Николас Карр - В стеклянной клетке. Автоматизация и мы

В сентябре 1947 года командование американскими ВВС провело экспериментальный полет, показавший фантастические возможности автопилотов. Военный летчик-испытатель Томас Уэллс вывел на старт в Ньюфаундленде транспортный самолет С-54 Skymaster [14]  Этот самолет имел еще одно название – Дуглас DC-4/C-54 «Скаймастер». с семью членами экипажа на борту. После этого Уэллс снял руки со штурвала, нажал кнопку автопилота и, как вспоминал позже один из членов экипажа, «откинулся на спинку кресла и сложил руки на коленях» [8]. Самолет самостоятельно взлетел, после чего автопилот отрегулировал положение закрылков и воздушных заслонок, а когда была набрана нужная высота, убрал шасси. Затем машина самостоятельно пересекла Атлантику, совершив при этом несколько запрограммированных последовательных маневров. Каждый элемент самолет выполнял по данным альтиметра. Экипажу заранее не сообщили ни о маршруте, ни о пункте назначения. Самолет прокладывал курс самостоятельно, ориентируясь на сигналы радиомаяков, установленных на суше и на военных кораблях в Атлантическом океане. На рассвете следующего дня С-54 долетел до берегов Англии. Самолет начал снижаться, выпустил шасси и превосходно выполнил посадку на полосу аэродрома. Капитан Уэллс снял руки с коленей, положил их на штурвал и вырулил самолет на стоянку.

Через несколько недель после этого полета в британском авиационном журнале Flight Journal появилась статья, оценивающая его значение. «Представляется неизбежным, – писал автор, – что новое поколение автопилотов сделает ненужным присутствие на борту штурманов, радистов и бортинженеров. Их заменят машины». Правда, для пилотов автор делает исключение. Их присутствие, во всяком случае в обозримом будущем, будет необходимо, но только для того, чтобы следить за индикаторами приборов и гарантировать нормальное протекание полета [9].

В 1988 году, через 40 лет после того, как С-54 на автопилоте пересек Атлантику, европейский аэрокосмический консорциум Airbus Industrie представил новый реактивный пассажирский самолет А-320, рассчитанный на 150 пассажиров. Лайнер был уменьшенной версией исходной модели А-300, но, в отличие от своего предшественника, вновь созданный самолет оказался подлинным чудом. Это был первый компьютеризированный коммерческий пассажирский лайнер. Самолет стал вестником кардинального изменения во всей гражданской авиации в ближайшем будущем. Ни Уайли Пост, ни Лоуренс Сперри не узнали бы панель управления нового самолета. В кабине не было никаких привычных циферблатов, стрелок навигационных приборов и органов управления. Вместо них на панели светились шесть экранов на катодных трубках, расположенных непосредственно под козырьком фонаря кабины. На мониторах пилоты видели текущие данные сети бортовых компьютеров.

Мониторы панели управления А-320 (стеклянная кабина, как назвали ее летчики) были не главной отличительной чертой нового самолета. Инженеры NASA за десять лет до представления А-320 внедрили использование электронно-лучевых экранов для слежения за полетной информацией, а производители реактивных пассажирских самолетов стали устанавливать их в пилотских кабинах начиная с конца 70‑х годов [10]. Цифровая система управления полетом – это принципиальное отличие А-320 от самолетов со времен машин братьев Райт [11]. До его создания система управления пассажирскими самолетами была в большей степени механической. Фюзеляжи и полости крыльев были набиты тросами, тягами, кабелями, блоками и шестернями, а также гидравлическими трубками, насосами и клапанами. Инструменты управления – ручка управления, рукоятка дроссельной заслонки и рулевые педали – были механическими системами, регулировавшими ориентацию направления движения и скорость самолета.

Для остановки велосипеда вы нажимаете ручной тормоз на руле, рычаг тормоза тянет тормозной трос, который, в свою очередь, сдавливает шарнирные рычаги, а они прижимают лапки тормоза к ободу шины. Вы таким образом подаете команду – остановиться – своей рукой, и тормозной механизм сообщает ее усилие к колесу. В подтверждение выполнения команды вы ощущаете сопротивление шарнира, давление лапок на обод колеса и уменьшение скорости. Приблизительно то же самое происходит, когда пилот управляет самолетом с помощью механических систем. Летчик становится частью машины, ощущая своим телом ее работу. Машина в этом случае является проводником воли пилота. Именно это, должно быть, имел в виду знаменитый летчик и писатель Антуан де Сент-Экзюпери, вспоминая свою работу в 20‑е годы на почтовых самолетах. Он писал: «Машина, которая, на первый взгляд, является средством отделения человека от природных неприятностей, на самом деле, еще сильнее его в них погружает» [12].

Автоматизированная система управления Airbus А-320 нарушила тактильную связь пилота с машиной. Между командой человека и системой самолета был поставлен цифровой компьютер. Действия пилота и его команды преобразовывались в электрический сигнал, передаваемый компьютеру, а он, следуя алгоритму, заложенному в программу, рассчитывал механические действия, необходимые для исполнения распоряжений пилота. После этого компьютер посылал собственные инструкции цифровым процессорам, которые уже непосредственно осуществляли управление движущими механизмами самолета. Одновременно с заменой механических действий пилота на электронное управление была полностью переоборудована панель управления. Массивная двуручная рукоятка, с помощью которой пилот тянул тросы и изменял давление в гидравлических системах, в А-320 была заменена расположенной справа от кресла пилота ручкой, перемещаемой одной рукой. Расположенные на передней панели кнопки под небольшими цифровыми жидкокристаллическими дисплеями позволяли пилоту набирать нужные значения скорости, высоты и курса, которые затем поступали на бортовые компьютеры самолета.

После введения в эксплуатацию Airbus А-320 история самолетов развивалась параллельно истории компьютеров. Каждое новое достижение цифровых технологий, электронных сенсоров и систем управления или усовершенствование дисплеев находило отражение в конструкциях пассажирских самолетов. В современных реактивных пассажирских лайнерах автопилот, поддерживающий устойчивость самолета в воздухе и ведущий его по заданному курсу, – это всего лишь одна из бортовых компьютерных систем. Автоматические заслонки регулируют мощность работы двигателей. Системы управления полетом принимают сигналы о положении машины в пространстве от датчиков GPS и других сенсоров и используют полученную информацию для прокладки или коррекции курса. Специальная система отслеживает в пространстве наличие других самолетов и траектории их движения. В небольших ящиках хранятся данные о параметрах полета – эти данные раньше записывались пилотами вручную. Есть специальные компьютеры, автоматически убирающие и выпускающие шасси, включающие и выключающие тормозные системы, регулирующие давление воздуха в кабине и салоне и выполняющие множество других функций. На больших цветных мониторах графически отображаются данные о работе электронных инструментов. В кабине мы видим обычные клавиатуры, колесики прокрутки и другие системы ввода информации. Консоль управления полетом можно теперь «считать огромным компьютерным интерфейсом» [13].