轻武器设计中的人机工程学准则

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轻武器设计中的人机工程学准则
□姚养无
引 言
在人机工程学上，考虑问题的着眼点是把人机作为一个系统来加以分析和研究，其最终目 的是提高人机系统的整体工作效能。

为此，在设计过程中，就要不断改善人机系统的结合 方式，以得到人机系统的最佳工作效能。

大家知道，大多数轻武器是由士兵随身携带并可 能随时随地对目标进行射击的手提式武器，也就是说，轻武器系统的设计实际上是一个典 型的人机工程学问题。

1　轻武器中人机工程学应用现状
人机工程学是50年代前后迅速发展起来的一门新学科。

随着这门学科的日趋完善，在各个
领域中的应用也日益广泛。

在我国，人机工程学在航空和宇航工程中的应用最为突出。

在 武器行业，我们也同样及时将人机工程学的研究成果引入到轻武器设计中来，并进行了很 多研究。

然而，走在这一研究领域前面的则是国外。

据有关资料报道，美国人宣称“从结 构设计的人机工程学方面考虑，M16A2是制式军用步枪中最好的步枪之一”；法国圣—埃蒂 安纳武器制造厂研究局也强调说他们“对FAMAS做了极为深入细致的人机工程学研究”；南 非SS－77及意大利AR70/90都在人机工程学方面下了不少功夫。

显然，轻武器设计者们已
把人机工程学作为轻武器结构设计中的一门非常重要的理论而加以应用，并在新近推出的 产品中充分体现了出来。

2 轻武器设计的人机工程学准则
本文就人机工程学在轻武器结构设计中应遵循的诸项原则作一分析和探讨。

2.1人机工作分配的合理性
随着人类的进步和科学技术的发展，要进行任何一项工作都不是单靠人本身的力量去实现 的，而是靠人与机组成的系统去实现。

这样，就要根据人的能力及机器的性能，对人与机 所要完成的工作进行合理的分工，以达到人机系统的最佳匹配，这也是轻武器结构设计中 人机工程学的重要准则之一。

就士兵操作武器实施发射这一环节来讲，这一过程所要做的 工作有多种不同的人机组合方式，其工作效能也因不同的人机组合方式而大不相同。

例如， 在手动式武器中，发射通常是由人推弹入膛、扣动扳机、拉机柄退壳；在自动武器中，发 射通常只需人扣动扳机，而推弹入膛(首发装填除外)和退壳等均由武器完成，这就把人的
一部分工作转化给武器了。

这一人机组合方式的变化不仅使人机分配更加合理，简化了操 作程序，而且大大提高了武器的射速，由此产生了武器史上革命性的变化。

无疑，后一种 人机组合方式为佳。

根据这一准则，再分析一下轻武器中瞄准这一环节。

现在，通常是由 人对目标进行大致目测、装定瞄准系统的分划、操纵瞄准机构并使身管转到一定的射向。

在这一过程中，由人目测距离带有很大的近似性，所以，射击精度受到一定的限制。

如果
用仪器测距(如激光测距仪)来转移人的这一工作，那么武器系统的射击精度将会明显提高。

2.2人机信息传递的简易性
轻武器设计中要遵循的人机工程学上的准则之二是人机界面信息相互传递的简易性。

在发
挥功效时，人机是作为一个系统去完成一项工作的，那么，有分工就有合作，其工作效能
的高低当然也依赖于人与机的有机、默契的配合。

人在操作武器时，首先要了解武器在当
前情况下处于什么状态，也就是说，武器必须能向人传递人所需要的信息；其次，人要使
武器处于何种状态，即人必须向武器发出自己要让武器做什么的信息或指令。

这样，在设
计武器时就要合理地设计人机信息传递的媒介——显示器和控制器，显示器将武器的信息
呈现给人，而控制器则将人的信息传送给武器，从而实现人的操作意图。

例如，士兵要随
时了解武器的储弹量情况，武器上应设置储弹量显示器，如利用半透明塑料弹匣，或在金
属弹匣上隔一定距离打上观察孔、设计弹膛指示器和空仓挂机等。

再如，士兵有时根据作
战需要，变换发射状态，故武器上应有变换保险和单发、连发、点射等射击状态的控制器。

这样一来，显示器和控制器的设计就必须满足人与武器之间信息传递的方便性与准确性。

2.3人与武器的协调性
人与武器的协调性就是人与机之间的协调性，主要是指武器的操作系统外形特征与使用者
的人体特征相互协调，并应符合使用者的习惯，它影响着人操作能力的发挥。

其出发点是
人对武器的操作、使用、排除故障等要简便易行，得心应手。

对于这一点，不妨称作武器
的静态特性。

例如，武器的外形总体尺寸(长、宽、高)要与人体尺寸相协调，武器上的握
持部件(护木、握把等)的形状和尺寸要与人的手形及大小相协调，操作施力部件(扳机、变 换杆、导气装置调节等)所需施力大小与位置要与人的相应操作部位施力能力相适应。

另外， 在设计武器操作部件时还应考虑到使用者的用手习惯，如在一定程度上要考虑左撇子使用
方便。

只有人与武器协调一致组成一个有机整体，才能使人操作起来倍感方便舒适，武器
的射击精度也才会进一步提高。

2.4人对武器的可控性
大家知道，步兵自动武器的发射完全是在人的控制下进行的，故其在发射过程中的一切不
平衡作用力最后都要靠人去克服去控制。

为此，要想提高武器的射击精度，武器产生的作
用于人的力的形式和强度必须限制在人所能承受的力的形式和强度范围内。

对于这一条不
妨称作为武器的动态特性。

据此，在设计武器时就要对武器系统作深入细致的动力学分析
及动平衡试验，最大限度地减小或消除动力偶的作用及降低后坐力的峰值作用强度，在武
器发射时使人感觉舒适且不会感到费力和恐惧，以提高武器的可控性。

例如，单就降低武
器的后坐力峰值而言，可采取如下一些措施：减小武器的口径，利用管退式或自由枪机式
工作原理，设置后坐缓冲器，采用浮动技术等等。

这样，可使射手从射击的重压疲劳中解
放出来，从而提高武器的射击精度。

2.5人机对环境的适应性
任何产品总是在一定的环境条件下使用，也就是说，我们所研究的人机系统要受到环境因
素的制约，环境因素既作用于机又作用于人，对人机系统的工作效能产生一定影响，尤其
是步兵自动武器，往往是在高温、低温、沙尘及风雨等恶劣的环境条件下使用，人机受环
境的影响非常大。

为此，在设计过程中必须自始至终考虑人机系统对环境的适应性。

例如， 瞄准装置的设计要充分考虑昼夜及各种气象条件的影响，以提高武器的全天候作战能力。

再如，发射机构的设计要考虑到温度差异性，以使士兵在寒冷的冬季戴手套操作同样方便
自如。

3 结束语
从国内外新研制的武器系统中不难看出，近年来，轻武器设计者们十分注重武器系统人机 工程学方面的研究，难怪自动武器专家们预言：人机工程学在今后的枪械设计中将起更大 的作用，它将导致长枪改变它传统的外形。

○。