淺談通用飛機(jī)駕駛艙人機(jī)工程設(shè)計(jì)基本原則①

黃平

摘 要：駕駛艙人機(jī)界面對(duì)飛行的影響不僅是指其對(duì)飛行員體力、心理和意識(shí)活動(dòng)的影響，而且將直接影響飛行員的工作效率和飛行安全。人機(jī)工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性在于，使用界面的是人，界面合適與否需要通過(guò)人的使用來(lái)證明。駕駛艙人機(jī)工程界面包含有控制-顯示、聲音、標(biāo)記標(biāo)牌、環(huán)境等，飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以人機(jī)工程理論為基礎(chǔ)，對(duì)飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)進(jìn)行合理布局，使得飛行員能舒適、高效和安全的飛行和完成特定的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：通用飛機(jī) 人機(jī)工程 飛行安全

中圖分類號(hào)：V21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（b）-0037-01

在“人-機(jī)-環(huán)境”中，“人”是指作為工作主體得人，指參與系統(tǒng)工程的作業(yè)者，在飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)中為飛行員，“機(jī)”是指人所控制的一切對(duì)象，是指與人處于同一系統(tǒng)中的與人交換信息、能量和物質(zhì)，并為人借以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的物，在飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)中，即為駕駛艙中的設(shè)計(jì)元素-座椅、駕駛桿、腳蹬和儀表板等；“環(huán)境”是指人、機(jī)共處的外部條件（如外部作業(yè)空間、生化環(huán)境和社會(huì)環(huán)境）或特定工作條件（如溫度、噪聲、缺氧及低壓等），在飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)中即為駕駛艙的工作環(huán)境。

1 控制-顯示一體化要求

1.1 位置關(guān)聯(lián)需求

功能歸類：功能相關(guān)的控制和顯示應(yīng)放置在一起，如電源、狀態(tài)、測(cè)試等。

位置及布置：如果操作者或維護(hù)人員必須使用許多控制和顯示，則須布置成幫助確定每個(gè)顯示器所使用的控制、被每個(gè)控制的設(shè)備，以及每個(gè)顯示器所描述的設(shè)備組件。

分組排列：功能組內(nèi)的控制和顯示應(yīng)按照操作順序或功能定位，或者兩者兼而有之。如果在一個(gè)功能組內(nèi)的控制和顯示在任何特定的操作順序不適用，就應(yīng)該根據(jù)其重要性或使用它們的頻率，將控制和顯示布置在最方便的位置。

1.2 運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)需求

無(wú)歧義的：顯示指示應(yīng)明確和毫不含糊地直接引導(dǎo)適當(dāng)?shù)目刂祈憫?yīng)，顯示控制動(dòng)作反應(yīng)應(yīng)是一致的，可預(yù)測(cè)的，并與操作者的期望是相符的。

顯示響應(yīng)時(shí)間：系統(tǒng)響應(yīng)于該響應(yīng)的控制輸入和顯示呈現(xiàn)之間的時(shí)間間隔應(yīng)最小化，以安全和有效的系統(tǒng)操作是一致的。

移動(dòng)指針圓盤(pán)刻度：旋轉(zhuǎn)控制或線性控制的向前、向上和向右運(yùn)動(dòng)的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)需提供順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)的圓形刻度指針，且需增加設(shè)定的幅值。

移動(dòng)指針線性刻度：一個(gè)旋轉(zhuǎn)控制或向前、向上和向右運(yùn)動(dòng)的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)需提供一個(gè)向上的運(yùn)動(dòng)或向右的水平和垂直尺度的指針，并增加讀出的幅值。

固定指針的圓盤(pán)刻度：應(yīng)避免用活動(dòng)刻度和固定的指針或光標(biāo)顯示。如果必須用圓形、固定指針和活動(dòng)刻度來(lái)顯示，一個(gè)旋轉(zhuǎn)控制的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，或向前、向上、或線性控制向右移動(dòng)，通常須提供運(yùn)動(dòng)幅值，逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)應(yīng)增加幅值閱讀。

固定指針的線性刻度：當(dāng)使用垂直或水平固定指針時(shí)，活動(dòng)刻度顯示是必要的，關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)控制或向前、向上，或線性控制的向右運(yùn)動(dòng)通常應(yīng)提供運(yùn)動(dòng)的幅值，向下或向左的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)應(yīng)增加幅值閱讀。

1.3 控制-顯示動(dòng)作比需求

最短時(shí)間需求：連續(xù)調(diào)整控制/顯示比例應(yīng)使所需的控制動(dòng)作（回轉(zhuǎn)和微調(diào)）與顯示尺寸、公差要求、觀看距離和時(shí)間延遲一致所需的時(shí)間最短化。

2 聲音要求

2.1 音頻告警要求

在危險(xiǎn)即將到來(lái)之際，音頻信號(hào)相對(duì)于系統(tǒng)或設(shè)備正常狀態(tài)會(huì)有一個(gè)關(guān)鍵的變化，用來(lái)體現(xiàn)操作者，并提醒其必須采取行動(dòng)。警告信號(hào)應(yīng)為操作者提供一個(gè)比正常的觀察者更容易發(fā)現(xiàn)的信號(hào)。

2.2 頻率要求

頻率范圍應(yīng)在200～5 000Hz之間，如果可能的話，最好在500～3 000Hz之間。當(dāng)信號(hào)傳輸超過(guò)300m（985ft）時(shí)可用頻率低于1 000Hz的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)傳輸需要繞過(guò)障礙物時(shí)可用頻率低于500Hz的信號(hào)。

3 標(biāo)記和標(biāo)牌要求

航空器內(nèi)、外部標(biāo)記和標(biāo)牌起到向旅客、工作人員及機(jī)外營(yíng)救人員進(jìn)行通知、提示、指示和警告的作用。

3.1 一般要求

標(biāo)記、標(biāo)牌或其組合必須設(shè)置成在任何情況下均可識(shí)別、解讀或依據(jù)其程序來(lái)執(zhí)行從而避免傷害，標(biāo)記和標(biāo)牌的字體必須是清晰可辨的、識(shí)別迅速的、反應(yīng)迅速的。

3.2 位置和方向要求

標(biāo)記、標(biāo)牌應(yīng)分布水平，以便它們可以從左到右閱讀。只有當(dāng)標(biāo)記、標(biāo)牌和安全性關(guān)系不大且空間有限時(shí)，可將其布置為垂直方向。垂直布置時(shí)，標(biāo)記和標(biāo)牌是從上到下讀取。

標(biāo)記和標(biāo)牌應(yīng)放置在或非常接近所制定的項(xiàng)目，以消除與其它項(xiàng)目和標(biāo)簽的混亂。標(biāo)記和標(biāo)牌不應(yīng)位于控制或者操作者的正常的手或手臂的位置，或便攜式設(shè)備維修時(shí)容易使其模糊的位置。標(biāo)記和標(biāo)牌的位置不應(yīng)掩蓋操作時(shí)需要的其它信息，且操作時(shí)不應(yīng)遮擋標(biāo)記和標(biāo)牌。

4 駕駛艙環(huán)境要求

不良的駕駛艙環(huán)境可能會(huì)對(duì)駕駛員的健康和操作能力兩者都產(chǎn)生影響，駕駛艙的空氣速度場(chǎng)合溫度場(chǎng)直接影響駕駛員的熱舒適和工效，是駕駛艙結(jié)構(gòu)和環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮的重要內(nèi)容。

4.1 加熱要求

加熱時(shí)應(yīng)覆蓋機(jī)組人員的活動(dòng)范圍，且應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間保持室內(nèi)溫度超過(guò)10℃（50℉）。加熱設(shè)施必須保證能維持有效溫度（ET）或者修正有效溫度（CET）不低于18℃（65℉），除非另有規(guī)定的工作負(fù)荷或者飛行員穿著極重的飛行服，加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)使得熱空氣不應(yīng)直接對(duì)準(zhǔn)機(jī)組人員。

4.2 通風(fēng)要求

適當(dāng)?shù)耐L(fēng)應(yīng)保證通過(guò)引入新鮮空氣進(jìn)入每個(gè)機(jī)組人員的活動(dòng)范圍。如果每個(gè)人的封閉空間體積是4.25m3（150ft3）或更少，則每分鐘通風(fēng)空氣不得少于0.85m3（30ft3）。對(duì)于較大的空間，空氣流動(dòng)速度不超過(guò)60m（200ft）/min。通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)氣口應(yīng)位于空氣污染較少的地區(qū)，遠(yuǎn)離排氣管。

4.3 空調(diào)要求

空調(diào)的有效溫度在機(jī)組人員的活動(dòng)區(qū)域不應(yīng)大于29.5℃（85℉），冷空氣不得直接吹向機(jī)組人員。

4.4 濕度要求

在21℃（70℉）時(shí)濕度應(yīng)保持在45%左右，且應(yīng)隨著溫度的上升下降，但是不得低于15%，防止刺激身體組織，如眼睛、皮膚和呼吸道干燥。

4.5 極限溫度要求

需避免駕駛員暴露在極限溫度下工作，駕駛員在低溫下0°時(shí)可工作0.5h；在6°時(shí)可工作1h；在11.1°時(shí)可工作2h；在15°時(shí)可工作4h；在17.2°時(shí)可工作12h；在高溫39.5°時(shí)可工作0.5h；在37.8°時(shí)可工作1h；在35°時(shí)可工作2h；在32.2°時(shí)可工作4h；在29.5°時(shí)可工作12h。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)飛機(jī)駕駛艙進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，能夠提供給飛行員舒適的架勢(shì)姿勢(shì)，良好的視野和合理的控制器布局。飛行員在良好的駕駛條件下，更能高效、舒適和安全的完成飛行任務(wù)，從而提高飛機(jī)的綜合性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 鞠峰.飛機(jī)駕駛艙人機(jī)工程設(shè)計(jì)研究.航空電子技術(shù)[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2007.