT) remains one of the most common causes of aviation accidents. This is specified by a wide variety of problems that require the search for complex, interconnected solutions. Among these issues it is necessary to highlight the increasing sophistication of the aircraft as a technical system, as well as practically unchanged for more than half a century approaches to pilots training for the type and maintaining their qualifications based on pre-defined scenarios taking into consideration the previous experience of aircraft operation. One of the possible ways out of the situation may be the introduction of so-called concept of personnel training relying on the evidence-based training analysis (EBT) based not on the pursue to memorize a certain list of exercises but to develop each particular pilot’s skills and competences that could help him cope with any unpredictable situation. The key feature of EBT lies in refocusing on the analysis of original causes of unsuccessful maneuvers (actions of the pilot) primarily in order to correct the wrong actions instead of repeatedly complying with the "correct sequence of actions". In this regard, the tools providing a continuous analysis of the pilot's actions to identify errors for the purpose of realigning (forming) the pilot's professional competencies in due time, are of paramount importance. The article describes the content of the methodology representing an ultimate goal to develop recommendations aimed at improving pilot’s expertise based on generalized and personalized models of the pilot, as well as solving the inverse problem of flight dynamics using a comparative assessment of a particular pilot piloting quality.

безопасность полетовчеловеческий факторподготовка персоналаанализ фактических данныхдинамика полетамодель пилотаflight safetyhuman factorpersonnel trainingevidence analysisflight dynamicspilot modelReferencesKelly D., Efthymiou M. An analysis of human factors in fifty controlled flight into terrain aviation accidents from 2007 to 2017 // Journal of Safety Research. 2019. Vol. 69. Pp. 155–165. DOI: 10.1016/j.jsr.2019.03.009Kelly, D. and Efthymiou, M. (2019). An analysis of human factors in fifty controlled flight into terrain aviation accidents from 2007 to 2017. Journal of Safety Research, vol. 69, pp. 155–165. DOI: 10.1016/j.jsr.2019.03.009Крикунов К.Н. Проблемы системы подготовки пилотов гражданской авиации // Вестник ЮУрГУ. Серия: Образование. Педагогические науки. 2013. Т. 5, № 2. С. 79–87.Krikunov, K.N. (2013). Problems of training of commercial aviation pilots. Bulletin of the South Ural State University. Series: Education. Educational Sciences, vol. 5, no. 2, pp. 79–87. (in Russian)Большедворская Л.Г., Мирошниченко А.А. Экономические и методологические аспекты тренажерной подготовки летного состава // Научный Вестник МГТУ ГА. 2009. № 143. C. 55–62.Bolshedvorskaya, L.G. and Miroshnichenko, A.A. (2009). Economic and methodological aspects of simulator training of aircraft crew aircraft grew members. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 143, pp. 55–62. (in Russian)Крикунов К.Н. К вопросу о проблемах подготовки пилотов гражданской авиации // Вестник ЮУрГУ. Серия: Образование. Педагогические науки. 2013. Т. 5, № 1. С. 147–150.Krikunov, K.N. (2013). To the question of problems with training pilots of civil aviation. Bulletin of the South Ural State University. Series: Education. Educational Sciences, vol. 5, no. 1, pp. 147–150. (in Russian)Карпова Л.И., Никитин Д.А. Подготовка специалистов гражданской авиации гарантия безопасности воздушных перевозок // Научный Вестник МГТУ ГА. 2011. № 166. С. 102–106.Karpova, L.I. and Nikitin, D.A. (2011). The training of civil aviation personnel is a pledging of security of air transportation. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 166, pp. 102–106. (in Russian)Петрунин С.В., Большедворская Л.Г. Организация процесса подготовки летного состава авиакомпании в зависимости от сложности программы // Научный Вестник МГТУ ГА. 2011. № 167. С. 21–26.Petrunin, S.V. and Bolshedvorskaya, L.G. (2011). The organization of training of flight crew members by airlines depending on the program complexity. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 167, pp. 21–26. (in Russian)Moroney W.F., Moreney, B.W. Flight simulation. In: Handbook of aviation human factors, 1999. Pp. 355–388.Moroney, W.F. and Moreney, B.W. (1999). Flight simulation. In: handbook of aviation human factors, pp. 355–388.Тихий И.И., Кашковский В.В., Полуэктов С.П. Оценка качества пилотирования в режиме полета по глиссаде // Научный Вестник МГТУ ГА. 2009. № 138. С. 191–197.Tikhiy, I.I., Kashkovsky, V.V. and Poluektov, S.P. (2009). Estimation of quality of piloting in the mode flight on glide path. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 138, pp. 191–197. (in Russian)Евдокименков В.Н., Ким Р.В., Якименко В.А. Согласование технического и биологического сегментов эргатической системы «самолет-летчик» с использованием нейросетевого подхода [Электронный ресурс] // Труды МАИ. 2016. № 89. 21 с. URL: http://trudymai.ru/upload/iblock/eaa/evdokimenkov_kim_yakimenko_rus.pdf?lang=ru&issue=89 (дата обращения: 21.02.2021).Evdokimenkov, V.N., Kim, R.V. and Jakimenko, V.A. (2016). Technical and biological parts of ergatic system "pilot-aircraft" accommodation using artificial neural network approach. Trudy MAI, no. 89. 21 p. Available at: http://trudymai.ru/upload/iblock/eaa/evdokimenkov_kim_yakimenko_rus.pdf?lang=ru&issue=89 (accessed: 21.02.2021). (in Russian)Гладков Б.М. Автоматизированная оценка натренированности летчиков с использованием показателей управляющих воздействий // Научно-методические материалы по проблемам обеспечения безопасности полетов. Иркутское ВВАИУ. 1991. C. 73–79.Gladkov, B.M. (1991). Avtomatizirovannaya otsenka natrenirovannosti letchikov s ispolzovaniyem pokazateley upravlyayushchikh vozdeystviy [Automated training evaluation of pilots using control actions indicators]. Nauchno-metodicheskiye materialy po problemam obespecheniya bezopasnosti poletov. Irkutskoye VVAIU, pp. 73–79. (in Russian)Рудный Н.М., Копанев В.И., Черняков И.Н. и др. Авиационная медицина / Под ред. Н.М. Рудного. М.: Медицина, 1986. 577 с.Rudnyy, N.M., Kopanev, V.I., Chernyakov, I.N. and others. (1986). Aviatsionnaya meditsina [Aviation medicine], in Rudnyy N.M. (Ed.). Moscow: Meditsina, 577 p. (in Russian)Фролов Н.И. Пути изучения работоспособности летчика в полете // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1978. Т. 12, № 1. С. 3–11.Frolov, N.I. (1978). Puti izucheniya rabotosposobnosti letchika v polete [Ways to study the pilot flight performance]. Kosmicheskaya biologiya i aviakosmicheskaya meditsina, vol. 12, no. 1, pp. 3–11. (in Russian)Полуэктов С.П. Способ оценивания качества пилотирования самолета летчиком на этапе посадки по данным штатного бортового устройства регистрации / С.П. Полуэктов, В.В. Кашковский, И.И. Тихий, И.П. Лапин. Патент RU № 2 436 164 C1, 10.12.2011.Poluehktov, S.P., Kashkovskij, V.V., Tikhij, I.I. and Lapin, I.P. (2011). Method of assessing quality of piloting aeroplane by pilot during landing phase based on data from standard onboard recording device. Patent RU, no. 2 436 164 C1, December 10, 2011. (in Russian)Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления: учебник для вузов. 11-е изд., стер. В 3-х т. Т. 3. М.: Лань, 2020. 656 с.Fikhtengolts, G.M. (2020). Kurs differentsialnogo i integralnogo ischisleniya: uchebnik dlya vuzov. V 3 tomakh. Tom 3 [Differential and integral calculus course: Textbook for Universities]. 11th ed., ster. Moscow: Lan, 656 p. (in Russian)Иед К., Масленникова Г.Е., Тюменцев Ю.В. Расчет безопасных параметров начала маневра спортивных самолетов с использованием искусственной нейронной сети // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27, № 2. С. 169–184. DOI: 10.34759/vst-2020-2-169-184Ied, K., Maslennikova, G.E. and Tyumentsev, Ju.V. (2020). Computing safe parameters of maneuver commencing of aerobatics aircraft using artificial neural network. Aerospace MAI Journal, vol. 27, no. 2, pp. 169–184. DOI: 10.34759/vst-2020-2-169-184 (in Russian)Воробьев В.В., Беляцкая А.П., Суполка А.А. Методика устранения отклонений воздушного судна при предпосадочном снижении для предотвращения происшествий категории CFIT // Научный Вестник МГТУ ГА. 2020. Т. 23, № 4. С. 33–44. DOI: 10.26467/20790619-2020-23-4-33-44Vorobyev, V.V., Beliatskaya, A.P. and Supolka, A.A. (2020). Methodic aspects of aircraft glide slope correction for prevention of cfit category accidents during pre-landing descent. Civil Aviation High Technologies, vol. 23, no. 4, pp. 33–44. DOI: 10.26467/2079-0619-2020-23-4-33-44 (in Russian)Haykin S. Neural networks a comprehensive foundation. 2nd ed. Hamilton, Ontario, Canada: Prentice Hall, 1999. 842 p.Haykin, S. (1999). Neural networks: a comprehensive foundation. 2nd ed. Hamilton, Ontario, Canada: Prentice Hall, 842 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.