飛機駕駛艙人機工程設計探討

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摘要：飛機運行環境特殊，如果因為設計不當而影響駕駛效果，很容易出現嚴重的安全事故。因此，在對飛機駕駛艙進行設計時，需要確定人機工程核心地位，保證可以為駕駛員提供一個安全、舒適、高效的飛行環境。文章結合現有設計經驗，基于飛機駕駛艙人機工程設計準則體系和布局規則，對設計要點進行了簡要分析。

關鍵詞：飛機；駕駛艙；人機工程

設計合理的駕駛艙，要求可以為飛行員提供飛行信息，使其可以精準的控制飛機，完成飛行任務。對飛機駕駛艙進行人機工程設計，核心要求對飛機安全、性能進行保障，充分發揮具有的作戰效能，提高人機匹配度，為飛行員提供安全舒適的操作環境。應結合實際情況，對現存不足進行分析，采取有效措施進行優化。

1飛機駕駛艙人機工程設計分析

對飛機駕駛艙人機工程設計內容進行分析，涉及到的學科比較多，包括照明、視覺、色彩、多體動力學、光學以及生物力學等，需要根據實際操作應用需求，做好每個節點的科學設計，確保可以滿足飛行員操作要求。駕駛艙設計可分為需求定義、概念設計、總體設計、詳細設計以及試飛幾個階段，在不同階段均需要明確相應的人工工程設計要點和目的。例如需求定義階段，要確定合理的設計理念，并完成需求分析，確定各子系統設備系統需求，并在此基礎上完成人因評估輸出設計理念評估、需求分析與評估。概念設計階段即重點對駕駛艙功能流程與需求操作進行分析，確定概念設計框架，然后便可進行初步設計，做好人機功能分配與操作界面設計，并要適當引入人機工程新型技術與系統功能[1]。詳細階段則必須要結合駕駛艙工程模擬器對機組工作負荷進行分析，并確定情景意識與人機差錯，對飛機操作程序進行優化，為試飛階段打好基礎。

2飛機駕駛艙人機工程設計要點

2.1人機工程設計要求

2.1.1一體化

即控制和顯示一體化要求，確定位置與運動關聯分析必要性，將功能相關控制和顯示設置在一起，并按照操作順序與功能進行分類，將其設置在最方便位置[2]。

2.1.2標記標牌

任何標記標牌的設計，無論是內容還是位置均需要具有較高的可識別性、解讀性，可以根據其內容描述來執行措施避免傷害。一般標記標牌與安全性關系較小且空間有限制時，可以采取垂直方向布置，內容從上到下讀取。且各類標記標牌要按照內容進行設置，避免與其他項目和標簽造成混亂。對于標記標牌的設置，要注意不得將其設置在會對飛行員行動產生影響的位置，尤其是手或手臂位置。

2.1.3聲音要求

飛機駕駛艙設備儀器運行是否為正常狀態對整個飛行任務執行來說具有重要意義，在危險來臨時，飛行員可以更快的通過音頻信號獲得相應信息，及時采取操作措施。即應在飛機駕駛艙內設置音頻警告信號，確保飛行員可以更容易發現問題。

2.2人機工程設計要點

2.2.1總體布局

駕駛艙內集合了眾多功能子系統，與人機工程有著密切聯系，為保證滿足飛行員操作要求，需要保證駕駛艙內總體布局的合理性，最大限度降低飛行員心理、生理壓力，減少飛行任務過程中的疲勞感。對于控制器、顯示器等設備設計時需要結合機組人員操作習慣，并對內部功能系統進行合理分配，提高各子系統間作業協調性，更符合人體力學需求。任何設備的安裝與配置，均不得對飛行員行為產生阻礙，可以滿足身高在157.5cm~190.5cm機組人員活動空間要求，為飛行任務中的飛行員提供最大的自由度[3]。另外，還要保證有寬闊、清晰和不失真的視界，可以在飛機實用限制內安全完成任何機動動作。還要減少諸如耳機、麥克風導線產生的干擾，以及空間不夠對行為產生影響。

2.2.2控制臺布局

操縱臺上需要設置控制器與顯示器，并要嚴格設計控制臺尺寸，降低操作難度，且結構設計上也應更符合人體機能操作要求。還應對飛行員心理和生理特點進行綜合分析，按照常規標準對操縱臺進行設計，或者也可以按照預期運動方向操作進行設計，如手柄向下，受控部位放下；手柄向上，受控部位收上；手柄向后，受控部位向后；手柄向前，受控部位向前。且要適當提高受控部件性能參數，或者部件接通。還可以在操縱臺上設置相關顯示裝置，并保證操作作業的協調性，獲得最高人機工效。另外，應根據使用時機和功能，來對各操作裝置進行集中布置，尤其是飛行控制、動力燃油系統與導航系統，布置方位要便于飛行員操作。

2.2.3儀表面板設計

儀表面板主要包括顯示器與控制器，主要負責飛行員與各種儀器的對話，在飛行任務中為儀器觀察和操作最為頻繁的部位。基于人機工程設計要求，應將儀表面板設置在駕駛員正前方，且控制與駕駛員視線成直角，視距在710mm。飛行員坐姿時，儀表面板與地面夾角保持70°~80°，且面板高度要控制在視線水平線10°以內，以及高于視水平線45°，最佳應與駕駛員眼高平行。

2.2.4顯示器布置

飛機駕駛艙內各機器設備功能復雜，且各子系統間存在密切聯系，在有限操作空間內集中了多個顯示器與操縱器，為保證飛行員操縱精準性與快速性，獲得最佳人機信息交流系統，在設計時需要確定使用順序、操作功能、使用頻率與重要性四項準則，根據控制器與操縱器設置順序排列布置，降低飛行員記憶與操作難度。其中，應盡量將功能相同、相關顯示器和操縱器組合在一起，且保證使用頻率高的在最佳視區或最佳操作區，相反使用頻率小的則可以布置在次要區域，更好的滿足實際操作需求。其中，要注意緊急制動器的布置，雖然使用頻率低，但是要保證設置位置的合理性，避免位置不便于操作而出現安全事故。

3結束語

對飛機駕駛艙設計要求進行分析，為保證可以切實滿足飛行員操作要求，需要做好駕駛艙內整體布局，保證各功能系統間配置的合理性，確保所有系統均可以協調作業，且不會對飛行員操作行為產生不良影響。

作者:李煥武 單位:東方航空技術有限公司江西分公司

參考文獻:

[1]鞠峰.飛機駕駛艙人機工程設計研究[D].西北工業大學，2007.

[2]馬智.飛機駕駛艙人機一體化設計方法研究[D].西北工業大學，2014.

[3]黃平.淺談通用飛機駕駛艙人機工程設計基本原則[J].科技資訊，2015，08：37.