淺談駕駛艙人機(jī)界面設(shè)計(jì)的基本原則

1、淺談駕駛艙人機(jī)界面設(shè)計(jì)的基本原則(提供:湖北愛(ài)仕達(dá)電器有限公司 ,應(yīng)用領(lǐng)域:圖像處理單元 本文作者以一個(gè)試飛員的親身體會(huì)和獨(dú)特視角,從幾個(gè)方面討論了人機(jī)界面設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則,并提出安全、高 效、舒適的要求是相輔相成的觀點(diǎn)。本文作者以一個(gè)試飛員的親身體會(huì)和獨(dú)特視角,從幾個(gè)方面討論了人機(jī)界面設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則,并提出安全、 高效、舒適的要求是相輔相成的觀點(diǎn)。駕駛艙人機(jī)界面對(duì)飛行 的影響不僅是指其對(duì)飛行員體力、心理和意識(shí)活動(dòng)的影響,而且將直接影響飛行員的工 作效率和飛行安全。人機(jī)界面設(shè)計(jì)的復(fù)雜性在于,使用界面的是人,界面合適與否要通過(guò)人的使用來(lái)證明。安全是人機(jī)界面設(shè)計(jì)的第一原則飛行的安全性要求是飛

2、行的第一要求。決定安全的因素極為復(fù)雜,有外界環(huán)境的因素,有飛機(jī)及各系統(tǒng)的因素, 也有人的因素等等,其中人的因素最為復(fù)雜。評(píng)估人機(jī)界面的安全性主要從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行。 是否對(duì)飛行員有直接的生理傷害飛行員的整個(gè)飛行過(guò)程包括進(jìn)出駕駛艙、起飛、機(jī)動(dòng)飛行、儀表飛行、武器發(fā)射、著陸、迫降、跳傘等,在這些 過(guò)程中,人機(jī)界面可能會(huì)給飛行員的生理造成傷害,這是設(shè)計(jì)人員在駕駛艙的設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡力避免的。例如:駕 駛艙的裸露表面是否有尖銳表面,可能造成飛行員的肉體劃傷;飛行員約束系統(tǒng)能否在高過(guò)載情況下(如沖擊、撞 擊等免除或盡量減輕飛行員遭受的過(guò)載和撞擊損傷;在彈射跳傘時(shí),駕駛艙系統(tǒng)是否會(huì)對(duì)飛行員造成直接或間接

3、地傷害,如勒傷、劃傷、碰傷,吹傷等;飛機(jī)設(shè)備是否易于破損而造成對(duì)飛行員的傷害,如艙蓋破損、系統(tǒng)漏電、 著火、減壓、低溫凍傷、缺氧等。 是否易于造成飛行員的錯(cuò)誤飛行員是人而不是機(jī)器,判斷和使用上的錯(cuò)誤在所難免,因此駕駛艙設(shè)計(jì)應(yīng)具有一定的容錯(cuò)和防錯(cuò)性。例如:設(shè) 備的功能模塊化布局,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(kāi)關(guān)的特別提示,提醒飛行員 防止誤動(dòng),位置也應(yīng)放在特殊位置,盡量遠(yuǎn)離常用電門(mén),并設(shè)置防錯(cuò)臺(tái)階,防止飛行員操縱其他電門(mén)時(shí)碰掛;在邏 輯設(shè)計(jì)上下工夫,使飛行員的某些誤動(dòng)無(wú)效,如地面收起落架,空中放傘等;儀表、顯示器的合理設(shè)計(jì),避免飛行 員的錯(cuò)誤判讀;危險(xiǎn)狀態(tài)和錯(cuò)誤操縱的提

4、示,使飛行員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和錯(cuò)誤,盡快改正。 能克服復(fù)雜環(huán)境帶來(lái)的危險(xiǎn)環(huán)境對(duì)飛行的安全影響很大,要使飛機(jī)具有在復(fù)雜環(huán)境中飛行的能力,對(duì)于人機(jī)界面來(lái)說(shuō),最重要的是能夠克服 低能見(jiàn)度和云對(duì)飛行的影響。這就要求飛機(jī)的導(dǎo)航界面能夠在低氣象條件下準(zhǔn)確地引導(dǎo)飛機(jī)飛向著陸機(jī)場(chǎng),并安全 著陸;駕駛艙的姿態(tài)畫(huà)面良好,便于飛行員判明飛機(jī)姿態(tài),不易造成飛行員錯(cuò)覺(jué)。 故障下的安全飛行飛機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)的故障在飛行中是不可避免的,從設(shè)計(jì)和工藝的角度,我們要盡可能地提高系統(tǒng)的可靠性,減少 設(shè)備的故障率。同時(shí)從人機(jī)界面設(shè)計(jì)的角度,我們應(yīng)該實(shí)現(xiàn)余度設(shè)計(jì),對(duì)于重點(diǎn)的系統(tǒng)、顯示器、儀表,要采用多 余度設(shè)計(jì),例如姿態(tài)顯示有平顯、電子飛行

5、儀表、備份儀表等;起落架系統(tǒng)有正常放、應(yīng)急放;彈射系統(tǒng)有正常彈 射、應(yīng)急彈射等。高效是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍機(jī)的基本要求從人機(jī)界面設(shè)計(jì)的角度講,高效的要求應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 顯示系統(tǒng)應(yīng)顯示飛行員最關(guān)心的信息傳統(tǒng)飛機(jī)的駕駛艙顯示系統(tǒng)提供的信息是非常有限的, 飛行員的工作負(fù)荷普遍較高。 現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)和綜合火 控系統(tǒng)大大增加了駕駛艙顯示系統(tǒng)的信息量,使得飛行員的工作負(fù)荷明顯降低。如 " 一平三下 " 的多功能顯示系統(tǒng), 聲、光、文字信息一體化的綜合告警系統(tǒng)等等。如何有效地利用有限的駕駛艙空間,為飛行員提供更多有用的信息,也是設(shè)計(jì)人員和飛行員共同的課題。要根據(jù) 不同的飛行階段,為飛行

6、員提供他們最需要的信息。例如在整個(gè)飛行過(guò)程中,姿態(tài)信息是飛行員最關(guān)心的,在巡航 階段飛行員最關(guān)心的是飛機(jī)的位置和飛機(jī)氣動(dòng)參數(shù),因此在巡航階段顯示畫(huà)面主要提供的應(yīng)是姿態(tài)、氣動(dòng)和位置信 息。在攻擊作戰(zhàn)階段,飛行員最關(guān)心的是目標(biāo)和武器方面的信息,因此顯示畫(huà)面除了必要的姿態(tài)和飛行參數(shù)外,主 要應(yīng)顯示與攻擊有關(guān)的信息。在飛機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),飛行員最關(guān)心的是故障信息。可見(jiàn),顯示系統(tǒng)要根據(jù)飛行員的需 要,提供給他們最關(guān)心的信息。 提供一個(gè)友好的顯示界面駕駛艙的顯示系統(tǒng)要提供給飛行員最直觀、最形象的信息,目的是使飛行員迅速而準(zhǔn)確地獲取信息。如平顯圖像 的標(biāo)準(zhǔn)化,導(dǎo)航畫(huà)面的地圖化,數(shù)字信息的模擬化,文字信息的漢化等

7、等。從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度,還要考慮顯示畫(huà)面 的清晰度和邏輯性,各個(gè)畫(huà)面的位置的合理安排,畫(huà)面字符的可讀性等。另外畫(huà)面的切換和調(diào)整要方便快捷。為了 真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的優(yōu)化設(shè)計(jì),飛行員應(yīng)當(dāng)參與駕駛艙的設(shè)計(jì)和評(píng)估。而且飛行員本身在評(píng)價(jià)人機(jī)界面時(shí)要客觀全 面,不能受傳統(tǒng)飛機(jī)駕駛艙布局和以往的飛行習(xí)慣的局限。為了獲得客觀合理的評(píng)估意見(jiàn),應(yīng)請(qǐng)多名飛行員參與試 驗(yàn),以獲得統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。 飛行員要能夠迅速有效地控制各個(gè)系統(tǒng)駕駛艙內(nèi)的電門(mén)、開(kāi)關(guān)、把手?jǐn)?shù)量較多、功能不一,使用也非常頻繁。為了使飛行員能夠迅速而正確地使用,在 設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮根據(jù)功能的不同合理布置:操縱部件要有較好的可達(dá)性;采用 HOTAS 設(shè)計(jì),飛行員手不

8、離桿就能實(shí) 現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)和功能的轉(zhuǎn)換; 常用的電門(mén)把手要安排在方便飛行員使用的位置; 操縱部件的使用要方便靈活; 操縱部件的扳動(dòng)或移動(dòng)方向要符合飛行員的生理習(xí)慣。舒適度是一個(gè)不可忽視的因素現(xiàn)代科技以人為本, 在現(xiàn)代軍機(jī)的設(shè)計(jì)中也越來(lái)越多地考慮人的因素。 人機(jī)界面的舒適與否不僅僅是感覺(jué)的問(wèn)題, 它也影響到人的心理和生理狀況,直接關(guān)系到飛行員能力的發(fā)揮,甚至關(guān)系的飛行的安全,我們決不可小視。飛行 員對(duì)舒適度的感知有理性的一面,更有感性的一面,這個(gè)問(wèn)題非常復(fù)雜又不可回避。視覺(jué)因素 -和諧愉悅的駕駛艙外觀我們有這樣的感受:和諧的色彩和形象給人一種平靜愉悅的感覺(jué),而灰暗雜亂的環(huán)境給人一種焦灼不安的感

9、覺(jué)。 飛行員對(duì)駕駛艙外觀的感受也是同樣的。在駕駛艙外觀設(shè)計(jì)上應(yīng)注意:界面外表要圓滑平整,顯示器、儀表、設(shè)備 的布置要和諧而有規(guī)律,駕駛艙內(nèi)的色彩要和諧統(tǒng)一,飛行員的視野要開(kāi)闊,駕駛艙內(nèi)燈光要柔和。聽(tīng)覺(jué)因素 - 安靜的駕駛艙強(qiáng)烈的噪音會(huì)使人急躁并易于疲勞。駕駛艙的噪音是不可避免的,問(wèn)題是怎樣減小飛行員所承受的噪音。要分清 噪音的來(lái)源,分別對(duì)待,即:提高通信系統(tǒng)的性能和質(zhì)量,減小無(wú)線電噪音;調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī),減小發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音; 改進(jìn)頭盔提高頭盔降噪功能;增加飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,避免飛機(jī)振動(dòng)的嗡鳴聲。觸覺(jué)因素 -座椅和飛行裝備的舒適性座椅和飛行裝備的舒適性是人機(jī)界面舒適性的重要環(huán)節(jié)。 它包括座椅的外形要與飛行

10、員的身體相適宜, 無(wú)擠壓妨 礙;傘帶的松緊要適中,穿傘無(wú)不適感;頭盔的大小、形狀適宜,面罩柔軟舒適; 抗荷服、代償服穿著舒適,抗荷 系統(tǒng)、代償系統(tǒng)功能良好?？臻g因素 - 寬闊的駕駛艙狹小的空間會(huì)給人一種壓抑的感覺(jué),飛行員對(duì)環(huán)境空間的感覺(jué)是非常靈敏的。給飛行員一個(gè)稍寬闊一點(diǎn)的環(huán)境, 使他們有活動(dòng)身體的空間是非常重要的,稍高一些的坐姿,使飛行員有一個(gè)開(kāi)闊的視野,也會(huì)使飛行員產(chǎn)生一種空 間開(kāi)闊的感覺(jué)。這些都將利于改善飛行員的舒適感。安全高效舒適之間的關(guān)系在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員首先考慮的是功能和性能, 也就是高效的原則, 對(duì)安全和舒適的問(wèn)題往往容易忽略, 或不夠重視。其實(shí)這三個(gè)方面是互相關(guān)聯(lián)互相影響的,在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該通盤(pán)考慮。首先, 一個(gè)安全的駕駛艙環(huán)境, 能夠減少飛行員的顧慮, 使其把大部分精力用在飛行上, 工作的效率必然會(huì)提高。 否則,飛行員要考慮動(dòng)作不要失誤,不要看錯(cuò)數(shù)據(jù),還要花很大的精力去飛行,工作負(fù)荷增加,效率也就必然很低。 在一種不安的狀態(tài)下飛行,飛行員的心理壓力很大,工作負(fù)荷不可能減輕,在這種不良心態(tài)下飛行員很難有舒適的 感覺(jué)。反之,一個(gè)友好而高效的駕駛艙界面,使飛行員的飛行工作得心應(yīng)手,高信息量的顯示,使飛行員能夠全面地監(jiān) 控飛機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)。這樣飛行員出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率就會(huì)降低,一旦出現(xiàn)故障也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)正確處置。