民用飞机驾驶舱构型快速设计方法_冯昊成
飞机驾驶舱人机工程设计分析
飞机驾驶舱人机工程设计分析飞机运行环境特殊，如果因为设计不当而影响驾驶效果，很容易出现严重的安全事故。
因此，在对飞机驾驶舱进行设计时，需要确定人机工程核心地位，保证可以为驾驶员提供一个安全、舒适、高效的飞行环境。
文章结合现有设计经验，基于飞机驾驶舱人机工程设计准则体系和布局规则，对设计要点进行了简要分析。
标签：飞机；驾驶舱；人机工程设计合理的驾驶舱，要求可以为飞行员提供飞行信息，使其可以精准的控制飞机，完成飞行任务。
对飞机驾驶舱进行人机工程设计，核心要求对飞机安全、性能进行保障，充分发挥具有的作战效能，提高人机匹配度，为飞行员提供安全舒适的操作环境。
应结合实际情况，对现存不足进行分析，采取有效措施进行优化。
1 飞机驾驶舱人机工程设计分析对飞机驾驶舱人机工程设计内容进行分析，涉及到的学科比较多，包括照明、视觉、色彩、多体动力学、光学以及生物力学等，需要根据实际操作应用需求，做好每个节点的科学设计，确保可以满足飞行员操作要求。
驾驶舱设计可分为需求定义、概念设计、总体设计、详细设计以及试飞几个阶段，在不同阶段均需要明确相应的人工工程设计要点和目的。
例如需求定义阶段，要确定合理的设计理念，并完成需求分析，确定各子系统设备系统需求，并在此基础上完成人因评估输出设计理念评估、需求分析与评估。
概念设计阶段即重点对驾驶舱功能流程与需求操作进行分析，确定概念设计框架，然后便可进行初步设计，做好人机功能分配与操作界面设计，并要适当引入人机工程新型技术与系统功能[1]。
详细阶段则必须要结合驾驶舱工程模拟器对机组工作负荷进行分析，并确定情景意识与人机差错，对飞机操作程序进行优化，为试飞阶段打好基础。
2 飞机驾驶舱人机工程设计要点2.1 人机工程设计要求2.1.1 一体化即控制和显示一体化要求，确定位置与运动关联分析必要性，将功能相关控制和显示设置在一起，并按照操作顺序与功能进行分类，将其设置在最方便位置[2]。
2.1.2 标记标牌任何标记标牌的设计，无论是内容还是位置均需要具有较高的可识别性、解读性，可以根据其内容描述来执行措施避免伤害。
民机驾驶舱优化设计中的飞行评估
民机驾驶舱优化设计中的飞行评估1. 引言1.1 研究背景民用航空产业的快速发展和技术进步，对民机驾驶舱设计提出了更高的要求。
飞行评估作为飞行员在飞行操作中对飞机性能和操控性的评估，在民机驾驶舱优化设计中扮演着至关重要的角色。
随着航空技术的日益发展，飞机飞行性能和操控性要求越来越高，飞行员在飞行过程中需要快速准确地评估飞机状态和飞行环境，以保证飞行安全和效率。
而优秀的民机驾驶舱设计可以提高飞行员的工作效率和舒适度，减少人为失误的可能性，提升飞行安全水平。
对于飞行评估在民机驾驶舱优化设计中的应用，有着重要的现实意义和实践意义。
通过深入研究飞行评估的概念和方法，了解飞行员在驾驶舱设计中的需求，以及航空公司对飞行评估的要求，可以为民机驾驶舱设计的优化提供有力支撑，提高飞行员的工作效率和飞行安全水平。
【研究背景】1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨民机驾驶舱优化设计中飞行评估的重要性和应用，以更好地满足飞行员和航空公司的需求。
通过分析飞行评估的概念和对飞行员需求的理解，可以为驾驶舱设计提供更科学的指导和建议。
了解航空公司对飞行评估的要求，可以帮助优化设计的同时提高航空安全水平。
通过本研究的深入分析和探讨，可以为未来民机驾驶舱设计提供更加全面和考虑周到的优化方案，促进民航产业的发展，并为飞行员提供更安全和高效的工作环境。
1.3 研究意义飞行评估在民机驾驶舱优化设计中扮演着至关重要的角色。
随着民航业的快速发展和飞机制造技术的不断进步，飞行员在面对复杂航行任务时需要更加精准和高效的驾驶舱设计来提高飞行的安全性和效率。
研究如何通过飞行评估来指导驾驶舱优化设计，成为了航空领域的重要课题。
在这个背景下，本研究旨在探讨飞行评估在民机驾驶舱优化设计中的作用和意义。
通过深入研究飞行评估的概念和方法，我们可以更好地理解飞行员在驾驶舱设计中的实际需求，从而帮助航空公司更好地满足飞行员的需求，提高飞行员的工作效率和航行安全水平。
飞机驾驶舱人机一体化设计方法研究
飞机驾驶舱人机一体化设计方法研究一、本文概述随着航空科技的快速发展和飞行任务的不断复杂化，飞机驾驶舱的设计面临着前所未有的挑战。
人机一体化设计作为一种将人的因素与机器功能紧密结合的设计理念，已逐渐成为现代航空器设计的核心要素。
本文《飞机驾驶舱人机一体化设计方法研究》旨在深入探讨飞机驾驶舱人机一体化设计的理论框架、关键技术和实施策略，以期为提高飞行安全性、操作效率以及飞行员的舒适度提供理论支持和实践指导。
本文首先将对飞机驾驶舱人机一体化设计的概念进行界定，明确其内涵与外延，阐述人机一体化设计在航空领域的重要性和必要性。
随后，文章将梳理国内外在飞机驾驶舱人机一体化设计方面的研究成果和实践案例，分析当前设计的现状和不足，为后续的研究工作提供借鉴和参考。
在此基础上，本文将重点探讨飞机驾驶舱人机一体化设计的理论框架，包括设计原则、设计流程、设计评估等方面，为设计实践提供系统的理论指导。
文章还将关注飞机驾驶舱人机一体化设计中的关键技术，如人机交互界面设计、信息显示与控制技术、智能辅助决策系统等，分析这些技术的应用现状和发展趋势。
本文将提出一套飞机驾驶舱人机一体化设计的实施策略，包括设计流程优化、多学科协同设计、飞行员参与设计等方面，为航空器制造商和设计师提供具体的操作指南和实践建议。
通过本文的研究，期望能够推动飞机驾驶舱人机一体化设计的发展，为未来的航空事业贡献智慧和力量。
二、飞机驾驶舱人机一体化设计的基本原则飞机驾驶舱人机一体化设计是一项综合性、系统性的工程，其设计原则旨在确保飞行员与驾驶舱系统之间的交互尽可能高效、安全和舒适。
以下是飞机驾驶舱人机一体化设计的基本原则：以人为本：设计应始终以飞行员的需求和舒适性为核心，确保飞行员在长时间飞行过程中能够保持最佳的工作状态。
驾驶舱布局、操作控件、显示系统等都应适应飞行员的生理和心理特点。
功能性与安全性：驾驶舱的设计应满足飞行任务的所有功能需求，并确保在各种飞行条件下都能提供足够的安全保障。
民机驾驶舱优化设计中的飞行评估
民机驾驶舱优化设计中的飞行评估民机驾驶舱优化设计是民航飞行领域的重要一环，飞行评估作为其中的一个重要方面，关系到飞行员操作的便捷性和飞行的安全性。
随着技术的不断进步和飞行环境的不断变化，飞行评估的设计理念也在不断演变和完善。
本文将探讨民机驾驶舱优化设计中的飞行评估，从飞行员的角度，分析现有设计存在的问题，提出优化设计的建议，并展望未来的发展方向。
一、飞行评估的重要性飞行评估是指在飞机起飞、飞行和着陆过程中，根据飞行员的操作和飞机的状态，对飞行任务的执行情况进行评估和分析的过程。
飞行评估的目的是为了保障飞行安全，提高飞行效率，减少飞行员的工作负担，促进飞机操作的智能化和自动化。
飞行评估的设计需要考虑飞行员与飞机的交互性，飞机的数据处理能力，飞行员的认知负荷和工作效率，以及紧急情况下的人机交互等因素。
一个好的飞行评估设计能够使飞行员更好地理解飞机的状况，更准确地掌握飞行任务的执行情况，更快速地做出决策，并更有效地与飞机进行互动。
二、现有飞行评估设计存在的问题在现有的民机驾驶舱设计中，飞行评估存在一些问题，主要集中在以下几个方面：1.信息呈现方式单一。
目前的飞行评估主要通过显示屏或仪表盘来进行数据的呈现，这种信息呈现方式存在以下问题：一是信息显示不够直观和清晰，飞行员需要大量的时间来理解和分析；二是缺少多维度数据的呈现，可能出现信息遗漏或误解；三是信息呈现过于静态，无法根据飞机状态和飞行任务的变化及时更新。
2.操作界面复杂。
目前的驾驶舱设计中，飞行评估的操作界面往往过于繁琐，需要飞行员频繁切换不同的显示页面和操作方式，增加了认知负荷和工作复杂度，降低了操作效率和飞行安全性。
3.人机交互不够智能化。
现有飞行评估设计中，人机交互往往还停留在传统的“手动输入-显示反馈”模式上，缺乏智能化的交互方式，无法根据飞行员的操作习惯和心理需求来进行个性化的互动，无法充分发挥人的主观能动性。
这些问题导致了飞行评估的设计在实际应用中存在一些不足，制约了飞行员的操作能力和飞行安全性，因此急需进行优化。
民机驾驶舱布局流程设计及应用
民机驾驶舱布局流程设计及应用梁爽;刘庆杰;聂暾;何世伟;张斌【摘要】为减少民机驾驶舱设计迭代次数,提高设计质量和效率,提出了一种民机驾驶舱布局的设计流程;结合适航要求和人机工效分析方法,对飞行员眼位、人体尺寸、内部视界和外部视界、飞行员坐姿、座椅和脚蹬调节行程、中控台尺寸及其它关键部件位置进行了分析和研究;最后,应用提出的民机驾驶舱布局流程进行了公务机驾驶舱布局设计;结果表明,设计的民机驾驶舱布局流程能够快速实现预期设计目标,提高了设计效率,对民机驾驶舱设计具有指导意义.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)002【总页数】3页(P153-155)【关键词】驾驶舱;布局设计;人机工效;适航要求【作者】梁爽;刘庆杰;聂暾;何世伟;张斌【作者单位】成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心,成都610092;成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心,成都610092;成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心,成都610092;成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心,成都610092;成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心,成都610092【正文语种】中文【中图分类】V221民机驾驶舱是飞行管理的人机交互节点，民机驾驶舱设备空间布局设计的宗旨是结合飞行员的生理和心理因素，规划并协调各种显示和控制设备布置和布局，使飞行员在不感到疲劳的情况下完成飞行任务[1]。
由于飞机设计的迭代性和重复性，布局设计的方案会被反复修改优化，因此，在设计的前期定义和梳理出合理的布局设计流程对减少迭代次数和提高设计效率和质量显得尤为重要。
参考文献[1-4]详细论述了民机驾驶舱各设备位置和尺寸的确定以及空间布局设计的方法，但未涉及详细的布局设计流程。
基于现代民用飞机驾驶舱布局设计的现状，结合有关适航条款和人机工效分析方法，梳理并提出了详细的驾驶舱布局设计流程。
最后，应用提出的民机驾驶舱布局流程进行了公务机驾驶舱布局设计。
C919飞机驾驶舱C919 AIRCRAFT COCKPIT
C919飞机驾驶舱C919 AIRCRAFT COCKPIT作者：Yvette来源：《设计》2019年第02期设计者：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院重器看点以人为中心的顶层设计理念“集成”的设计概念可视、可达和操作舒适性历时2个多月，经过各个省市地区的初评、推荐进入全国参加复评和终评三个环节，最终中国商飞上海飞机设计研究院申报的C919飞机驾驶舱当选中国优秀工业设计奖全国十大金奖设计作品。
C919飞机是我国大力实施创新驱动发展战略、建设创新型国家的标志性工程，对于我国经济社会发展具有重要意义。
而驾驶舱作为C919飞机的指令中枢，对保障飞机的安全运营、乘客的生命安全和乘坐舒适性起着决定性作用。
C919飞机驾驶舱秉承“以人为中心”的顶层设计理念，贯彻了现代工业设计思想，将信息获取、飞机操纵等功能、性能、当代先进技术及美学完美地融合在有限的空间内，将安全、高效、環保、舒适的设计目标融入到设计的各环节中，为飞行员创造了唯一的安全舒适的工作环境。
驾驶舱强调“集成”的设计概念，注重从用户的角度出发，综合考虑用户的工作流程和行为习惯等因素进行设计。
多项安全设计技术，极大保障飞行安全，有效降低飞行员在正常、非正常和应急状况下的机组工作负荷;驾驶舱的显示技术，以机组任务为基础，综合考虑信息重要性、使用顺序、使用频率等因素，为飞行员提供高品质的显示界面，保持良好情景意识，充分体现智能驾驶舱的特点。
技术创新方面，采用4块曲面保形流线风挡，有效改善飞行员的视野，提高了全机气动特性;采用先进的电传侧杆操纵，减轻控制系统重量、改善飞机操纵品质;具有完全自主知识产权的国际先进飞行控制律与包线保护、机组告警、闭环式电子检查单技术，极大保障飞行安全，有效降低机组工作负荷;采用大屏幕综合显示器，平显、视景增强和合成视景等先进显示技术，以机组任务为基础，综合考虑信息重要性、紧迫性、使用频率等因素，为飞行员提供高品质的显示界面，保持良好情景意识，充分体现智能驾驶舱的特点。
飞机驾驶舱几何建模方法研究
2023-10-27
目 录
• 研究背景和意义 • 国内外研究现状和发展趋势 • 飞机驾驶舱几何模型构建方法 • 飞机驾驶舱几何模型优化方法 • 飞机驾驶舱几何模型在飞行仿真中的应用 • 结论与展望
01
研究背景和意义
研究背景
飞机驾驶舱是飞行员操作飞机的关键区域，其设计直接关系到飞行安全和操作效 率。
研究不足与展望
现有研究主要集中在飞机驾驶 舱的几何建模方法，尚未考虑 其他因素，如材料特性、机械 性能等。
在进行三维重建时，对于一些 细节部分的处理还不够完善， 需要进一步优化。
未来可以进一步拓展研究范围 ，将几何建模方法应用到其他 领域，如汽车驾驶舱、船舶驾 驶舱等。
未来可以深入研究驾驶舱内的 空气动力学特性，以及其对飞 行性能的影响，为飞行器的设 计和优化提供更多参考。
粒子群优化算法
将飞机驾驶舱几何模型看作一组粒子，通过粒子 群优化算法搜索最优解，以实现模型优化。
适应度函数
根据模型质量和计算效率定义适应度函数，引导 粒子向最优解移动。
粒子群更新
通过粒子间的信息交流和共享，更新粒子群的位 置和速度，以实现全局搜索和局部寻优。
基于遗传算法的方法
遗传算法
将飞机驾驶舱几何模型看作一个生物个体 ，通过遗传算法进行优化。
基于三维建模软件的方法
01
02
03
3D软件建模
利用如SolidWorks、 Catia等三维建模软件， 对驾驶舱进行几何建模。
精度控制
通过调整建模参数和精度 设置，控制模型精度。
模型优化
进行模型优化，去除冗余 和无效面，提高模型质量 。
基于图像的方法
图像采集
飞行器舱段结构快速设计方法研究_蔡敏
DOI ：10．3969/j．issn．2095－509X．2013．05．005飞行器舱段结构快速设计方法研究蔡敏，肖任勤，胡善刚，鲍永定（湖北航天技术研究院总体设计所，湖北武汉430040）摘要：分析了飞行器舱段结构传统设计方法中存在反复修改、重复性工作量大、设计效率低等问题，研究了产品快速设计方法，提出了一种基于CAD /CAE 集成的舱段结构快速设计方法，并运用Visual C ++开发语言，结合数据库、人机交互等技术，开发了飞行器舱段结构快速设计平台，实现了飞行器舱段结构的快速设计，缩短了产品开发周期。
关键词：飞行器结构;快速设计;CAD /CAE 集成中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：2095－509X （2013）05－0019－04在短期内设计出满足客户个性化要求、质量可靠、性能优良的产品，是企业在激烈的市场竞争中占据有利地位的关键。
快速设计技术是当前市场在产品多样化、系列化、需求多变的形势下提出并发展起来的。
快速设计，又称快速响应设计，是一种以缩短产品开发周期，提高产品设计质量为目的的现代设计方法［1］。
飞行器的舱段结构是飞行器系统的重要组成部分，它主要由各个舱段、各种升力面和各种必需的机构以及外部零件组成。
本文以飞行器的舱段结构为例，研究快速设计方法在飞行器结构设计上的应用。
飞行器的舱段有天线罩、仪器舱、有效载荷舱、动力舱、舵机舱等，各舱段有序地连接成一个整体，外部产生气动力，内部构成一个完整的承力系统，承受并传递飞行器在运输、停放、储存和飞行工况下的载荷，保证飞行器完成设计任务［2］。
1飞行器舱段结构快速设计1．1飞行器舱段结构传统设计方法飞行器典型舱段的骨架结构一般包括前端框、后端框、环向筋、纵向筋、蒙皮等，飞行器舱段结构在设计过程中尤其是方案论证阶段一般都需要对上述各个结构形式、参数等进行调整或者修改。
传统的设计方法流程如图1所示，设计人员在三维造型软件中一步一步手动绘制模型，再由专业的结构分析人员将模型导入分析软件中进行计算，将分析得到的结果反馈给设计人员，设计人员根据结果对结构参数进行修改、调整，重复上述步骤，直到得到符合设计要求的产品为止。
民航飞机内饰设计技巧与方法
民航飞机内饰设计技巧与方法摘要：目前民航飞机是乘客远程出行的首选交通工具，航空公司可能更加注重对于民航飞机的研发制造，而其室内装饰设计不仅能够体现自身价值，同时还能提高乘客的乘坐环境，做好飞机的内饰设计能够从一定程度上提升市场价值。
在本文通过探讨民航飞机内饰设计的原则以及分别从造型，色彩，照明角度展开分析，希望能给相关工作人员提供帮助。
关键词：民航飞机；内饰；设计；技巧；民航飞机是利用内燃机提供动力的，这种飞机不以最大速度飞行，主要考虑到了以下三点，分别是经济性，舒適性，其次则是安全性和飞机的寿命，常见的民航飞机由波音747，波音757，波音777等。
近年来我国在民航飞机研发方面投入了大量的精力，相比过去的飞机来说主要体现在节能环保方面，高效率的能量消耗，同时飞机噪声低，航程远，燃油效率高，此外安全系数高。
在设计上总体布局灵活，具有较高性能这种飞机能够满足特殊用途需要，民航飞机最直接的服务对象是普通群众，它的主题内饰设计主要就是为了能够服务于大众，增强民航飞机的内饰设计主要是为了能够给乘客提供更加舒适，安全，愉悦的乘车环境，内饰设计主要包括对于驾驶舱，客仓，厨房，洗漱室这四部分的设计，在对民用飞机进行内饰设计过程中也要求设计者具有较高的设计能力以及高端的设计构思，并能够结合美学理论将其实际应用于科技工程中。
一、民航飞机内饰设计原则（一）人性化因素。
相比普通的住宅室内设计一样，民航飞机内饰设计同样也需要满足经济适用性与维护性，美观等要求，给乘客呈现一种简单舒适的风格，主要的服务理念是为了提高乘客的乘坐环境，其次是为了给乘客留下较为深刻的印象。
因此在对民航飞机进行内饰设计过程中需要遵循人性化环境因素，在设计方案时，需要综合考虑不同乘客的情感因素，并将其作为主要的参考因素，结合不同乘客的身体，心理，年龄等情况进行人性化设计，还要符合当前社会流行趋势进行总体结构布局，在考虑视觉效果的同事还要使一些重要的标识鲜明清晰，最后要保证舱内的照明和温度，湿度适中，对于设计意图和方案的修改需要基于人性化的基础上进行。
一种民用飞机座舱显示控制设计方法
一种民用飞机座舱显示控制设计方法程静菲 孙军奎中国航空无线电电子研究所 上海 200241摘要：座舱显示与控制系统是飞机航空电子系统的重要组成部分。
航空电子系统的高速发展，对座舱显示系统的综合化、模块化和人机交互的要求越来越高。
这些人机交互通过多功能显示器上的画面显示和多功能窗口格式调用以及飞行员的控制器输入来实现。
对显示画面控制提供了一种有效的设计方法，通过综合模块化航电显示控制和综合显示单元显示控制对多功能显示器的画面的窗口分配，以及飞行员通过多功能控制器对主菜单和快捷菜单的选择，实现不同画面的切换和显示；并对显示内容的手动画面重构和显示器失效时自动画面重构提供相应的显示画面重构方法，以保证重要的显示画面和飞行员需要调用的显示画面始终可以在显示器上正常显示。
关键词：座舱显示与控制系统 人机交互 显示控制 手动显示重构 自动显示重构中图分类号：V19文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)03-0004-05A Design Method for the Cockpit Display and Control of CivilAircraftCHENG Jingfei SUN JunkuiChinese Aeronautical Radio Electronics Research Institute, Shanghai, 200241 ChinaAbstract:The cockpit display and control system is an important component of the avionics system of aircraft. With the rapid development of the avionics system, the requirements for the integration, modularization and human-computer interaction of the cockpit display system are becoming increasingly high, and these human-computer interactions are achieved through screen displays on multifunctional displays, the format call of multi‐functional windows and the controller input of the pilot, which provides an effective design method for display screen control. The display control of integrated modular avionics and the display control of integrated display units are used to allocate the windows of the screens of multifunctional displays, and pilots select the main menu and shortcut menu through the multifunctional controller, so as to achieve the switch and display of different screens. And corresponding display screen reconstruction methods are provided for the manual screen reconstruction of dis‐played content and automatic screen reconstruction in case of display failure, so as to ensure that important display screens and display screens that pilots need to call can always be displayed normally on the display.Key Words: Cockpit display and control system; Human-computer interaction; Display control; Manual display reconstruction; Automatic display reconstruction在现代航空电子系统中，综合座舱显示控制系统承担着航电系统的集中显示和集中控制任务，使飞行员能够高效地获得所需的信息，有效地减轻飞行员的工作负荷。
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要： 为在方案设计阶段提高民用飞机总体方案的设计质量和形成效率， 研究了 ， 民用飞机驾驶舱构型的设计措施 并在一个开放式的飞机总体设计环境中实现了这一功能 ． 定 义了飞机机身坐标系， 研究了确定驾驶员设计眼位、 驾驶舱布置和风挡参数化设计与模型构建 的方法． 建立了交互式民机驾驶舱构型二 、 三维快速设计环境． 在此基础上， 实现了驾驶舱模型 的自动化调整， 为总体设计阶段进行多学科设计优化奠定了基础 ． 通过设计实例证明了该方法 的有效性． 词： 飞机设计； 驾驶舱布置； 风挡设计； 参数化造型； 自动化调整 中图分类号： V 221 关 键 文献标识码： A 5965 （ 2012 ） 03028506 文 章 编 号： 1001-
1． 2
驾驶员设眼位参数确定方法 驾驶员眼位是驾驶员中心线的眼睛位置． 在
设计时作为设计人员在驾驶舱内标定的一个特征 驾驶员眼位是确定外部视界、 座椅位置和驾驶 点， 舱内部布置的基准和出发点， 是方案阶段最重要 的设计参数． 在本文所实现的民机驾驶舱交互式 设计环境中采用基于标准人的统计方法
［3 ］
图1
机身坐标系定义
过从库中选择所需的标准人和配置设计眼位点即 可在系统中自动化地完成驾驶员布置 ． 2 ） 座椅参数化布置． 座椅布置以设计眼位和 驾驶员布置为前提， 目标是保证 95 % 范围内统计 尺寸的人的眼位都能调节到设计眼位上， 同时满 足可达性要求． 座椅布置的参数化描述包括： ①座 椅数量； ②各座椅布置定位点坐标； ③座椅的几何 模型信息和属性信息． 在民机驾驶舱交互式设计 环境中设计者可以以设计眼位和驾驶员布置为约 束， 交互式完成驾驶舱座椅的参数化布置 ． 座椅的 几何模型可以从外部导入， 也可以通过系统的座 椅数据库选用已有成品座椅几何模型 ． 3 ） 其他驾驶舱主要设备参数化布置． 其他驾 驶舱主要设备包括主仪表板， 驾驶员中央仪表板，
2012 年 3 月 第 38 卷 第 3 期
北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
March 2012 Vol． 38 No. 3
民用飞机驾驶舱构型快速设计方法
冯昊成
摘
罗明强
刘
虎
武
哲
（ 北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京 100191 ）
［12 ］
1 ） 设计眼位高 z e 的基准 “ 0” 位为驾驶舱地板 的上表面． 设计眼位高的计算公式为 z e = H50% p e － H1g （ 1） z e 表示设计眼位高； H50% 表示 50% 标准人身 式中， ； p 高 e 表示正坐眼位高与人体高的百分比数； H1g 表示标准人体重统计值在 1 g 飞行时的下沉量． 在 系统的标准人体库中选择中国人中等身材标准人 得到的推荐眼位高尺寸为 1 230 mm． 2 ） 设计眼位横坐标 Y e 根据中国人中等身材 标准 人 统 计 值 给 出 的 推 荐 尺 寸 为 ± 507 ． 5 ～ ±533 ． 4 ； 设计眼位纵向坐标 X e 综合考虑驾驶舱设 备的可达性由设计人员在系统中交互式输入确 定． 1． 3 驾驶舱参数化布置及几何构建 驾驶舱布置的主要设计任务是以驾驶员设计 眼位为中心进行驾驶员布置、 座椅布置、 仪表板等 驾驶舱地板布置和驾 其他驾驶舱主要设备布置、 驶舱舱段隔板布置． 以下针对各个项目的参数化 描述与几何构建方法分别进行说明 ． 1 ） 驾驶员参数化布置． 驾驶员布置设计作为 座椅布置、 设备布置的空间约束和人机工效验证 的中心节点对后续的驾驶舱设计评估具有重要作 用． 驾驶员布置的参数化描述包括： ① 驾驶员数 量； ②驾驶员的几何模型信息和属性信息 ； ③驾驶 员人体姿势； ④驾驶员布置空间定位点坐标． 驾驶 员布置设计方法是将 50 % 人体尺寸的坐姿标准 人模型以中心线的眼睛位置为参考点布置在设计 眼位点上． 在后续的座椅布置和设备布置中有时 还需要使用 5 % ～ 95 % 人体尺寸范围中的标准人 进行验证布置． 在本研究所实现的民机驾驶舱交
［14 ］ 互式设计环境中， 参照 GJB4856 —2003 建立了 中国运输机飞行员标准人体三维模型库 ． 这样， 通
1
驾驶舱构型参数化描述及建模
在方案设计阶段， 民机驾驶舱构型设计工作 布置主要部件和 的重点是确定驾驶员设计眼位、 风挡构型设计
［13 ］
． 下面将从参数化描述、 设计方
法和几何建模等方面针对各项设计工作进行说 明． 1． 1 坐标系定义 机身及驾驶舱相关部分的坐标系 Oxyz 定义 如图 1 所示， 通常情况下将机头最前点设置为坐 Oy 轴与 Ox 轴垂 标原点． Ox 轴沿机身纵向设置， Oz 轴与 Ox、 Oy 轴垂直， 直沿机翼展向设置， 沿右 手坐标系方向设置．
总体设计是飞机研发过程中一个非常重要的 尽管占整个飞机研制过程的时间相对较短 阶段， 且费用较少， 但在总体设计阶段需要做出大部分 对飞机设计工作具有全局性影响的重大决策 ， 并 且决定一种飞机约 80% 的全寿命周期成本
［1－2 ］ ［3 ］
飞行员的操作舒适性， 引起疲劳和误操作， 对飞机 ［5 ］ 驾驶的安全性和飞行员的身体健康非常不利 ． 因此有必要在设计前期对驾驶舱设计进行尽可能 全面的考虑， 建立相关辅助设计手段， 为后续的驾 驶舱详细设计奠定基础． 受飞机设计的数字化、 信息化需求驱动， 国内 外针对计算机辅助飞机概念设计方法与支持手段 开展了大量的研究， 并产生了若干计算机辅助飞 机概念设计系统
［6－11 ］
．
驾驶舱是民用飞机飞行控制的人机交互节点 ． 与许多人机界面的设计一样， 飞机驾驶舱设计是 一个复杂的设计过程 ， 在方案阶段即需要考虑 诸多的设计要素． 驾驶舱设计不合理会直接影响
［4 ］
， 但在这些手段和系统中尚
0214 ； 网络出版时间： 20120309 10 ： 36 收稿日期： 2011网络出版地址： www． cnki． net / kcms / detail /11． 2625． V． 20120309． 1036． 001． html “民用飞机总体设计支撑软件” 基金项目： 工业和信息化部 基金资助项目 feng_slamdunk@ 163． com． 作者简介： 冯昊成（ 1986－ ） ， 男， 北京人， 博士生，
Rapid cockpit configuration design method research
Feng Haocheng Luo Mingqiang Liu Hu Wu Zhe
（ School of Aeronautic Science and Engineering，Beijing University of Aeronautics and Astronautics，Beijing 100191 ，China）
Abstract： In order to improve the efficiency of civil airplane design in conceptual design phase，the design method of civil airplane's cockpit was studied． The functionality was achieved in an open aircraft conceptual / preliminary design system． The coordinate of fuselage was defined． The method of defining eye design position of cockpit was studied． The method of cockpit layout and the parametric design and modeling method of windshield was presented． Based on these methods an interactive rapid design environment of civil airplane's cockpit was constructed． Automatic adjustment for the cockpit was implemented，which was the basis for multidisciplinary design optimization in conceptual design phase． A design instance is given to illustrate the effectiveness of the methods． Key words： aircraft design； cockpit layout； windshield design； parametric modeling； automated adjustment
286
北 京 航 空 航 天 大 学 学 报
2012 年
缺乏专门针对驾驶舱的设计模块， 不能完成驾驶 舱构型设计和几何建模工作， 所以急需建立相关 的计算机辅助支撑手段以降低设计人员的设计难 度， 进一步提高飞机总体设计质量和效率 ． 本文针 对民机驾驶舱构型的参数化描述和建模、 驾驶舱 交互式设计环境的开发与实现和驾驶舱设计方案 并以北京航空 的自动化调整等问题开展了研究， 航天大学自主研发的开放式飞机总体设计系统 OpenCADS （ Open Conceptual Aircraft Design Sys为基础， 提出了民机驾驶舱构型参数化设 计和自动化调整方法， 进行了系统实现， 建立了民 机驾驶舱交互式设计环境并完成了驾驶舱设计实 例． tem）
给出
ye ， z e ） 的设计参考推荐值， 设计眼位点 E （ x e ， 在系 统的飞行员标准人体模型库中选择设计所需的标 系统中采用 准人即可得到相应的眼位点推荐值， 的设计计算方法如下：