Mô phỏng bay trong huấn luyện phi công: buồng lái cấp D tập những gì

Buồng lái mô phỏng (flight simulator) là bản sao gần như y hệt buồng lái thật, gắn trên hệ thống chuyển động và màn hình cảnh quan, nơi phi công tập những tình huống quá nguy hiểm hoặc quá đắt để tập trên máy bay thật: cháy động cơ lúc cất cánh, hỏng thuỷ lực, gió cắt khi hạ cánh. Với loại mô phỏng cao cấp nhất (cấp D), phi công có thể học năng định loại cho một dòng máy bay chở khách mà chuyến cất cánh đầu tiên trên máy bay thật là chuyến có hành khách, dưới sự kèm cặp của cơ trưởng huấn luyện. Phi công hãng còn quay lại buồng lái mô phỏng để kiểm tra định kỳ, thường sáu tháng một lần.

Từ "chiếc hộp xanh" của Edwin Link

Năm 1929, Edwin Link, con trai một gia đình làm đàn organ ở bang New York, dùng ống thổi khí và van của đàn để chế ra một buồng lái nhỏ biết nghiêng, chúc, xoay theo cần lái. Lúc đầu nó bị coi là thứ đồ chơi ở hội chợ. Bước ngoặt đến năm 1934: sau hàng loạt tai nạn khi phi công quân đội Mỹ được giao chở thư trong thời tiết xấu mà không quen bay bằng đồng hồ, Lục quân Mỹ đặt mua những chiếc Link Trainer đầu tiên để dạy bay bằng thiết bị. Thân buồng lái sơn xanh nên được gọi là "Blue Box".

Ý tưởng cốt lõi của Link đến nay vẫn đúng: kỹ năng bay bằng thiết bị có thể học dưới mặt đất, an toàn và rẻ hơn nhiều. Những thập niên sau, mô phỏng đi qua máy tính tương tự, rồi máy tính số; từ thập niên 1970–1980, hình ảnh cảnh quan do máy tính dựng thay cho mô hình sa bàn và máy quay chạy trên ray.

Các cấp thiết bị huấn luyện mô phỏng

Không phải buồng lái mô phỏng nào cũng giống nhau. Nhà chức trách phân cấp theo độ trung thực, và mỗi cấp được tính bao nhiêu giờ, dạy được gì là quy định chặt.

Một buồng lái mô phỏng toàn phần cho máy bay phản lực chở khách có giá hàng triệu đô la, loại cho máy bay thân rộng có thể trên mười triệu. Nó phải được nhà chức trách kiểm định định kỳ: các phản ứng của máy bay mô phỏng được so với dữ liệu bay thử của nhà sản xuất, sai lệch vượt ngưỡng là mất cấp.

Bên trong một buồng lái mô phỏng

• Buồng lái: ghế, cần lái, công tắc, màn hình y hệt máy bay thật, nhiều linh kiện chính là phụ tùng hàng không.
• Hệ chuyển động: cả khối buồng lái nặng nhiều tấn đặt trên sáu chân piston, tạo cảm giác tăng tốc, nghiêng, rung khi lăn trên đường băng. Mẹo nằm ở chỗ nó chỉ tạo "cảm giác bắt đầu" của chuyển động rồi lặng lẽ trả về vị trí giữa — đủ để đánh lừa tai trong.
• Cảnh quan: màn hình chiếu qua gương cong để mắt thấy cảnh ở xa vô cực, như nhìn qua kính chắn gió thật. Cơ sở dữ liệu có hàng trăm sân bay, với đèn, đường lăn, địa hình của từng nơi.
• Bàn giáo viên: phía sau hai ghế phi công. Từ đây giáo viên đổi thời tiết, đổi giờ trong ngày, gây hỏng hóc, đóng băng tình huống để giảng rồi chạy tiếp.

Phi công tập gì trong đó

Những thứ không thể tập trên máy bay thật

Tắt một động cơ ngay lúc cất cánh với máy bay đầy tải, hỏng cả hai hệ thống thuỷ lực, cháy khoang hàng, giảm áp ở độ cao bay bằng, hạ cánh khi tầm nhìn chỉ vài trăm mét. Trên máy bay thật, cố tình tạo các tình huống này là liều mạng. Trong buồng lái mô phỏng, tổ lái tập đi tập lại tới khi phản xạ đúng thành thói quen.

Phục hồi khi máy bay mất kiểm soát

Ngày 1 tháng 6 năm 2009, chuyến bay AF447 của Air France, một chiếc Airbus A330 bay từ Rio de Janeiro đi Paris, rơi xuống Đại Tây Dương, 228 người thiệt mạng. Cơ quan điều tra Pháp BEA kết luận: các ống đo tốc độ bị đóng băng tạm thời, lái tự động ngắt, và tổ lái không nhận ra máy bay đã vào trạng thái thất tốc ở độ cao lớn. Một bài học là các phi công hiếm khi được tập xử lý thất tốc ở độ cao lớn trong huấn luyện. Những năm sau đó, ICAO và các nhà chức trách đưa vào chương trình bắt buộc về phòng tránh và phục hồi khi máy bay ở trạng thái bất thường (UPRT), phần lớn tập trên buồng lái mô phỏng, và các nhà sản xuất cải tiến dữ liệu mô phỏng ở vùng gần thất tốc.

Huấn luyện dựa trên bằng chứng

Trước đây kiểm tra định kỳ thường lặp lại một danh sách tình huống cố định, phi công biết trước "đề thi". Từ năm 2013, ICAO ban hành hướng dẫn huấn luyện dựa trên bằng chứng (EBT, Doc 9995): dùng dữ liệu từ khai thác thật và điều tra tai nạn để chọn tình huống, chấm điểm theo năng lực — giao tiếp, ra quyết định, nhận thức tình huống, quản lý khối lượng công việc — thay vì chỉ đúng/sai thao tác. Nhiều hãng đã chuyển sang mô hình này.

Giới hạn của mô phỏng

Mô phỏng tốt tới đâu vẫn có chỗ không thay được máy bay thật:

• Gia tốc kéo dài: hệ chuyển động chỉ tạo được cảm giác ngắn, không tạo được lực ép kéo dài khi máy bay quay vòng gắt.
• Nỗi sợ thật: ai cũng biết mình đang ngồi trong toà nhà. Phần cảm xúc của một sự cố thật chỉ tái tạo được một phần.
• Vùng ngoài dữ liệu: mô phỏng chỉ trung thực trong phạm vi có dữ liệu bay thử. Ra ngoài vùng đó, phản ứng của máy bay là ước đoán.

Vì thế, dù học năng định loại gần như hoàn toàn trên mô phỏng, phi công mới vẫn phải bay huấn luyện trên tuyến có cơ trưởng huấn luyện kèm trước khi được bay độc lập.

Góc nhìn hôm nay: mô phỏng cho cả ngành, không chỉ phi công

Kiểm soát viên không lưu tập trên phòng mô phỏng ra-đa và đài chỉ huy với cảnh sân bay 360 độ. Tiếp viên tập trên mô hình thân máy bay có khói, có cửa thật, có bể nước. Kỹ sư bảo dưỡng học hệ thống trên thiết bị mô phỏng bảo dưỡng. Ở Việt Nam, các hãng bay lớn đã đầu tư buồng lái mô phỏng toàn phần cho những dòng máy bay đang khai thác, phi công không phải ra nước ngoài cho mọi kỳ kiểm tra như trước.

Với người yêu hàng không, phần mềm mô phỏng bay trên máy tính cá nhân là cách rẻ để làm quen buồng lái, bảng kiểm tra, cách đọc bản đồ tiếp cận. Nó không tính giờ bay và không thay được giáo viên, nhưng nhiều học viên thừa nhận đã học được thói quen tốt từ đó — miễn là tập đúng quy trình, không học thói quen xấu. Muốn đọc sâu hơn, báo cáo cuối cùng của BEA về AF447 (2012) và tài liệu ICAO Doc 9995 về EBT đều công khai.