洪劍敏

摘 要：截止到目前為止，QAR設(shè)備已經(jīng)在民用航空領(lǐng)域得到了極為廣泛的運(yùn)用，并且已經(jīng)取得了不錯的成效。但即使如此，我們對于QAR數(shù)據(jù)的應(yīng)用還處于一個相當(dāng)有限的摸索階段。QAR設(shè)備雖然擁有著海量的信息存儲，但我們卻不知道如果去運(yùn)用。本文旨在通過機(jī)器學(xué)習(xí)，挖掘QAR數(shù)據(jù)中對于嚴(yán)重超限事件的分析模型，從而探討降低如何降低此類事件發(fā)生的概率，希望能對今后的航空運(yùn)輸業(yè)務(wù)的安全性能的提升起到積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：QAR；數(shù)據(jù)分析；分析模型；機(jī)械學(xué)習(xí)

引文：QAR，全稱快速存取記錄器，是飛機(jī)在飛行階段對于飛機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)以及各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行精確記錄的儀器。目前已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用在了各類民用航空飛行器中，對于提高飛機(jī)的運(yùn)行控制與技術(shù)管理，乃至地面后勤保障工作的效率有著積極的影響。一旦飛機(jī)發(fā)現(xiàn)存在性能問題，就可以通過QAR的數(shù)據(jù)回溯出飛機(jī)是產(chǎn)生了哪方面的故障。而更為重要的是，根據(jù)這些相關(guān)數(shù)據(jù)，可以通過機(jī)械學(xué)習(xí)的方式，對于超限事件進(jìn)行分析，從而降低飛機(jī)發(fā)生嚴(yán)重超限事件的概率。

1.機(jī)器學(xué)習(xí)的概念與分析模型

機(jī)器學(xué)習(xí)，是指通過計算機(jī)進(jìn)行模擬，分析人的行為方式以及學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而達(dá)到模擬現(xiàn)有的人類學(xué)習(xí)和知識運(yùn)用途徑。同過計算機(jī)的模擬，不斷的調(diào)整學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)以及行為。通過這以過程的所建立起的檢測研究以及分析，逐步改變?nèi)祟惐旧淼男袨榉绞揭约皩W(xué)習(xí)習(xí)慣，從而提高自身能力的一種學(xué)習(xí)方式。目前，機(jī)械學(xué)習(xí)已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、計算機(jī)等多種領(lǐng)域。

同時，將機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)用到預(yù)測QAR嚴(yán)重超限事件的分析模型中，這一課題在國內(nèi)還比較罕見，同時，也缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)。不過通過機(jī)器學(xué)習(xí)，將QAR數(shù)據(jù)中所有的嚴(yán)重超限事件建立分析模型，研究產(chǎn)生問題的原因，尋找其中的客觀規(guī)律。在未來的飛行行業(yè)中起到預(yù)測警示的作用，降低超限事件的發(fā)生概率，也是提高航空運(yùn)輸業(yè)安全性的重要目標(biāo)。

2.QAR對于研究飛機(jī)嚴(yán)重超限事件的重要性

（1）QAR對飛機(jī)飛行過程中進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)記錄

根據(jù)國家對于民航的相關(guān)管理?xiàng)l例和規(guī)定，要求民用飛機(jī)全部裝備快速存取記錄器。該記錄器可以連續(xù)工作長達(dá)六百個小時，記錄下飛機(jī)在飛行過程中的所數(shù)據(jù)。然后在飛機(jī)降落之后，將記錄數(shù)據(jù)發(fā)送到專門的服務(wù)器山進(jìn)行譯碼。數(shù)據(jù)量龐大并且完整，可以記錄下飛機(jī)在飛行過程中的一切異常情況，不僅給維修部門的飛機(jī)維護(hù)工作提供了極大的幫助，并且對于研究飛機(jī)的嚴(yán)重超限事件也具有極為重要的參考價值。

（2）能夠快速的分析出超限事件發(fā)生的原因

飛機(jī)從起飛到降落，主要經(jīng)歷過的飛行過程包括了：起跑、起飛、巡航、著陸等多個流程。而根據(jù)多年來對于各類飛機(jī)發(fā)生嚴(yán)重超限事件的分析研究。其結(jié)果表面：在飛機(jī)起飛爬升的前三分鐘和著陸時的八分鐘是發(fā)生超限事件的兩個集中階段。因此，需要使用快速存取記錄器，對于已經(jīng)診斷出的飛機(jī)故障調(diào)取相應(yīng)參數(shù)，分析此次超限事件發(fā)生的原因。例如，2014年12月，一架A320客機(jī)就因?yàn)闄C(jī)組人員發(fā)現(xiàn)剎車由異常反應(yīng)進(jìn)行了短停檢查，但在航段報告PFR及測試結(jié)果中均未能找出故障信息。最后，還是通過對于QAR數(shù)據(jù)的調(diào)取，發(fā)現(xiàn)了是由于A320的起落架主輪的剎車壓力和剎車溫度明顯偏高，并且剎車腳蹬的數(shù)值大于右側(cè)。這才及時的排除了故障，保證了飛機(jī)的安全飛行。

3.利用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測QAR嚴(yán)重超限事件的積極影響

（1）降低嚴(yán)重超限事件發(fā)生的概率

利用機(jī)器學(xué)習(xí)，來預(yù)測QAR嚴(yán)重超限事件，可以從簡單的模擬分析開始。將QAR所記錄的數(shù)據(jù)導(dǎo)入機(jī)械學(xué)習(xí)的模擬運(yùn)算環(huán)境中。對于所產(chǎn)生的超限事件還原其事件發(fā)生時的飛機(jī)數(shù)據(jù)，分析超限事件發(fā)生的原因，排除故障。然后將所有的超限事件發(fā)生原因進(jìn)行對比，總結(jié)客觀規(guī)律，將強(qiáng)飛機(jī)操作過程中機(jī)組人員的技術(shù)規(guī)范管理，降低超限事件發(fā)生的概率，從而提高飛行運(yùn)輸事業(yè)安全性。

（2）改變了飛機(jī)維修模式

在民用飛機(jī)領(lǐng)域，對于飛機(jī)傳統(tǒng)的維修主要采用了計劃性維修和非計劃性維修兩種維修方式。計劃性維修，是根據(jù)飛機(jī)的飛行狀況、飛行時長所指定的常規(guī)維修計劃。而非計劃性維修，則是維修人員為了避免在飛機(jī)的飛行過程中產(chǎn)生各種故障、外來因素影響，隨時對飛機(jī)進(jìn)行不定期的保修工作。但現(xiàn)如今QAR數(shù)據(jù)分析成果的發(fā)展，讓傳統(tǒng)的非計劃性維修。乃至與計劃性維修制度都變成了徒勞的無用功。QAR技術(shù)可以對飛機(jī)的任何位置進(jìn)行檢查，這樣就導(dǎo)致了QAR一起出現(xiàn)了權(quán)威性。地面的機(jī)組維修人員更愿意通過QAR去尋找具體的故障，記錄真實(shí)的超限事件發(fā)生原因以及出現(xiàn)問題的根源。而通過這項(xiàng)技術(shù)，所建立的故障預(yù)測維修制度也漸漸的開始形成，并且已經(jīng)取得了初步的成效。節(jié)約了因?yàn)榕挪轱w機(jī)故障而造成的時間成本的增加，地面機(jī)組成員提高了飛機(jī)維修的效率，同時，又降低了嚴(yán)重超限事故發(fā)生的概率。

（3）為飛行安全檢查提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，

在以往的飛機(jī)出現(xiàn)故障，排查事故原因的工程中，往往會出現(xiàn)無法查明有事故發(fā)生，或者是在發(fā)生后無法重新還原事故原因。因此也無法進(jìn)行事故責(zé)任界定，總結(jié)分析事故內(nèi)容出現(xiàn)的原因，提出改變性建議等問題。而在QAR數(shù)據(jù)的龐大支撐下，能夠?qū)τ谑鹿拾l(fā)生時間飛機(jī)的參數(shù)進(jìn)行及時的調(diào)取與編譯，還原事故發(fā)生時飛機(jī)系統(tǒng)的問題。協(xié)商出切實(shí)可行的解決辦法。而更為令人驚訝的是，進(jìn)行了多次這樣的嚴(yán)重超限事故的分析模型研究之后，地面維修人員也基本上認(rèn)識到了QAR設(shè)備的用處，進(jìn)行悉心的維護(hù)與使用工作。而飛機(jī)內(nèi)也會設(shè)定出危險警告，一旦在飛機(jī)的航班運(yùn)輸過程中出現(xiàn)超限問題，發(fā)出危險提示，就需要立刻降落，保障人民的生命財產(chǎn)安全。

（4）機(jī)器學(xué)習(xí)的巨大好處

利用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測QAR嚴(yán)重超限事件的分析模型，在本質(zhì)上來講，其實(shí)也是簡化工作量，提高工作效率以及專業(yè)技術(shù)水平的一種方式。就比如在戰(zhàn)斗機(jī)的引擎的制作問題上，不僅需要先去學(xué)習(xí)外國，吸取一定的工作經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。同時，還需要進(jìn)行大量的流體力學(xué)測驗(yàn)以及風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。利用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測QAR嚴(yán)重超限事件的分析模型也是如此。一方面，在進(jìn)行分析模型的過程中，能夠?qū)ふ业斤w機(jī)的巨大安全隱患以及產(chǎn)生嚴(yán)重超限事件的愿意。吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)之后對于這些問題能夠做到及時的補(bǔ)救；而另一方面，這也是增加技術(shù)人員對于QAR設(shè)備的認(rèn)識，學(xué)習(xí)掌握其數(shù)據(jù)的運(yùn)用方式，提升自己專業(yè)水平的良好機(jī)會。同時，區(qū)別于以往的少數(shù)信息掌握，無法對于飛機(jī)出現(xiàn)的問題進(jìn)行判別，這時候，QAR設(shè)備存儲量巨大的特點(diǎn)就彰顯無疑。而人腦的記憶能力以及判斷推演能力無法達(dá)到頂尖堪比電腦模擬出來的水準(zhǔn)？這時候，就需要機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助，模擬那些飛行數(shù)據(jù)，從而得到一個虛擬的飛行環(huán)境，不僅能夠解決嚴(yán)重超限事件，還能夠?qū)ふ页銎渌倪M(jìn)措施，提高飛機(jī)的安全性能。

總結(jié)：利用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測QAR嚴(yán)重超限事件的分析模型，在理論操作新上并不算苦難。需要的，則是包含著學(xué)習(xí)的熱情，投入到對QAR數(shù)據(jù)分析模型的分析研究中。通過一系列的資料數(shù)據(jù)的比對，降低飛機(jī)的嚴(yán)重超限事件發(fā)生概率。

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