“航空小课堂”第三期：走进飞行员的私密空间——驾驶舱

开讲啦

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飞机很多人都乘坐过，但有几个人亲眼见识过驾驶舱？绝大多数航空公司出于安全考虑，飞行途中是严格禁止乘客进入驾驶舱的；而对于普通大众来说，军机的驾驶舱就更加“神秘不可见”了。

今天，让我们从飞机设计师的角度，来帮大家揭开驾驶舱的神秘面纱，聊聊驾驶舱的“前世今生”。

航空小课堂

军、民机驾驶舱的异同

图1 军机驾驶舱逻辑示意图

飞机驾驶舱是一个集成、高效的人机环境，为飞行员提供感知飞机整体状态、实时操控飞机的人机接口。飞行员需要掌握飞机的飞行速度、飞行高度、导航参数、油量信息等与飞行息息相关的参数，然后下达飞行指令实现对飞机的操纵，所有的这些都由飞行员在驾驶舱内完成。

一般来讲，目前军、民机驾驶舱内布置的主要设施有:仪表板（主仪表板、中央仪表板）、显示器、驾驶员操纵台（含操纵器件）、座椅、照明装置等。

由于飞机功能需求的差异，不可避免地导致了军、民机驾驶舱存在着一定差别，主要体现在以下两个方面：

在驾驶舱布局方面：军用作战类飞机对机动性、飞行速度等性能有较高要求，驾驶舱往往采用单座或者串座、并座的布局形式，布局紧凑，使飞机具有更好的气动外形；而民用客机则通常采用并座的驾驶舱布局，正副驾驶并排就坐。

在驾驶舱配置方面：军机需要执行作战任务，因此驾驶舱中配置有武器控制面板、雷达信号显示设备、电子对抗控制面板等与作战相关的设备；而这些设备在民用客机中是没有的。

驾驶舱布局原则：“以飞行员为中心”

飞机驾驶舱是驾驶员工作的场所，其特点是空间小、仪器多、功能和安全性要求高。因此，驾驶舱设计应坚持“以人为中心”原则，确保“驾驶员视界良好，满足相关规范要求；操纵台和仪表板上布置的设备具有良好的可达性，便于机组成员操作；设备分布与分工合理，符合机组成员的操作习惯；座椅等设备布置符合人机工程学，等等。”

在具体设计上，飞机设计师们考虑的因素就更多更细了，比如：驾驶舱设计应符合“静暗座舱”的设计理念，以保证在正常工作状态下，舱内无任何指示告警灯亮起，无任何声音告警，以减少驾驶员注意力分散；非正常状态下，舱内对应的故障指示灯亮起，并伴随音响告警，以引起飞行员的注意。

比如，驾驶舱应根据最小飞行机组成员能胜任的工作负荷来布局，操纵台和仪表板上布置的设备应具有良好的可达性和操作简易性；驾驶舱及其设备必须能使最小飞行机组在执行职责时不致过分专注或疲劳；如果备有供第二驾驶员使用的设施，则必须能从任一驾驶座上以同等的安全性操纵飞机。

比如，驾驶舱设计应具有一定的容错和防错性。具体来讲：设备的功能模块化布局，使人机界面更加合理，具有逻辑性，避免飞行员的误动；危险开关有特别提示，提醒飞行员防止误动，位置也应放在特殊位置，尽量远离常用电门，并设置防错台阶，防止飞行员操纵其他电门时碰挂；在逻辑设计上下功夫，使飞行员的某些误动无效，如地面收起落架，空中放伞等；仪表、显示器的合理设计，避免飞行员的错误判读；危险状态和错误操纵的提示，使飞行员及时发现故障和错误，尽快改正。

再比如，驾驶舱内应使用隔热和隔音材料；驾驶舱的构造必须做到在雨或雪中飞行时，不会出现可能使机组人员分心或损害结构的渗漏；驾驶舱设备的振动和噪声特性不得影响飞机的安全运行，等等。

而对于飞行员操作至为关键的控制显示设备，现代飞机的设计、布置也颇有讲究：一是采用大型显示器，使过去由各个显示器所显示的信息综合一体化；二是按任务特征对控制显示设备成组布置，把重要信息放在驾驶员正前方，长时间显示的信息放在侧旁，使驾驶员的视线转移及身体姿态的变化减到最小，降低驾驶人员工作负担；三是采用窗口式的图形用户接口环境，防止直感操作的输入错误如误动等引起差错。

为确保飞行员能在舒适的环境下有效开展工作，除仪表板、显示器等上述提到的主要设施外，驾驶舱内一般还会安装如下设备：遮阳板（每个驾驶员位置）、可卸或易处理的废物箱、备用灯泡贮藏箱、话筒（每个驾驶员和观察员位置）、检查用表夹、地图存放袋（每个驾驶员位置）、头戴耳机（每个驾驶员和观察员位置）、资料存放盒、氧气面罩（每个驾驶员和观察员位置）、防烟目镜（每个驾驶员观察员和位置）、应急斧、灭火瓶、应急撤离设备或装置、救生衣贮藏箱（每个驾驶员和观察员位置），等等。总之一句话，要尽量多地替飞行员考虑，使其工作起来舒适、舒服、方便。

驾驶舱设计的演变与发展

图2 采用机械式仪表的波音707驾驶舱

早期的飞机驾驶舱采用的是机械仪表，在空间有限的仪表板上需要布置高度指示计、空速表、地平仪、油量表等为数众多的仪表设备，从而导致早期飞机驾驶舱中仪表布局较为繁杂。这种布局特点，从早期波音707的驾驶舱的设计中可见一斑。

其实呀，飞机驾驶舱的演进大致可非分为两个阶段：上世纪70年代以前沿着从简单到复杂的道路发展，驾驶舱内的各类仪表和开关不断增多，且渐趋饱和；70年代末期开始，随着航空电子技术的不断发展，又开始由复杂趋向简明：现代化的液晶显示器替代了传统机械式仪表，驾驶舱内饰布局舒适度也大大提升。在航电系统的综合管理与调度下，空速、姿态、导航等飞行参数信息以简洁易读的方式呈现给飞行员，极大地体现了以人为本、用户和谐的设计理念。

图3 配备液晶显示器的空客A380驾驶舱

随着时代进步，越来越多的新技术将被应用到飞机驾驶舱的设计当中。这些技术革新，始终围绕着一个关键词——以人为本。这些体现以人为本的驾驶舱设计理念包括主观负荷评估技术、眼动系统、手势跟踪系统、生物电势分析等。

其中，主观负荷评估技术目的在于评估飞行员的脑力负荷，在飞行员负荷过大时及时对飞行员做出警示以保证飞行安全。眼动系统可用于目标快速、精确锁定。人眼注视目标时，视轴可以跟踪移动的目标，根据这一特性，通过对眼球定位，即可对目标方向进行锁定。手势跟踪系统旨在提升指令输入效率以及监测异常状态，潜在的应用包括借助手势输入指令、监控飞行员操作手势预测异常操作等。最后，特定的骨骼运动、大脑活动对应特定的肌电图和脑电图，通过在皮肤表面粘贴电极监测生物电势，可以达到监测个体警觉性和脑力负荷的效果。

从开放式设计到封闭式设计，从传统的机械式仪表到高度集成的数字化仪表，从分离的仪表设备设计方式，再到集中式和分布式仪表系统布局理念，飞机驾驶舱设计理念经历了多次变革。然而，这些变革远没有停止，相信，未来的驾驶舱设计很可能会经历更具颠覆性的革新。

航空工业一飞院搭建了飞机驾驶舱模拟平台，为驾驶舱设备的功能验证、飞行训练提供了实践环境。同时，在驾驶舱设计、模拟飞行训练方面形成和积累一系列方法和经验。由一飞院设计的大运、新舟700已具备了现代化的驾驶舱——大屏幕液晶显示器将飞行参数进行综合显示，简洁明了直观；同时各个设备的控制面板在驾驶舱中布局紧凑，界面友好，小空间大视野，使飞行员能在愉悦的状态下飞行。

铲除黑恶痞霸势力，得民心、顺民意！

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编辑：凉柠、黎明｜审核：青葵

本文转自：航空工业一飞院