浅谈通用飞机驾驶舱人机工程设计基本原则①

黄平

摘 要：驾驶舱人机界面对飞行的影响不仅是指其对飞行员体力、心理和意识活动的影响，而且将直接影响飞行员的工作效率和飞行安全。人机工程设计的复杂性在于，使用界面的是人，界面合适与否需要通过人的使用来证明。驾驶舱人机工程界面包含有控制-显示、声音、标记标牌、环境等，飞机驾驶舱设计时应以人机工程理论为基础，对飞机驾驶舱设计进行合理布局，使得飞行员能舒适、高效和安全的飞行和完成特定的任务。

关键词：通用飞机 人机工程 飞行安全

中图分类号：V21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0037-01

在“人-机-环境”中，“人”是指作为工作主体得人，指参与系统工程的作业者，在飞机驾驶舱设计中为飞行员，“机”是指人所控制的一切对象，是指与人处于同一系统中的与人交换信息、能量和物质，并为人借以实现系统目标的物，在飞机驾驶舱设计中，即为驾驶舱中的设计元素-座椅、驾驶杆、脚蹬和仪表板等；“环境”是指人、机共处的外部条件（如外部作业空间、生化环境和社会环境）或特定工作条件（如温度、噪声、缺氧及低压等），在飞机驾驶舱设计中即为驾驶舱的工作环境。

1 控制-显示一体化要求

1.1 位置关联需求

功能归类：功能相关的控制和显示应放置在一起，如电源、状态、测试等。

位置及布置：如果操作者或维护人员必须使用许多控制和显示，则须布置成帮助确定每个显示器所使用的控制、被每个控制的设备，以及每个显示器所描述的设备组件。

分组排列：功能组内的控制和显示应按照操作顺序或功能定位，或者两者兼而有之。如果在一个功能组内的控制和显示在任何特定的操作顺序不适用，就应该根据其重要性或使用它们的频率，将控制和显示布置在最方便的位置。

1.2 运动关联需求

无歧义的：显示指示应明确和毫不含糊地直接引导适当的控制响应，显示控制动作反应应是一致的，可预测的，并与操作者的期望是相符的。

显示响应时间：系统响应于该响应的控制输入和显示呈现之间的时间间隔应最小化，以安全和有效的系统操作是一致的。

移动指针圆盘刻度：旋转控制或线性控制的向前、向上和向右运动的顺时针运动时需提供顺时针方向运动的圆形刻度指针，且需增加设定的幅值。

移动指针线性刻度：一个旋转控制或向前、向上和向右运动的顺时针运动时需提供一个向上的运动或向右的水平和垂直尺度的指针，并增加读出的幅值。

固定指针的圆盘刻度：应避免用活动刻度和固定的指针或光标显示。如果必须用圆形、固定指针和活动刻度来显示，一个旋转控制的顺时针运动，或向前、向上、或线性控制向右移动，通常须提供运动幅值，逆时针运动应增加幅值阅读。

固定指针的线性刻度：当使用垂直或水平固定指针时，活动刻度显示是必要的，关联的旋转控制或向前、向上，或线性控制的向右运动通常应提供运动的幅值，向下或向左的顺时针运动应增加幅值阅读。

1.3 控制-显示动作比需求

最短时间需求：连续调整控制/显示比例应使所需的控制动作（回转和微调）与显示尺寸、公差要求、观看距离和时间延迟一致所需的时间最短化。

2 声音要求

2.1 音频告警要求

在危险即将到来之际，音频信号相对于系统或设备正常状态会有一个关键的变化，用来体现操作者，并提醒其必须采取行动。警告信号应为操作者提供一个比正常的观察者更容易发现的信号。

2.2 频率要求

频率范围应在200～5 000Hz之间，如果可能的话，最好在500～3 000Hz之间。当信号传输超过300m（985ft）时可用频率低于1 000Hz的信号，当信号传输需要绕过障碍物时可用频率低于500Hz的信号。

3 标记和标牌要求

航空器内、外部标记和标牌起到向旅客、工作人员及机外营救人员进行通知、提示、指示和警告的作用。

3.1 一般要求

标记、标牌或其组合必须设置成在任何情况下均可识别、解读或依据其程序来执行从而避免伤害，标记和标牌的字体必须是清晰可辨的、识别迅速的、反应迅速的。

3.2 位置和方向要求

标记、标牌应分布水平，以便它们可以从左到右阅读。只有当标记、标牌和安全性关系不大且空间有限时，可将其布置为垂直方向。垂直布置时，标记和标牌是从上到下读取。

标记和标牌应放置在或非常接近所制定的项目，以消除与其它项目和标签的混乱。标记和标牌不应位于控制或者操作者的正常的手或手臂的位置，或便携式设备维修时容易使其模糊的位置。标记和标牌的位置不应掩盖操作时需要的其它信息，且操作时不应遮挡标记和标牌。

4 驾驶舱环境要求

不良的驾驶舱环境可能会对驾驶员的健康和操作能力两者都产生影响，驾驶舱的空气速度场合温度场直接影响驾驶员的热舒适和工效，是驾驶舱结构和环境控制系统设计中考虑的重要内容。

4.1 加热要求

加热时应覆盖机组人员的活动范围，且应长时间保持室内温度超过10℃（50℉）。加热设施必须保证能维持有效温度（ET）或者修正有效温度（CET）不低于18℃（65℉），除非另有规定的工作负荷或者飞行员穿着极重的飞行服，加热系统的设计应使得热空气不应直接对准机组人员。

4.2 通风要求

适当的通风应保证通过引入新鲜空气进入每个机组人员的活动范围。如果每个人的封闭空间体积是4.25m3（150ft3）或更少，则每分钟通风空气不得少于0.85m3（30ft3）。对于较大的空间，空气流动速度不超过60m（200ft）/min。通风系统的进气口应位于空气污染较少的地区，远离排气管。

4.3 空调要求

空调的有效温度在机组人员的活动区域不应大于29.5℃（85℉），冷空气不得直接吹向机组人员。

4.4 湿度要求

在21℃（70℉）时湿度应保持在45%左右，且应随着温度的上升下降，但是不得低于15%，防止刺激身体组织，如眼睛、皮肤和呼吸道干燥。

4.5 极限温度要求

需避免驾驶员暴露在极限温度下工作，驾驶员在低温下0°时可工作0.5h；在6°时可工作1h；在11.1°时可工作2h；在15°时可工作4h；在17.2°时可工作12h；在高温39.5°时可工作0.5h；在37.8°时可工作1h；在35°时可工作2h；在32.2°时可工作4h；在29.5°时可工作12h。

5 结语

对飞机驾驶舱进行人机工程学设计，能够提供给飞行员舒适的架势姿势，良好的视野和合理的控制器布局。飞行员在良好的驾驶条件下，更能高效、舒适和安全的完成飞行任务，从而提高飞机的综合性能。

参考文献

[1] 鞠峰.飞机驾驶舱人机工程设计研究.航空电子技术[D].西安：西北工业大学，2007.