Аннотация
В этой статье рассматривается обеспечение безопасности в ситуациях, созданных негативными проявлениями человеческого фактора при полете воздушного судна. К таким проявлениям относятся ошибочные действия пилота, запаздывание его реакции на быстрое изменение условий полета, невнимательность, усталость, болезненные состояния, бездействие, суицидальные намерения, захват воздушного судна злоумышленниками, в том числе террористами, оказавшимися среди пассажиров, паническое поведение пассажиров и т.д. Справиться с подобными критическими ситуациями и обеспечить безопасный выход из них можно за счет блокирования опасного человеческого поведения и перевода управления воздушным судном в автоматический режим – вплоть до завершения полета благополучной посадкой. Для реализации этой идеи воздушное судно должно представлять собой человеко-машинную систему с высоким уровнем роботизации. Цель данной публикации состоит в постановке задачи по созданию соответствующего бортового комплекса управления и предварительном анализе возможностей ее решения.
Ключевые слова: воздушное судно, критическая ситуация, человеческий фактор, безопасность, автоматическое управление, нейронная сеть.

1 Введение
Современное воздушное судно является во многом роботизированной системой, в которой значительная часть функций управления полетом выполняется или может выполняться автоматически, без участия человека-оператора (пилота). Перспектива перехода гражданской авиации на полностью беспилотные транспортные и пассажирские воздушные суда не очевидна – она имеет как достоинства, так и недостатки. Не вдаваясь в их рассмотрение, отметим, что исследования и разработки, направленные на сокращение участия человека в управлении летательным аппаратом (ЛА) мотивируются, главным образом, необходимостью минимизировать негативные проявления человеческого фактора в условиях полета и связанные с ними риски. Диапазон негативных проявлений охватывает ошибочные действия пилота, запаздывание его реакции на быстрое изменение погодных условий или воздушной обстановки, невнимательность, усталость, болезненные состояния, бездействие, суицидальные намерения, захват воздушного судна злоумышленниками, в том числе террористами, оказавшимися среди пассажиров, паническое поведение пассажиров и т.д. Справиться с критическими ситуациями, созданными человеком, и обеспечить безопасный выход из них можно за счет блокирования опасного человеческого поведения и перевода управления воздушным судном в автоматический режим.

Эта идея выходит за рамки принятой в авиации парадигмы безопасности полетов, которая предполагает управление возникающими в полете угрозами, включая ошибки экипажа, за счет высокой квалификации пилотов и их соответствующего обучения – см., например, (ICAO 2020). Решение проблемы обеспечения безопасности в антропогенных критических ситуациях, предлагаемое в данной статье, опирается, скорее, на философию ракетно-космической техники – она предусматривает участие человека-оператора в управлении ЛА лишь в виде опции, заменимой в случае невозможности или нецелесообразности автоматикой. Такой подход нашел свое воплощение, в частности, в советском аэрокосмическом челноке «Буран», совершившем свой испытательный полет с возвращением на Землю в полностью автоматическом режиме. Цель данной публикации состоит в применении этого подхода к воздушным судам – прежде всего, самолетам – в виде инженерной постановки задачи и анализе возможностей ее решения.

Чтобы реализовать предполагаемый «ситуативный перехват» управления, воздушное судно должно представлять собой человеко-машинную систему с высоким уровнем роботизации. Автономная составляющая такой системы должна быть способна не только выполнять функции пилота, но и в определенной мере контролировать его действия и поведение других людей на борту. Так, она должна распознавать критические ситуации (в рассматриваемом контексте антропогенные), определять алгоритм автоматического управления, адекватный конкретной ситуации и направленный на безопасный выход из нее, а также производить соответствующие управляющие действия. Все эти функции должны осуществляться в реальном полетном времени. Нынешний уровень науки и техники позволяет воплотить требуемую автономную составляющую в виде бортового технического комплекса, объединяющего в себе регистрирующие, процессорные и исполнительные устройства (органы управления).

2 Постановка задачи по созданию бортового комплекса управления в антропогенных критических ситуациях
Для надежного распознавания антропогенной критической ситуации необходимы данные, собираемые по трем каналам: звук, видео и показания сенсоров, регистрирующих параметры полета, управления и состояния систем ЛА. Все звуки в кабине пилотов воздушного судна в настоящее время записываются регистратором речевой информации (cockpit voice recorder, CVR), а показания приборов – регистратором полетных данных (flight data recorder, FDR). Эти записи оказывают помощь специалистам в расследовании авиационных происшествий. Видеозапись обстановки в кабине пилотов или в пассажирском салоне, как правило, не производится.

Распознавание критической ситуации в реальном времени осуществимо с помощью электронных процессорных устройств, способных выявлять в данных по каждому каналу определенные маркеры (или паттерны), характеризующие ее возникновение и течение, а также вырабатывать интегрированные суждения о природе и вероятном развитии ситуации. Решение этой части задачи находится, насколько известно автору , в стадии исследований и разработок. Доступной информации о серийно производимых электронных устройствах такого рода нет.

Следующей, после распознавания критической ситуации, частью задачи является определение алгоритма автоматического управления по выходу из нее. Такое управление должно включать в себя следующие группы операций:

1) блокирование опасных или потенциально угрожающих действий людей на борту;
2) переключение управления ЛА исключительно в автоматический режим и
3) реализация совокупности управляющих сил с определенной пространственной схемой приложения и профилем изменения во времени.

Отработанная и надежная методика, которая позволяла бы определять алгоритмы управления для множества возможных критических ситуаций, которые могут возникнуть в полете по вине человека, автору неизвестна. Разумно предположить, что алгоритм, отвечающий конкретной ситуации, может быть определен путем выбора из некоторой заранее разработанной совокупности алгоритмов, с использованием установленных критериев применимости и эффективности.
Выбранный алгоритм должен выполняться соответствующими органами управления, включающими управляющие элементы и их приводы. В настоящее время в воздушных судах применяются аэродинамические управляющие поверхности с механическими, гидравлическими или электромеханическими приводами. Так в общем случае реализуется третья группа операций из приведенного выше перечня. Однако для ситуаций, когда аэродинамические органы управления или их приводы неисправны, отработанных технических решений по безопасному выходу из ситуации нет.

Нет и сведений о существующих разработках в отношении первых двух групп операций.

Наличие упомянутых нерешенных вопросов свидетельствует о том, что безопасность в критических ситуациях, которые могут возникать при полете воздушного судна из-за негативных проявлений человеческого фактора, в техническом отношении обеспечивается ныне не в полной мере. Эта неполнота отчасти компенсируется системой профессиональной подготовки авиационного персонала, а также профессионального отбора при приеме пилотов на работу в авиакомпании и авиадиспетчеров в центры управления воздушным движением (Якимович 2024). Профессиональная подготовка культивирует положительные проявления человеческого фактора. Профессиональный отбор помогает поддерживать культуру безопасности, опираясь на методы психологии. Психологические подходы в виде профайлинга используются также в службах безопасности аэропортов для выявления злоумышленников, наряду с техническими средствами досмотра пассажиров и багажа.

Таким образом, существуют решения по отдельным вопросам безопасности в рассматриваемом контексте, в том числе, выходящие за рамки техники. Но вся их совокупность не исключает, как показывает статистика авиационных происшествий, пусть весьма редких, но катастрофичных по своим последствиям негативных проявлений человеческого фактора. Антропогенные авиационные происшествия демонстрируют несовершенство системы обеспечения безопасности в гражданской авиации. Оно может быть связано, по мнению автора, с отсутствием надежных технических решений, направленных на предотвращение разрушительных последствий подобных происшествий в условиях полета. Отсутствует концептуальный подход к управлению воздушным судном в критических ситуациях, созданных человеком. Как следствие, отсутствуют и бортовые технические комплексы, способные распознавать и блокировать опасное человеческое поведение, а также автоматически выполнять функции дальнейшего управления полетом вплоть до его завершения благополучной посадкой. Выработка подхода к управлению в критических ситуациях рассматриваемого типа и концептуальное проектирование соответствующего комплекса управления является весьма актуальной задачей. Данная публикация представляет собой первоначальный вклад в ее решение.

На основе представленной выше характеристики того, насколько проработаны фрагменты этой задачи, можно составить следующий перечень подзадач, подлежащих решению:

1) внедрение видеозаписи обстановки в кабине пилотов и пассажирском салоне;
2) разработка методов распознавания критических ситуаций рассматриваемого типа в реальном времени с использованием всех трех каналов регистрации данных: CVR, FDR, видео и реализация этих методов в виде программных и аппаратных средств;
3) разработка алгоритмов автоматического управления для возможного набора критических ситуаций, включая все три группы операций, которые должны выполняться в реальном времени, и определение критериев выбора наилучшего алгоритма для конкретной ситуации;
4) разработка средств реализации разработанных алгоритмов в виде соответствующих органов управления, т.е. технических устройств;
5) разработка архитектуры бортового комплекса, включающего в себя программные средства и технические устройства, необходимые для решения подзадач 1 – 4, и совмещение его с применяемыми ныне системами управления полетом.

3 Анализ возможностей решения задачи
Первая из перечисленных выше подзадач в техническом отношении представляется достаточно простой. Однако, как показали предшествующие попытки оснастить кабины пилотов видеокамерами, летчики выступают против подобных инноваций, и преодоление их сопротивления может стать значительной организационной проблемой. Ее решение следует искать в области пересечения производственной психологии и культуры безопасности в авиакомпаниях.
Для решения второй подзадачи наиболее перспективным представляется применение нейронной сети. Обращаясь к третьей подзадаче, т.е. к разработке и выбору алгоритмов автоматического управления в критических ситуациях, необходимо учитывать:

 природу каждой возможной критической ситуации и параметры человеческого поведения, характеризующие ее;
 параметры, описывающие текущие условия полета;
 параметры текущего состояния ЛА с точки зрения работоспособности и безопасности (целостность, управляемость, деградация свойств элементов и пр.);
 управляющие усилия, необходимые для выхода из критической ситуации;
 располагаемые характеристики органов управления;
 изменяемость ситуации и располагаемый для управления резерв времени;
 возникновение дополнительных нагрузок из-за сочетания схемы приложения и профилей управляющих усилий во времени с динамическими свойствами ЛА;
 ограничения, накладываемые окружающей обстановкой (высота полета, рельеф местности, метеорологические условия и т.п.).

Для определения наиболее подходящего для конкретной ситуации алгоритма управления в условиях ее быстрой изменяемости и нечеткого характера отдельных переменных предпочтительной является нейросетевая технология.
Функционал предполагаемого бортового комплекса частично пересекается с функциями системы поддержки управления в критических и аварийных ситуациях, концепция которой была предложена в предыдущей публикации автора (Спирочкин 2025). На данном этапе, связанном с постановкой задачи управления в критических антропогенных ситуациях, трудно определить, должно ли такое управление реализовываться с помощью отдельного бортового комплекса или в рамках расширенной версии указанной системы. Очевидной является необходимость:

 информационной связи между составляющими комплекса и этой системы;
 совместного использования ряда технических устройств и
 связи упомянутых составляющих с интегрированной системой управления полетом (Integrated flight control system, IFCS).

В качестве совместно используемых технических устройств предполагаются, среди прочих, органы управления – как существующих типов, так и новые, еще не применяемые в авиации. Технические предложения по органам управления могут быть подготовлены в результате решения подзадачи 4. Эти предложения, равно, как и результаты решения подзадачи 5 – в виде архитектуры бортового комплекса и его интерфейса с применяемыми ныне системами управления полетом – могут составить содержание соответствующего концептуального проекта комплекса.

4 Заключение
Управление в критических ситуациях, созданных негативными проявлениями человеческого фактора при полете воздушного судна, является актуальной задачей обеспечения безопасности. Предупреждение этих проявлений путем развития и поддержания культуры безопасности в авиакомпаниях, а также профайлинга и досмотра в аэропортах не решает задачу в полной мере. Время от времени ошибки, небрежность, злые умыслы и другие дурные особенности человеческой природы находят бреши в системе безопасности, приводя к авиационным происшествиям. В этой статье предложен технический подход к обеспечению безопасности с учетом таких особенностей, неискоренимых никакими организационно-психологическими мерами. Он включает распознавание опасного человеческого поведения в процессе полета с помощью автономной, «интеллектуальной» составляющей системы управления, блокирование этого поведения и перевода управления воздушным судном в автоматический режим, который завершается благополучной посадкой. Предложенный подход ни в коей мере не отрицает формирование и развитие культуры безопасности с помощью упомянутых мер, равно как и предупреждение злоумышленных актов службами безопасности аэропортов, а скорее дополняет их, когда антропогенная критическая ситуация на борту воздушного судна возникла и с ней необходимо справиться.

Представленная в статье постановка задачи является первым, необходимым этапом подготовки концептуального проекта бортового комплекса, предназначенного для управления в подобных ситуациях.

Библиография
Якимович НВ (2024) Ошибки пилотов: психологические причины и их профилактика. Изд-во «Эдитус», Москва
ICAO (2020) Doc 9868. Procedures for air navigation services. Training. Third edition. International Civil Aviation Organization, Montreal, Canada.
Спирочкин ЮК (2025) Проектирование, обеспечивающее безопасность при аварийной посадке. Научно-технический отчет МКАА20125-001. AviaSafety.ru, 16.01.2025. https://aviasafety.ru/48389