王 哲

（第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710089）

?

飛機(jī)駕駛艙布局和設(shè)施設(shè)計(jì)研究

王 哲

（第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710089）

[摘要]論述了飛機(jī)駕駛艙布局設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、人機(jī)工效、視野、維修性等要求，以及應(yīng)符合的適航及標(biāo)準(zhǔn)要求，針對(duì)駕駛艙設(shè)施進(jìn)行了研究，從數(shù)字仿真、物理樣機(jī)、適航符合性等方面提出相關(guān)驗(yàn)證要求。

[關(guān)鍵詞]飛機(jī)；駕駛艙布局；駕駛艙設(shè)施；驗(yàn)證

[收修訂稿日期] 2016-01-26

飛機(jī)駕駛艙是飛行控制的人機(jī)交互節(jié)點(diǎn)，飛機(jī)駕駛艙的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合駕駛員的生理和心理因素，根據(jù)飛機(jī)的總體指標(biāo)去規(guī)劃并協(xié)調(diào)飛機(jī)的操縱、人工的或自動(dòng)的控制、通信和導(dǎo)航等機(jī)載系統(tǒng)設(shè)施的布置，使駕駛員不感到疲勞的狀態(tài)下，迅速、準(zhǔn)確地獲取各種反映飛機(jī)工況的視覺、聽覺和觸覺信號(hào)，并按需做出正確無誤的操縱、控制指令，以完成飛行任務(wù)。

飛機(jī)駕駛艙是駕駛員工作的場所，其特點(diǎn)是空間小、儀器多、功能和安全性要求高，在非常有限的空間內(nèi)布置眾多儀器儀表，既要從駕駛艙基本結(jié)構(gòu)和尺寸方面考慮，又要考慮人接收信息的規(guī)律，飛行環(huán)境（如飛機(jī)過載）對(duì)人的能力的影響，以及極端環(huán)境（如應(yīng)急撤離）對(duì)駕駛艙功能的要求等因素，因此對(duì)它進(jìn)行結(jié)構(gòu)和布局的人機(jī)工程學(xué)研究，充分發(fā)揮駕駛員的工作效率，以確保系統(tǒng)的安全可靠。

駕駛艙布局要解決的技術(shù)問題主要包括駕駛員眼位、機(jī)組人員工作環(huán)境、規(guī)范要求的視界、風(fēng)擋玻璃和機(jī)頭外形。駕駛員座椅的位置應(yīng)保證駕駛員能對(duì)所有飛行操縱器件進(jìn)行操作，駕駛員應(yīng)能方便地觀察各種儀表，提供滿足規(guī)范要求的視界。駕駛艙內(nèi)布置應(yīng)具備一定的靈活性，以滿足不同身高駕駛員操作飛機(jī)的需要。

在設(shè)計(jì)駕駛艙人機(jī)界面時(shí)，首先應(yīng)考慮安全問題。人機(jī)界面不能對(duì)飛行員造成直接的生理傷害，應(yīng)該具有一定的容錯(cuò)和防錯(cuò)性，能克服復(fù)雜環(huán)境帶來的危險(xiǎn)，保證系統(tǒng)故障下的安全飛行。人機(jī)界面設(shè)計(jì)其次考慮高效要求，顯示系統(tǒng)能夠給出飛行員最關(guān)心的信息，顯示畫面應(yīng)友好，以便飛行員能快速有效地控制各個(gè)系統(tǒng)。

1 駕駛艙布局

駕駛艙總體布局符合（中國民用航空規(guī)章第25部）CCAR-25-R4《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》中的CCAR25.777的（a）、（c）、（d）和（e）條款；同時(shí)符合CCAR25.772、CCAR25.773、CCAR25.775、CCAR25.777、CCAR25.779和CCAR25.781～CCAR25.833條款中相關(guān)部分要求。

飛機(jī)駕駛艙布局主要包括：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、駕駛員的視界、人機(jī)工效、應(yīng)急撤離、維修性等。駕駛員的視界良好，滿足相關(guān)規(guī)范的要求；操縱臺(tái)和儀表板上布置的設(shè)備具有良好的可達(dá)性，便于機(jī)組成員操作，設(shè)備分布與分工合理，符合機(jī)組成員的操作習(xí)慣，座椅等設(shè)備布置符合人機(jī)工程學(xué)。

1.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

a）駕駛艙布局應(yīng)符合人機(jī)工程學(xué)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)在保證安全的同時(shí)，應(yīng)提高效率和舒適度，以便駕駛員能快速有效地控制各個(gè)系統(tǒng)；

b）駕駛艙設(shè)計(jì)應(yīng)符合“駕駛艙機(jī)組人員面向前”要求；

c）應(yīng)符合符合“靜暗座艙”的設(shè)計(jì)理念，以保證：

● 在正常工作狀態(tài)下，艙內(nèi)無任何指示告警燈亮起，無任何聲音告警，以減少駕駛員注意力分散；

● 非正常狀態(tài)下，艙內(nèi)對(duì)應(yīng)的故障指示燈亮起，并伴隨音響告警，以引起時(shí)示員的注意水平。

d）保證駕駛員的視界良好，便于觀察各種儀表和實(shí)施控制器件的操作，確保飛機(jī)安全飛行；

e）駕駛艙應(yīng)根據(jù)最小飛行機(jī)組成員能勝任的工作負(fù)荷來布局，操縱臺(tái)和儀表板上布置的設(shè)備具有良好的可達(dá)性和操作簡易性；

f）駕駛艙內(nèi)應(yīng)使用隔熱和隔音材料；

g）駕駛艙及其設(shè)備必須能使最小飛行機(jī)組在執(zhí)行職責(zé)時(shí)不致過份專注或疲勞；

h）對(duì)螺旋槳飛機(jī)，主操縱器件（不包括鋼索和操縱拉桿）的設(shè)置必須根據(jù)螺旋槳的位置，使最小飛行機(jī)組成員和操縱器件的任何部分都不在任一內(nèi)側(cè)螺旋槳通過其槳轂中心與螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面前和后成5°夾角的錐面之間的區(qū)域內(nèi)；

i）如果備有供第二駕駛員使用的設(shè)施，則必須能從任一駕駛座上以同等的安全性操縱飛機(jī)；

j）駕駛艙的構(gòu)造必須做到在雨或雪中飛行時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)可能使機(jī)組人員分心或損害結(jié)構(gòu)的滲漏；

k）駕駛艙設(shè)備的振動(dòng)和噪聲特性不得影響飛機(jī)的安全運(yùn)行。

1.2 駕駛員的視界

駕駛員應(yīng)有足夠?qū)掗?、清晰和不失真的視界，以保證在飛機(jī)使用限制內(nèi)安全地實(shí)施任何機(jī)動(dòng)，包括滑行、起飛、進(jìn)場和著陸。應(yīng)提供能使駕駛員調(diào)定其設(shè)計(jì)眼位的措施。根據(jù)CCAR25.773確定最小視界的范圍，飛機(jī)駕駛艙視野應(yīng)滿足HB 7496-2014《民用飛機(jī)駕駛艙視野要求》要求。

1.3 駕駛艙布局

飛行操縱器件和儀表的布置應(yīng)考慮使用方便，駕駛員的位置和風(fēng)擋的形狀應(yīng)認(rèn)真分析，使駕駛員在艙內(nèi)都應(yīng)感到舒適，并可獲得清楚的外部視野，滿足操作要求。應(yīng)設(shè)置機(jī)組成員的隨機(jī)工具箱存放處，使他們在各自位置上方便使用箱內(nèi)工具。應(yīng)為每個(gè)駕駛員配備著陸進(jìn)場圖板、接地區(qū)域圖及航路圖需用的圖夾，該圖夾應(yīng)裝有照明及固定設(shè)施，并為空勤機(jī)組成員配備必要的記錄板。駕駛艙內(nèi)應(yīng)有供規(guī)定的空勤機(jī)組成員存放外衣、帽子和行李的地方和設(shè)施?？涨跈C(jī)組成員應(yīng)急出口應(yīng)如此設(shè)置：當(dāng)飛機(jī)著陸后，任何因起落架和發(fā)動(dòng)機(jī)架損壞的組合事故所造成的狀態(tài)下，可允許從飛機(jī)的任何一側(cè)撤離。應(yīng)使用防滑地板覆蓋層和防眩光的內(nèi)襯板，駕駛艙和客艙之間應(yīng)安裝防劫機(jī)艙門。

駕駛艙內(nèi)應(yīng)考慮安裝的其它設(shè)備如下：遮陽板（每個(gè)駕駛員位置）、可卸或易處理的廢物箱、備用燈泡貯藏箱、話筒（每個(gè)駕駛員和觀察員位置）、檢查用表夾、地圖存放袋（每個(gè)駕駛員位置）、頭戴耳機(jī)（每個(gè)駕駛員和觀察員位置）、資料存放盒、氧氣面罩（每個(gè)駕駛員和觀察員位置）、防煙目鏡（每個(gè)駕駛員觀察員和位置）、應(yīng)急斧、滅火瓶、應(yīng)急撤離設(shè)備或裝置、救生衣貯藏箱（每個(gè)駕駛員和觀察員位置）。

1.4 風(fēng)擋玻璃

當(dāng)降雨或結(jié)冰時(shí)，應(yīng)使主風(fēng)擋玻璃主視野區(qū)保持清晰，風(fēng)擋玻璃應(yīng)配備有獨(dú)立控制開關(guān)的防雨系統(tǒng)，該開關(guān)能自動(dòng)計(jì)量每塊風(fēng)擋玻璃正確的排雨流量。結(jié)冰情況下飛行時(shí)應(yīng)保持風(fēng)擋玻璃、通風(fēng)窗、側(cè)窗有清晰的視野。風(fēng)擋玻璃、通風(fēng)窗、側(cè)窗加熱控制系統(tǒng)應(yīng)具有單獨(dú)電源。飛機(jī)必須具有在其預(yù)定運(yùn)行的所有內(nèi)外環(huán)境（包括降水）條件下，防止風(fēng)擋和窗戶玻璃內(nèi)側(cè)在提供CCAR25.773（a）規(guī)定視界的范圍上起霧的措施。駕駛員正面風(fēng)擋玻璃必須布置成，如果喪失了其中任何一塊玻璃的視界，余下的一塊或幾塊玻璃可供一個(gè)駕駛員在其駕駛位置上繼續(xù)安全飛行和著陸。

1.5 人機(jī)工效

應(yīng)結(jié)合人（駕駛員）的生理和心理因素，根據(jù)飛機(jī)的總體指標(biāo)去規(guī)劃并協(xié)調(diào)飛機(jī)的操縱/控制、通信和導(dǎo)航等機(jī)載系統(tǒng)設(shè)備的布局和布置。對(duì)于重要的控制器或顯示器應(yīng)安排在駕駛員操作或認(rèn)讀最為方便的區(qū)域，應(yīng)使駕駛員在不感到疲勞的狀態(tài)下，迅速、準(zhǔn)確的獲取各種反映飛機(jī)工況的視覺、聽覺和觸覺信號(hào)，并按需做出正確無誤的操縱、控制指令，以完成飛行任務(wù)。

1.6 維修性

駕駛艙主儀表板和操縱臺(tái)上的儀表應(yīng)便于拆卸和更換，而不需拆卸或移動(dòng)安裝板、防眩護(hù)罩，以及其它儀表或結(jié)構(gòu)。為安裝和拆卸方便，應(yīng)采用易卸裝的接頭，所有安裝儀表板應(yīng)設(shè)計(jì)成由一人用標(biāo)準(zhǔn)工具就能容易地從正面裝卸。駕駛艙壁襯層應(yīng)設(shè)有開口或可卸壁板，以便容易接近結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)接頭、管路、導(dǎo)線和電纜接頭、滑輪等；在方向舵腳蹬和駕駛桿下方及周圍應(yīng)安裝容易更換的防磨板，且應(yīng)向后延伸至駕駛員座椅處。所有機(jī)組成員座椅應(yīng)勿需分解就能從飛機(jī)上卸裝，座椅滑軌和易受磨損的零件應(yīng)易于更換。信號(hào)器燈和發(fā)亮的按鈕開關(guān)上的燈泡的替換應(yīng)盡可能不用工具，燈泡的替換應(yīng)能在不拆卸儀表或儀表板的情況下完成。

2 駕駛艙設(shè)施

飛機(jī)駕駛艙內(nèi)布置的主要設(shè)施通常有：主儀表板、中央儀表板、駕駛員操縱臺(tái)、操縱器件、座椅、照明裝置等。

2.1 駕駛艙座椅

駕駛員的座椅應(yīng)在水平方向和垂直方向都能調(diào)節(jié)，椅背可向后傾斜。當(dāng)駕駛員座椅調(diào)至后限位置時(shí)，應(yīng)能在人體和駕駛桿之間放置一個(gè)食品盤。規(guī)定的空勤機(jī)組成員座椅最低應(yīng)能適應(yīng)按CCAR25.777（c）規(guī)定的人體尺寸范圍所需的調(diào)節(jié)量。機(jī)組人員（包括觀察員）的座椅及其支撐結(jié)構(gòu)安全帶和肩帶及其錨固接頭，必須按77kg人的體重設(shè)計(jì)。按各種有關(guān)的飛行和地面載荷（包括CCAR25.561和CCAR25.562規(guī)定的應(yīng)急著陸）情況考慮最大載荷系數(shù)、慣性力以及乘員、座椅、安全帶和肩帶之間的反作用力。對(duì)于設(shè)計(jì)安全帶與座椅的連接接頭、座椅導(dǎo)軌凸緣、座椅腿的結(jié)合及其與座椅和各導(dǎo)軌的連接，應(yīng)將上述載荷乘以1.33。向需要的飛行機(jī)組成員提供座椅扶手，扶手應(yīng)是可調(diào)的并應(yīng)不影響飛行控制器使用或機(jī)組人員進(jìn)出；觀察員座椅位置設(shè)置應(yīng)保證其頭部和身體正?；顒?dòng)時(shí)，對(duì)每一個(gè)主飛行儀表的視線無遮擋。

2.2 顯示器

顯示器應(yīng)滿足正常操作、異常操作和應(yīng)急操作所需用的儀表和操縱器件的定位和布置，應(yīng)該滿足機(jī)組成員不作很大移動(dòng)就能從預(yù)定的操作位置上使用。起飛和著陸操作所需要的儀表和操縱器件的定位和布置，應(yīng)該滿足機(jī)組成員坐在其正常座椅位置并系緊肩帶時(shí)可以看到并達(dá)到。在駕駛艙所有可能照明條件下，顯示器應(yīng)清晰可辨，并能提供清晰而明確的信息和/或狀態(tài)顯示。當(dāng)駕駛員坐在其自己適當(dāng)?shù)奈恢蒙喜⒆鲱^部正?；顒?dòng)時(shí)，提供給空勤機(jī)組的信息，如數(shù)字、字母、指針、刻度或符號(hào)應(yīng)當(dāng)是明顯而易讀的。設(shè)計(jì)子系統(tǒng)及其相關(guān)顯示器和操縱器件，應(yīng)當(dāng)使空勤機(jī)組成員在其工作高峰期間需要付出的關(guān)注減至最少。

2.3 儀表板

儀表板布置和安裝應(yīng)符合內(nèi)部視界要求，正常操作及應(yīng)急操作所需要的儀表和操縱器件要合理布置，以便操作人員不作很大移動(dòng)能夠操作。儀表、開關(guān)和其他設(shè)施的安裝板應(yīng)保證機(jī)組成員正常出入時(shí)的可能傷害減至最少，同時(shí)也應(yīng)使誤操作的可能性降至最低。飛行中不需要的指示器和操縱器件不得安裝在駕駛員的主儀表板上。

2.4 操縱器件

操縱器件應(yīng)充分考慮駕駛員人體尺寸、生理和心理特性，以便于使用和操作。駕駛艙每個(gè)操縱器件的位置必須保證操作方便并防止混淆和誤動(dòng)。駕駛艙操縱器件的運(yùn)動(dòng)方向必須符合CCAR25.779的規(guī)定。凡可行處，其它操縱器件操作動(dòng)作的直感必須與此種操作對(duì)飛機(jī)或?qū)Ρ徊僮鞑糠值男Ч备幸恢隆Ｓ眯D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)大小的操縱器件，必須從斷開位置順時(shí)針轉(zhuǎn)起，經(jīng)過逐漸增大的行程達(dá)到全開位置。操縱器件相對(duì)于駕駛員座椅的位置和布局，必須使任何身高158cm～190cm的（按CCAR25.1523規(guī)定）最少飛行機(jī)組成員就座并系緊安全帶和肩帶（如果裝有）時(shí)，每個(gè)操縱器件可無阻擋地作全行程運(yùn)動(dòng)，而不受駕駛艙結(jié)構(gòu)或最少飛行機(jī)組成員衣著的干擾。各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)使用同樣的動(dòng)力裝置操縱器件時(shí)，操縱器件的位置安排必須能防止混淆各自控制的發(fā)動(dòng)機(jī)。襟翼和其它輔助升力裝置的操縱器件必須設(shè)在操縱臺(tái)的上部，油門桿之后，對(duì)準(zhǔn)或右偏于操縱臺(tái)中心線并在起落架操縱器件之后至少254mm。起落架操縱器件必須設(shè)在油門桿之前，并且必須使每個(gè)駕駛員在就座并系緊安全帶和肩帶（如果裝有）后可以操作。操縱手柄應(yīng)設(shè)計(jì)成CCAR25.781規(guī)定的形狀，此外，這些手柄必須是同色的，而且顏色與其它用途的操縱手柄和周圍駕駛艙的顏色有鮮明的對(duì)比。如要求有飛行工程師作為（按CCAR25.1523規(guī)定的）最小飛行機(jī)組成員，則飛機(jī)上必須設(shè)有飛行工程師工作位置，其部位和安排能使飛行機(jī)組成員有效地各行其職而互不干擾。

2.5 照明裝置

所有駕駛艙區(qū)域照明都應(yīng)是白色的，應(yīng)提供儀表和操縱臺(tái)的整體照明，在夜間、強(qiáng)烈陽光的天氣條件下，所有的操縱器件、儀表、指示器和信號(hào)器照明應(yīng)允許它們有足夠的可視度并且可以調(diào)暗?？涨跈C(jī)組成員需要的每一塊主儀表板、中央儀表板和操縱臺(tái)應(yīng)采用亮度可調(diào)的泛光面板照明。空勤機(jī)組成員每一要求的位置應(yīng)安裝可調(diào)的地圖照明燈，駕駛艙內(nèi)一般照明應(yīng)是亮度可調(diào)節(jié)的和開關(guān)控制的，在每個(gè)位置（包括觀察員）應(yīng)設(shè)置一盞可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)的通用燈，應(yīng)防止駕駛員在判讀儀表和儀表上的專門符號(hào)時(shí)，出現(xiàn)的陰影、眩光和反射的干擾。飛機(jī)在空中或地面工作時(shí)，外界或內(nèi)部產(chǎn)生在窗玻璃上的光反射不得影響飛機(jī)的安全操縱。駕駛艙內(nèi)信號(hào)顯示器應(yīng)設(shè)置調(diào)暗裝置和測試手段，駕駛艙正常出入通道的臺(tái)階應(yīng)有照明，安排空勤機(jī)組成員位置處的照明，應(yīng)盡量減少對(duì)相鄰空勤機(jī)組成員位置的干擾。所有在空中要使用的標(biāo)牌應(yīng)整體照明，應(yīng)設(shè)置位于正駕駛員眼睛參考點(diǎn)前面的顯示器自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度的裝置。當(dāng)備用電源工作時(shí)，應(yīng)向必要的儀表和操縱器件提供照明。

3 驗(yàn)證

駕駛艙布局及設(shè)施按飛機(jī)型號(hào)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)人體樣板，駕駛員標(biāo)準(zhǔn)人的選擇按照GJB 4856-2003《中國男性飛行員人體尺寸》中的運(yùn)輸機(jī)飛行員尺寸，選取其50%標(biāo)準(zhǔn)人作為人體樣板，進(jìn)行仿真操縱、檢查人體樣板活動(dòng)空間、運(yùn)動(dòng)干涉情況、應(yīng)急出口開啟、通風(fēng)窗開啟與關(guān)閉、設(shè)備的可達(dá)性、維修性等。

設(shè)計(jì)和制造含有駕駛艙的物理樣機(jī)，駕駛艙的布置，尤其是駕駛?cè)藛T位置，也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)而有效的驗(yàn)證。請用戶和駕駛員在駕駛艙模擬飛機(jī)操縱，檢查視界、基本布局尺寸、艙內(nèi)空間及環(huán)境、人機(jī)工效、操縱的可達(dá)性、應(yīng)急出口撤離、照明等，給出評(píng)價(jià)。

駕駛艙的適航驗(yàn)證程序應(yīng)符合AP-21-AA-2011-03-R4《航空器型號(hào)合格審定程序》規(guī)定，按型號(hào)飛機(jī)適航驗(yàn)證計(jì)劃和要求來進(jìn)行。設(shè)計(jì)和制造部門應(yīng)準(zhǔn)備所有必須的文件（設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集、安裝調(diào)整技術(shù)條件、計(jì)算報(bào)告、試驗(yàn)報(bào)告、試驗(yàn)大綱、制造方法等），并按要求提交飛機(jī)型號(hào)的適航審查部門。

駕駛艙總體布局符合C C A R 2 5 . 7 7 7的（a）、（c）、（d）和（e）條款；同時(shí)符合CCAR25.772、25.773、25.775、25.777、25.779、25.781～25.833、25.1309、25.1381、25.1443、25.1447、25.1523等條款中相關(guān)部分要求。按適航部門認(rèn)可的適航審定計(jì)劃完成相關(guān)的適航驗(yàn)證工作。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代飛機(jī)駕駛艙十分注重向玻璃座艙發(fā)展，盡量減少駕駛員的工作，經(jīng)過“911”事件后，適航部門發(fā)布了防劫機(jī)的駕駛艙艙門FAR25-106《聯(lián)邦航空規(guī)章》修正案。人機(jī)界面設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮舒適性，其主要可以從視覺、聽覺、觸覺、空間等4個(gè)因素方面來考慮，要保證駕駛艙外觀和諧愉悅，駕駛艙相對(duì)安靜，座椅和飛行裝備舒適，駕駛艙盡量寬敞。同時(shí)駕駛艙設(shè)計(jì)應(yīng)具有一定的容錯(cuò)和防錯(cuò)性，采用的設(shè)施的功能模塊化布局，可以使人機(jī)界面更加合理，具有邏輯性，避免飛行員的誤動(dòng)。危險(xiǎn)開關(guān)應(yīng)放在特殊位置，盡量遠(yuǎn)離常用開關(guān)，并設(shè)置防錯(cuò)臺(tái)階（如加裝保護(hù)蓋），防止飛行員操縱其他開關(guān)時(shí)碰刮，同時(shí)要有特別提示，避免飛行員誤動(dòng)。還可以采用邏輯設(shè)計(jì)，使飛行員的某些誤動(dòng)無效。設(shè)計(jì)危險(xiǎn)狀態(tài)和錯(cuò)誤操縱的提示，以使飛行員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和錯(cuò)誤，盡快改正。總之，駕駛艙的布局是一門綜合技術(shù)，是評(píng)判飛行品質(zhì)的主要環(huán)節(jié)之一，也是保證飛機(jī)安全飛行首要因素。

（編輯：勞邊）

[中圖分類號(hào)]V223.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]C

[文章編號(hào)]1003-6660（2016）03-0040-04

[DOI編碼]10.13237/j.cnki.asq.2016.03.012