民用飛機駕駛艙布置對比分析研究

金浙峰 張垠博 劉海燕 袁 霄 孟 華 / JIN Zhefeng ZHANG Yinbo LIU Haiyan YUAN Xiao MENG Hua(上海飛機設計研究院，上海201210)(Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China)

民用飛機駕駛艙布置對比分析研究

金浙峰 張垠博 劉海燕 袁 霄 孟 華 / JIN Zhefeng ZHANG Yinbo LIU Haiyan YUAN Xiao MENG Hua
(上海飛機設計研究院，上海201210)
(Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China)

當今民航最主流飛機制造商為空客和波音兩家，以A320和波音737-800兩種典型機型為例，對比分析駕駛艙內總體布置和細節布置的差異，并從設計師的角度提出了對民機駕駛艙布置設計的建議，為國內設計大型客機駕駛艙提供參考。

民用飛機；駕駛艙；布置

0 引言

傳統的駕駛艙布局特點是使用“表”和“操作開關”向飛行機組傳達和交互信息，其特點是由系統(表)提供原始數據給飛行機組，然后由飛行機組整合數據變成機組可用的關于飛機、環境和任務等有關的信息，該信息獲取的方式是機組基于手頭的工作或任務，由機組通過眼睛、耳朵或觸覺等掃描儀表或讀取數據或感知飛機態勢，在設計時主要反映人機功效水平，即空間、燈光、外部環境(振動、噪聲)、可達性、易達性等。如圖1所示[1]。

“玻璃”駕駛艙的布局特點在傳統的基礎上，使用了多功能顯示器(MFD)、顯示和控制組件(CDU)、更多的自動化功能，使機組可以獲得比傳統飛機超容量的海量信息，并且是深加工后的數據信息，客觀上可以大大降低飛行機組的工作負荷。如圖2所示[1]。

當今民航最主流飛機制造商為空客和波音兩家，而占用比例最高的為A320和波音737系列機型，本文以A320和波音737-800兩種典型機型為例，對比分析駕駛艙內總體布置和細節布置的差異，并從設計師的角度提出了民機駕駛艙設計的建議，為國內設計大型客機提供了參考。

1 駕駛艙總體布置對比

如圖3所示[1-2]，A320和波音737-800駕駛艙的總體布局基本相同，都采用常規的“T”字型的布局，大致區域可分為遮光罩、儀表板、側操縱臺、頂部板、中央操縱臺等區域；均采用雙人駕駛機制；6塊風擋，每側中間通風窗可以打開；配備兩名觀察員座椅，可供兩名觀察員使用，可選裝兩臺平視顯示器(HUD)。

相比波音737飛機駕駛艙，A320整體感覺比較平整，集成度相對較高，更加注重人為因素方面的設計考慮。

A320采用側桿操作方式、波音737采用駕駛盤飛行操縱方式，側桿和駕駛盤分別代表了空客與波音在操縱方式上的設計風格，各有優缺點[3]。

采用側桿的優勢：1)有利于采用最佳眼位，擴大艙外視野；2)有利于操縱前方的控制器件；3)改善前方顯示器的可視性；4)擴大儀表板上的可用空間；5)方便飛行員進出；6)提高飛機的防撞性；7)可增大座艙有用空間或減小座艙尺寸設計；8)減輕控制系統重量；9)降低駕駛桿對座艙空間的要求；

10)降低維護成本；11)改善飛機的操縱品質；12)降低飛行工作負荷；13)結合后傾座椅，提高飛行員抗過載能力；14)結合臂托，減少飛行員的慣性振動；15)增加飛行的舒適性。

側桿的缺點：1)無法換手操縱飛機；2)自動駕駛模態的反驅動設計比較困難；3)由于操縱行程小，飛行員難以精確操縱；4)人感系統設計困難；5)存在交叉耦合(Cross Coupling)問題。

采用駕駛盤的優勢：1)符合人的操縱習慣；2)對稱操縱；3)操縱行程大。

采用駕駛盤的缺點：1)使飛行員看儀表板的視野受到影響；2)空間小。

建議：在型號研制過程中，建議采用側桿操縱方式，此為現代駕駛艙的發展趨勢。如Bombardier 即將研制的C 系列飛機將采用側桿操縱系統。盡管受到項目咨詢方波音的反對，SCAC 在SSJ 項目上仍做出了追隨空客的設計和取消常規的駕駛桿的大膽決定。他們認為側桿減輕了重量，節約了空間，從人體工程學的角度來看更好。蘇霍伊公司通過廣泛的國際合作手段推出RRJ 項目也采用了側桿控制器(SSC)布局。

2 詳細區域設備布置對比

2.1遮光罩區域設備布置比較

相同點：整體布局基本相同，區域①布置飛行模式控制板，區域②布置顯示控制板，區域③布置告警指示燈以及一些狀態指示燈，如圖4[4-5]所示。

不同點：區域① ② ③內部布局有所差異(以飛行模式控制板和顯示控制板為例)。

1)飛行模式控制板對比如圖5[4-5]所示。

(1)A320的自動油門、自動駕駛電門位置設置較為合理；

(2)A320采用了多功能的旋鈕，通過旋轉、按壓和拉出完成了波音737三個電門的功能；

(3)A320多了航跡/航跡角模式，這在非精密進近中是非常方便的；

(4)波音737的垂直速度旋鈕旋轉方向較之A320更為形象。

2)顯示控制板對比如圖6[4-5]所示。

如圖6、圖7所示，B737有7種顯示方式，包括APP/VOR/MAP(進近/甚高頻全向信標/地圖)三種方式的中心方式和擴展方式和PLN方式。A320有5種顯示方式，包括ILS/VOR/NAV/ARC/PLAN五種方式。

波音737和A320均使用電門的5個位置，但波音737的顯示模式更多，包括擴展和中心兩種方式。

相同點：顯示器的布局都是“T”型布局(如區域①、②所示)，區域①主要顯示主飛行姿態信息和導航信息，區域②顯示器主要顯示發動機相關信息，除了顯示器之外，主要布置起落架控制開關、備用儀表等設備；除此之外布置一些顯示器相關控制開關(比如源選擇開關等)。

不同點：A320區域 ② 布置2塊顯示器，波音737布置1塊，另1塊布置在中央操縱臺上；另顯示器內部信息顯示方式有差別，如圖8[4-5]所示。

建議：結合“玻璃”駕駛艙的發展趨勢，選用五個15in高分辨率的、有源矩陣液晶顯示器(4個位于儀表板，1個位于中央操縱臺前端)，所有的顯示器均采用智能型顯示器，均具有窗口格式靈活性，支持多窗口分屏顯示和全屏顯示，具有足夠的視角和顯示質量，以便每位飛行員在自己的座位上都能清晰地看到。

2.3 中央操縱臺區域設備布置對比

相同點：布置設備的功能大部分相同(油門臺、減速板、襟縫翼手柄、音頻和調諧控制板等主要功能設備)，如圖9[4-5]所示。

不同點：1)A320的減速板、襟縫翼手柄位于油門臺之后(符合25.777e要求)，而波音737位于油門臺兩旁；2)A320的防火開關位于頂部板上，波音737的防火開關位于中央操縱臺上；3)具體設備的人機界面差別較大(以調諧控制板和音頻控制板為例)。

建議：A320的中央操縱臺設備布置比較合理，特別是減速板手柄和襟縫翼手柄完全符合FAR25.777e的要求。雖然波音737-800減速板手柄和襟縫翼手柄位置不符合FAR25.777e的要求，但已取得適航證，推測在取證的過程中可能采用了其他等效安全的證明途徑。建議在駕駛艙設計過程中，完全按照適航條款的要求進行布置，避免在后續驗證過程中增加不必要的額外工作。

除了上述節能技術的應用，還需要在對電器工程設計的時候，將節能理念融入進去，充分考慮到工程的穩定性和安全性以及提高電能輸送效率。

1)無線電調諧控制板對比如圖10[4-5]所示。

對比分析：

(1)波音737的無線電調諧面板上有HF靈敏度控制旋鈕(調節同側HF 接收機的靈敏度)，而A320沒有。在多數飛行中選擇VHF(甚高頻)無線電，但在跨海航線等長航飛行時需選擇HF(高頻)，當選擇高頻時需要靈敏度控制調節使接收信號更靈敏，A320可能是出于成本的考慮而沒有安裝此設備。高頻靈敏度控制調節可使無線電信息接收更好，故在飛行航程較遠的機型上盡量安裝此設備以提高飛機接收無線電的性能。

(2)波音737多一個VHF 通訊測試電門(取消自動雜音抑制功能，允許接收背景噪音，從而測試接收機操作；改進弱信號的接收)，而A320沒有此測試裝置。此裝置可自動抑制雜音，提高無線電接收性能，故建議允許的情況下安裝此設備。

(3)波音737的無線電調諧電門與無線電調諧燈、AM電門與AM燈都是兩個相互獨立的設備，而A320的無線電通訊選擇鍵的指示燈在選擇鍵上、AM(調幅)按鈕開關的指示燈也在按鈕上。因為當調節背景燈時波音737的無線電調諧燈和AM燈都可隨之調節，而A320的指示燈的亮度不能調節，在某些時候會讓飛行員感覺很刺眼。雖然A320的設計將指示燈與選擇鍵整合在一起，表面上使面板上設備簡潔些，但實際在應用中卻會給飛行員帶來不舒適感，所以波音的設計比較合理。在設計中可結合波音737和A320的設計優點重新設計選擇鍵與指示燈的結合關系。使設計更合理，從而在設計階段就消除一切可能導致人為差錯的因素。

(4)圖10上圖所示的6-選擇指示器(當一部發射接收機與無線電管理面板正常相聯，并由另一部無線電管理面板調諧時，兩部無線電管理面板上的白色SEL燈亮)與圖10下圖中的7是同一個功能，但波音737和A320把它們放在了不同的位置。

(5)兩者的開關設計不同，這是由設計理念的不同造成的，在使用上沒有區別。

(6)在圖10中A320的無線電管理板上有無線電導航備用鍵，而波音737沒有。原因是波音737在頂板有獨立的無線電導航系統，它的所有無線電導航頻率都需要手動調節。A320的無線電導航信息是通過MCDU自動調節的，所以它沒有獨立的無線電導航頻率調節板，但是如果MCDU出現故障將無法進行調節，故需要無線電導航備用方式鍵和無線電導航選擇鍵，故A320是針對MCDU失效而準備的無線電導航備用鍵。

2)音頻控制板對比如圖11[4-5]所示

對于A320和波音737來說，音頻控制板都有三塊即中央操縱臺兩塊及頂板一塊。

對比分析：

(1)A320把最常用的旅客廣播發射鍵和接收旋鈕放在控制板的中間，方便飛行員的使用和與其它發射鍵和接收旋鈕的區別。

(2)A320多一個RESET-選擇呼叫/呼叫復位鍵(按下此鍵CALL MECH和ATT燈熄滅)。因為RESET是對燈光的復位，對于波音737來說，在呼叫時無燈光提示，故不需要復位；而A320在呼叫時燈光會持續閃爍，需要A320飛行員在得到信息后對燈光進行復位，因此是起到一個反饋的作用。

(3)A320中的ON VOICE鍵(可抑制導航音頻信號VOR、ADF,按下此鍵將濾除識別信號并使綠色ON燈亮)與波音737中的過濾電門功能相似。但是波音737的過濾電門有三個選擇功能：V(語音)、B(兩者)、R(信標)。而A320的ON VOICE只有兩個選擇功能(語音和信標)。

(4)波音737多一個備用 — 正常方式電門，備用的作用：當音頻抑制面板失效時，所有通話信息都消失，此時將電門置于備用位，則可啟動VHF1進行發話。如果沒有備用，則音頻控制面板一量失效就無法進行通訊(NORM(正常)— ACP(音頻控制面板)以正常方式工作；ALT 備(用) — ACP(音頻控制面板)以降級方式工作)。當ACP失效時，B737主要通過面板的降級進行通話，而A320有一個位于頂板的ACP備用面板。

(5)波音737中的I/C和R/T(內話/無線電)電門的上下位都是彈性的，不管是選擇內話還是無線電都需要持續按住才能保持選擇。 A320中INT/RAD(內話/無線電)開關，在INT位是有卡位的，選擇后不須按住，但RAD位是彈性的，選擇時須按住并保持。在設計上，INT/RAD(內話/無線電)開關的兩個位都設為彈性的較好，必須保持住開關才能通話，所以不易造成失誤。

2.4 頂部板區域中設備布置對比

相同點：1) 頂部板主要布置“氣、電、油”與發動機有關三路系統；2)在前端布置有內外部照明起飛著陸比較常用的系統；3)布置一些正常飛行中使用不太頻繁的控制器件，如圖12[4-6]所示。

不同點：1)從整體感覺認為A320頂部板比較整潔、條理、集成度高；波音737頂部板開關比較多，感覺比較零亂；2)A320較多的采用按壓開關，而波音737頂部板采用的撥動開關比較多，這樣容易碰頭引起誤操作；3)控制面板的布局形式相差較大。

建議：頂部控制面板的設計主要考慮要符合靜暗駕駛艙設計理念，讓駕駛員保持舒適的環境。單個開關盡可能給飛行員提供更多的信息。A320頂部板在系統邏輯上更加合理，集成度較高(相對波音737-800，A320頂部控制面板單個開關提供的信息更多)，整體感覺比較簡潔。

2.5 側操縱臺區域設備布置對比

相同點：前輪轉彎手輪、手持話筒、氧氣面罩箱以及資料箱均位于側操縱臺

不同點：1)A320的側桿位于側操縱臺，波音737采用駕駛桿形式，位于飛行員正前方；2)A320左右駕駛員均有前輪轉彎手輪，而B737只有正駕駛員具有前輪轉彎手輪；3)前輪轉彎手輪形式相差較大。見圖13[1]。

建議：駕駛艙設計過程中左右操縱臺上各布置一個前輪轉彎手輪，以保證每側駕駛員能單獨完成飛機的正常操作飛行。波音737-800飛機副駕駛員一側沒有前輪轉彎手輪，但后續最新機型波音787副駕駛員已配置前輪轉彎手輪。采用側桿操作方式。

2.6 正副駕駛員座椅對比

不同點：1)A320座椅以電動為主，機械式為輔的操縱方式；波音737座椅只有機械式操作方式；2)A320座椅和地板采用底座安裝形式，而波音737座椅和地板采用滑軌安裝形式；3) 由于A320采用側桿形式，側桿一側扶手設置臂托，方便側桿操作設計。

建議：座椅采用電動操作為主和機械操作為輔的操作方式。

3 結論

從總體布局上對比分析A320和波音737-800，除了側桿和駕駛盤操縱方式存在比較明顯的差別，大部件布局形式差異較小，都采用常規的“T”字型的布局，大致區域可分為遮光罩、儀表板、側操縱臺、頂部板、中央操縱臺等之區域；均采用雙人駕駛機制；6塊風擋，每側中間通風窗可以打開；配備兩名觀察員座椅，可供兩名觀察員使用。

從控制面板開關布置和顯示器顯示方式上分析A320和波音737-800，由于設計理念和飛機系統定義存在的差異，差異比較明顯，在這些差異中各有利弊，但不得不承認A320作為后來者，空客在某些領域確實做了不少的努力和改進；而波音由于思想繼承性相當強，優秀的東西繼承了很多，但糟粕也沒有完全去除。型號設計過程中，應結合自身的特點，吸取空客和波音飛機的設計優點。

[1] 百度圖片[EB/OL]. www.baidu.com.

[2] 藍調情懷1991.A320駕駛艙高清晰圖片.[EB/OL].www.baidu.com.

[3] 熊端琴,郭小朝,陸惠良,鄭偉. 飛機側桿駕駛裝置的優缺點及其改進設計[J]. 人類工效學, 2006, 12(1): 10-25.

[4] 737駕駛艙面板[EB/OL].www.baidu.com.

[5] 鄧靖軒.A320駕駛艙設備以及各系統面板介紹[EB/OL].2015-11-2)[2016-12-07].www.lyunx.com.

[6] 韋島城.A320駕駛艙頭頂面板[EB/OL].百度文庫.www.baidu.com.

Comparative Analysis of Flight Deck Layout for Civil Aircraft

The most mainstream manufacturers for civil aircraft are airbus and Boeing. In this paper takes two typical models of the A320 and B737 for example, contrasted the differences between the general arrangement of the cockpit and detail arrangement. From the perspective of designers, the suggestions were put forward for civil aircraft cockpit layout design. The result can provide reference for domestic large aircraft cockpit design.

civil aircraft; flight deck; layout

10.19416/j.cnki.1674-9804.2017.02.009

V223+.1

A

金浙峰 男，碩士，高工。主要研究方向：航空駕駛艙集成技術； E-mail： jinzhefeng@comac.cc

張垠博 男，碩士，高工。主要研究方向：航空駕駛艙集成技術；E-mail： zhangyinbo@comac.cc

劉海燕 女，碩士，高工。主要研究方向：航空駕駛艙集成技術；E-mail： liuhaiyan@comac.cc

袁 霄 男，碩士，工程師。主要研究方向：航空人機環境； E-mail： yuanxiao@comac.cc

孟 華 男，碩士，工程師。主要研究方向：航空駕駛艙集成技術； E-mail： menghua@comac.cc