一、引言 

　　自国际民用航空组织推行基于核心胜任力的飞行训练体系和基于循证的飞行训练体系以来，飞行员个性化的训练需求，尤其是提高“非技术”类能力的需求日益增长。随着航空培训训练体系建设的不断发展，各航司当前主要使用全动模拟器Full Flight Devices（以下简称FFS）训练，其具备了全尺寸、高仿真的驾驶舱，同时至少配置一套驾驶舱外部视觉系统和三轴运动系统；同时，愈多航司倾向于选择在气动模型、发动机性能、操纵机构力反馈等方面仿真程度都较高的固定式模拟机Fixed Training Devices（以下简称FTD)进行补充训练，高等级FTD在气动性能、故障现象、发动机性能等都可以达到几乎与FFS相同的仿真度，有效运用FTD训练方式不仅能显著降低航司训练成本，同时最大限度降低降低训练风险。 

　　二、FFS与FTD运动仿真原理 

　　首先，让我们简单了解一下人体对飞机运动的感知方式；人体使用前庭系统、体感系统和视觉系统三个整合在一起的系统来共同确定空间中的方位和移动。我们内耳的前庭系统感知移动并确定周围环境中的方向。在左右内耳中，三个半规管相互之间大约呈直角排列（见下图）。每个管内充满液体，并且有一个充满细小毛发的部分。内耳在任何方向的加速都会导致细小的毛发偏移，进而刺激神经冲动，向大脑发送信息。前庭神经将来自椭圆囊、球囊和半规管的冲动传输到大脑，以解释运动。体感系统从皮肤、关节和肌肉向大脑发送信号，这些信号与重力一起被我们的大脑进行解读。每次运动的输入不断更新身体的位置信息给大脑。与视觉和前庭线索结合使用，形成我们可靠的感知。 

　　然而，身体无法区分由重力引起的加速度力和因操作飞机而产生的加速度力。FFS正是通过“欺骗”人的感觉系统，配合对应的视觉系统来达到仿真的效果。例如，我们从机舱外部看到FFS舱体向前倾斜时就可以知道此时正在模拟减速的过程。但是其动态模拟能力也是有局限的，本文不对此进一步展开。 

　　FTD训练器是基座固定式模拟机，有开放式或封闭式的驾驶舱环境可供选择。通过仪表、设备、面板、操控机构等仿真硬件与计算机仿真软件程序配合，模拟各种故障科目，基于飞机制造商的数据包，其气动性能、故障现象、发动机性能等都可以达到与FFS相同的仿真度。由于其无须连接运动平台，其占地面积、场地要求、制造和维护成本都会降低。当前，市面上各类FTD产品研发主要是基于民航局飞行标准司发布的《飞机飞行模拟机鉴定性能标准》，但由于没有专门为其量身设计的训练大纲，研发机构相对缺乏专业性技术骨干，导致当前市面上的FTD产品性能良莠不齐，仍然需要持续的更新迭代。本文为何着重研究如此小众的产品，这与如今的学习与训练方式的变化趋势有关。 

　　三、算法时代的学习新趋势 

　　随着民航的发展，越来越多的业内人士通过视频、公众号等方式对航空类热点事件进行解读，甚至通过桌面级的模拟器进行相关演示与学习。学习生态系统会逐渐形成一个相互映射的矩阵（见下图），其最底层的逻辑是法规、审计的要求和指导；由于需要遵守相关监管要求，它构成了学习生态系统的基石。同时，再往上一层代表着各航司将法规、要求和指导转化为知识、技能和态度（KSA）。这也是各航司在面临可能出现的突发事件时通过系统性培训将风险控制从传统的事后处置转向事前预防的关键。 

　　作为职业飞行员，肩上扛的是光荣的责任与使命，如何持之以恒地坚持学习和保持训练的高专注度是一件极其困难的事情。实际上飞行员很大一部分学习的动力，尤其是模拟机训练，是源于可能挂科的压力。因此，飞行员在培训或评估中的行为往往集中在几个驱动因素上。一是为达到满足标准的胜任力；相信极少飞行员愿意在训练中主动暴露短板。其次，飞行员会为模拟机训练做充分的准备以应对明确的训练科目。然而，在评估中，生成真正的“惊吓反应”是非常困难的，模拟机中飞行员会持续地判断场景和预期故障科目/运行科目。反观FTD的体验式训练，因为此训练对飞行员更多是作为附加提升训练，因此飞行员没有动机去在乎别人对自己的评价，其人为因素可以更符合现实状态。 

　　在前述网络上出现的新趋势，例如某航A320/A330飞机到位后，因停留刹车偶发性故障引起飞机非正常位移事件后，航空公司立刻发布相关通告的同时，由于关注度和搜索量增加，B站通过算法自动推送A320停留刹车使用的知识视频。（空客有公开的官方视频）正是在这一层中超出原有范围的条目，对系统中的弱信号（大家的关注度、流量变化）所采取的行动。最顶层代表着各类学习材料、参考书籍、模拟器等，包括不同的学习技术和方法来提供培训，它映射到底层，代表着对这些层次产生的响应。这意味着，顶层应该有广泛的材料，响应并最终引用到底层逻辑中。同时，有了完整的材料矩阵，课程可以从材料矩阵中切割出来，如下图中分割成更小矩形所示。上述材料的制作发布即使在没有强制要求的情况下也可能被飞行员广泛浏览，这意味着正式的、结构化的和组织控制的学习将与个人的、非正式的和自我控制的学习相辅相成。因此，促进学习生态的良性循环的关键是制作高质量、引人入胜的培训材料，并使其足够容易获取，以促进个人更好的学习效能。而模拟器训练更是可以向这个方向发展，除了全飞行模拟器（FFS）之外，低保真模拟技术（各个等级的FTD）将允许学习者以简单和方便的方式练习，从而有更多的训练时间与个性化训练。在这个矩阵中，既有FTD与FFS重合的部分，也有FTD所独有的。随着FTD设备的逐渐普及，如何设计引人入胜的训练课程显得尤为关键。 

　　四、体验式培训模拟（SET）的设计原则 

　　对于FTD的体验式训练，通常会先设定模拟场景的一些基本原则。这些原则参照了CBTA飞行员九大核心胜任力和行为指标：包括工作负荷管理、情景意识、决策的胜任力。 

　　（1）信息密度的变化  

　　人的信息加工能力具备一定的局限性，在FFS训练场景中，需要警惕于受训者获得过多的不必要信息。通过有效地利用训练时间，并且避免受训者因为课程设计的不合理导致训练不足——这两者都与时间成本和FFS作为宝贵训练资源有关。在SET（Simulation For Experience Training）场景中，重点可以是探索飞行员面临信息过载或不足情况；例如，飞行员如何筛选大量信息、理解不完整的信息、发现错误、从有限的信息中作出决策等。 

　　（2）高工作负荷和低工作负荷时段 

　　虽然各航司鼓励飞行员针对突发情况主动做预案，但现实是模拟机训练往往让飞行员变得被动。FFS需要施训者高效节约时间成本，这也意味着训练科目的节奏通常很快，不允许有任何低工作负荷的时段或在工作负荷状态之间转换。而在如今高度安全和自动化操作中，有效利用低工作负荷时段尤为重要，但由于前述原因，这种技能很少被训练。此外，低工作负荷到高工作负荷和高工作负荷到低工作负荷的条件转换本身也携带风险，这些可以在SET场景中设计并进行训练。 

　　（3）并发和并行任务的优先级  

　　这是在FFS场景训练中的情境意识和决策能力方面。这是对任何训练都是一个重要的认知技能，而SET也可以训练到这方面能力。关于这一点，可以在场景中设计不同优先级任务之间的转换，允许练习“放下-延迟-委托-执行”的框架。此外，时间延迟是某些故障处置的重要方面，很多影响是在特定条件下才会出现的，需要记在心中以便后续跟进。训练也会包括一些干扰，由于SET旨在作为“无风险”的培训方式提供，这些干扰可能会成功地干扰到机组。 

　　（4）助力提升决策能力 

　　由于在FFS成本高昂，通常按照使用时间来设计课程。训练场景涉及到学员不及既定训练效果的风险，所以在传统训练中，过于强调了技术能力的培养，忽视了非技术能力：例如决策能力的管理。而在FTD的训练场景中，时间是根据飞行员的决策变化的，反倒是可以助力飞行员在训练中提升决策能力。例如FFS训练中，备降决断带来最大的影响是时间，而并非油量、天气情况变化等的分析。当使用FTD时，没有明确的“正确”决断时，可以通过分析问题和选择方向来提高决策能力。由于模拟器中的时间压力，一个场景可能无法在决策点之后很长时间内展开，这就没法练习跟进决策并确保其按预期发展。而SET可以允许次要问题的出现，引导到需要重新评估的情况，让后果展现出来，并让决策的效果有时间延迟地展现出来，以查看决策是否得到了跟进。 

　　五、循证训练（EBT）与体验式训练 

　　相较于传统训练将课程分解为不同科目，通过单独对每个科目进行教学与评估；循证训练（EBT)作为飞行员培训的前沿方向，通过使用特定的训练主题作为载体来发展飞行员胜任力的CBTA训练形式，其原则包括基于胜任力、正向学习、韧性/复原力的发展和数据驱动。在EBT中，教员需要在特定条件下观察受训人运用相关技术性和非技术性的知识、技能、态度执行活动或任务的行为，并对其表现进行评估，确定其能否有效地开展工作以及展示出工作要求的熟练技能表现。其核心是“证”，意图基于行业不安全事件和其他运行、训练、评价等数据源来培训相关内容。 

　　在我国民航体系严监管的大环境下，大多数运行中，无论人、机、环、管都是安全可控的。只有在模拟机训练中，特别是在全飞行模拟器（FFS）中的场景中，飞行员各项能力才会被推至极限，并且专业知识也在这里得到全面的运用。使用FTD进行体验式训练产生的数据虽然有限，但由于训练时间、训练场景和参与角色更加灵活，甚至可以针对EBT训练场景进行研发，我们相信其产生的数据也能够具备一定的价值。 

　　此外，SET可以收集数据并向飞行员和培训系统提供有关飞行员表现的反馈。如果飞行员表现不佳，则可能表明对相关技术系统或程序的理解不足。所收集的数据能有助于显示其重要的运行趋势，发现学习矩阵中存在的薄弱项，有助于指明需要提升的关键胜任力而并非对人进行惩罚或下定义。 

　　六、小结 

　　伴随着计算机仿真技术的不断进步，各大厂商开始使用游戏引擎来模拟飞行仿真环境，无论是CAE使用虚幻引擎还是翔翼使用腾讯的游戏引擎，其通过结合AI技术极大程度上提升了视景的仿真程度和开发效率，笔者相信不久的将来，高等级的FTD产品将在航空训练领域发挥更大的作用；同时，各航司可以充分发挥FTD的比较优势，为飞行员设计更加便利、个性化的训练方式，从而改善飞行员相应的岗位胜任力。随着不断丰富FTD训练的应用场景，可以有效帮助各航司打通飞行训练的最后一公里，这也需要我们每位从业者及专业技术骨干们不断探索、开拓进取，从“第一性原理”思考与实践，共同为民航高质量发展谱写新篇章。（作者：厦门航空有限公司 陈稳、蔡哲伦）（编辑：许浩存 校对：陈虹莹 审核：程凌）