基于人机功效的控制面板组件设计分析

罗燕

(中航通飞研究院有限公司,广东珠海 519040)

基于人机功效的控制面板组件设计分析

罗燕

(中航通飞研究院有限公司,广东珠海 519040)

针对目前民机对驾驶舱操纵界面人机功效要求越来越高的现状,本文主要介绍控制面板组件的组成、功能等内容,对其中与人机功效相关的因素进行了分析,并总结出一套有效的考虑人机功效的操纵面板模块化设计方法,以提高了驾驶舱人机界面的美观性、舒适性及可靠性,保证飞行安全。”

控制面板组件 人机功效 PBAs (Push Button Assemblies)

1 引言

一直以来，国内的民用飞机市场主要被国外的几家大公司占领。用户对飞机性能、可靠性、安全性和舒适度等要求越来越高。国内民用飞机要想夺回国内市场，甚至走出国门，就得把用户满意度放在第一位，改变以往一味追求飞机功能、性能的设计思想，提高操纵界面的人机功效，使飞行员在一个竟舒适又轻松的环境下驾驶飞机，是对每个飞机设计师的要求。驾驶舱每个控制面板组件功能相对独立，采用模块化设计，相比于以往整体式仪表板，具有布局整洁、统一界面风格、功能分区清晰的视觉效果，也能有效改善操纵环境，达到提高驾驶舱人机功效的目的。

2 整体式仪表板布局

图1 整体式仪表板局部图

(图1)为整体式仪表板局部图，仪表板上的开关和指示灯一目了然，就不详细介绍了。下面我们主要基于人机功效设计方面来分析一下这类布局的特点。

从(图1)可以看出，传统式仪表板背景为黑色、而且布局凌乱，给飞行员的视觉效果较差；元器件布置比较分散、没有进行集成化设计、控制开关没有信号显示功能等缺点，严重影响人机功效，增加飞行员的工作负荷与心理负荷，容易使飞行员驾驶疲劳，降低监控和人工控制能力，最终将影响飞行安全。

3 控制面板组件的组成及功能

3.1 组成

飞机驾驶舱控制一般由分布在顶部操纵板、中央操纵台、左操纵台、右操纵台、仪表板上各控制面板组件组成。其控制面板组件单元组成如(图2)所示。控制面板组件主要板由PBAs、控制开关、信号灯、导光板、安装板、支撑板、PCB板、保护罩等组成。

图2 控制面板组件单元组成

3.2 功能

控制面板组件的功能是将来自飞机各相关系统的离散信号汇总在驾驶舱的可操作区域，并通过相应的PBAs进行灯光及文字的显示，将相关告警、提示、指示信息显示后告知飞行员，飞行员将信息接收后做出反应，可以反馈操作布置在控制面板组件上相应的各型开关、PBAs或机上其他相关操作设备。另外，控制面板组件也提供了由飞行员直接操作的开关控制界面，实现飞行员对机载系统的控制、操作。同时，为便于飞行员在不同光环境下快速掌控相关设备，控制面板组件集成的导光板也提供了颜色一致、亮度均匀的字符背景照明。

4 人机功效设计分析

控制面板组件其人机功效主要体现在以下几个方面：

(1)半自动化设计。1)指示灯除了颜色指示外，还具有字符显示功能，可以反馈操纵信息给飞行员，能有效指导飞行员直接对相应信息作出反应。2)PBAs为带显示功能的按钮开关，除了具有开关通断功能外，还具有开关状态或故障显示功能，将相关告警、提示、指示信息显示后告知飞行员，可以减少飞行员判断时间，快速作出反应。

控制面板组件采用半自动化设计在一定程度上减轻了飞行员的工作负荷，也有效避免了全自动化使飞行员无法跟踪、预见、了解系统的运行状态和当前行为的局面。

(2)灰色背景与液晶显示器兼容。目前驾驶舱的机电显示仪表使用非常少，主要采用计算机控制的液晶显示器显示技术。研究发现选用灰色作为驾驶舱背景更兼容。特别是在微光环境(黄昏、黑夜、黎明等)时，在灰色背景下，人对液晶显示器显示颜色色标作相对辨认时，对液晶显示器界面告警、提示、指示信息的显示效果较好，视觉不容易疲劳。

(3)控制界面。机上相关的每个子系统内的所有操作控制器件和信号显示器件都集成在一个相应的控制面板组件上。 控制面板组件采用集成化设计，对面板的每个设计细节提出统一的要求，保证各控制面板组件相互之间的差异性降至最低，有效避免不同的设计风格带来直观的视觉差异。

采用握杆操纵技术，将至关重要的转换控制器集中布置在飞机油门杆和驾驶杆上，以保证飞行员在平视飞行操纵飞机的同时仍能完成其它控制动作。

5 结语

在借鉴国际民机驾驶舱操控界面设计形式的基础上，提出了适合国产民机驾驶舱控制面板组件技术，对控制面板组件的组成、功能做了详细阐述和规定。该技术的提出，使得驾驶舱操控界面摆脱原有布置凌乱、元器件集成水平不高等影响人机功效的形式，提高了民机驾驶舱控制界面的美观性和舒适性。在对后续飞机研制和商业发展起到积极的促进作用。

[1]HB 6774.机载设备座舱控制板通用规范.1993.

[2]SAE AS7788.Panels,Information,Integrally Illuminated,1999-07.

[3]《飞机座舱照明的工程心理分析与工程设计实践》航空标准化编辑部,1980.

罗燕(1979年9月), 女,大学本科,工程师,毕业于南昌航空工业学院电子科学与技术专业,研究方向：航空电气。