飞机驾驶舱人机工程设计探讨

摘要：飞机运行环境特殊，如果因为设计不当而影响驾驶效果，很容易出现严重的安全事故。因此，在对飞机驾驶舱进行设计时，需要确定人机工程核心地位，保证可以为驾驶员提供一个安全、舒适、高效的飞行环境。文章结合现有设计经验，基于飞机驾驶舱人机工程设计准则体系和布局规则，对设计要点进行了简要分析。

关键词：飞机；驾驶舱；人机工程

设计合理的驾驶舱，要求可以为飞行员提供飞行信息，使其可以精准的控制飞机，完成飞行任务。对飞机驾驶舱进行人机工程设计，核心要求对飞机安全、性能进行保障，充分发挥具有的作战效能，提高人机匹配度，为飞行员提供安全舒适的操作环境。应结合实际情况，对现存不足进行分析，采取有效措施进行优化。

1飞机驾驶舱人机工程设计分析

对飞机驾驶舱人机工程设计内容进行分析，涉及到的学科比较多，包括照明、视觉、色彩、多体动力学、光学以及生物力学等，需要根据实际操作应用需求，做好每个节点的科学设计，确保可以满足飞行员操作要求。驾驶舱设计可分为需求定义、概念设计、总体设计、详细设计以及试飞几个阶段，在不同阶段均需要明确相应的人工工程设计要点和目的。例如需求定义阶段，要确定合理的设计理念，并完成需求分析，确定各子系统设备系统需求，并在此基础上完成人因评估输出设计理念评估、需求分析与评估。概念设计阶段即重点对驾驶舱功能流程与需求操作进行分析，确定概念设计框架，然后便可进行初步设计，做好人机功能分配与操作界面设计，并要适当引入人机工程新型技术与系统功能[1]。详细阶段则必须要结合驾驶舱工程模拟器对机组工作负荷进行分析，并确定情景意识与人机差错，对飞机操作程序进行优化，为试飞阶段打好基础。

2飞机驾驶舱人机工程设计要点

2.1人机工程设计要求

2.1.1一体化

即控制和显示一体化要求，确定位置与运动关联分析必要性，将功能相关控制和显示设置在一起，并按照操作顺序与功能进行分类，将其设置在最方便位置[2]。

2.1.2标记标牌

任何标记标牌的设计，无论是内容还是位置均需要具有较高的可识别性、解读性，可以根据其内容描述来执行措施避免伤害。一般标记标牌与安全性关系较小且空间有限制时，可以采取垂直方向布置，内容从上到下读取。且各类标记标牌要按照内容进行设置，避免与其他项目和标签造成混乱。对于标记标牌的设置，要注意不得将其设置在会对飞行员行动产生影响的位置，尤其是手或手臂位置。

2.1.3声音要求

飞机驾驶舱设备仪器运行是否为正常状态对整个飞行任务执行来说具有重要意义，在危险来临时，飞行员可以更快的通过音频信号获得相应信息，及时采取操作措施。即应在飞机驾驶舱内设置音频警告信号，确保飞行员可以更容易发现问题。

2.2人机工程设计要点

2.2.1总体布局

驾驶舱内集合了众多功能子系统，与人机工程有着密切联系，为保证满足飞行员操作要求，需要保证驾驶舱内总体布局的合理性，最大限度降低飞行员心理、生理压力，减少飞行任务过程中的疲劳感。对于控制器、显示器等设备设计时需要结合机组人员操作习惯，并对内部功能系统进行合理分配，提高各子系统间作业协调性，更符合人体力学需求。任何设备的安装与配置，均不得对飞行员行为产生阻碍，可以满足身高在157.5cm~190.5cm机组人员活动空间要求，为飞行任务中的飞行员提供最大的自由度[3]。另外，还要保证有宽阔、清晰和不失真的视界，可以在飞机实用限制内安全完成任何机动动作。还要减少诸如耳机、麦克风导线产生的干扰，以及空间不够对行为产生影响。

2.2.2控制台布局

操纵台上需要设置控制器与显示器，并要严格设计控制台尺寸，降低操作难度，且结构设计上也应更符合人体机能操作要求。还应对飞行员心理和生理特点进行综合分析，按照常规标准对操纵台进行设计，或者也可以按照预期运动方向操作进行设计，如手柄向下，受控部位放下；手柄向上，受控部位收上；手柄向后，受控部位向后；手柄向前，受控部位向前。且要适当提高受控部件性能参数，或者部件接通。还可以在操纵台上设置相关显示装置，并保证操作作业的协调性，获得最高人机工效。另外，应根据使用时机和功能，来对各操作装置进行集中布置，尤其是飞行控制、动力燃油系统与导航系统，布置方位要便于飞行员操作。

2.2.3仪表面板设计

仪表面板主要包括显示器与控制器，主要负责飞行员与各种仪器的对话，在飞行任务中为仪器观察和操作最为频繁的部位。基于人机工程设计要求，应将仪表面板设置在驾驶员正前方，且控制与驾驶员视线成直角，视距在710mm。飞行员坐姿时，仪表面板与地面夹角保持70°~80°，且面板高度要控制在视线水平线10°以内，以及高于视水平线45°，最佳应与驾驶员眼高平行。

2.2.4显示器布置

飞机驾驶舱内各机器设备功能复杂，且各子系统间存在密切联系，在有限操作空间内集中了多个显示器与操纵器，为保证飞行员操纵精准性与快速性，获得最佳人机信息交流系统，在设计时需要确定使用顺序、操作功能、使用频率与重要性四项准则，根据控制器与操纵器设置顺序排列布置，降低飞行员记忆与操作难度。其中，应尽量将功能相同、相关显示器和操纵器组合在一起，且保证使用频率高的在最佳视区或最佳操作区，相反使用频率小的则可以布置在次要区域，更好的满足实际操作需求。其中，要注意紧急制动器的布置，虽然使用频率低，但是要保证设置位置的合理性，避免位置不便于操作而出现安全事故。

3结束语

对飞机驾驶舱设计要求进行分析，为保证可以切实满足飞行员操作要求，需要做好驾驶舱内整体布局，保证各功能系统间配置的合理性，确保所有系统均可以协调作业，且不会对飞行员操作行为产生不良影响。

作者:李焕武 单位:东方航空技术有限公司江西分公司

参考文献:

[1]鞠峰.飞机驾驶舱人机工程设计研究[D].西北工业大学，2007.

[2]马智.飞机驾驶舱人机一体化设计方法研究[D].西北工业大学，2014.

[3]黄平.浅谈通用飞机驾驶舱人机工程设计基本原则[J].科技资讯，2015，08：37.