駕駛學(xué)員如何適應(yīng)新型教練機(jī)航空電子系統(tǒng)帶來(lái)的人機(jī)界面變化

摘 要：在分析飛機(jī)航電系統(tǒng)的發(fā)展以及我訓(xùn)練部隊(duì)教練機(jī)弊端的基礎(chǔ)上，介紹新型教練機(jī)航電系統(tǒng)綜合化給飛行員駕駛帶來(lái)的新變化，并提出使用建議。

關(guān)鍵詞：航電系統(tǒng)；平視顯示器；變化

航空電子系統(tǒng)，是飛機(jī)上的重要機(jī)載系統(tǒng)之一，用于飛行控制、作戰(zhàn)和任務(wù)保障。通常，航空電子系統(tǒng)可分為通用電子系統(tǒng)和任務(wù)電子系統(tǒng)兩大類。通用電子系統(tǒng)是無(wú)論軍民航飛機(jī)，為完成正常飛行任務(wù)都必須裝備的電子系統(tǒng)，主要包括無(wú)線電通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)等。而在軍用飛機(jī)上，航空電子系統(tǒng)通常還包括為使飛機(jī)完成某種特定任務(wù)需要，裝備的目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)、敵我識(shí)別系統(tǒng)、航空火力控制系統(tǒng)等。

1 航空電子系統(tǒng)的發(fā)展

航空電子系統(tǒng)從僅有通信電臺(tái)到如今的綜合模塊化航電系統(tǒng)，其發(fā)展基本可以分為四個(gè)重要的階段。

分立式是上世紀(jì)40～50年代，比較有代表性的結(jié)構(gòu)。主要特點(diǎn)是各系統(tǒng)之間的分界、分工都很清晰，彼此之間沒(méi)有交聯(lián)關(guān)系，不會(huì)相互影響。分立式結(jié)構(gòu)存在很多問(wèn)題，比如由于各分系統(tǒng)之間彼此獨(dú)立，甚至不同的導(dǎo)航設(shè)備也彼此獨(dú)立，不能共享信息，不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間大量的信息交換和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)功能，任何改進(jìn)均需通過(guò)增減硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。大量的機(jī)載電子設(shè)備和電纜也是問(wèn)題，一方面占用了大量的飛機(jī)容積、重量和功耗，帶來(lái)嚴(yán)重的電磁兼容、可靠性和維修性問(wèn)題；另一方面，飛行員要掃視、確認(rèn)并正確操縱的設(shè)備太多，致使負(fù)擔(dān)過(guò)重、工作效率下降，直接影響飛行安全和飛機(jī)效能的發(fā)揮。

進(jìn)入上世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線通訊技術(shù)和軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，航空電子系統(tǒng)先后經(jīng)歷了聯(lián)合式、綜合式、先進(jìn)綜合式航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程。

聯(lián)合式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是有一臺(tái)或兩臺(tái)功能較強(qiáng)的任務(wù)計(jì)算機(jī)完成導(dǎo)航、火控計(jì)算以及系統(tǒng)的控制管理，并利用1553B數(shù)據(jù)總線，在雷達(dá)、通信、導(dǎo)航等各分系統(tǒng)之間建立交聯(lián)關(guān)系，在一定程度上解決了任務(wù)處理、顯示控制的綜合問(wèn)題。但從綜合程度來(lái)看，各分系統(tǒng)仍有自己獨(dú)立的探測(cè)天線和專用的計(jì)算機(jī)，只實(shí)現(xiàn)了顯示控制管理部分的綜合。另一比較明顯的缺點(diǎn)是整個(gè)總線由集中的總線控制器來(lái)控制，一旦總線控制器失效，將造成整個(gè)總線系統(tǒng)的癱瘓。

綜合式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是采用分布式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)共享兩個(gè)以上的綜合處理器，并通過(guò)多路超高速數(shù)據(jù)傳輸總線，完成全部的信號(hào)與數(shù)據(jù)處理。先進(jìn)綜合式結(jié)構(gòu)則采用了更先進(jìn)的綜合核心處理機(jī)和高度綜合式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在三代實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)顯示控制管理綜合、數(shù)據(jù)處理綜合的基礎(chǔ)上，發(fā)展到傳感器系統(tǒng)的綜合、傳感器天線的綜合，并在傳感器區(qū)進(jìn)行更為廣泛深刻的綜合，使系統(tǒng)構(gòu)型更加簡(jiǎn)潔，傳輸更快、可靠性和容錯(cuò)重構(gòu)能力更強(qiáng)。

2 教練機(jī)上航空電子系統(tǒng)的變化

教練機(jī)是飛行學(xué)員駕駛技術(shù)和戰(zhàn)斗技術(shù)訓(xùn)練的重要教練裝備。我國(guó)由于歷史的原因，航空事業(yè)起步較晚，在上個(gè)世紀(jì)中后期才接觸到了1553B總線技術(shù)和以任務(wù)機(jī)為核心的聯(lián)合式航空電子系統(tǒng)，所以，我國(guó)目前大部分的教練機(jī)，航空電子系統(tǒng)還依然采用典型的分立式結(jié)構(gòu)。這在部隊(duì)三代機(jī)成為主力機(jī)種、四代機(jī)逐步服役的今日，不可避免的導(dǎo)致飛行學(xué)員畢業(yè)后面臨銜接跨度大，改裝困難的狀況，因而對(duì)教練機(jī)的平臺(tái)特性、系統(tǒng)功能、訓(xùn)練效益、安全性和保障性等方面都提出了新的需求。

本世紀(jì)初，我國(guó)新型教練機(jī)研制成功，并陸續(xù)裝備航空院校和訓(xùn)練部隊(duì)。新一代教練機(jī)在航電系統(tǒng)、人機(jī)界面等方面有了很大的優(yōu)化升級(jí)，來(lái)適應(yīng)訓(xùn)練體制變革對(duì)基礎(chǔ)教練機(jī)提出的新需求。例如，通過(guò)改變傳統(tǒng)的分立式儀表的座艙布局形式，升級(jí)發(fā)展平視顯示器和多功能顯示器等，提升先進(jìn)高級(jí)教練機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展對(duì)人機(jī)界面的需求；通過(guò)優(yōu)化航電系統(tǒng)構(gòu)架，提升航電系統(tǒng)能力，優(yōu)化功能銜接性；通過(guò)增加目標(biāo)搜索與探測(cè)設(shè)備，提升戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練能力。

3 航空電子系統(tǒng)綜合化帶來(lái)的駕駛新感受

長(zhǎng)期以來(lái)，由于用作訓(xùn)練的飛機(jī)航空電子系統(tǒng)綜合化程度不高，駕駛員已經(jīng)習(xí)慣了通過(guò)觀察、操作座艙內(nèi)密布的幾十個(gè)機(jī)械式儀表以及機(jī)載電子設(shè)備的開關(guān)、旋鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的獲取和對(duì)飛機(jī)的控制。但這不僅需要在認(rèn)讀導(dǎo)航、姿態(tài)和氣動(dòng)狀態(tài)等參數(shù)過(guò)程中，經(jīng)常的轉(zhuǎn)移視線，而且由于機(jī)械式儀表提供的信息在數(shù)量和準(zhǔn)確性上的不足， 還可能造成飛行員的錯(cuò)誤判斷，導(dǎo)致錯(cuò)誤操縱，甚至釀成事故，也很難訓(xùn)練出現(xiàn)代化飛機(jī)所需要的高素質(zhì)飛行員。

隨著我軍軍事力量的增強(qiáng)，配備綜合化航空電子系統(tǒng)的教學(xué)、訓(xùn)練飛機(jī)陸續(xù)投入使用。駕駛艙內(nèi)最明顯的變化，就是以往飛行員熟悉的大量機(jī)械顯示儀表數(shù)量大為減少，取而代之的是幾個(gè)電子顯示儀表，以平視顯示器為主，多功能顯示器、電子飛行顯示器為輔。這些新型綜合式儀表，可以使飛行學(xué)員養(yǎng)成與培訓(xùn)目標(biāo)相一致的注意力分配和轉(zhuǎn)移習(xí)慣，形成與作戰(zhàn)飛機(jī)良好的銜接。特別是平視顯示器，作為一種可以把飛行數(shù)據(jù)投射到駕駛員正前方的透明顯示組件上的顯示器，它可以使駕駛員保持平視獲取飛行信息。所以，駕駛員操縱飛機(jī)，不需要再在各種儀表之間快速移動(dòng)視線了，飛行中基本只要保持目視前方，將視線保持在平視顯示器的主視場(chǎng)內(nèi)，就可以同時(shí)獲取到姿態(tài)、導(dǎo)航、火控等多方面的信息，有效地減輕了工作負(fù)擔(dān)。

但是讓很多飛行員感到不適應(yīng)的是，電子顯示儀表下的飛行操縱界面特征與傳統(tǒng)儀表操縱飛機(jī)的特點(diǎn)有非常明顯的區(qū)別。區(qū)別一：電子顯示儀表的特點(diǎn)，是可以根據(jù)特定的飛行任務(wù)和飛行階段，分成若干典型的工作狀態(tài)，每個(gè)工作狀態(tài)僅僅顯示當(dāng)時(shí)駕駛員需要的信息。也就是說(shuō)，信息顯示除了有主工作狀態(tài)之外，還進(jìn)一步分出若干分工作狀態(tài)和武器選擇方案，從而衍生出很多使用工作狀態(tài)和顯示格式。所以，現(xiàn)在飛行員不能僅在儀表上瀏覽數(shù)據(jù)，還需要能在不同的飛行階段或飛行狀態(tài)下，進(jìn)行各種功能的控制。這在人機(jī)功效的角度看，完成同樣的工作量，在具有綜合化航空電子系統(tǒng)的飛機(jī)上完成起來(lái)會(huì)更加簡(jiǎn)便，但另一方面，對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)，如果不了解系統(tǒng)的功能和可供配置的資源，面對(duì)功能擴(kuò)展帶來(lái)的龐大信息量，采用了相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)和手段去處理，就會(huì)使飛行中信息獲取和任務(wù)執(zhí)行效果大大降低，工作負(fù)荷也就增大。所以，飛行員首先需要快速適應(yīng)的是如何通過(guò)菜單的設(shè)置，有選擇的進(jìn)行系統(tǒng)的控制和信息處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全面管理，使飛機(jī)的效能得到最大的發(fā)揮。區(qū)別二：由平視顯示器作為主顯示裝置，飛行員可以在雷達(dá)搜索和目標(biāo)攻擊中輕易地實(shí)現(xiàn)兩者兼顧，很好地保持飛機(jī)狀態(tài)，這是以往的教練機(jī)上是難以做到的。但由于平顯的顯示形式與常規(guī)儀表不同，信號(hào)來(lái)源及精度不同于部分常規(guī)儀表，飛行學(xué)員初次接觸會(huì)很不適應(yīng)。一些學(xué)員認(rèn)為傳統(tǒng)儀表簡(jiǎn)單，顯示清晰，指針+刻度盤或指針+刻度帶的顯示還能反映被測(cè)參數(shù)的變化趨勢(shì)；一些學(xué)員覺(jué)得平視顯示器上的字符對(duì)外界觀察有影響，他們寧愿關(guān)掉平顯，仍舊按照儀表保持飛機(jī)狀態(tài)；還有一些學(xué)員仍然習(xí)慣地按照刻度而不是按照矢量符號(hào)保持飛機(jī)姿態(tài)，飛行中過(guò)多地觀察坡度指示，從而忽略了其他數(shù)據(jù)在云中飛行時(shí)產(chǎn)生的直接影響，導(dǎo)致容易出現(xiàn)錯(cuò)覺(jué)和丟失狀態(tài)。

為適應(yīng)航空電子系統(tǒng)綜合化帶來(lái)的新變化，飛行學(xué)員需要改變自身的飛行習(xí)慣，始終保持視線在主視場(chǎng)，關(guān)注飛機(jī)的態(tài)勢(shì)、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和各系統(tǒng)工作狀況。如果飛行訓(xùn)練中確實(shí)感到一時(shí)難以適應(yīng)，可先從做好平顯與常規(guī)儀表的配合使用入手。比如，操縱飛機(jī)改變飛行狀態(tài)時(shí)，一般應(yīng)選擇參照或地平儀兩者中的一個(gè)，不要混用，否則因兩者的顯示形式差異大，容易出現(xiàn)誤讀。改出復(fù)雜狀態(tài)時(shí)，宜參照地平儀。因平顯與地平儀顯示形式不同，改出復(fù)雜狀態(tài)判斷壓桿方向的方法不同，如果判斷錯(cuò)誤將延遲改出。以上可作為飛行員初次接觸平顯時(shí)的過(guò)渡做法，其后還應(yīng)以使用平顯采集飛行信息為主。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何志強(qiáng).《綜合化航空電子系統(tǒng)發(fā)展歷程及重要支撐技術(shù)》.《電訊技術(shù)》，2004年第4期.

[2]徐勇凌.《平顯改變了什么》.解放軍報(bào)，2010-06-01.

作者簡(jiǎn)介：尚秀旻（1974-），女，漢族，遼寧葫蘆島人，本科，海軍航空兵學(xué)員空中領(lǐng)航與勤務(wù)系講師，主要從事空中領(lǐng)航專業(yè)教學(xué)。