飞行安全与人的因素(共25页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 编号 南京航空航天大学毕业论文题 目飞行中人的因素与飞行安全学生姓名彭俊学 号学 院民航(飞行)学院专 业飞行技术班 级指导教师曾小周 副教授二一一年六月南京航空航天大学本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)(题目:飞行中人的因素与飞行安全)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知,除了毕业设计(论文)中特别加以标注引用的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名: 2011年 月 日(学号):专心-专注-专业飞行中人的因素与飞行安全摘 要在航空工业迅速发展的当今时代,飞机上的许
2、多工作被电子、微电子、智能机械所取代,由于飞机本身原因所造成的事故逐渐降低。而且随着现代航空气象观测的进一步发展,气象观测越发精准,而且飞机应变危险天气的能力越来越强。综合现有的飞行事故调查报告,我们不难发现在民用航空事故中至少有2/3的事故都与人有关。本文主要对外界和飞行人员自身条件进行了研究和讨论,着手解决它与飞行安全之间的关系。关键词:大气压力,缺氧,酒精和药物,危险态度,飞行决策,飞行安全Summary Of human factor and air safetyAbstractIn the aviation industry, the rapid development of the
3、 technology, a lot of work on the aircraft were electronics, microelectronics, intelligent machines replaced, due to the aircraft itself, the reasons for accidents caused by decreased gradually. And as modern aviation weather observation for the further development of meteorological observations bec
4、ome more accurate, but also the ability to plane strain increasingly dangerous weather. Integration of existing flight accident investigation report, we can easily find in civil aviation accidents, at least 2 / 3 of the accidents are related to people. In this chapter, the outside world and pilot pe
5、rsonnel themselves conditions were studied and discussed to deal it with the relationship between the flight safety.Key words: atmospheric pressure; hypoxia; alcohol and drugs; dangerous attitude; aeronautical decision-making; flight safety目 录前 言随着航空技术的发展, 飞机驾驶系统更加复杂,自动化程度更高,可靠性也更高。相比之下, 驾驶飞机的人却因自身条
6、件的限制,成为不确定因素,发生决策和操作失误。因此而发生的人为因素的飞行事故占全部事故的70% 80%,成为世界航空界关注的焦点。在“人-机-环境-任务”的整体系统中,人是核心。人与这些界面之间的相容性和协调性都直接关系到飞行安全。事故的预防、发生的原因都不是单一的。而是一连串失误构成的“事故链”的结果,有其规律性。因此,应当将此问题作为航空航天安全的重点课题来研究,并对飞机设计、制造、维修、飞行管制、导航气象等有关专业人员, 包括立法、行政、管理人员进行人的因素问题的训练,不断强化,最终达到飞行安全的目的。在此我个人认为作为一名飞行人员,安全不但关系到整个机组,而且关系到整个飞机和乘客的人身
7、。所以在当今飞机制造科技发展迅速的前提下,我提出飞行员的人为因素应当作为一个重点来抓,本文则针对飞行员在高空飞行中的生理反应和判断决策上做了深入细致的研究和阐述,并加以总结。第一章 外界环境对飞行员的影响由于飞行是在一个非常人类活动高度上进行的,其中大气组成和压力的变化对人类产生了显著的影响,而且飞行,是离开地面,在空中进行的活动。航空飞行是由人驾驶飞行器在三维立体空间活动,形成了十分复杂的人-机-环境系统工程的界面。 飞行员在高空中飞行时,所处的环境可分为自然环境(大气)和人工环境(机舱)。飞行自然环境是指飞机离开地面要受到高空氧气、气压、温度等变化的影响;人工环境是指飞行员在座舱内要受到重
8、力、振动、噪声等影响。飞行时,飞行员直接或间接受到自然环境与人工环境的双重影响。 1.1 自然环境对人体的影响 飞行自然环境即为高空大气环境。大气受地球引力场的作用,分为多层。根据大气粒子密集情况,一般将大气划分为内圈大气和外圈大气两部分。根据其理化特性又将内圈分为对流层、平流层、中间层和电离层。对流层高度在12000米以下;平流层高度在12000至50000米。飞行活动主要在对流层。 0随着高度的变化,氧气含量、温度和气压也会发生变化,对人体的生理功能和适应性都会产生不同的影响。下面分别讲述: 1.1.1 高空缺氧空气和其他任何流体一样,它可以流动,当受到瞬间的压力而由于缺少强的分子凝聚力,
9、它就会改变它的形状。例如,气体可以完全充满它所处的任何容器,膨胀或者收缩来改变它的形状为容器的界限。 大气由78%的氮气,21%的氧气和1%的其他气体如氩气或者氦气组成。大部分氧气包含在35000英尺高度以下。对流层是大气的底层。由于地球吸引力作用,大气含量78%集中此层。因此,越靠近地平面氧气含量越多,离地面越高氧气就越稀薄。大家知道,人在地球上生活一时一刻也离不开空气,因为空气内含有人体需要的氧气。一般情况下,一个人完全断绝空气5分钟,就会导致死亡。一个健康的人在攀登高山时会感到空气不够用,身体会出现呼吸加快、加深,心跳加快等代偿症状,这是由于氧气稀少的原因。高空缺氧对人体的神经、心血管、
10、呼吸等系统均有不同程度的影响。据资料记载,上升到海拔1000米,人就会有缺氧的感觉;当升至2500米高度时,人的夜视能力开始减退;到4500米以上,智力逐渐减退,不能进行复杂而精细的工作,此时,血压升高、胸闷、头昏眼花等症状相继出现,在16000米,停留10分钟左右就会导致意识丧失。 1.1.2 高空温度变化 标准温度下降率是温度大约以每1000英尺3.5华氏度或者2摄氏度的速率下降,上限高度达到36000英尺。在这点之上,温度被认为是恒定的,直到80000英尺。标准压力下降率是压力大约每1000英尺高度下降1英寸汞柱的速率,直到10000英尺高度。如图 1.1国际民用航空组织(ICAO)已经
11、把这个确立为世界标准,通常称为国际标准大气(ISA)或者ICAO标准大气。在日常生活中,我们可以看到炎热的夏天高山上还有积雪,这是因为离地面越高,气温就越低的缘故。每升高100米,平均气温下降0.65度。在对流层的顶端,即高度12000米时,气温为摄氏负56度。人体若长时间暴露在这个高度环境中,将无法正常活动,暴露的部位还会出现冻伤。 1.1.3 高空气压变化 大气压力随时间和地点而变化。由于大气压力总是变化的,就发展了一个标准的参考压力。在海平面的标准大气被定义为表面温度为59华氏度或者15摄氏度,且表面压力为29.92英寸汞柱或者1013.2毫巴。如图1.2随着飞行高度增加,大气压也会发生
12、变化,离地面越高,气压越低,在低气压环境中,储存在胃肠道内的气体会膨胀起来,引起胃肠胀气。轻者引起腹胀和不适感;重者产生腹痛、呼吸困难,出现面色苍白和出冷汗等症状,还可能引起航空性鼻窦炎或航空性牙痛。若高度继续升高,机体组织内的气体释放出来,还会堵塞血管或压迫神经,形成高空气体栓塞症,对人体影响较大。1.2 人工环境对人体的影响飞行员时刻在飞行中处在驾驶舱环境之中,所以对驾驶舱环境的研究也就胜利影响人为因素的一个重点,驾驶舱人机界面对飞行的影响不仅是指其对飞行员体力、心理和意识活动的影响,而且将直接影响飞行员的工作效率和飞行安全。1.2.1 人机环境飞行员的整个飞行过程包括进出驾驶舱、起飞、机
13、动飞行、仪表飞行、着陆、迫降、跳伞等,在这些过程中,人机界面可能会给飞行员的生理造成伤害。例如:驾驶舱的裸露表面是否有尖锐表面,可能造成飞行员的肉体划伤;飞行员约束系统能否在高过载情况下(如冲击、撞击等)免除或尽量减轻飞行员遭受的过载和撞击损伤;飞机设备是否易于破损而造成对飞行员的伤害,如舱盖破损、系统漏电、着火、减压、低温冻伤、缺氧等。1.2.2 驾驶舱设计飞行员是人而不是机器,判断和使用上的错误在所难免,因此驾驶舱设计必须具有一定的容错和防错性。例如:设备的功能模块化布局,人机界面是否合理,是否具有逻辑性,以避免飞行员的误动;危险开关的特别提示,提醒飞行员防止误动,位置也应放在特殊位置,尽
14、量远离常用电门,并设置防错台阶,防止飞行员操纵其他电门时碰挂;在逻辑设计上是否,使飞行员的某些误动无效,如地面收起落架,空中放伞等;仪表、显示器的合理设计,避免飞行员的错误判读;危险状态和错误操纵的提示,使飞行员及时发现故障和错误,尽快改正。1.2.3 人机界面环境对飞行的安全影响很大,要使飞机具有在复杂环境中飞行的能力,对于人机界面来说,最重要的是能够克服低能见度和云对飞行的影响。这就要求飞机的导航界面能够在低气象条件下准确地引导飞机飞向着陆机场,并安全着陆;驾驶舱的姿态画面良好,便于飞行员判明飞机姿态,不易造成飞行员错觉。飞机的各个系统的故障在飞行中是不可避免的,从设计和工艺的角度,要尽可
15、能地提高系统的可靠性,减少设备的故障率。同时从人机界面设计的角度,应该实现余度设计,对于重点的系统、显示器、仪表,要采用多余度设计,例如姿态显示有平显、电子飞行仪表、备份仪表等;起落架系统有正常放、应急放等。第二章 人体生物规律和酒精、药物对人体的作用人类不同于机械的体现之一就是有一定的生物节律,一旦这个节律被扰乱就可能出现判断不精准、行动力缓慢、反应速度降低等一系列反应。人体在长时间的工作状态之后就是疲劳,人体在酒精或者药物的作用下有一定的影响,最主要的表现就是判断力下降。21 人体生物节律在日常生活中,几乎每个人都有这么一种感觉:有时体力充沛,情绪饱满,精神焕发;而有时却又感到浑身疲乏,情
16、绪低落,精神萎靡。迥然不同的两种情况是怎么在同一个人身上发生的呢?科学家们经过长期研究表明:对人的自我感觉影响最大的三个因素是体力、情绪和智力,而且体力、情绪和智力的变化是有规律的,一个人从出生之日起,到离开世界为止,这个规律自始至终不会有丝毫变化,不受任何后天影响,这个规律就是人的“生物节律”,又称为的“生物三节律”,即:“体力节律、情绪节律、智力节律”。如图2.120世纪初,英国医生费里斯和德国心理学家斯沃博特发现一个奇怪的现象:有一些病人因头痛、精神疲倦等,每隔固定的天数就来就诊一次,后来他们总结出:人的体力状况变化是以23天为周期的,人的情绪状况变化是以28天为周期的,20多年后,特里
17、舍尔又根据总结自己学生的智力变化情况,总结出:人的智力状况变化是以33天为周期的;后来科学家们又发现:人的“体力状况、情绪状况、智力状况”按正弦曲线规律变化,如下图;人的“生物三节律”中,可分为“高潮期”、“低潮期”、“临界点”、“临界期”;人处于正半周期为节律的高潮期,高潮期内人的心情舒畅,精力充沛,工作效率高;人处于负半周期为节律的低潮期,低潮期内人的心情不佳,容易疲劳、健忘,工作效率低;正弦曲线与横轴交点这一天称为“临界点”,三节律的3个临界点互不重叠称为单临界点;2个临界点重叠称“双临界点”;3个临界点重叠称“三临界点”;临界点及前后一天为临界期,三节律同时在负半周期重叠的日子,也称为
18、“临界期”;在临界点及临界期内,人的体力、情绪和智力极不稳定,做事非常容易出现失误。通常,不充足的休息和睡眠、工作和经济上的压力以及家庭问题,都是导致疲劳的主要原因。疲劳是很难被意识到的。一些人的生活习惯是“夜间型”的,他们的最好状态是在晚上,早航班对他们来说有一定的危险性。而另一些人的生活习惯是“日间型”,他们最好的状态在中午以前。由于我们必须要在一天的航班飞行中克服这些“疲劳限制”,故应该分析一下自身的生活规律,看哪段时间思想不容易集中或反应迟钝,从而克服疲劳带来的影响。引起飞行疲劳的因素主要有以下几点:2.1.1 注意力下降:飞行员的工效随着飞行时间的延长而有轻微下降,原因是人的注意力注
19、意的时间是有限的,不可能长期对简单和重复的动作进行有效的控制。举例说明,当飞机遇到大气乱流时飞行员在开始时还有一定的敏锐性,工效还会有所改进,但后来就开始下降,不再努力去克服乱流给飞行带来的影响。2.1.2 应急情绪:人的心理应急状态表现为缺乏动机、对工作不感兴趣、情绪不稳、感到厌烦、缺乏工作责任心。这样,人的情绪紊乱,往往容易引起精神疲劳。2.1.3 空腹飞行:其危险是低血糖,如果不能及时进食,人体就要动用某些脏器(如肝脏)的糖给予补充,当血糖浓度降低,而得不到及时补充时,首先引起大脑皮层的机能障碍,出现思维能力下降,注意力不集中,反映迟钝,记忆力减退。并可降低对加速度的耐力,容易出现疲劳症
20、状。2.1.4 药品因素:任何一种药物都有他的药理、化学或物理的结构特性,当人们实际使用中,除了它的药效之外,尚发现某些药物对人体产生与治疗目的无关的一系列作用,如药物的副作用、毒性反应、过敏反应、继发性反应、特异体质的过敏性反应,成瘾性和习惯性;同时使用多种药品有时可起到增强疗效的作用,有时反会引起未知的不良反应。有些药物为什么不能在飞行前和飞行中使用?因为它能影响飞行人员的中枢神经系统或其他系统的功能,引起疲劳感,从而降低飞行能力和飞行耐力。2.1.5 睡眠因素:每个人对睡眠都有一个基本要求,每昼夜平均需要小时睡眠,如果少睡小时即可导致急性睡眠不足,从而引起疲劳。2.1.6 夜间飞行:尤其
21、是后半夜,人的生物节律被破坏,容易引起疲劳。长期不间断地工作,造成人的生理心理的压力增大,更容易引起疲劳。疾病易造成人的体质下降,情绪低沉,加快人的疲劳感。超时飞行,人的精力体力是有限的,飞行工作是高负荷工作,飞行值勤过长,将飞行员精力、体力消耗殆尽,会将疲劳感推向极限。22 酒精及药物对飞行的影响针对中国大部分人群饮酒的习惯,我不得不提出酒精对人体尤其是飞行员的身体健康以及其影响不容忽视。国外资料表明,酒依赖者脑皮质容量减少,灰质和白质萎缩,前脑血流量下降。慢性酒精中毒可引起体内硫胺素、叶酸、吡哆醇等缺乏及代谢异常。而叶酸、烟酸、吡哆醇等多种维生素的不足可引起神经细胞蛋白质和神经递质合成障碍
22、,导致记忆障碍和痴呆。国内也报道,乙醇不仅损害脑干功能,同时降低觉醒水平,减慢认知过程。酒精对神经系统的损害是广泛的、慢性的、不可逆的。记忆一旦受损恢复困难。记忆下降的速度比智力下降的速度快,下降的程度比智力下降的程度严重。记忆水平明显受饮酒的长短和开始饮酒的年龄影响。随着飞机自动化程度的提高,飞行员面临的信息量增加,须处理大量的输入输出信息。飞行员要具备敏锐的感知觉能力、敏捷的思维能力和超常的记忆力。飞行能力就是对各种飞行信息的综合加工能力,任何信息的处理延误都有可能导致决策上的困难甚至失误。在酒精的影响下,人们常出现以下反应,这些反应堆飞行职业来说是非常不利的:l 使人感觉迟钝、观察能力降
23、低;l 对短时记忆和长时记忆具有破坏作用;l 责任感降低,易草率行事;l 判断与决策能力下降,常表现为判断与决策过程缓慢,且出错率高;l 动作协调性下降,精细的动作技能受到破坏,动作粗猛;l 视、听能力下降,视觉模糊、双影、幻像以及错听、漏听等;l 言语表达能力下降,如喜、怒、哀、乐无常,最常见的是易怒、攻击性强;l 自我意识缺乏或丧失,表现为对自己所处的状态和所处情境的不正确认知,常表现为过高的估计自己,冒险倾向性增高;l 减少溶入血液中的氧气量,其后果是增加缺氧症的易患性。 部分药物对飞行员来说,可能带来意想不到的后果,比如:l 安眠药等松弛药物会降低飞行员的运动反映能力、动作协调能力、注
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