人因工程学在飞机驾驶舱空间布局设计中的应用

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飞行器设计中的人机工程学

飞行器设计中的人机工程学

飞行器设计中的人机工程学在当今科技飞速发展的时代,飞行器的设计变得日益复杂和精密。

而在这一过程中,人机工程学正发挥着愈发关键的作用。

它不仅仅关乎飞行器的性能和外观,更直接影响到飞行员和乘客的安全、舒适以及操作效率。

人机工程学,简单来说,就是研究人与机器之间相互关系的学科。

在飞行器设计领域,其核心目标是确保人与飞行器系统能够高效、安全、舒适地协同工作。

这意味着要充分考虑人的生理和心理特点,以及操作能力和限制,从而优化飞行器的设计。

首先,从飞行员的角度来看,驾驶舱的设计至关重要。

驾驶舱内的仪表布局、操纵杆和踏板的位置与操作方式,都需要符合人体工程学原理。

例如,仪表的排列应该清晰明了,重要信息易于读取,避免飞行员在紧张的飞行过程中因寻找信息而分散注意力。

操纵杆的设计要考虑到人手的抓握方式和力量,确保飞行员能够轻松、准确地进行操作,减少操作疲劳和失误的可能性。

座椅的设计也是不可忽视的一个方面。

一个舒适且符合人体曲线的座椅能够在长时间飞行中为飞行员提供良好的支撑,减轻身体的压力,降低疲劳感。

座椅的调节功能也十分重要,以适应不同身材的飞行员,确保他们在任何情况下都能保持良好的坐姿和操作姿态。

在乘客舱的设计中,人机工程学同样有着重要的体现。

座椅的间距、宽度和角度的设计要考虑到乘客的舒适度,让他们在飞行过程中能够有足够的空间活动身体。

行李存放的位置和方式要方便乘客取用,而不会造成不便或安全隐患。

照明和通风系统的设计也要符合人体的生理需求,创造一个舒适的环境。

此外,人机交互界面的设计也是飞行器设计中的关键环节。

现代飞行器配备了大量的电子设备和系统,如何让飞行员和乘客能够方便、直观地与这些设备进行交互,是人机工程学需要解决的问题。

触摸屏、按钮和旋钮的设计要易于操作,操作反馈要及时、明确。

显示屏幕的分辨率、颜色和对比度要适宜,以确保信息的清晰显示。

再来说说紧急情况下的人机工程学设计。

在飞行器遭遇突发状况时,如故障、失压等,飞行员和乘客需要能够迅速、准确地采取相应的措施。

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用为了使驾驶员在飞行中能够准确、快速地获取飞机的飞行参数和姿态信息,飞机驾驶舱飞行姿态显示系统是一个不可或缺的设备。

人因工程可以通过改善飞机驾驶舱飞行姿态显示系统的设计和操作,提高飞行员的工作效率和安全性。

本文将探讨人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用。

人因工程是一门研究人类与产品、环境、系统等因素之间的相互作用关系的学科。

在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中,人因工程主要关注以下几个方面:1、人类的认知特征:飞机驾驶员需要在非常短的时间内对各种复杂信息进行处理决策,因此设计者需要了解人类的认知特征,以使飞行员更容易理解和掌握信息。

2、人体工程学要求:飞机驾驶员需要在相对狭窄的空间内执行各种操作,必须保证驾驶员的舒适、便捷和安全。

3、操作要求和局限性:飞机驾驶员在飞行过程中必须执行各种操作,而这些操作需要在极短的时间内完成。

因此,设计者需要考虑人的操作能力和限制,使操作能够更加高效、准确和安全。

1、符号设计符号是识别和解释信息的重要方式。

在飞机驾驶舱飞行姿态显示系统中,符号设计需要满足以下几个要求:简洁易懂、准确明确、可靠稳定、统一标准、易于识别和辨认。

2、显示布局显示布局指的是各个信息模块在显示器上的位置和排列方式。

在设计时需要考虑驾驶员在飞行中的操作需求和习惯,以及人体工程学要求。

合理的显示布局可以提高驾驶员的工作效率和减少误操作。

3、信息量控制信息量控制包括控制显示的信息大小、颜色和亮度等。

设计者需要根据驾驶员的习惯和需求,将信息划分为不同的模块,并通过不同的颜色、大小和亮度等展示出来。

信息量的过多或过少都会影响驾驶员的工作效率和安全性。

4、警告设计在飞行中,突发情况可能会给飞机带来威胁。

驾驶员需要立即作出反应。

设计者需要考虑警告信号的声音、大小和语音等方面,以提高警告的效果。

5、语音交互设计飞机驾驶员在飞行过程中需要执行不同的指令和操作。

设计者需要考虑语音及其翻译方式,以及合适的指令识别和反馈方式等。

航空器设计中的人因工程研究

航空器设计中的人因工程研究

航空器设计中的人因工程研究在现代航空领域,航空器的设计不仅仅是关于技术和工程的难题,更是与人的因素紧密相连的综合性挑战。

人因工程,作为一门关注人类与系统相互作用的学科,在航空器设计中发挥着至关重要的作用。

人因工程旨在确保系统、设备和环境的设计能够适应人的能力、限制和需求,从而实现高效、安全和舒适的操作。

在航空器设计中,这一理念贯穿始终。

从驾驶舱的布局到座椅的舒适度,从仪表盘的信息显示到操纵杆的手感,每一个细节都与人的因素息息相关。

首先,驾驶舱的设计是航空器人因工程的核心领域之一。

飞行员需要在紧张和复杂的环境中迅速、准确地获取和处理大量信息,并做出关键决策。

因此,驾驶舱的布局必须合理,各种仪器和控制装置的位置、形状和操作方式都要经过精心设计。

例如,重要的飞行仪表应该放置在飞行员的直接视线范围内,并且易于读取和理解。

操纵杆和踏板的设计要符合人体工程学原理,使飞行员能够轻松、精确地控制航空器的姿态和动作。

同时,驾驶舱的照明和色彩搭配也会影响飞行员的视觉感受和注意力,需要进行科学的规划。

座椅的舒适度和安全性也是人因工程关注的重点。

长时间的飞行对飞行员和乘客的身体都会造成一定的负担,因此座椅的设计需要考虑人体的脊椎曲线、重量分布和血液循环等因素。

座椅的材质要具有良好的透气性和缓冲性能,能够减轻震动和压力。

此外,座椅的安全带和头枕的设计要能够在紧急情况下提供有效的保护。

在信息显示方面,清晰、准确和及时的信息传递对于飞行安全至关重要。

仪表盘上的数字、符号和指示灯应该简洁明了,避免造成信息过载和混淆。

现代航空器普遍采用了电子显示屏,这为信息的整合和定制化显示提供了更多可能性。

但同时,也需要注意显示界面的可读性和操作的便捷性,避免飞行员在操作过程中分散注意力。

除了硬件设施,软件系统的设计也不容忽视。

飞行控制系统的逻辑和操作流程要符合人的思维习惯,避免出现复杂和难以理解的操作步骤。

告警系统的声音和灯光信号要能够在第一时间引起飞行员的注意,并清晰地传达危险的性质和程度。

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用人因工程(Human Factors Engineering)是一个专注于人类行为、能力、限制和特点的学科,旨在设计和开发能够最大程度地适应人类能力和需求的产品和系统。

在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中,人因工程起着至关重要的作用。

本文将探讨人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用。

飞机驾驶是一项复杂的任务,需要飞行员处理大量的信息并做出及时的决策。

飞行姿态显示是飞行员在驾驶舱中用来获取飞机当前姿态信息的重要设备,它可以提供飞机的升降、俯仰、滚转等关键参数,帮助飞行员掌握飞机的状态,从而保证飞行的安全和顺利进行。

人因工程在飞行姿态显示设计中的应用,可以使得飞行员更轻松地获取和理解飞机的姿态信息,有助于提高飞行员的工作效率和减轻其认知负荷,进而提高整个飞行操作的安全性和可靠性。

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用体现在界面设计上。

界面设计是通过图形、文字、颜色等元素将信息呈现给用户的过程。

在飞行姿态显示设计中,界面设计需要考虑如何将大量的飞行参数以直观、清晰、易懂的形式呈现给飞行员。

通过人因工程的知识和方法,设计师们可以根据飞行员的认知特点和习惯,选择适合的颜色、图形和文字来展现飞机的姿态信息,使得飞行员能够更快速地理解和掌握飞机的状态,减少信息获取和分析的时间,提高工作效率。

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用是至关重要的。

通过对界面设计、交互设计和信息传达等方面进行科学的分析和研究,设计师们可以更好地满足飞行员的需求,使得飞行姿态显示设备能够更好地适应飞行员的认知特点和工作习惯,提高其工作效率和飞行操作的安全性和可靠性,从而为飞行员的飞行任务提供更好的支持和保障。

在实际的飞行姿态显示设备设计中,人因工程的应用需要综合考虑飞行员的视觉感知、认知特点、工作负荷、操作要求等因素,根据人机工程学的原理和方法,进行合理的设备布局、参数展示和交互设计。

航空器设计中的人机工程学研究

航空器设计中的人机工程学研究

航空器设计中的人机工程学研究在现代航空领域,航空器的设计不仅仅关乎技术的先进性和性能的卓越性,还必须充分考虑人机工程学的原理和应用。

人机工程学旨在优化人与机器之间的交互关系,以提高工作效率、安全性和舒适性。

在航空器设计中,这一学科的重要性愈发凸显。

首先,让我们来了解一下什么是人机工程学。

简单来说,人机工程学是研究人、机器及其工作环境之间相互关系的一门学科。

其目标是通过设计,使得机器和环境能够适应人的生理和心理特点,从而实现高效、安全、舒适的人机交互。

在航空器的驾驶舱设计中,人机工程学的应用至关重要。

驾驶舱是飞行员操作航空器的核心区域,其布局和设备的设计直接影响到飞行员的工作效率和安全。

例如,仪表盘的布局应该清晰明了,重要的信息和控制按钮应该易于触及和操作。

飞行员在飞行过程中需要快速准确地获取各种信息,如果仪表盘的设计不合理,导致信息混乱或者难以读取,就可能会引发操作失误,从而危及飞行安全。

座椅的设计也是一个关键因素。

飞行员在长时间的飞行中需要保持舒适的坐姿,以减少疲劳和身体损伤。

座椅的形状、支撑性、可调节性都要根据人体工程学的原理进行设计。

合适的座椅可以提供良好的腰部和背部支撑,减少脊椎的压力,同时还能够根据飞行员的身高和体型进行调整,确保每个飞行员都能找到最舒适的驾驶位置。

另外,操纵杆和踏板的设计也需要符合人机工程学的要求。

操纵杆和踏板的力度、行程和反馈应该与飞行员的力量和操作习惯相匹配。

如果操纵杆过于沉重或者踏板的反馈不灵敏,飞行员在操作时就会感到吃力,影响对航空器的精确控制。

除了驾驶舱,客舱的设计同样离不开人机工程学。

对于乘客来说,乘坐的舒适性是非常重要的。

座椅的间距、宽度、倾斜角度以及扶手的位置等都需要经过精心设计,以提供足够的腿部空间和舒适的休息姿势。

此外,客舱的照明、温度和湿度控制也会影响乘客的舒适度。

合适的照明可以减少眼睛疲劳,适宜的温度和湿度可以让乘客在飞行过程中感到舒适。

在航空器的设计中,考虑人的视觉和听觉特性也是非常重要的。

飞行器设计中人因工程作用

飞行器设计中人因工程作用

飞行器设计中人因工程作用在当今科技飞速发展的时代,飞行器设计无疑是一项高度复杂且精密的工程。

从飞机到航天器,每一个飞行器的诞生都凝聚着无数科学家、工程师的智慧和心血。

然而,在这一过程中,有一个至关重要却常常被忽视的因素——人因工程。

人因工程,简单来说,就是研究如何使机器、环境适应人的特性,从而实现人、机、环境之间的最佳匹配。

在飞行器设计中,它的作用举足轻重,贯穿了从概念设计到实际运营的整个生命周期。

首先,人因工程在飞行器驾驶舱的设计中发挥着关键作用。

驾驶舱是飞行员与飞行器进行交互的核心区域,其设计的合理性直接影响着飞行安全和效率。

比如,仪表盘的布局和显示方式。

如果仪表盘的信息显示混乱、不清晰,飞行员在紧张的飞行过程中就可能会出现误读,从而导致错误的操作。

人因工程专家会通过对人类视觉感知和信息处理能力的研究,设计出简洁明了、易于读取的仪表盘布局。

同时,控制装置的设计也至关重要。

操纵杆、按钮和开关的位置、形状和操作力度都需要经过精心考量,以确保飞行员在操作时能够轻松、准确地完成动作,并且不会因为操作失误而引发危险。

此外,驾驶舱的座椅舒适度也不容忽视。

长时间的飞行对飞行员的身体会造成很大的负担,如果座椅设计不合理,可能会导致飞行员疲劳,影响其反应能力和判断力。

其次,人因工程对于飞行器的人机交互系统也有着深远的影响。

随着科技的不断进步,飞行器上的电子设备越来越多,人机交互的复杂性也日益增加。

一个良好的人机交互系统能够帮助飞行员更高效地获取信息、做出决策,并执行操作。

例如,飞行管理系统的界面设计应该简洁直观,操作流程应该符合人类的思维习惯。

同时,语音控制系统的引入也为人机交互带来了新的可能性。

通过自然语言的指令,飞行员可以更方便地与飞行器进行沟通,减少手动操作的负担。

但这也需要考虑到语音识别的准确性和可靠性,以及在嘈杂环境下的适应性。

另外,告警系统的设计也是人机交互中的重要环节。

当飞行器出现异常情况时,告警信号应该及时、准确地传达给飞行员,并且要避免过多的误报和漏报,以免造成飞行员的困惑和恐慌。

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用

人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示设计中的应用飞机的驾驶舱是飞机上最重要的控制区域之一,因为它连接了机组人员和飞行控制系统。

在这种环境下,超负荷的工作负担和长时间的操作可以导致飞行员疲劳和注意力分散,从而造成错误。

因此,人因工程在飞机驾驶舱飞行姿态显示的设计中具有重要的应用。

人因工程是科学特别研究和设计人与其他元素(如机器、设备、工作环境和组织系统等)之间的适应性和兼容性的学科。

在飞行姿态显示设计中,人因工程旨在创建一套人机界面,以提高飞行员的效率和安全。

在驾驶舱设计布局方面,人因工程考虑了飞行员的视觉注意力,设备的放置和标识,以及从系统发送给飞行员的信息可读性。

这三个因素是确保驾驶舱正确操作的关键。

其次,在飞行姿态显示方面,人因工程是确保设计兼容飞行员工作的关键。

正确的设计可以帮助飞行员更快地理解飞机的状态,提高控制飞机航线的能力,并减少操作错误。

因此,下面探讨几个重要的设计因素。

第一,设计要符合人眼的习惯和要求。

飞行姿态显示设计应遵循人眼阅读的习惯和要求,使信息更快、更容易阅读和理解。

可以通过尽可能使显示屏幕位于飞行员视线的中心,放大到足够的大小,使飞行员可以准确地看清屏幕上的信息。

第二,设计要易于理解。

设计的信息应直接且精准地反映飞机的飞行状况。

在设计姿态显示时,应考虑明确的指示器,如水平线,以帮助飞行员快速准确地了解机身的倾斜、升降速度等信息。

第三,设计要尽量简化。

信息的密集度应该最小化,以减少飞行员的认知工作量,并避免混淆和不清楚,从而简化了飞行员的操作。

最后,适度的突出和提示有助于提高姿态显示的效果。

通过使用不同颜色或闪烁的方式,可以更容易地分辨出航向,俯仰和起飞状态。

这需要通过科学的人因工程设计来实现。

总之,在飞行姿态显示设计中,人因工程是确保飞行员工作的关键。

当设计符合人眼习惯和要求,易于理解和简化,以及具有适度的突出和提示时,可以最大化飞行员认知姿态状态的能力,从而提高安全性和效率。

人因工程学在飞机设计中的应用

人因工程学在飞机设计中的应用

人因工程学在飞机设计中的应用人因工程学是一门研究人与工作环境相互作用的学科。

它主要致力于提高工作环境的人机适应性,以实现更高的工作效率、更低的错误率、更好的人员安全性和更好的人体健康。

在飞机设计中,人因工程学的应用发挥着至关重要的作用。

本文将详细介绍人因工程学在飞机设计中的应用和它对飞机设计的重要意义。

首先,人因工程学在飞机设计中应用的首要目标是确保飞行员的安全。

在设计飞机时,需要考虑人体因素和人员操作的因素。

许多设计都是从飞行员的角度出发。

安全是设计的基础,没有安全措施的设计不能承受实施的考验。

例如,飞行员的座椅需要经过调整和测试,以确保他们能够正确控制飞机。

过高或过低的座椅会导致安全隐患。

在构建飞机各部分时,也必须确保每个部分的大小、形状、安装和维护方便、造型美观等,以保证高效和安全的人机界面。

其次,飞机的人机工程设计需要考虑工艺。

针对该领域的工艺提供了必不可少的注意点,空间与工具局限的设计的比较,需在人机接口因素中进行重新调整。

比如,在飞机的座椅、机舱存储或飞行控制系统的设计过程中,工艺必须考虑到适当的接口和空间和人员的工作需求,以便在需要时能够提高飞机的维修效率。

同时,人因工程学在飞机设计中还应用于调整飞行过程中的交互方式。

对于飞行的目的和实践,飞行员的直接参与和密切配合非常重要。

对于多人操作的飞机而言,相互之间的协作、配合和控制是至关重要的。

例如,在飞行控制系统的设计中,需要精细调整飞行员所看到的决策的界面,以帮助快速地理解和操作所有操作和反馈。

调整设计可以成功地降低错误、风险和维护成本。

最后,人因工程学在飞机设计中具有显著的经济效益。

通过考虑人因工程学因素,可以减少开发和制造过程中的错误和改进,这有助于降低产品开发周转时间和成本。

同时,通过研究和调整用户操作界面的设计,可以帮助提高飞行员的效率和生产力,进而减少飞行员的操作错误率和风险,提高最终飞行任务的成功率,并降低维护和运营成本。

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人因工程学在飞机驾驶舱空间布局设计中的应用摘要:本文在回顾现有驾驶舱设计中人因工程学主要研究方法的基础上,着重探讨了飞机驾驶舱空间布局设计中人因工程设计原则的具体应用,并对这些设计方法的优劣进行对比和评价,最后提出设计中需要注意的若干问题。

关键词:人因工程学;研究方法;空间布局设计The application of Human Factors Engineering in the cockpit space layout design Abstuction: Based on reviewing the existing primary research method of Human Factors Engineering on the cockpit designing, this article discussed the Human Factors Engineering principle and it’s specific using of aircraft cockpit space layout design, and evaluate the superiority of comparison, finally puts forward some problems need to be taken attention.Keys: Human Factors Engineering; research method; space layout design1 引言根据台湾工效学学会的定义,人因工程是指“了解人的能力与限制,以应用于工具、机器、系统、工作方法和环境之设计,使人能在安全舒适及合乎人性的状况下,发挥最大工作效率和使用效能,并提高生产力及使用者的满意度的学科领域。

”已有的研究表明,人因工程学在增进系统安全,提高人员满意度,和提高系统绩效等方面能发挥很大的作用[1]。

人因学最初的研究范围比较狭小,只涉及军事、工业领域人—机界面交互的一些问题,目前的研究范围已得以扩大,与人类工效学、工程心理学及认知工程学等学科有着紧密的联系,并在核工业、汽车设计、风险评估、航空领域等都产生了广泛的影响。

2 人因工程学的研究进展及研究方法2.1 人因工程学的研究进展及方法人因工程是一门相对年轻、独立和独特的实践性学科 ,其研究与应用重心历经了军事、工业人因工程、消费产品及服务、计算机人因工程等领域阶段 ,到20世纪90年代兴起宏观人因工程和认知人因工程研究后,逐步转移到工业系统。

其研究内容现主要涉及到以下四个方面[2]:1)硬件人因工程:起初称为人-机器接口技术,代表了人因工程学科前30年的主流应用方面 ,最初研究人的生理和知觉特性 ,并将其相关成果应用到操作、显示与工作空间布局的分析、设计和评价等过程中。

这仍然是今天人因工程的最大研究应用领域。

2)环境人因工程:该技术主要研究处于各种环境状态(光、热、噪声和振动等)下时人的能力及其极限。

近几十年来,随着对人与其自然和人造环境间关系的认识和探讨不断深入,该技术不断得到应用和发展。

3)认知人因工程:该技术是随着20世纪60年代硅芯片的诞生及随后的现代计算机革命的兴起,它最初研究的是人们获取和加工信息的方式,现在该技术主要应用于设计或完善系统软件,从而提高其可使用性。

4)宏观人因工程:这是人因工程的最新分支,兴起仅仅10余年。

前述3种类型的研究重心在于单个的操作者和操作小组(子系统) ,可以说是处在“微观”人因工程层次上。

此时人因工程开始着重研究组织系统和工作系统的设计及与此相关的人—机器、人—环境和人—软件等多个接口整体的设计问题。

由于人因工程的全面研究涉及到人类工效学、工程心理学及认知工程学等多个学科,所以其研究方法一般采基础研究和应用研究相结合的方式[3],通过对具体人群、产品和系统等的研究,发展出相应理论、原理,再把研究扩展到不同系统和环境下,力求得到若干可以普遍应用的原理。

研究通常需要进行数据采集,人因工程学研究中数据采集方法有很多种,主要采用的有实验研究法和描述性研究法。

前者通过自然实验或实验室实验来控制自变量和影响自变量变化的环境因素,观察和记录自变量因素引起的因变量的变化;后者直接测量一些变量并评估各个变量间关系的方法,来收集复杂的实际系统的变化数据,并得出实验结论。

2.2 驾驶舱设计中的人因工程学研究现状在过去几十年里,发动机、系统和结构设计等方面的改进大大降低了事故率并提高了飞行效率,但飞行高度、速度、巡航时间的增加及显示系统、操纵系统的高度自动化,却造成对飞行员生理心理负荷的增大,人的因素成为制约飞行安全的主要因素,驾驶舱作为人机接口最突出和集中的地方,其设计的优劣直接关系到飞机飞行的安全,自然成为人因工程学在航空领域的研究重点[4]。

最早在驾驶舱设计中运用人因工程学理论的是美国和日本,他们研制了许多基于人因工程设计理论和原则的计算机辅助软件,并广泛应用于飞机驾驶舱和汽车驾驶舱的设计总,比较典型的代表有:1973年Dayton大学为美空军开发的COMBIMAN软件,主要用于飞机乘务员工作站设计中的视野分析和手部可达性分析;宾夕法尼亚大学设计开发的JACK软件,构建了人体模型和一系列可控的分析工具;德国THCMATH开发的RAMSIS工效分析工具,建立了飞行员以及乘客的姿势仿真模型[5]。

我国的人因工程学理论研究开展较晚,飞机驾驶舱设计主要是借鉴苏联的成果,由于各研究机构的驾驶舱设计规范还不统一,基于人因工程学的驾驶舱统一的设计标准还有待形成。

现在,北航、南航和一些研究部门都取得了一定的成果和开发了一些软件:北京航空航天大学开发的MMES软件,建立了人机工效模拟系统,和模型评价;南京航空航天大学开发的参数化人体模型生成系统,建立了人体尺寸数据库[6]。

目前国内外的诸多研究主要集中于飞机驾驶舱的操作面板设计,利用三维人体模型和虚拟人技术进行驾驶舱的设计以及飞机驾驶舱的人机适配性评价。

为了改善飞行员在复杂情境中对自身状态、飞机状况及周边事态的充分了解和整体把握,增强飞行员的情境意识(situation Awareness)能力,国外目前正在寻求新的信息显示方式和途径,研制开发新型信息显示界面—三维图形数据格式信息显示界面,这种界面可以使飞行员认知反应时间变短,操作错误减少,心理负荷降低,而且情景意识也明显增强。

总之,国内外的研究都在寻求利用CAD技术和计算机图形技术,完善现有参数化三维驾驶舱模型和三维虚拟人体模型和适当的评价模型。

同时在驾驶舱的自动化设计中,强调自动化与飞行员能力及需求的相匹配和兼容,避免忽视人的特性而导致的“过度自动化”或“不当自动化”,寻求以人为本的自动化设计。

3 驾驶舱空间布局设计的人因工程学问题纵观已有的文献资料,我们不难发现,当前的人因工程学研究是把人、机、环境视为相互关联的复杂系统,运用现代科学技术理论和方法进行研究,使系统具有“安全、高效、经济”等综合效能。

驾驶舱设计中的人因工程学研究,就是以人因工程的相关理论知识为基础,对飞机驾驶舱设计元件进行合理布局,使飞行员能舒适、高效和安全驾驶,并顺利完成指定的任务。

飞机驾驶舱的主要设计元件有座椅、驾驶杆、脚踏板和仪表板等,它们的设计关联到不同的相关人因工程学设计原理[7],大致如下:1)座椅设计:此项设计要基于人体坐姿理论的相关知识,包括坐姿舒适角度和人体坐姿体压分布。

坐姿舒适角度和人体体压分布都是通过大量实验得到的,它们对座椅设计元素(座高、座深、扶手高和头枕尺寸等)有着重要指导意义;2)驾驶杆和脚踏板:都属于操作器设计。

此项设计涉及到人手和脚可达性分析和受力分析理论。

根据人体的多刚体系统模型可将人体模型分为上、下肢运动链,应将驾驶杆和脚踏板布置在人手和脚的舒适域内,而仪表板上的控制面板应布置在人手的活动范围内;3)仪表显示设计:属于显示器设计。

此项设计要考虑人体的视域分析理论。

飞机的主要仪表和显示器应设计在飞行员的舒适视野内,且仪表和显示器的指针方式、显示方式等都应参照人因工程学相关标准来设计,便于飞行员观察及识别。

3.1 座椅的人因工程学设计3.1.1 人体坐姿的舒适角度[8]舒适的坐姿,应保证腰曲弧形处于正常状态,腰背肌肉处于松弛状态,从上体通向大腿的血管不受压迫,保持血液正常循环。

因此,最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移,使上体略向上后倾斜,保持上体与大腿夹角在90°~115°,同时,小腿向前伸,大腿与小腿、小腿与脚掌之间也应达到一定角度,如图1所示:图1 舒适的坐姿关节角度在坐姿状态下,支持人体的主要结构是脊柱、盆骨、腿和脚等。

脊柱位于人体背部中线处,由33块短圆柱状椎骨组成,包括7块颈椎、12块胸椎、5块腰椎和下方的5块骸骨及4块尾骨,相互间由肌腿和软骨连接。

腰椎、骸骨和椎间盘及软组织承受坐姿时上身大部分负荷,还要实现弯腰扭转等动作。

正常的姿势下,脊柱的腰椎部分前凸,而至骸骨时则后凹。

在良好的坐姿状下,压力适当地分布于各椎间盘上,肌肉组织上分布均匀的静负荷。

当处于非自然姿势时,椎间盘内压力分布不正常,产生腰部酸疼万疲劳等不适感。

图2为不同姿势下的腰椎曲线:图2 各种不同坐姿下产生的腰椎曲线可见,当人侧卧、躯干与大腿成适度弯曲状时,脊椎形状最接近自然状态。

欲使坐姿能形成几乎正常的脊柱形态,躯干与大腿之间必须有约135°的角度,且在腰椎部有所支承。

3.1.2 人体坐姿的体压分布[9]坐姿的体压分布指人体的质量在靠背和坐垫上的压力分布。

根据人因工程学的研究,最舒适的坐姿应保证:人体的大部分质量应以较大的支承面积、较小的单位压力合理地分布到坐垫和靠背上;压力分布应从小到大平滑地过渡,避免突然变化。

见图3:图3 座椅各部位的受力分布由图3可知,人体重量作用在座椅上的压力并非均布,前面已经分析出,舒适的坐姿是肩部和臀部同时支撑身体重量,应根据各部位所承受压力的大小进行合理布局。

坐垫上的体压分布应使坐骨部分承压最高,由坐骨向周围扩散到臀部外围,压力逐渐降低。

靠背上的体压分布则应以肩胛骨和腰椎骨两个部分承压最高,实现“两点支撑”。

3.1.3 座椅设计的一般人因工程学原则[10]1)座椅的形式、尺度应与坐的目的或动机有关。

正确的座高应使坐者大腿保持水平,小腿垂直,双腿能平放在地面上,以避免大腿底部肌肉承力过多,引起疲劳。

推荐值:35~50CM;2)座椅的尺寸应与相对的人体数据配合。

坐宽的设定应适合于身材高大者,依臀宽的人体测量值设计。

推荐值:430~450CM;3)座椅的设计必须能够提供坐者右足够的支撑与稳定作用。

坐深应按第5个百分位的人体尺寸设计,这使身材矮小者坐姿舒服,身材高大者可以小腿做稳定支持,也不会引起大腿部位的疲劳。

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