不墜機的挑戰：應付亂流、飛機結構、人為因素的問題，邁向航空零事故的未來

想知道110年來人們對飛行進行了哪些挑戰嗎？

從萊特兄弟到波音787，綜觀百年來的飛機歷史！
是什麼樣的技術，能讓人們獲得更安全的飛行之旅？

從1903年萊特兄弟首次飛行到現在，飛機已擁有110年的歷史。
航空技術急速發展，然而災難性的事故也發生了。
為了更安全的飛行，航空技術勢必要不斷進步。
本書首先要回顧航空史，綜觀航空技術發展的過程。
接著細數航空事故的教訓，為了提高安全性和可靠度，
檢驗各種做法，研究如何應用人工智慧才能達成「不墜機」的目標。

「為了確保飛航安全，我們確實有必要學習前人的經驗。本書之所以大量納入歷史事件，即是基於這項體悟。若要為航空領域開創安全的未來，我們必須了解歷史。西洋諺語說：『過去是現在的鏡子，現在是映照未來的鏡子。』東方成語則說：『溫故而知新。』我期望本書多少能扮演這樣的角色。」──鈴木真二（作者）

本書特色
 1、 (航空歷史) 概觀110年來的航空史，從數起航空事故中，認識人們如何藉由新技術、制度，面對挑戰，獲得更加安全的航空之旅。
2、 (研究介紹) 介紹作者利用人工智慧進行的「不墜機」研究。

作者簡介 
鈴木真二
1953年日本岐阜縣生。1979年東京大學工學研究所碩士課程結業。曾任職於豐田中央研究所（公司），目前擔任東京大學工學研究所，為航空宇宙工學專科教授。工學博士。專攻飛行力學、飛行控制與航空創新領域。
著作有《飛機物語》（筑摩書房）、《現代航空論》（東京大學出版會編）、《萊特．飛行者號之謎》（技報堂出版）、《力學入門》（皇冠社）等。

譯者簡介 
黃郁婷
台中人。東海大學日文系畢業，曾赴日交換留學。曾任高鐵軌道版預鑄廠現場口譯、日籍主管秘書、日系商品採購。2006年起轉職為自由日文譯者，專職書籍中譯及口譯工作。2008年起受熱處理廠外聘為特約口譯。譯作類別涵蓋自然科普、應用科學、社會人文與兒童繪本等。譯作另有《想知道的核能與放射性物質》、《汽車最新高科技》（晨星）等；童書類譯作有《原來太空是這樣子啊！》（小魯）、《圖解科學大驚奇1》（親子天下）等。

1903年，萊特兄弟製作的史上第1架飛機，那是搭木框，蒙布匹，用鋼琴鋼弦固定形體的複翼飛機。這架搭載12匹馬力的4汽缸冷水引擎的飛機由弟弟萊特．奧維爾駕駛，成功地飛行了12秒時間，飛行距離36公尺。此後110年間，飛機產業展現令人驚奇的發展。最新式客機波音787，機體結構有一半採利用樹脂成形的碳纖維製作的「碳纖維強化熱固性塑膠」材質，可以載運250名乘客，在機體重量達200公噸以上的狀態下，憑藉兩座最大推進力各約30公噸的噴射引擎，從日本飛航至美國東海岸的波士頓，飛航距離將近1萬5千公里。車輛、鐵道運輸、船等交通工具搭載機械動力的時間也是在19世紀，與飛機相差不多。但是，其他交通工具早在搭載機械動力以前就已經存在，而人類的航空歷史則是直到19世紀後半葉，才由奧托．李林塔爾（Otto Lilienthal，德國人）開啟。比對各交通工具的發展歷史，飛機猶如瞬間發展成形，而且才短短100年就進步到令人驚異的程度。
最初，飛機專門運載質量輕但要求快速運輸，即使費用高昂也在所不惜的郵遞物品，後來才逐漸發展成專門載運旅客的交通工具。國際航空運輸協會（IATA）曾經預估，全世界的航空旅客數將於2014年成長至33億人。相當於1天約有1千萬人利用飛機，約有100萬人同時翱翔天際──飛機必須滿足那麼多旅客的移動需求！尤其長途移動更是非得搭飛機不可！假如再從亞洲經濟發展的腳步來看，今後的航空運輸量預估將以每年5％的速度成長，由此即可想見市場對於開發新型飛機是有需求的。
如上所述，航空運輸於今日已經成為一般需求。儘管如此，還是有許多民眾認為巨大的飛機飛翔天際是很可怕的事情吧？根據一項美國調查顯示，大約有4成的乘客會在飛行中感到惶惶不安。不過，假如以年度全球飛航事故所造成死亡人數鮮少超過1000名此一事實來看，2012年單是日本國家的交通事故死亡人數竟然就高達4411名。在整體交通事故中，汽車事故的比例確實大幅高出其他類交通工具。美國的統計資料顯示，飛機的每1億乘客英里（passenger miles traveled）死亡人數是0.01人。假如以東京──波士頓間距離約1萬英里來計算，相當於往返兩地5萬趟的可能發生死亡事故的機率。又以每日往返計算，則相當於1千300年才發生1次的機率。相對的，巴士或鐵道運輸的每1億乘客英里死亡人數是0.05人，汽車是0.72人。飛機可以說是相對安全的交通工具。
然而飛航事故的死傷程度太過悲慘，僅僅1次事故所造成的死亡人數眾多，必定遭到社會新聞以大篇幅報導，才會有那麼多乘客對於搭乘飛機感到不安。筆者專研航空工學，即使僅能提供些許安慰，為了提升大眾對於搭乘飛機的安心感受，決定著手研究「不墜落的飛機」。這項研究的目的是為了提升飛行員的駕駛技能，並發展自動駕駛技術，以便因應飛航中遭遇事故或機體故障時，飛機還能持續飛航（請參照第3篇）。以上兩大研究方向都是要活用人工智慧──人工類神經網路。然而，能夠解救飛機的，終究還是飛行員。因此筆者針對如何提升飛行員的駕駛能力，以及如何在飛航中遭遇事故或機體故障時支援飛行員，進行了研究。
在介紹筆者的研究以前，筆者希望利用第1篇的內容，帶領讀者回顧這110年間的飛機發展歷史。筆者試將這110年大略劃分為3個時期，並且為每個時期挑選兩款最具代表性的飛機作為介紹。
1900年代～1930年代　飛機誕生～載客飛行
1940年代～1970年代　突破音速～大型客機誕生
1980年代以後　自由開放的天空與新競爭時代來臨
第2篇，要帶領讀者回顧確立飛航安全的歷史。航空初期的飛航事故主要肇因於航空技術不成熟。在航空技術成熟，噴射客機普及以後，隨著受氣象影響而發生的飛航事故增加，肇禍於人員操控疏失或操控錯誤的事故大受檢視。雖然相關對策已收到減少飛航事故之效，但筆者希望藉由具體闡述飛航事故的方式，引導讀者聚焦於航空系統日趨複雜所衍生的組織管理問題。
在最後的第3篇中，筆者以航空技術的發展情形，以及飛航事故所帶來的教訓作為基礎，介紹筆者目前著手進行的研究。雖然日本的航空活動在第二次世界大戰以後遭到禁止，航空發展因而受限，不過自戰後第1架日本國產客機YS-11誕生的半世紀以後，日本也開始開發國產客機MRJ：三菱區間型噴射客機（Mitsubishi Regional Jet）。因為不管怎麼說，高科技密集、安全性高、高度可靠的飛機，本來就是日本擅長製造的工業產品。若本書能幫助讀者理解航空產業，對於生產安全可靠的飛機有所助益，將是筆者的榮幸。

序
第1篇 航空110年

第1章〈1900年代～1930年代〉　飛機誕生～載客飛行
一、1900年代──飛行者1號（Flyer I）、布萊里奧11號（Blériot XI）
萊特兄弟首次飛行／現代飛機型態之奠定
二、1910年代──福克D.7、容克斯F13
大戰期間突飛猛進的空氣動力學基礎／金屬製客機登場
三、1920年代──聖路易斯精神號、寶璣19號
成功單人飛越大西洋之首例／開闢長程航路
四、1930年代──道格拉斯DC-3與零式戰鬥機
真正實現旅客運輸的名機誕生／競相製作高性能螺旋槳飛機的時代

第2章〈1940年代～1970年代〉突破音速～大型客機誕生
一、1940年代──貝爾X-1、迪．海威蘭DH106彗星式
突破音速屏障／噴射客機誕生
二、1950年代──波音707與快帆
噴射機正式成為客機／中程航線用機出現採用噴射客機趨勢
三、1960年代──超音速客機與波音747
超音速客機SST誕生／成就大量運輸時代的巨無霸噴射客機
四、1970年代──洛克希德L-1011三星式與空中巴士
廣體客機登場／歐洲興起共同開發浪潮

第3章〈1980年代～2000年代〉領空自由開放與新競爭時代來臨
一、1980年代──波音7J7與空中巴士A320
因石油危機停擺的美日共同開發計畫／以削減營運成本為目的之機體開發
二、1990年代──龐巴迪CRJ、波音777
短程航線也引進噴射客機／利用電腦設計大型飛機
三、2000年代──空中巴士A380與波音787
承載空中巴士壯闊決心的超級巨無霸／大量應用新素材的新時代客機

第2篇 保障航空安全的歷史

第4章 從初期飛航事故到飛航事故調查體制確立
一、初期飛航事故肇因於技術不成熟
初期的飛航事故／日本第一起飛航事故／飛航事故的教訓／從木製機體演進至金屬機體初期的事故
二、飛航事故原因應該如何調查？
日本最初的民間定期航班／寺田寅彥讚賞的飛航事故調查／飛航事故原因調查的理想樣貌／美國飛航事故調查的變革／以防範再發為宗旨的飛航事故原因調查體制

第5章 克服技術課題與自然現象
一、機翼結構發散現象與顫振現象
蘭利的飛機因機翼結構發散而墜機／在第一次世界大戰期間遭遇氣動彈性問題／發生在日本零式戰鬥機的顫振情形／為何發生顫振現象
二、金屬疲勞
兩度因金屬疲勞招致空中解體悲劇的客機／金屬疲勞的成因
三、對抗亂流
風切現象／伊比利亞航空933號班機失事／東方航空66號班機失事／預測到微爆氣流的日籍氣象學者／美國國家運輸安全委員會歸納多起航空事故後的忠告／微爆氣流再次釀災／機上警報系統之誕生／夏洛特道格拉斯國際機場的墜機事故／針對微爆氣流所採取的防範對策

第6章 可靠度管理的成果與極限──躲在細節裡的是天使還是魔鬼？
一、可靠度管理辦法──魯澤定律與馮．布朗的方法
可靠度之數據化／魯澤轉而著手研究可靠度管理／馮．布朗的可靠度管理方法
二、微小缺陷即可撼動的可靠度──造成方向舵反轉的原因
國際民航組織與航空安全基準／波音737的方向舵／方向舵主要動力控制元件的伺服閥／第二起波音737墜機事故／波音公司與美國聯邦航空總署如何因應／隱藏在方向舵裡的魔鬼／事故調查委員會的結論

第7章 從人因工程到組織管理
一、飛航事故一再因人為疏失而爆發
最尖端機種因人為疏失而墜機／連環失誤釀成墜機事故／重蹈覆轍的DC-10事故／重蹈覆轍的教訓／DC-10遭停飛處分
二、因應史上最慘烈飛航事故而誕生的駕駛艙資源管理課程
人為疏失釀成史上最慘烈的飛航事故／失事原因／依據失事原因調查結果提出勸告／駕駛艙資源管理辦法誕生／聯合航空232號班機奇蹟似降落／DC-10型聯合航空232號班機失事原因／航空事故後的防災對策／駕駛艙資源管理再進化
三、組織管理與風險管理
航空運輸的「安全文化」／風險管理／建立有韌性的系統

第3篇 不讓飛機墜落的研究

第8章 學習飛行員的駕駛技術
一、老練飛行員與新手飛行員的駕駛技術有何差異
降落的技術／憑感覺判斷三次元資訊的能力
二、飛行員的駕駛技術與類神經網路
類神經網路／將飛行員的操作方式模組化／老練的飛行員與新手飛行員的飛行技術有何差異

第9章 安全駕駛故障飛機

一、應付飛航過程中機件故障的機制
駕駛系統之自動化／應用類神經網路因應意外狀況
二、模擬在飛行中遭遇故障情況的飛行實驗
能應付副翼失效的容錯飛行控制／機體破損的例子／最初的應用對象：無人飛行載具（UAV）

後記

◆專欄
專欄1　機翼的機能／專欄2　飛機的構造／專欄3　噴射引擎／專欄4 駕駛系統／專欄5 航空交通管制辦法／專欄6　窺探硬鋁的秘密／專欄7　遭顫振震垮的塔科馬海峽吊橋／專欄8　彗星式噴射客機墜機的預言／專欄9　魯澤設計的巡弋飛彈V-1／專欄10　認證制度

◆書末
略語一覽表／單位換算表／參考文獻