基于人機(jī)功效的控制面板組件設(shè)計(jì)分析

羅燕

(中航通飛研究院有限公司,廣東珠海 519040)

基于人機(jī)功效的控制面板組件設(shè)計(jì)分析

羅燕

(中航通飛研究院有限公司,廣東珠海 519040)

針對(duì)目前民機(jī)對(duì)駕駛艙操縱界面人機(jī)功效要求越來(lái)越高的現(xiàn)狀,本文主要介紹控制面板組件的組成、功能等內(nèi)容,對(duì)其中與人機(jī)功效相關(guān)的因素進(jìn)行了分析,并總結(jié)出一套有效的考慮人機(jī)功效的操縱面板模塊化設(shè)計(jì)方法,以提高了駕駛艙人機(jī)界面的美觀性、舒適性及可靠性,保證飛行安全。”

控制面板組件 人機(jī)功效 PBAs (Push Button Assemblies)

1 引言

一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)的民用飛機(jī)市場(chǎng)主要被國(guó)外的幾家大公司占領(lǐng)。用戶對(duì)飛機(jī)性能、可靠性、安全性和舒適度等要求越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)要想奪回國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，甚至走出國(guó)門，就得把用戶滿意度放在第一位，改變以往一味追求飛機(jī)功能、性能的設(shè)計(jì)思想，提高操縱界面的人機(jī)功效，使飛行員在一個(gè)竟舒適又輕松的環(huán)境下駕駛飛機(jī)，是對(duì)每個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)師的要求。駕駛艙每個(gè)控制面板組件功能相對(duì)獨(dú)立，采用模塊化設(shè)計(jì)，相比于以往整體式儀表板，具有布局整潔、統(tǒng)一界面風(fēng)格、功能分區(qū)清晰的視覺效果，也能有效改善操縱環(huán)境，達(dá)到提高駕駛艙人機(jī)功效的目的。

2 整體式儀表板布局

圖1 整體式儀表板局部圖

(圖1)為整體式儀表板局部圖，儀表板上的開關(guān)和指示燈一目了然，就不詳細(xì)介紹了。下面我們主要基于人機(jī)功效設(shè)計(jì)方面來(lái)分析一下這類布局的特點(diǎn)。

從(圖1)可以看出，傳統(tǒng)式儀表板背景為黑色、而且布局凌亂，給飛行員的視覺效果較差；元器件布置比較分散、沒有進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)、控制開關(guān)沒有信號(hào)顯示功能等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響人機(jī)功效，增加飛行員的工作負(fù)荷與心理負(fù)荷，容易使飛行員駕駛疲勞，降低監(jiān)控和人工控制能力，最終將影響飛行安全。

3 控制面板組件的組成及功能

3.1 組成

飛機(jī)駕駛艙控制一般由分布在頂部操縱板、中央操縱臺(tái)、左操縱臺(tái)、右操縱臺(tái)、儀表板上各控制面板組件組成。其控制面板組件單元組成如(圖2)所示。控制面板組件主要板由PBAs、控制開關(guān)、信號(hào)燈、導(dǎo)光板、安裝板、支撐板、PCB板、保護(hù)罩等組成。

圖2 控制面板組件單元組成

3.2 功能

控制面板組件的功能是將來(lái)自飛機(jī)各相關(guān)系統(tǒng)的離散信號(hào)匯總在駕駛艙的可操作區(qū)域，并通過(guò)相應(yīng)的PBAs進(jìn)行燈光及文字的顯示，將相關(guān)告警、提示、指示信息顯示后告知飛行員，飛行員將信息接收后做出反應(yīng)，可以反饋操作布置在控制面板組件上相應(yīng)的各型開關(guān)、PBAs或機(jī)上其他相關(guān)操作設(shè)備。另外，控制面板組件也提供了由飛行員直接操作的開關(guān)控制界面，實(shí)現(xiàn)飛行員對(duì)機(jī)載系統(tǒng)的控制、操作。同時(shí)，為便于飛行員在不同光環(huán)境下快速掌控相關(guān)設(shè)備，控制面板組件集成的導(dǎo)光板也提供了顏色一致、亮度均勻的字符背景照明。

4 人機(jī)功效設(shè)計(jì)分析

控制面板組件其人機(jī)功效主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)半自動(dòng)化設(shè)計(jì)。1)指示燈除了顏色指示外，還具有字符顯示功能，可以反饋操縱信息給飛行員，能有效指導(dǎo)飛行員直接對(duì)相應(yīng)信息作出反應(yīng)。2)PBAs為帶顯示功能的按鈕開關(guān)，除了具有開關(guān)通斷功能外，還具有開關(guān)狀態(tài)或故障顯示功能，將相關(guān)告警、提示、指示信息顯示后告知飛行員，可以減少飛行員判斷時(shí)間，快速作出反應(yīng)。

控制面板組件采用半自動(dòng)化設(shè)計(jì)在一定程度上減輕了飛行員的工作負(fù)荷，也有效避免了全自動(dòng)化使飛行員無(wú)法跟蹤、預(yù)見、了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和當(dāng)前行為的局面。

(2)灰色背景與液晶顯示器兼容。目前駕駛艙的機(jī)電顯示儀表使用非常少，主要采用計(jì)算機(jī)控制的液晶顯示器顯示技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)選用灰色作為駕駛艙背景更兼容。特別是在微光環(huán)境(黃昏、黑夜、黎明等)時(shí)，在灰色背景下，人對(duì)液晶顯示器顯示顏色色標(biāo)作相對(duì)辨認(rèn)時(shí)，對(duì)液晶顯示器界面告警、提示、指示信息的顯示效果較好，視覺不容易疲勞。

(3)控制界面。機(jī)上相關(guān)的每個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)的所有操作控制器件和信號(hào)顯示器件都集成在一個(gè)相應(yīng)的控制面板組件上。 控制面板組件采用集成化設(shè)計(jì)，對(duì)面板的每個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)提出統(tǒng)一的要求，保證各控制面板組件相互之間的差異性降至最低，有效避免不同的設(shè)計(jì)風(fēng)格帶來(lái)直觀的視覺差異。

采用握桿操縱技術(shù)，將至關(guān)重要的轉(zhuǎn)換控制器集中布置在飛機(jī)油門桿和駕駛桿上，以保證飛行員在平視飛行操縱飛機(jī)的同時(shí)仍能完成其它控制動(dòng)作。

5 結(jié)語(yǔ)

在借鑒國(guó)際民機(jī)駕駛艙操控界面設(shè)計(jì)形式的基礎(chǔ)上，提出了適合國(guó)產(chǎn)民機(jī)駕駛艙控制面板組件技術(shù)，對(duì)控制面板組件的組成、功能做了詳細(xì)闡述和規(guī)定。該技術(shù)的提出，使得駕駛艙操控界面擺脫原有布置凌亂、元器件集成水平不高等影響人機(jī)功效的形式，提高了民機(jī)駕駛艙控制界面的美觀性和舒適性。在對(duì)后續(xù)飛機(jī)研制和商業(yè)發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

[1]HB 6774.機(jī)載設(shè)備座艙控制板通用規(guī)范.1993.

[2]SAE AS7788.Panels,Information,Integrally Illuminated,1999-07.

[3]《飛機(jī)座艙照明的工程心理分析與工程設(shè)計(jì)實(shí)踐》航空標(biāo)準(zhǔn)化編輯部,1980.

羅燕(1979年9月), 女,大學(xué)本科,工程師,畢業(yè)于南昌航空工業(yè)學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè),研究方向：航空電氣。