民用客機(jī)初步設(shè)計(jì)階段駕駛艙可用性評(píng)估方法

黃震宇

【摘 要】本文對(duì)民用客機(jī)初步設(shè)計(jì)階段駕駛艙可用性評(píng)估方法進(jìn)行了探討，詳細(xì)分析了涉及的適航條款、評(píng)估范圍、評(píng)估內(nèi)容、評(píng)估方法與評(píng)估準(zhǔn)則。

【關(guān)鍵詞】民用客機(jī);駕駛艙評(píng)估;人為因素

中圖分類(lèi)號(hào)： V328.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）19-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.029

0 引言

隨著民機(jī)設(shè)計(jì)研究的深入，駕駛艙在民機(jī)設(shè)計(jì)中越來(lái)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供主制造商參考。中國(guó)民航也在著手制定相關(guān)條款。發(fā)展面向國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的民機(jī)項(xiàng)目，駕駛艙的設(shè)計(jì)評(píng)估需要與國(guó)際接軌在項(xiàng)目早期就開(kāi)始進(jìn)行，按照項(xiàng)目研制程序初步設(shè)計(jì)階段將完成總體布置初步設(shè)計(jì)，完成結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，確定主要系統(tǒng)機(jī)械與電氣接口等。結(jié)合國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，在初步設(shè)計(jì)階段開(kāi)展駕駛艙設(shè)計(jì)評(píng)估工作十分必要。

1 概述

運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)的飛行機(jī)組對(duì)飛行安全有著積極的作用，因?yàn)闄C(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(gè)動(dòng)作和決定都離不開(kāi)駕駛艙內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)交互界面。如果這些人機(jī)交互內(nèi)容沒(méi)有經(jīng)過(guò)仔細(xì)詳細(xì)的分析和評(píng)估，那么由此帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)源帶來(lái)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(jì)不合理和缺陷。合理的駕駛艙設(shè)計(jì)對(duì)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(jì)帶來(lái)的缺陷，保障飛行安全，駕駛艙評(píng)估的工作是非常必要和重要的。

駕駛艙評(píng)估與設(shè)計(jì)是駕駛艙集成工作的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，評(píng)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(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品的功能、方案全面滿(mǎn)足任務(wù)需要和主觀需求。駕駛艙的設(shè)計(jì)與評(píng)估工作在飛機(jī)研制過(guò)程中反復(fù)迭代開(kāi)展，逐步完善整個(gè)駕駛艙的集成設(shè)計(jì)工作，形成面向用戶(hù)的最終產(chǎn)品。

在客機(jī)的的初步設(shè)計(jì)階段，駕駛艙內(nèi)容的設(shè)計(jì)完成度直接影響了駕駛艙評(píng)估工作的內(nèi)容和開(kāi)展情況，如駕駛艙設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理念、各個(gè)已完成系統(tǒng)界面的初步布局完成度、各個(gè)系統(tǒng)功能界面初步設(shè)計(jì)完成度等。駕駛艙評(píng)估團(tuán)隊(duì)如果能夠盡早開(kāi)展評(píng)估工作并根據(jù)現(xiàn)有駕駛艙設(shè)計(jì)狀況及時(shí)提出反饋意見(jiàn)，則對(duì)整個(gè)駕駛艙集成設(shè)計(jì)工作具有巨大的推進(jìn)作用。

本文將對(duì)初步設(shè)計(jì)階段駕駛艙可用性評(píng)估方法進(jìn)行闡釋。

2 設(shè)計(jì)評(píng)估

新一代客機(jī)駕駛艙采用以人為中心的設(shè)計(jì)理念，在繼承已有客機(jī)設(shè)計(jì)特征基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善無(wú)紙化與靜暗駕駛艙理念，同時(shí)提出智能化駕駛艙設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化與智能交互的先進(jìn)駕駛艙?？蜋C(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(lèi)電子飛行包;EVS/SVS 顯示技術(shù)，提高機(jī)組情境意識(shí)減少工作負(fù)荷;提升駕駛艙靜空間，實(shí)現(xiàn)舒適駕駛艙的理念。為飛行機(jī)組提供更舒適的活動(dòng)空間，配置豐富的儲(chǔ)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(píng)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(píng)估范圍

組織在型號(hào)的初步設(shè)計(jì)階段，駕駛艙設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容主要是完成駕駛艙的整體概念設(shè)計(jì)、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(gè)系統(tǒng)子面板的相互位置布局，不包含各個(gè)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。

基于駕駛艙設(shè)計(jì)工作在初步設(shè)計(jì)階段的狀態(tài)和特點(diǎn)，駕駛艙初始評(píng)估工作評(píng)估以物理工效為主，評(píng)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(tái)、儀表板、顯示器、頂部板、側(cè)操縱臺(tái)、座椅、腳蹬、側(cè)桿，以及中央操縱臺(tái)、儀表板、頂部板、側(cè)操縱臺(tái)上的控制、操縱器件的布局。物理工效評(píng)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(jué)、聽(tīng)覺(jué)、疲勞等，考慮各種使用場(chǎng)景進(jìn)行評(píng)估。

2.3 評(píng)估對(duì)象

考慮到此階段各系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)，評(píng)估對(duì)象為各系統(tǒng)駕駛艙控制部件的需求文檔或描述文件，簡(jiǎn)圖，示意圖等。按照駕駛艙部件的特性和功能，評(píng)估對(duì)象應(yīng)包括如下內(nèi)容：

2.4 評(píng)估方法

初始駕駛艙設(shè)計(jì)評(píng)估以物理功效評(píng)估為主，評(píng)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(shì)。

駕駛艙視界主要包括駕駛艙外視界、著陸視界?？梢曅砸笾饕ù怪逼矫鎯?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）。

可達(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(shì)要求是指在操作大部分飛行中需要操作的控制器件時(shí)，飛行員只需調(diào)整軀干即可。

駕駛艙評(píng)估主要采用數(shù)模評(píng)估、圖文評(píng)估、靜態(tài)評(píng)估等方法進(jìn)行。數(shù)模評(píng)估與圖文評(píng)估主要以會(huì)議的形式開(kāi)展，邀請(qǐng)飛行專(zhuān)家、人為因素專(zhuān)家對(duì)系統(tǒng)的布局、顯示和控制等方面進(jìn)行評(píng)估。靜態(tài)評(píng)估是針對(duì)操縱器件的人工體學(xué)設(shè)計(jì)，以及駕駛艙整體可視可達(dá)性的評(píng)估，邀請(qǐng)合理樣本的飛行員對(duì)操縱器件模型或到靜態(tài)樣機(jī)上進(jìn)行評(píng)估。

數(shù)模評(píng)估與圖文評(píng)估，需要至少6位經(jīng)驗(yàn)豐富具有工程背景的試飛員或駕駛艙人為因素專(zhuān)家參與。

2.5 評(píng)估準(zhǔn)則

評(píng)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(píng)估、給予評(píng)分、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出建議。評(píng)估準(zhǔn)則通常來(lái)源于適航規(guī)章要求、駕駛艙設(shè)計(jì)理念、駕駛艙設(shè)計(jì)要求等，編制評(píng)估工作方案時(shí)可以從通用評(píng)估準(zhǔn)則中選取適用的評(píng)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(píng)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AMC 25.1302或AC25.1302-1中相關(guān)內(nèi)容，咨詢(xún)通告中對(duì)駕駛艙設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則、評(píng)估方法和驗(yàn)證方法均有較為詳細(xì)的論述。包括但不限于以下幾個(gè)方面：

在駕駛艙評(píng)估工作實(shí)際開(kāi)展前，應(yīng)由駕駛艙設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)以上內(nèi)容制定一套適合目標(biāo)型號(hào)客機(jī)駕駛艙評(píng)估的評(píng)估準(zhǔn)則系統(tǒng)，并形成文件。

3 意見(jiàn)處理

在完成某項(xiàng)評(píng)估活動(dòng)后，相關(guān)負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)完成評(píng)估意見(jiàn)記錄報(bào)告并歸檔，然后將評(píng)估意見(jiàn)項(xiàng)在駕駛艙評(píng)估意見(jiàn)報(bào)告流程中錄入，以便在對(duì)評(píng)估意見(jiàn)進(jìn)行跟蹤。

在完成圖文評(píng)估、靜態(tài)評(píng)估、子任務(wù)評(píng)估后，各產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)匯總、歸納各方面的評(píng)估意見(jiàn)，形成評(píng)估意見(jiàn)總結(jié)報(bào)告。在完成全任務(wù)評(píng)估后，駕駛艙評(píng)估團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)匯總、歸納各方面的評(píng)估意見(jiàn)，形成評(píng)估意見(jiàn)總結(jié)報(bào)告。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和駕駛艙評(píng)估團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)評(píng)估意見(jiàn)進(jìn)行分析，分析相關(guān)問(wèn)題的原因和解決措施，通過(guò)評(píng)估后形成評(píng)估意見(jiàn)分析報(bào)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(dòng)設(shè)計(jì)更改控制流程。

【參考文獻(xiàn)】

[1]CCAR-25-R4中國(guó)民用航空規(guī)章第25部運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].出版地：中國(guó)，1985年12月31日，2009年第四次修訂.

[2]AC25.1302-1 Installed Systems and Equipment for Use by the Flightcrew.出版地：美國(guó)，2013年5月3日.

[3]AMC-25.1302 Installed Systems and Equipment for Use by the Flightcrew.出版地：歐洲，2012年1月27日.