当下造成飞行事故的因素往往是人，70%的航空事故都和人有关
吴霄宇，格里菲斯大学讲师，一席第912位讲者。
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2022.5.27 广州
大家好，我叫吴霄宇，从事航空安全研究的工作已经将近九年。今天希望能和大家分享一些关于航空安全的事情。
航空是很多孩子的梦想，我也不例外。改变我人生的就是照片里的这一次飞行。那年我爸爸出差，机缘巧合，他决定带上我。我当时乘坐的就是右边这一架云南航空公司的波音737-300。
昆明到思茅这场40分钟的旅程，彻底地改变了我的人生。那是我第一次坐飞机，我沉迷于飞行的感觉。不过因为视力不佳，后来我并没能成为飞行员，而是从事了基础的安全研究工作。
我的工作内容并不是去事故一线进行现场调查，而是希望利用新的技术更快地鉴别一些安全事件，构建一个更好的安全文化，从而防微杜渐。毕竟在航空这个领域，安全第一。
01
说到航空安全，很多人的第一反应就是这句广播——“飞机即将发生颠簸，请大家系好安全带”。很多人觉得颠簸是一件非常可怕的事情，担心颠簸会让飞机从万米高空坠落。
但实际上并不需要这么紧张。你们可以想象，开车时难免会遇到一些坑洼的路段，而飞机和汽车一样，气流也难免有不稳定的时候，这就形成了颠簸。
还有人对航空安全的印象来自一些大众影视作品，比如前些年上映的《中国机长》。
电影讲述了川航8633航班前风挡玻璃老化破损，但是最后全员安全着陆的故事。于是有人就会猜测，飞机太老的话是不是不能坐？或者说，坐飞机的安全性是不是和飞机的机型有关系？
我们常见的飞机无非是来自于两家公司，一家是来自美国的波音公司，另一家是来自欧洲的空中客车工业公司。如果你在国内飞行，经常会遇到的是他们两家的拳头产品，波音737和空客A320。
这两架飞机在过去的区别是挺明显的。在30年前，波音737-300型飞机会有更多的机械联动传送结构。
因为当时波音秉承的理念是，运用更多的机械结构就可以赋予飞行员更多对飞机的操控能力，毕竟最后所有的责任都要由飞行员来承担。
但空客公司认为，我既然有自动化的能力，为什么不用自动化呢？所以空客飞机的自动化程度在当时会较高。
慢慢地，在行业里就造成了这样的刻板印象——驾驶波音飞机的飞行员可以有更加主导的地位，而空客的飞机则是利用计算机去辅助飞行员完成飞行。
如果说这样的刻板印象在过去还比较常见的话，那么我们看看现在最新款的飞机吧，来自波音公司的波音737Max，和来自空中客车公司的A320neo。
我们可以看到驾驶舱内原先的机械和各种仪表，已经全部变成了大屏幕，波音公司也大量地使用了计算机，这两架公司的飞机在慢慢趋同化。所以你说空客一定好于波音？并不是这样的。
可是有人说，那从历史的事故数据来看，波音737的事故总数远远高于A320，但是你需要知道，这样的数据实际上是有失偏颇的。
波音737首飞于1967年，它到现在已经飞了50多年。而空客A320首飞于1987年，到现在也只飞了35年的时间。大家想象一下，波音737多飞出来的这些年是不是潜在地会产生更多的事故呢？
而从另一方面来讲，这两款飞机已经飞了这么多年，所以因为机械故障造成的飞行事故已经很少见了。
也许你平时在候机的时候，会听到广播说，“我们的航班因为机械故障导致延误”，但其实这不用特别担心，可能只是一些极小的事情，比如轮胎磨损了、刹车片需要更换一下。因为飞机宁可延误，也需要给大家带来更安全的飞行体验。
而且现在的飞机在很多关键的系统上面已经有了多重的保障。双保险是常态，在一些关键系统上面甚至有三重的保障，确保飞机在任何时候都能保持可操纵性。
虽然机械故障已经很少见了，但是还是会发生一些飞行事故。在出事故的时候，大家最常在新闻中看到的就是这样一个问题——黑匣子在哪里？
那什么是黑匣子呢？
其实黑匣子是两个东西，一个叫做驾驶舱话音记录仪，一个叫做飞行数据记录仪。如果我们看照片的话，你会发现这两个记录仪并不是黑色，而是橙红色的，并且还带有反光条。
我想之所以叫黑匣子，大概是因为它比较神秘——它可以帮助我们去解读整个空难事件发生的过程，去揭秘这个事件。
我们来看一下这两个记录仪具体是做什么的。飞行数据记录仪能够记录飞机当时的飞行状态，比如飞机当时的速度、高度，以及飞行姿态、油门大小等等。通过飞行数据记录仪，我们就可以知道当时飞机是怎样飞的，以及飞行员在处理一架什么样的飞机。
驾驶舱的话音记录仪能够记录驾驶舱内的所有声音，包括飞行员和地面通话的声音，飞行员之间聊天的声音，飞行员和客舱之间通话的声音，还有一些环境的声音，比如敲门声或者一些奇怪的异响等等。
通过话音记录仪，我们就可以知道当时飞行员的情绪是什么样子，他们是不是很紧张，是不是熟悉应急预案的准备，是不是有错误的操作，或者是否有一些奇怪的声音，比如爆炸声，又或者是他们在言语间谈到是否有烟雾等等，根据这些信息还原当时驾驶舱的情景。
在事故调查分析的时候，通过这两个数据记录仪，我们就能够清楚快速地去重构这个事件的过程。
不过，并不是所有的飞机都有黑匣子。大家常见的商用飞机，比如国航、南航、东航这样的飞机，或者像顺丰、中国邮政这些大型的商用飞机一般都会装有飞行数据记录仪。
但是还有一些其他的航空活动，比如航空摄影、飞行训练等活动时，他们使用的是通用航空，也就是照片里这样的小飞机，它们往往是没有黑匣子的。所以也就是说，黑匣子并不是事故调查的唯一手段。
这里有一个非常极端的例子，发生在1998年，瑞士航空111航班在北大西洋坠落了。人们找到黑匣子的时候，突然发现黑匣子在事故前的最后6分钟内什么信息都没有录到，这给事故调查造成了非常大的影响。
既然黑匣子没有办法帮助人们快速重构这个事件发生的过程，我们来看看加拿大团队做了什么。他们花了5年的时间，耗费5000万美元，将整个飞机的残骸从大西洋底打捞了起来。
之后他们像拼图一样，一点一点拼凑这些残骸，在废墟里重建了这架飞机，顺着飞机的所有痕迹去分析这个事故到底是怎么发生的。
最后他们在驾驶舱后的天花板上发现了一个电弧烧焦的痕迹。电弧就是电场放电击穿了空气，产生大家俗称的电火花。
经过调查之后他们发现，造成这个事故的根本原因可能正是电弧放电引起了电火花，电火花引燃了飞机的隔热层。
当时这架飞机用的隔热层是一种非常易燃的材料，于是大火就在隔热层里面蔓延开了，最后烧断了整个飞机的控制系统，导致飞机失控坠落在了大西洋里。
大火除了烧断了飞机的控制系统，同时还烧断了飞机驾驶舱和数据记录仪之间的电缆，因此最后黑匣子才什么也没有录到，但是这也并不影响对事故的调查。
所以总的来说，黑匣子不是事故调查的唯一手段，事故调查往往也可以通过这样的残骸分析，去重构这个事故的发生过程。有了黑匣子只不过是让人们在调查的时候更加有的放矢，能够更快速地去处理这个事情。
02
在安全研究中发现，所有的安全事故大概都符合这样一个安全三角的模型，这是Heinrich在1931年提出来的。
也就是说，每1起严重事故的背后，大概有29起轻伤事故，和300起没有造成损失的差错。
还是拿瑞航111的事件来说。易燃的隔热层这个危险因素已经存在很久了，实际上在1998年发生的这一次空难之前，我们国家和丹麦在1994年和1996年，同一家公司生产的飞机上都发现了一些因为隔热层易燃导致的小事故。
在世界范围内早就发现了这样的隐患，但是当时人们并没能有效地去整合这些信息，于是导致最后发生了瑞航111的事故。
那我们在做的工作就是，希望能够尽早地去接触到这300个事件，从而去防止那1起恶性事件的发生。在分析了大量事件后，越来越多的研究发现，当下造成飞行事故的因素往往是人，70%的航空事故都和人有关。
以人为核心做研究，涉及的问题就变得方方面面了。举个例子，首先可能出现问题的就是人和机械之间的磨合。
这是波音737的驾驶舱，大家可以看到，驾驶舱里有非常多的仪表和按钮。
对于飞行人员来说，他们要熟悉每一个仪表和按钮的位置和功能。在飞行过程中，他们要同时操作这些设备，一直监控和操纵着飞机。所以开飞机是一件非常不容易的事情。
但是如此复杂的结构设计就给差错和事故带来了一些隐患，在人和机械的磨合过程中，难免会出现失误。
在90年代，有一架美国航空965航班，它当时发生了什么呢？这架飞机的飞行员在选择航路点的时候，他心中的航路点与当时飞行控制系统的默认航路点是不一样的，但是他理所当然地认为默认航路点正是他们要选择的航路点，导致飞机导航选择了错误的航路，飞机偏航，最后撞上了高山。
所以虽然飞机的机械本身一般不会出问题，但是在人和机械磨合的过程中，往往会出现一些新问题。
近些年越来越多的新系统进入到飞行驾驶舱之后，也出现了一些新的问题。比如前些年737Max发生的两起事故。
首先737Max本来的结构设计上是有些问题的，导致飞机容易失速，于是波音公司在他们的飞行控制程序里面加入了一些新的逻辑、新的系统，当飞机仰角过大时，就会自动让电脑去干预。
但是事实上，出事的飞机在飞行的过程中，系统获取了错误的信号，于是自动驾驶系统就一直在压机头，最后导致自动驾驶控制着飞机飞向了地面。
但是其实飞机上所有的逻辑都是可以断开的，变成一个纯手动的飞机，然而不是所有的飞行员都熟悉这件事，就导致了这样的事故。
除了人和机器的问题之外，还有人和自然之间的问题。前些年发生在伊春的8·24空难，就是飞行人员在不具备夜航条件的情况下执意要着陆，最后导致了飞机撞地，44人遇难。
很明显，飞行员当时并没能清楚地意识到自然环境的限制，反而试图去突破这样的限制，就给事故的发生留下了可乘之机。
不过，与人有关最关键的问题，还是人和人之间的问题。
因为在飞行的时候，并不是一个人去操控一架飞机、去面对一个自然环境，往往是一个机组里面的多名人员——机长、副驾以及空乘共同去完成一次飞行，与此同时，他们还要和航空公司的人以及空中交通管制员打交道。
整个飞行的完成是一个非常复杂的过程。当你和不同的人在进行沟通交流时，人与人之间产生的问题就会在飞行任务中浮现了，其中最主要的因素就是文化的不同。
在90年代，有一架哥伦比亚航空公司052航班，从波哥大起飞，飞往纽约。当它飞到纽约上空附近时，纽约机场因为天气不好而变得异常繁忙和拥堵。
最后空管人员就指示哥伦比亚航空公司052航班的机组，说你们在外圈盘旋等待一阵，等到有位置了，我再让你降落。于是他们就一直在空中等待。
然而在等待的过程中，机组突然意识到飞机上的燃油不够了，于是他们就跟空管人员说我需要优先降落，因为我燃油不足了。
他们当时用的词是“priority”，是优先权的意思。在他们的文化里，这个词实际上已经是非常紧急了。然而在美国空管人员的眼里，你遇到紧急情况要用的词是mayday，这是一个法语词，意思是“救我”。你没有连呼三遍“Mayday Mayday Mayday”，那我就认为你还没有正式紧急宣告遇险，还可以再飞一会儿。
在这样的文化差异之下，这架飞机最后耗尽燃油，坠落在了纽约长岛附近。
即使到了现在，沟通和交流的问题上依然存在很多障碍。虽然国际民航组织提倡我们使用标准的英语通话，但是很多国家都做不到，首当其冲的就是一些英语国家。
因为在我们看来，实际上需要强调的是标准通话，只不过载体是英文。可他们认为自己已经在说英文了，为什么还要去学习所谓的标准？所以在美国的空域里面，他们的沟通和交流其实并不使用标准通话，因此这样的安全隐患和文化差异依然存在着。
03
大家可以回忆一下刚才的事故三角。
如果我们想要接触到那300起事件，有一个非常重要的地方在于我们需要构建一个文化，让大家能够主动报告自己的失误和差错。这样研究人员才能够更好地去了解这个事件可能引起的事故。
所以在70年代的时候，美国建立了世界上第一个自愿报告系统。
他们建立的初衷就是，希望运用自愿报告系统，去了解这300起差错。你只要不是蓄意违规，主动报告事故和差错就可以免于行政处罚。
在这样的报告系统下，他们每隔一段时间就会出一期杂志，告诉大家最近常见的事故是什么样子的。比如像2022年4月的这一期，讲的就是尾流间隔的问题。
给大家简单地介绍一下什么叫尾流间隔，就像开车时，你不能跟前面的车太近，要保持安全的车距，开飞机也是一样的。很明显这就是说，在过去的一个月里面，最常见的事故是由于飞机总是跟机跟得太近造成的。
在2000年左右，我们国家也建立了自己的报告系统，也是希望能够通过这样的自助报告系统，去帮助这个行业了解那潜在的事故三角最底层的差错。
我们在研究美国的报告数据时，也发现实际上报告里并不单单有所谓的差错，还有很多的意见和建议。比如最近这几年就发现，有一种差错出现概率非常大——乘客的手机掉到了飞机的缝隙里。
在以前可能这并没什么，但现在的手机越做越轻薄，一旦滑落到了飞机缝隙里面，一些滑轮、钢索或者其他的飞行操控结构有可能会导致手机的破损，那么手机电池的腐蚀性液体就可能会泄露出来，从而腐蚀飞机的控制结构。
我们非常希望大家可以去报告这些事情，但是阻碍人们报告还有一个很大的原因，就是在航空这个领域里面，男女性别比例不太平衡，大量的男性从业人员有一个所谓的男子气概的问题。
这是2017年到2021年中国民航局发布的女性飞行员的人员数据统计。
可以看到，哪怕到了2021年，在全国所有能开飞机的人里面，女生的总数只有不到1000人，比例只占到0.44%。
在这样高度男性化的文化里面，他们通常认为分享错误和承认错误，是有损男子气概的。这是我们去接触事故三角底层差错的重大障碍之一。有研究显示，改善这样的环境或者是这样的理念，就可以极大地提高安全的表现。
比如荷兰的壳牌公司就做了这么一个简单的研究。在同样是男性主导的石油钻井行业里面，壳牌公司在石油钻井平台上面告诉员工，如果你主动分享自己的错误，不但不有损男子气概，而且你的分享也许能够救你钻井平台的兄弟一命。就这样简简单单的培训，他们的安全表现提高了80%。
所以这样的问题是可以解决的，我们只需要去改变男子的这种刻板理念。与此同时，我们也希望更多的女性加入到航空航天的领域中来，因为一个性别比例更加均衡的行业，显然能够塑造一个更好的文化。
除此之外，影响飞机安全的还有驾驶舱的权力梯度。驾驶舱里面往往会有两个人，一个是机长，一个是副驾，有时可能还会有二副。照片右边坐在副驾这位是我的朋友，左边是他当时当班的机长。
在驾驶舱里面，这样的设定就会带来一个权力梯度的问题。因为机长在整个航班的运行过程中对安全和飞机是负有最高决定权的，副驾虽然也有一定的权力，但是他的权力一定是小于机长的。
在这样权力不对等的情况下，如果你更倾向于服从上级的指令，不会去质疑他，那么对于安全管理来说，这就是巨大的问题。
因为驾驶舱里需要有多人这种设定，本来就是希望机组人员可以交叉验证、相互提醒，但是这样巨大的权力梯度会导致适得其反，让这样的设定没有办法完成既有的目的。所以我们希望可以把权力梯度改善得平缓一些，让副驾和机长可以相互提醒和交叉验证。
除了在驾驶舱里有这样的权力梯度，在驾驶舱外，机组和空管人员也同样存在这样的问题。在很多情况下，空管人员能够在地面获得更多关于飞行的信息，比如当天的天气情况、周围航班的运行情况等，所以对于飞行人员来说，服从空管的指令是一件非常有必要的事情。
在这样的设定下，如果驾驶人员来自一个权力梯度比较高的文化，那么他们就可能倾向于无条件地服从空管的指令。
比如前面提到的哥伦比亚航空052航班就是这样，在哥伦比亚这个国家，他们很注重长幼有序、尊卑有别，权力梯度是非常高的。所以在整个事件中，我们可以看到飞行员就是不断地在服从空管的指令，最后导致燃油耗尽。
最后，还有一个会影响到航空安全表现的因素，就是培训文化的不同。
2002年，在德国的于柏林根，一架来自DHL的757航班和一架来自俄罗斯的图-154在空中相遇了，眼看就要撞上。那时的飞机已经配备了防撞系统，当时波音757的防撞系统给出的指示是，只要波音757下降高度，就可以解决这个冲突。
但是空管人员的系统也同样检测到了冲突，而空管人员的解决方案是让波音757保持高度，图-154下降高度，所以他给了图-154下降高度的指令。
图-154上来自苏俄背景的飞行员，他们就服从了空管人员的指示，下降了高度。但是有西方背景的波音757的飞行员，他们听从的是防撞系统的指示，于是他们也下降了高度。
结果就是两架飞机同时下降了，于是在更低的高度上还是相撞了，最后造成了71人死亡。
在这个过程中我们就发现，这样的问题是随着自动化的行进开始出现的。所以现在统一的解决方案就是大家都听从防撞系统。
04
任何一个航空事故背后的原因是多种多样的，很多时候一个事故可能是多个因素共同作用导致的。如果我们需要一个更好的安全环境，单单解决一个是不够的。所以民航院校的一个工作，除了技能上的培训，还有就是通过教育去塑造一个更好的安全文化环境，去干预这些导致事故的因素。
我们希望民航学院的学生在上了四年大学之后，能够意识到安全是很多人共同参与的一件事情。他们的权力梯度会相对平缓，安全问题上也会更倾向于集体主义，与此同时他们也不再那么注重男子气概，更愿意去分享错误。
除此之外呢，计算机也可以给我们提供不同的视角去进行安全管理。举个例子，在2015年的时候，我们就尝试运用自然语言处理，分析了美国2010年-2014年公布的25169条飞行自愿报告，把这些报告中的事故让计算机进行聚类。
于是我们发现了一个非常有意思的事情。计算机在聚类的时候，将两个我们看起来完全不相关的系统事件放在了一起，比如发动机起火和客舱失压。
发动机起火是非常罕见的一个事情，往往代表发动机有可能吸入了异物，比如鸟，或者是发动机本身出现了问题导致起火。你想在开飞机的时候发动机突然不工作了，失去了发动机的动力，这是很严重一个事情。
而客舱失压指的是，当飞机飞得很高的时候，为了让大家能够正常呼吸，机组人员就需要给客舱施加一定压力，如果这个压力丧失，大家就缺氧了。所以在客舱失压时，为了保证大家能呼吸，氧气面罩就会自动释放。
一般氧气面罩能够使用的时间是8-9分钟，飞西藏的飞机除外，因为西藏的飞机经过特殊的改装，他们用的是氧气瓶，大概可以让你正常呼吸将近一个小时左右。
那么如果是普通的氧气面罩，在8-9分钟的时间里面，飞机必须从万米高空下降到一个能让大家正常呼吸的高度，这个高度一般是在3000米左右。这样高速的下降就代表着飞机需要一个快速的俯冲。
氧气面罩一脱落，加上飞机快速俯冲，一定会吓坏不少乘客，但是实际上这是一个正常的操作。
那么为什么计算机会把发动机起火和客舱失压这两个事情放在一起呢？这两件事在我们看来完全是不同系统间的问题，一个是发动机动力系统的问题，一个是客舱空调系统的问题，但是计算机却把它们放在了同一个维度上。我们就意识到，它强调的可能是事件本身的紧急性。
这也给我们提供了一个新的视角。也许未来在培训飞行员的时候，我们不但要让他们熟悉紧急情况的应急预案处置程序，同时还需要提高他们的综合情况处置能力，让他们在面对这些紧急事件的时候能够临危不乱，从而防止事态进一步扩大。
很遗憾的是，这个研究虽然是在2015年做的，但是至今依然没有投入到很好的使用中。
我们近几年的一个研究课题是如何创建一个AI去帮助飞行员飞行。因为现在有一个很严峻的问题是，某种程度上，自动驾驶在飞行过程中好像正在彻底取代飞行员，这样导致飞行员在遇到紧急情况的时候，需要很长的时间去处理和分析事故的情况。
因此我们希望用AI来帮助飞行员，保证飞行员长期处在一个决断的过程中，这样飞行安全就可以得到提升。但是很遗憾，这个项目现在也还处于初步阶段，并没有投入使用。
在我们这个行业里，从科研到产业要走的路实际上挺远的，其中最主要的一个因素可能是行业的保守。
比如说如果飞机现有的系统已经行之有效，我们能够很好地进行飞机的安全管理工作。而倘若给飞机贸然替换一些新的系统，反而会出现人和系统磨合的问题。那么为什么要用新的系统呢？
但是我们的工作还是希望能够帮助航空领域更好地面对未来的挑战，因为行业变化是非常快的。比如未来无人机开始使用之后，可能会有大量与无人机相关的事故报告进入到这个系统中来。
在过去，也许我们有非常多有经验的事故调查人员，能够分析现有的和航空器相关的事故报告，但是和无人机相关的，大家都没有太多的经验。那么这时，自然语言处理的方法就可以帮助我们提高分析能力。
05
说了这么多，那么作为乘客，我能够为飞行安全做些什么呢？
我想说的是，乘客能为飞行安全做的最好的一件事情，就是听从空乘人员的指挥。
很多人对空乘人员的工作是有误解的，他们觉得空乘人员的工作无非是端茶倒水、服务旅客，实际上这是不对的。空乘人员的首要工作是帮助维持客舱的安全，这是他们的第一要务。
他们让你做的每一件事情背后，都一定是付出过血的教训的。收起小桌板，系好安全带，打开遮光板，照做就好了。
就拿小桌板来说，如果你不把它收起来，在紧急迫降的时候，恰好你又没系安全带，在加速度和惯性的作用下，厚厚的小桌板是可以把人劈成两半的。而遮光板是方便你的眼睛在逃生的时候更好的适应外部的光线情况。
所以作为乘客，最好的就是听从空乘人员的指挥，也不要对他们的服务有太多的要求，客舱服务真的是顺带做一做的。
最近不断有一些飞行事故的新闻出现在各大报纸新闻的头条，很多人会觉得，坐飞机是不是变得越来越危险了呢？
但是我想说的是，乘坐飞机实际上还是非常安全的交通工具。根据国际运输航空协会的数据，从2017年到2021年，平均每年有超过3360万架次的商业航班，平均发生的事故是44.2起，造成人伤亡的事故率仅有亿万分之二。亿万分之二是什么概念呢？相当于你要从86吨的大米里面找出一粒沙子。
在这个安全表现的背后，有无数人在努力工作和奉献。和飞行相关的人员，比如飞行员、空乘人员、空管人员，他们要定期进行复训，培训自己对应急情况的处置能力和对预案的熟悉程度。民航局和航空公司的人制定法律和规章对出行安全作出保障。还有像我们这些做安全研究的人。
一架飞机也许是有价格的，但是能让每一位旅客能够在机场与家人和朋友团聚，这件事情是无价的。
谢谢大家。
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