民用客機(jī)初步設(shè)計階段駕駛艙可用性評估方法

1、    民用客機(jī)初步設(shè)計階段駕駛艙可用性評估方法    黃震宇【摘 要】本文對民用客機(jī)初步設(shè)計階段駕駛艙可用性評估方法進(jìn)行了探討，詳細(xì)分析了涉及的適航條款、評估范圍、評估內(nèi)容、評估方法與評估準(zhǔn)則?！娟P(guān)鍵詞】民用客機(jī);駕駛艙評估;人為因素： v328.2： a： 2095-2457（2019）19-0064-002doi：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.19.0290 引言隨著民機(jī)設(shè)計研究的深入，駕駛艙在民機(jī)設(shè)計中越來越受重視，easa和faa先后制定了駕駛艙相應(yīng)條款cs/far25.1302，并發(fā)布了相關(guān)的amc和ac供主制

2、造商參考。中國民航也在著手制定相關(guān)條款。發(fā)展面向國際競爭的民機(jī)項目，駕駛艙的設(shè)計評估需要與國際接軌在項目早期就開始進(jìn)行，按照項目研制程序初步設(shè)計階段將完成總體布置初步設(shè)計，完成結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的初步設(shè)計，確定主要系統(tǒng)機(jī)械與電氣接口等。結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗，在初步設(shè)計階段開展駕駛艙設(shè)計評估工作十分必要。1 概述運輸類飛機(jī)的飛行機(jī)組對飛行安全有著積極的作用，因為機(jī)組掌握著飛行的環(huán)境和飛機(jī)的狀態(tài)，機(jī)組可以分析可能發(fā)生的飛行響應(yīng)，并最終做出合理的決斷，而駕駛艙是飛行機(jī)組執(zhí)行其任務(wù)的環(huán)境和直接界面。在駕駛艙中，機(jī)組做出的每一個動作和決定都離不開駕駛艙內(nèi)部各個系統(tǒng)的人機(jī)交互界面。如果這些人機(jī)交互內(nèi)容沒有經(jīng)過仔細(xì)詳細(xì)的

3、分析和評估，那么由此帶來的潛在風(fēng)險源帶來的后果是不可想象的。而飛行機(jī)組絕大多數(shù)的操作失誤都源自于人機(jī)交互界面設(shè)計不合理和缺陷。合理的駕駛艙設(shè)計對飛行安全有著積極的作用，為了更加科學(xué)地完善飛行機(jī)組的工作環(huán)境（駕駛艙），減少源自系統(tǒng)設(shè)計帶來的缺陷，保障飛行安全，駕駛艙評估的工作是非常必要和重要的。駕駛艙評估與設(shè)計是駕駛艙集成工作的兩個重要環(huán)節(jié)，評估以人為中心的駕駛艙研制的主要手段，必須充分融入設(shè)計的每個環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品的功能、方案全面滿足任務(wù)需要和主觀需求。駕駛艙的設(shè)計與評估工作在飛機(jī)研制過程中反復(fù)迭代開展，逐步完善整個駕駛艙的集成設(shè)計工作，形成面向用戶的最終產(chǎn)品。在客機(jī)的的初步設(shè)計階段，駕駛艙內(nèi)容

4、的設(shè)計完成度直接影響了駕駛艙評估工作的內(nèi)容和開展情況，如駕駛艙設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)計理念、各個已完成系統(tǒng)界面的初步布局完成度、各個系統(tǒng)功能界面初步設(shè)計完成度等。駕駛艙評估團(tuán)隊如果能夠盡早開展評估工作并根據(jù)現(xiàn)有駕駛艙設(shè)計狀況及時提出反饋意見，則對整個駕駛艙集成設(shè)計工作具有巨大的推進(jìn)作用。本文將對初步設(shè)計階段駕駛艙可用性評估方法進(jìn)行闡釋。2 設(shè)計評估新一代客機(jī)駕駛艙采用以人為中心的設(shè)計理念，在繼承已有客機(jī)設(shè)計特征基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善無紙化與靜暗駕駛艙理念，同時提出智能化駕駛艙設(shè)計思想，實現(xiàn)高度自動化與智能交互的先進(jìn)駕駛艙。客機(jī)目標(biāo)采用兩人制機(jī)組，標(biāo)配雙觀察員座椅;采用流線型機(jī)頭，曲面風(fēng)擋;采用大屏幕lcd 集

5、成顯示信息;雙側(cè)桿操縱，配置全權(quán)限電傳飛控系統(tǒng);集成化控制面板，以減小航線lru和重量;標(biāo)配雙hud、3 類電子飛行包;evs/svs 顯示技術(shù)，提高機(jī)組情境意識減少工作負(fù)荷;提升駕駛艙靜空間，實現(xiàn)舒適駕駛艙的理念。為飛行機(jī)組提供更舒適的活動空間，配置豐富的儲物間隔，更低的座艙壓力，更低的艙內(nèi)噪聲。2.1 涉及條款評估的范圍應(yīng)包括機(jī)組操作飛機(jī)中涉及的全部設(shè)備，amc25.1302和ac25.1302中歸納了相關(guān)的適航條款。2.2 評估范圍組織在型號的初步設(shè)計階段，駕駛艙設(shè)計的工作內(nèi)容主要是完成駕駛艙的整體概念設(shè)計、駕駛員眼位、風(fēng)擋理論外形和內(nèi)部布局。其中內(nèi)部布局為駕駛艙中各個系統(tǒng)子面板的相互位

6、置布局，不包含各個系統(tǒng)所屬子面板的具體操縱器件細(xì)節(jié)，如按鈕、指示和燈光等?；隈{駛艙設(shè)計工作在初步設(shè)計階段的狀態(tài)和特點，駕駛艙初始評估工作評估以物理工效為主，評估范圍主要包括空間布局、設(shè)備布置、機(jī)組視界、艙內(nèi)環(huán)境等方面，關(guān)注駕駛艙內(nèi)中央操縱臺、儀表板、顯示器、頂部板、側(cè)操縱臺、座椅、腳蹬、側(cè)桿，以及中央操縱臺、儀表板、頂部板、側(cè)操縱臺上的控制、操縱器件的布局。物理工效評估應(yīng)考慮人體學(xué)特征，包括身體參數(shù)、操作習(xí)慣、視覺、聽覺、疲勞等，考慮各種使用場景進(jìn)行評估。2.3 評估對象考慮到此階段各系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)，評估對象為各系統(tǒng)駕駛艙控制部件的需求文檔或描述文件，簡圖，示意圖等。按照駕駛艙部件的特性和功

7、能，評估對象應(yīng)包括如下內(nèi)容：2.4 評估方法初始駕駛艙設(shè)計評估以物理功效評估為主，評估要求主要包括駕駛艙視界、可視性要求、可達(dá)性要求及主要操縱器件操作姿勢。駕駛艙視界主要包括駕駛艙外視界、著陸視界。可視性要求主要包括垂直平面內(nèi)視角（眼位、遮光罩與主飛行顯示器視角等），水平平面內(nèi)視角（眼位距儀表板主要顯示設(shè)備及操作裝置的視角等）?？蛇_(dá)性要求是指大部分飛行中需要操作的控制器件的可達(dá)性。主要操縱器件操作姿勢要求是指在操作大部分飛行中需要操作的控制器件時，飛行員只需調(diào)整軀干即可。駕駛艙評估主要采用數(shù)模評估、圖文評估、靜態(tài)評估等方法進(jìn)行。數(shù)模評估與圖文評估主要以會議的形式開展，邀請飛行專家、人為因素專家

8、對系統(tǒng)的布局、顯示和控制等方面進(jìn)行評估。靜態(tài)評估是針對操縱器件的人工體學(xué)設(shè)計，以及駕駛艙整體可視可達(dá)性的評估，邀請合理樣本的飛行員對操縱器件模型或到靜態(tài)樣機(jī)上進(jìn)行評估。數(shù)模評估與圖文評估，需要至少6位經(jīng)驗豐富具有工程背景的試飛員或駕駛艙人為因素專家參與。2.5 評估準(zhǔn)則評估準(zhǔn)則的目的在于引導(dǎo)飛行員從不同的角度進(jìn)行評估、給予評分、發(fā)現(xiàn)問題、提出建議。評估準(zhǔn)則通常來源于適航規(guī)章要求、駕駛艙設(shè)計理念、駕駛艙設(shè)計要求等，編制評估工作方案時可以從通用評估準(zhǔn)則中選取適用的評估準(zhǔn)則，并結(jié)合具體系統(tǒng)或器件的適航規(guī)章要求增加相應(yīng)的準(zhǔn)則。通用評估準(zhǔn)則包括控制器件、顯示元素、機(jī)組告警等方面的通用準(zhǔn)則。具體可參考am

9、c 25.1302或ac25.1302-1中相關(guān)內(nèi)容，咨詢通告中對駕駛艙設(shè)計的基本準(zhǔn)則、評估方法和驗證方法均有較為詳細(xì)的論述。包括但不限于以下幾個方面：在駕駛艙評估工作實際開展前，應(yīng)由駕駛艙設(shè)計團(tuán)隊根據(jù)以上內(nèi)容制定一套適合目標(biāo)型號客機(jī)駕駛艙評估的評估準(zhǔn)則系統(tǒng)，并形成文件。3 意見處理在完成某項評估活動后，相關(guān)負(fù)責(zé)團(tuán)隊完成評估意見記錄報告并歸檔，然后將評估意見項在駕駛艙評估意見報告流程中錄入，以便在對評估意見進(jìn)行跟蹤。在完成圖文評估、靜態(tài)評估、子任務(wù)評估后，各產(chǎn)品團(tuán)隊?wèi)?yīng)匯總、歸納各方面的評估意見，形成評估意見總結(jié)報告。在完成全任務(wù)評估后，駕駛艙評估團(tuán)隊?wèi)?yīng)匯總、歸納各方面的評估意見，形成評估意見總結(jié)報告。產(chǎn)品設(shè)計團(tuán)隊和駕駛艙評估團(tuán)隊?wèi)?yīng)對評估意見進(jìn)行分析，分析相關(guān)問題的原因和解決措施，通過評估后形成評估意見分析報告，并將優(yōu)化方案提交工程決策，然后根據(jù)決策情況啟動設(shè)計更改控制流程?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1ccar-25-r4中國民用航空規(guī)章第25部運輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)s.出版地：中國，1985年12月31日，2009年第四次修訂.2ac25.1302-1 installed systems and eq