淺談通用飛機駕駛艙人機工程設計基本原則①

黃平

摘 要：駕駛艙人機界面對飛行的影響不僅是指其對飛行員體力、心理和意識活動的影響，而且將直接影響飛行員的工作效率和飛行安全。人機工程設計的復雜性在于，使用界面的是人，界面合適與否需要通過人的使用來證明。駕駛艙人機工程界面包含有控制-顯示、聲音、標記標牌、環境等，飛機駕駛艙設計時應以人機工程理論為基礎，對飛機駕駛艙設計進行合理布局，使得飛行員能舒適、高效和安全的飛行和完成特定的任務。

關鍵詞：通用飛機 人機工程 飛行安全

中圖分類號：V21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0037-01

在“人-機-環境”中，“人”是指作為工作主體得人，指參與系統工程的作業者，在飛機駕駛艙設計中為飛行員，“機”是指人所控制的一切對象，是指與人處于同一系統中的與人交換信息、能量和物質，并為人借以實現系統目標的物，在飛機駕駛艙設計中，即為駕駛艙中的設計元素-座椅、駕駛桿、腳蹬和儀表板等；“環境”是指人、機共處的外部條件（如外部作業空間、生化環境和社會環境）或特定工作條件（如溫度、噪聲、缺氧及低壓等），在飛機駕駛艙設計中即為駕駛艙的工作環境。

1 控制-顯示一體化要求

1.1 位置關聯需求

功能歸類：功能相關的控制和顯示應放置在一起，如電源、狀態、測試等。

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

分組排列：功能組內的控制和顯示應按照操作順序或功能定位，或者兩者兼而有之。如果在一個功能組內的控制和顯示在任何特定的操作順序不適用，就應該根據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 運動關聯需求

無歧義的：顯示指示應明確和毫不含糊地直接引導適當的控制響應，顯示控制動作反應應是一致的，可預測的，并與操作者的期望是相符的。

顯示響應時間：系統響應于該響應的控制輸入和顯示呈現之間的時間間隔應最小化，以安全和有效的系統操作是一致的。

移動指針圓盤刻度：旋轉控制或線性控制的向前、向上和向右運動的順時針運動時需提供順時針方向運動的圓形刻度指針，且需增加設定的幅值。

移動指針線性刻度：一個旋轉控制或向前、向上和向右運動的順時針運動時需提供一個向上的運動或向右的水平和垂直尺度的指針，并增加讀出的幅值。

固定指針的圓盤刻度：應避免用活動刻度和固定的指針或光標顯示。如果必須用圓形、固定指針和活動刻度來顯示，一個旋轉控制的順時針運動，或向前、向上、或線性控制向右移動，通常須提供運動幅值，逆時針運動應增加幅值閱讀。

固定指針的線性刻度：當使用垂直或水平固定指針時，活動刻度顯示是必要的，關聯的旋轉控制或向前、向上，或線性控制的向右運動通常應提供運動的幅值，向下或向左的順時針運動應增加幅值閱讀。

1.3 控制-顯示動作比需求

最短時間需求：連續調整控制/顯示比例應使所需的控制動作（回轉和微調）與顯示尺寸、公差要求、觀看距離和時間延遲一致所需的時間最短化。

2 聲音要求

2.1 音頻告警要求

在危險即將到來之際，音頻信號相對于系統或設備正常狀態會有一個關鍵的變化，用來體現操作者，并提醒其必須采取行動。警告信號應為操作者提供一個比正常的觀察者更容易發現的信號。

2.2 頻率要求

頻率范圍應在200～5 000Hz之間，如果可能的話，最好在500～3 000Hz之間。當信號傳輸超過300m（985ft）時可用頻率低于1 000Hz的信號，當信號傳輸需要繞過障礙物時可用頻率低于500Hz的信號。

3 標記和標牌要求

航空器內、外部標記和標牌起到向旅客、工作人員及機外營救人員進行通知、提示、指示和警告的作用。

3.1 一般要求

標記、標牌或其組合必須設置成在任何情況下均可識別、解讀或依據其程序來執行從而避免傷害，標記和標牌的字體必須是清晰可辨的、識別迅速的、反應迅速的。

3.2 位置和方向要求

標記、標牌應分布水平，以便它們可以從左到右閱讀。只有當標記、標牌和安全性關系不大且空間有限時，可將其布置為垂直方向。垂直布置時，標記和標牌是從上到下讀取。

標記和標牌應放置在或非常接近所制定的項目，以消除與其它項目和標簽的混亂。標記和標牌不應位于控制或者操作者的正常的手或手臂的位置，或便攜式設備維修時容易使其模糊的位置。標記和標牌的位置不應掩蓋操作時需要的其它信息，且操作時不應遮擋標記和標牌。

4 駕駛艙環境要求

不良的駕駛艙環境可能會對駕駛員的健康和操作能力兩者都產生影響，駕駛艙的空氣速度場合溫度場直接影響駕駛員的熱舒適和工效，是駕駛艙結構和環境控制系統設計中考慮的重要內容。

4.1 加熱要求

加熱時應覆蓋機組人員的活動范圍，且應長時間保持室內溫度超過10℃（50℉）。加熱設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℉），除非另有規定的工作負荷或者飛行員穿著極重的飛行服，加熱系統的設計應使得熱空氣不應直接對準機組人員。

4.2 通風要求

適當的通風應保證通過引入新鮮空氣進入每個機組人員的活動范圍。如果每個人的封閉空間體積是4.25m3（150ft3）或更少，則每分鐘通風空氣不得少于0.85m3（30ft3）。對于較大的空間，空氣流動速度不超過60m（200ft）/min。通風系統的進氣口應位于空氣污染較少的地區，遠離排氣管。

4.3 空調要求

空調的有效溫度在機組人員的活動區域不應大于29.5℃（85℉），冷空氣不得直接吹向機組人員。

4.4 濕度要求

在21℃（70℉）時濕度應保持在45%左右，且應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°時可工作0.5h；在6°時可工作1h；在11.1°時可工作2h；在15°時可工作4h；在17.2°時可工作12h；在高溫39.5°時可工作0.5h；在37.8°時可工作1h；在35°時可工作2h；在32.2°時可工作4h；在29.5°時可工作12h。

5 結語

對飛機駕駛艙進行人機工程學設計，能夠提供給飛行員舒適的架勢姿勢，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，從而提高飛機的綜合性能。

參考文獻

[1] 鞠峰.飛機駕駛艙人機工程設計研究.航空電子技術[D].西安：西北工業大學，2007.