人因工程學(xué)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、23/23人因工程學(xué)在飛機(jī)駕駛艙空間布局設(shè)計(jì)中的應(yīng)用摘要：本文在回顧現(xiàn)有駕駛艙設(shè)計(jì)中人因工程學(xué)主要研究方法的基礎(chǔ)上，著重探討了飛機(jī)駕駛艙空間布局設(shè)計(jì)中人因工程設(shè)計(jì)原則的具體應(yīng)用，并對(duì)這些設(shè)計(jì)方法的優(yōu)劣進(jìn)行對(duì)比和評(píng)價(jià)，最后提出設(shè)計(jì)中需要注意的若干問(wèn)題。關(guān)鍵詞：人因工程學(xué)；研究方法；空間布局設(shè)計(jì)The application of Human Factors Engineering in the cockpit space layout designAbstuction: Based on reviewing the existing primary research method of Huma

2、n Factors Engineering on the cockpit designing, this article discussed the Human Factors Engineering principle and its 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

3、 Engineering; research method; space layout design1 引言根據(jù)臺(tái)灣工效學(xué)學(xué)會(huì)的定義，人因工程是指“了解人的能力與限制，以應(yīng)用于工具、機(jī)器、系統(tǒng)、工作方法和環(huán)境之設(shè)計(jì)，使人能在安全舒適及合乎人性的狀況下，發(fā)揮最大工作效率和使用效能，并提高生產(chǎn)力及使用者的滿意度的學(xué)科領(lǐng)域?！币延械难芯勘砻?，人因工程學(xué)在增進(jìn)系統(tǒng)安全，提高人員滿意度，和提高系統(tǒng)績(jī)效等方面能發(fā)揮很大的作用1。人因?qū)W最初的研究范圍比較狹小，只涉及軍事、工業(yè)領(lǐng)域人機(jī)界面交互的一些問(wèn)題，目前的研究范圍已得以擴(kuò)大，與人類(lèi)工效學(xué)、工程心理學(xué)及認(rèn)知工程學(xué)等學(xué)科有著緊密的聯(lián)系，并在核工業(yè)、汽車(chē)設(shè)計(jì)、

4、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、航空領(lǐng)域等都產(chǎn)生了廣泛的影響。2 人因工程學(xué)的研究進(jìn)展及研究方法2.1 人因工程學(xué)的研究進(jìn)展及方法人因工程是一門(mén)相對(duì)年輕、 獨(dú)立和獨(dú)特的實(shí)踐性學(xué)科 ,其研究與應(yīng)用重心歷經(jīng)了軍事、工業(yè)人因工程、消費(fèi)產(chǎn)品及服務(wù)、計(jì)算機(jī)人因工程等領(lǐng)域階段 ,到20世紀(jì)90年代興起宏觀人因工程和認(rèn)知人因工程研究后,逐步轉(zhuǎn)移到工業(yè)系統(tǒng)。其研究?jī)?nèi)容現(xiàn)主要涉及到以下四個(gè)方面2：1）硬件人因工程：起初稱為人-機(jī)器接口技術(shù)，代表了人因工程學(xué)科前30年的主流應(yīng)用方面 ,最初研究人的生理和知覺(jué)特性 ,并將其相關(guān)成果應(yīng)用到操作、顯示與工作空間布局的分析、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)等過(guò)程中。這仍然是今天人因工程的最大研究應(yīng)用領(lǐng)域。2）環(huán)境人

5、因工程：該技術(shù)主要研究處于各種環(huán)境狀態(tài)(光、熱、噪聲和振動(dòng)等)下時(shí)人的能力及其極限。近幾十年來(lái),隨著對(duì)人與其自然和人造環(huán)境間關(guān)系的認(rèn)識(shí)和探討不斷深入,該技術(shù)不斷得到應(yīng)用和發(fā)展。3）認(rèn)知人因工程：該技術(shù)是隨著20世紀(jì)60年代硅芯片的誕生及隨后的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)革命的興起，它最初研究的是人們獲取和加工信息的方式,現(xiàn)在該技術(shù)主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)或完善系統(tǒng)軟件,從而提高其可使用性。4）宏觀人因工程：這是人因工程的最新分支,興起僅僅10余年。前述3種類(lèi)型的研究重心在于單個(gè)的操作者和操作小組(子系統(tǒng)) ,可以說(shuō)是處在 “微觀” 人因工程層次上。此時(shí)人因工程開(kāi)始著重研究組織系統(tǒng)和工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及與此相關(guān)的人機(jī)器、人環(huán)境

6、和人軟件等多個(gè)接口整體的設(shè)計(jì)問(wèn)題。由于人因工程的全面研究涉及到人類(lèi)工效學(xué)、工程心理學(xué)及認(rèn)知工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科，所以其研究方法一般采基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究相結(jié)合的方式3，通過(guò)對(duì)具體人群、產(chǎn)品和系統(tǒng)等的研究，發(fā)展出相應(yīng)理論、原理，再把研究擴(kuò)展到不同系統(tǒng)和環(huán)境下，力求得到若干可以普遍應(yīng)用的原理。研究通常需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，人因工程學(xué)研究中數(shù)據(jù)采集方法有很多種，主要采用的有實(shí)驗(yàn)研究法和描述性研究法。前者通過(guò)自然實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室實(shí)驗(yàn)來(lái)控制自變量和影響自變量變化的環(huán)境因素，觀察和記錄自變量因素引起的因變量的變化；后者直接測(cè)量一些變量并評(píng)估各個(gè)變量間關(guān)系的方法，來(lái)收集復(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)的變化數(shù)據(jù)，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。2.2 駕

7、駛艙設(shè)計(jì)中的人因工程學(xué)研究現(xiàn)狀在過(guò)去幾十年里，發(fā)動(dòng)機(jī)、系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)大大降低了事故率并提高了飛行效率，但飛行高度、速度、巡航時(shí)間的增加及顯示系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)的高度自動(dòng)化，卻造成對(duì)飛行員生理心理負(fù)荷的增大，人的因素成為制約飛行安全的主要因素，駕駛艙作為人機(jī)接口最突出和集中的地方，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到飛機(jī)飛行的安全，自然成為人因工程學(xué)在航空領(lǐng)域的研究重點(diǎn)4。最早在駕駛艙設(shè)計(jì)中運(yùn)用人因工程學(xué)理論的是美國(guó)和日本，他們研制了許多基于人因工程設(shè)計(jì)理論和原則的計(jì)算機(jī)輔助軟件，并廣泛應(yīng)用于飛機(jī)駕駛艙和汽車(chē)駕駛艙的設(shè)計(jì)總，比較典型的代表有：1973年Dayton大學(xué)為美空軍開(kāi)發(fā)的COMBIMAN軟件

8、，主要用于飛機(jī)乘務(wù)員工作站設(shè)計(jì)中的視野分析和手部可達(dá)性分析；賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的JACK軟件，構(gòu)建了人體模型和一系列可控的分析工具；德國(guó)THCMATH開(kāi)發(fā)的RAMSIS工效分析工具，建立了飛行員以及乘客的姿勢(shì)仿真模型5。我國(guó)的人因工程學(xué)理論研究開(kāi)展較晚，飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)主要是借鑒蘇聯(lián)的成果，由于各研究機(jī)構(gòu)的駕駛艙設(shè)計(jì)規(guī)范還不統(tǒng)一，基于人因工程學(xué)的駕駛艙統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還有待形成。現(xiàn)在，北航、南航和一些研究部門(mén)都取得了一定的成果和開(kāi)發(fā)了一些軟件：北京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)的MMES軟件，建立了人機(jī)工效模擬系統(tǒng)，和模型評(píng)價(jià)；南京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)的參數(shù)化人體模型生成系統(tǒng)，建立了人體尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)6。目前國(guó)內(nèi)外

9、的諸多研究主要集中于飛機(jī)駕駛艙的操作面板設(shè)計(jì)，利用三維人體模型和虛擬人技術(shù)進(jìn)行駕駛艙的設(shè)計(jì)以及飛機(jī)駕駛艙的人機(jī)適配性評(píng)價(jià)。為了改善飛行員在復(fù)雜情境中對(duì)自身狀態(tài)、飛機(jī)狀況及周邊事態(tài)的充分了解和整體把握，增強(qiáng)飛行員的情境意識(shí)(situation Awareness)能力，國(guó)外目前正在尋求新的信息顯示方式和途徑，研制開(kāi)發(fā)新型信息顯示界面三維圖形數(shù)據(jù)格式信息顯示界面，這種界面可以使飛行員認(rèn)知反應(yīng)時(shí)間變短，操作錯(cuò)誤減少，心理負(fù)荷降低，而且情景意識(shí)也明顯增強(qiáng)?？傊?，國(guó)內(nèi)外的研究都在尋求利用CAD技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，完善現(xiàn)有參數(shù)化三維駕駛艙模型和三維虛擬人體模型和適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)模型。同時(shí)在駕駛艙的自動(dòng)化設(shè)計(jì)中

10、，強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化與飛行員能力及需求的相匹配和兼容，避免忽視人的特性而導(dǎo)致的“過(guò)度自動(dòng)化”或“不當(dāng)自動(dòng)化”，尋求以人為本的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。3 駕駛艙空間布局設(shè)計(jì)的人因工程學(xué)問(wèn)題縱觀已有的文獻(xiàn)資料，我們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的人因工程學(xué)研究是把人、機(jī)、環(huán)境視為相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)理論和方法進(jìn)行研究，使系統(tǒng)具有“安全、高效、經(jīng)濟(jì)”等綜合效能。駕駛艙設(shè)計(jì)中的人因工程學(xué)研究，就是以人因工程的相關(guān)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，對(duì)飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)元件進(jìn)行合理布局，使飛行員能舒適、高效和安全駕駛，并順利完成指定的任務(wù)。飛機(jī)駕駛艙的主要設(shè)計(jì)元件有座椅、駕駛桿、腳踏板和儀表板等，它們的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)到不同的相關(guān)人因工程學(xué)設(shè)計(jì)原理7，大

11、致如下:1）座椅設(shè)計(jì)：此項(xiàng)設(shè)計(jì)要基于人體坐姿理論的相關(guān)知識(shí)，包括坐姿舒適角度和人體坐姿體壓分布。坐姿舒適角度和人體體壓分布都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得到的，它們對(duì)座椅設(shè)計(jì)元素（座高、座深、扶手高和頭枕尺寸等）有著重要指導(dǎo)意義；2）駕駛桿和腳踏板：都屬于操作器設(shè)計(jì)。此項(xiàng)設(shè)計(jì)涉及到人手和腳可達(dá)性分析和受力分析理論。根據(jù)人體的多剛體系統(tǒng)模型可將人體模型分為上、下肢運(yùn)動(dòng)鏈，應(yīng)將駕駛桿和腳踏板布置在人手和腳的舒適域內(nèi)，而儀表板上的控制面板應(yīng)布置在人手的活動(dòng)范圍內(nèi)；3）儀表顯示設(shè)計(jì)：屬于顯示器設(shè)計(jì)。此項(xiàng)設(shè)計(jì)要考慮人體的視域分析理論。飛機(jī)的主要儀表和顯示器應(yīng)設(shè)計(jì)在飛行員的舒適視野內(nèi)，且儀表和顯示器的指針?lè)绞?、顯示方式

12、等都應(yīng)參照人因工程學(xué)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，便于飛行員觀察及識(shí)別。3.1 座椅的人因工程學(xué)設(shè)計(jì)3.1.1 人體坐姿的舒適角度8舒適的坐姿，應(yīng)保證腰曲弧形處于正常狀態(tài)，腰背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血管不受壓迫，保持血液正常循環(huán)。因此，最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移，使上體略向上后傾斜，保持上體與大腿夾角在90115，同時(shí)，小腿向前伸，大腿與小腿、小腿與腳掌之間也應(yīng)達(dá)到一定角度，如圖1所示：圖1 舒適的坐姿關(guān)節(jié)角度在坐姿狀態(tài)下，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、盆骨、腿和腳等。脊柱位于人體背部中線處，由33塊短圓柱狀椎骨組成，包括7塊頸椎、12塊胸椎、5塊腰椎和下方的5塊骸骨及4塊尾骨，相互間由肌腿和

13、軟骨連接。腰椎、骸骨和椎間盤(pán)及軟組織承受坐姿時(shí)上身大部分負(fù)荷，還要實(shí)現(xiàn)彎腰扭轉(zhuǎn)等動(dòng)作。正常的姿勢(shì)下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骸骨時(shí)則后凹。在良好的坐姿狀下，壓力適當(dāng)?shù)胤植加诟髯甸g盤(pán)上，肌肉組織上分布均勻的靜負(fù)荷。當(dāng)處于非自然姿勢(shì)時(shí)，椎間盤(pán)內(nèi)壓力分布不正常，產(chǎn)生腰部酸疼萬(wàn)疲勞等不適感。圖2為不同姿勢(shì)下的腰椎曲線：圖2 各種不同坐姿下產(chǎn)生的腰椎曲線可見(jiàn)，當(dāng)人側(cè)臥、軀干與大腿成適度彎曲狀時(shí)，脊椎形狀最接近自然狀態(tài)。欲使坐姿能形成幾乎正常的脊柱形態(tài)，軀干與大腿之間必須有約135的角度，且在腰椎部有所支承。3.1.2 人體坐姿的體壓分布9坐姿的體壓分布指人體的質(zhì)量在靠背和坐墊上的壓力分布。根據(jù)人因工程學(xué)

14、的研究，最舒適的坐姿應(yīng)保證:人體的大部分質(zhì)量應(yīng)以較大的支承面積、較小的單位壓力合理地分布到坐墊和靠背上;壓力分布應(yīng)從小到大平滑地過(guò)渡，避免突然變化。見(jiàn)圖3：圖3 座椅各部位的受力分布由圖3可知，人體重量作用在座椅上的壓力并非均布，前面已經(jīng)分析出，舒適的坐姿是肩部和臀部同時(shí)支撐身體重量，應(yīng)根據(jù)各部位所承受壓力的大小進(jìn)行合理布局。坐墊上的體壓分布應(yīng)使坐骨部分承壓最高，由坐骨向周?chē)鷶U(kuò)散到臀部外圍，壓力逐漸降低?？勘成系捏w壓分布則應(yīng)以肩胛骨和腰椎骨兩個(gè)部分承壓最高，實(shí)現(xiàn)“兩點(diǎn)支撐”。3.1.3 座椅設(shè)計(jì)的一般人因工程學(xué)原則101）座椅的形式、尺度應(yīng)與坐的目的或動(dòng)機(jī)有關(guān)。正確的座高應(yīng)使坐者大腿保持水平，

15、小腿垂直，雙腿能平放在地面上，以避免大腿底部肌肉承力過(guò)多，引起疲勞。推薦值：3550CM；2）座椅的尺寸應(yīng)與相對(duì)的人體數(shù)據(jù)配合。坐寬的設(shè)定應(yīng)適合于身材高大者，依臀寬的人體測(cè)量值設(shè)計(jì)。推薦值：430450CM；3）座椅的設(shè)計(jì)必須能夠提供坐者右足夠的支撐與穩(wěn)定作用。坐深應(yīng)按第5個(gè)百分位的人體尺寸設(shè)計(jì)，這使身材矮小者坐姿舒服，身材高大者可以小腿做穩(wěn)定支持，也不會(huì)引起大腿部位的疲勞。推薦值：350400CM；4）座椅的設(shè)計(jì)必須能使坐者改變其姿勢(shì)，并提供防滑。飛機(jī)操縱位于飛行員前方，故座面傾角不可過(guò)分后傾，脊椎因身體的前傾拉伸會(huì)破壞正常的腰椎曲線，造成背部肌肉疲勞。推薦值：4 6；5）座椅的靠背設(shè)計(jì)。特

16、別是在腰部的支撐，可降低脊椎所產(chǎn)生的緊張壓力?？勘硟A角是指坐面與靠背的夾角。從保持正常自然形態(tài)的脊柱，增加舒適感角度看，靠背傾角度取為115較為合適。6）坐墊必須有充分的襯墊和適當(dāng)?shù)挠捕龋怪兄趯⑷梭w的壓力分布于坐骨結(jié)節(jié)附近。坐墊應(yīng)該軟硬適度，可使臀部壓力值大為降低。3.2 飛機(jī)操縱器的人因工程學(xué)設(shè)計(jì)3.2.1 手臂的操縱力已有的實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，坐姿下手臂的操縱力如下，見(jiàn)圖4:圖4 手臂的操作力測(cè)定方向圖具體的手臂操作角度和力度，見(jiàn)表1：表1 手臂在不同角度和方向的操作力 單位：N3.2.2 操縱器設(shè)計(jì)的人因工程學(xué)原則11飛機(jī)駕駛艙內(nèi)的操縱器分為兩類(lèi)：一類(lèi)是尺寸較大的操縱器，另一類(lèi)是尺寸

17、較小的操縱器。尺寸較大的操縱器有操操作盤(pán)、操縱桿、舵蹬、襟翼和起落架手柄、油門(mén)桿或手柄等。運(yùn)動(dòng)方向主要有前、后、左、右運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，通常以手或腳操縱。尺寸較小的操縱器主要有氣壓調(diào)定旋鈕、無(wú)線電旋鈕、儀表板燈光調(diào)節(jié)鈕等。需要遵循的一般原則有：1）駕駛桿的設(shè)計(jì)原則：控制桿的運(yùn)動(dòng)形式有前后推拉，左右推拉和圓錐運(yùn)動(dòng)?？刂茥U的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)設(shè)定的位移量和操縱力決定。當(dāng)操縱角度較大時(shí)，控制桿端部應(yīng)設(shè)置球狀手把?？刂茥U的操縱角以3060為宜，一般不超過(guò)90?？刂茥U的位移量隨控制桿的運(yùn)動(dòng)方不同而不同，當(dāng)控制桿前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，最大為350mm;控制桿左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，最大為950mm。一用手操縱操縱器時(shí)，控制桿的阻力一般為9N

18、。2）操縱器應(yīng)設(shè)置在飛行員肢體能夠達(dá)到的范圍內(nèi)，并能毫無(wú)阻力地完成整個(gè)移動(dòng)范圍，不必使用過(guò)大的力量。根據(jù)Barnes關(guān)于手的最大和最優(yōu)活動(dòng)范圍的研究，駕駛艙內(nèi)各種操縱器在配置上應(yīng)注意將使用頻率高的、重要的操縱器放在前方正常范圍的作業(yè)區(qū)內(nèi)，將使用頻率低的或在特定情況下使用的，放在靠近最大活動(dòng)范圍的作業(yè)區(qū)內(nèi)。見(jiàn)圖5：圖5 身體各部分的最大和最優(yōu)活動(dòng)范圍3）操縱器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能標(biāo)準(zhǔn)化，以便于飛行員在改裝機(jī)型后能在相同的位置找到該操縱器，操縱器的功能也應(yīng)一致。4）功能不同的操縱器在顏色、形狀上應(yīng)有足夠大的區(qū)別，以免飛行員誤用。如襟翼手柄、與起落架手柄的大小、形狀和顏色編碼等應(yīng)有所區(qū)分。例如符號(hào)式操縱

19、器的采用，將人類(lèi)觸覺(jué)容易辨認(rèn)和視覺(jué)容易再認(rèn)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，減少了飛行員誤用操縱器的機(jī)率。5）操縱器的排列應(yīng)注意邏輯性和順序，在使用順序上有前后關(guān)系的操縱器應(yīng)排放在相鄰位置，功能上有聯(lián)系的操縱器也應(yīng)成組排列，還要注意操縱器和顯示器的一致性。6）操縱器應(yīng)具有可靠性防護(hù)性或者錯(cuò)誤操作保護(hù)，為飛行員的錯(cuò)誤操作提供挽回的余地。3.3 飛機(jī)儀表顯示的人因工程學(xué)設(shè)計(jì)3.2.1視域分析121）視野由人因工程學(xué)相關(guān)理論可知，視野是當(dāng)人的頭部和眼球不動(dòng)時(shí)，人眼能觀察到的空間范圍，通常以角度表示。在水平面內(nèi)最大固定雙眼視野為180，擴(kuò)大的視野為190，在標(biāo)準(zhǔn)線視線左右各1020視野內(nèi)可以辨別字，在標(biāo)準(zhǔn)視線左右各53

20、0視野內(nèi)可以辨別字母，在標(biāo)準(zhǔn)視線左右各3060范圍時(shí)顏色視野，人最敏銳的視力是在標(biāo)準(zhǔn)視線兩側(cè)各1的視野內(nèi)。在垂直面內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)視線為水平視線，最大固定視野為115，標(biāo)準(zhǔn)視線上方55，下方60，擴(kuò)大的視野為150，站立時(shí)的自然視線低于水平線10，坐著時(shí)自然視線低于水平線15。人在松弛的狀態(tài)中，站著和坐著時(shí)的自然視線偏離標(biāo)準(zhǔn)視線分別是30和38。2）視距視距是人在工作過(guò)程中正常的觀察距離。觀察各種顯示裝置時(shí)，視距過(guò)遠(yuǎn)或過(guò)近都會(huì)影響認(rèn)讀速度和準(zhǔn)確性。一般應(yīng)根據(jù)觀察目標(biāo)的大小和形狀以及工作要求確定視距，一般操作的視距范圍在380mm760mm之間，在 560mm處最為宜適宜。觀察時(shí)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角度，左右均不宜

21、超過(guò)45，上下均不宜超過(guò)30。3）視區(qū)分布13人眼的視區(qū)分為水平方向視區(qū)和垂直方向視區(qū)兩部分。對(duì)于水平方向視區(qū)，10以內(nèi)為最佳視區(qū)，此區(qū)域內(nèi)人們辨別物體最清晰；30以內(nèi)為良好視區(qū)，人們需要集中注意力才能正確辨認(rèn)物體；120以內(nèi)為最大視區(qū)（飛行員頭部不轉(zhuǎn)動(dòng)，只以眼睛掃視），對(duì)處于120邊緣的物體，人們需要高度集中注意力才能識(shí)別。對(duì)于垂直方向視區(qū)，視水平線以下10以內(nèi)為最佳視區(qū);視水平線向上10和向下30的范圍內(nèi)為良好視區(qū);視水平線向上60和向下70的范圍內(nèi)為最大視區(qū)。因而，采取坐姿時(shí)，儀表板的高度一般不高于視水平線10，不低于視水平線45，最好與駕駛員眼高相平。見(jiàn)圖6：圖6 坐姿操作時(shí)面板與地面

22、的傾角3.2.2 顯示器設(shè)計(jì)的十三條原則依據(jù)以上人體視域分析的特點(diǎn)，在進(jìn)行顯示器設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要結(jié)合顯示器的物體特性、所支持的任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示器和顯示任務(wù)的最佳匹配。以下是設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循的十三條基本人因工程學(xué)原則：1）知覺(jué)原則：增強(qiáng)顯示器的易讀性或易聽(tīng)性；避免絕對(duì)判斷的局限性；注意自上而下加工（心理定勢(shì)）；冗余增益；可辨別性。2）心理模型：形如其表；運(yùn)動(dòng)一致。3）注意原則：將訪問(wèn)信息的消耗降到最低；接近相容原則；多資源利用原則。4）記憶原則：利用視覺(jué)信息降低記憶負(fù)荷；預(yù)測(cè)輔助原則；顯示方式一致性原則。3.2.3 儀表板顯示設(shè)計(jì)14飛機(jī)上裝載的主要儀表包括了高度表、姿態(tài)儀、空速表、航向表、坡度位標(biāo)

23、器和垂直速度指示器，在這些儀表設(shè)計(jì)中主要采用的人因工程學(xué)原理如下：1）一致性原則：現(xiàn)在飛機(jī)上裝載的駕駛艙儀表都是按照“基本T分布“的形式來(lái)排列的，即：姿態(tài)儀位于最中心的位置，空速表位于姿態(tài)儀左側(cè)，高度表在右側(cè)，姿態(tài)儀下方為航向儀，坡度指示器和垂直速度指示器分別位于姿態(tài)儀的左下方和右下方。這種固定的儀表顯示方式避免了飛行員在換機(jī)型飛行時(shí)因儀表排列不同而引起的思維混亂，減少了其查找信息的時(shí)間和工作量，方便飛行員迅速做出判斷。2）使用頻率準(zhǔn)則和重要性原則：駕駛艙儀表的T形分布將使用頻率最高，也是最重要的儀表姿態(tài)儀放在最中間，從而在各種情境下都能為飛行員迅速而形象地提供飛機(jī)的俯仰和坡度信息。3）顯示相

24、關(guān)性或使用順序準(zhǔn)則：駕駛艙儀表的T形分布在姿態(tài)儀的四周分列了和它關(guān)聯(lián)最緊密的5個(gè)儀表空速表、高度表、航向儀、坡度指示器和垂直速度指示器，這使使飛行員在進(jìn)行飛行時(shí)能迅速獲取所需的全部關(guān)鍵飛行信息，將注意力、心理加工的負(fù)荷降到最低，集中在艙內(nèi)外情境監(jiān)察和飛機(jī)操控上，保證了安全飛行。3）功能準(zhǔn)則：駕駛艙儀表將功能相近或相關(guān)的顯示器結(jié)合在一起，最大限度的減少了飛行員信息加工的負(fù)荷量。如：自動(dòng)定向儀、甚高頻全向無(wú)線電指向標(biāo)、水平位置指示器等，它們將航向、氣壓、飛機(jī)高度等信息以刻度、數(shù)值等方式結(jié)合在一起，確保了飛行員在短時(shí)間內(nèi)一次性收集齊當(dāng)前飛行任務(wù)所需的所有關(guān)鍵信息，節(jié)約了時(shí)間，也減少了其工作負(fù)荷。4）

25、結(jié)構(gòu)分組原則：儀表板上分布較多儀表時(shí)，應(yīng)將儀表按其功能或操作順序分為若干個(gè)組，分片區(qū)布置在儀表板上。各區(qū)段間可用不同的線條、不同顏色、不同圖案以及較大的間隔空間加以分隔，以方便飛行員的辨認(rèn)和操作。見(jiàn)圖7：圖7 民機(jī)儀表板顯示器布置框架圖5）指針刻度的顯示原則：根據(jù)人因工程學(xué)設(shè)計(jì)原則的易讀性原則、冗余增益原則、心理定勢(shì)原則、形如其表原則和利用視覺(jué)信息降低記憶負(fù)荷原則，指針刻度的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于飛行員的辨認(rèn)和判斷。首先，刻度的最小值一般應(yīng)按視角為10左右來(lái)確定，當(dāng)視距為750Inln時(shí)，刻度大約在12.5mm來(lái)選定，當(dāng)觀察時(shí)間很短（0.250.5秒）時(shí)，刻度可取為2.33.8mm間距；其次，儀表刻度代

26、表的相應(yīng)數(shù)值應(yīng)用數(shù)字標(biāo)在刻度線上，便于識(shí)別，對(duì)圓形儀表，不論儀表刻度盤(pán)運(yùn)動(dòng)還是指針運(yùn)動(dòng)刻度表述的順序應(yīng)按照順時(shí)針?lè)较蛞来卧龃?，刻度盤(pán)上的標(biāo)數(shù)應(yīng)盡量取整數(shù)，避免采用小數(shù)和分?jǐn)?shù)；再次，為方便認(rèn)讀和簡(jiǎn)化顯示，儀表指示的形式應(yīng)符合飛行員的預(yù)期心理定勢(shì)。4 總結(jié)和展望綜上分析，我們可以看到，飛機(jī)駕駛艙空間布局的人因工程設(shè)計(jì)主要是考慮人的生理、心理特點(diǎn)對(duì)飛行員操作產(chǎn)生的影響，并在狹小的駕駛艙空間內(nèi)對(duì)各種顯示器、控制器和操縱器進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和排列，以方便飛行員及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取飛行信息和完成飛行操作，保證飛行安全。駕駛艙空間布局人因工程學(xué)設(shè)計(jì)的宗旨是幫助機(jī)組對(duì)飛機(jī)的安全操作 ,采用直觀、高效的系統(tǒng)裝置能提高顯示器、操縱器設(shè)備對(duì)飛行員操縱的適應(yīng)性，幫助機(jī)組人員完全意識(shí)到整個(gè)操縱過(guò)程中飛機(jī)的狀態(tài)和飛行路徑所發(fā)生的改變 ,便于機(jī)組即時(shí)判斷、決策。從人的因素的角度對(duì)駕駛艙內(nèi)元件的設(shè)計(jì)和功能分配進(jìn)行分析，能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更符合飛行員的軀體結(jié)構(gòu)、生理和心理特征，以便以飛行員為中心，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)界面的最佳匹配，對(duì)保證更加高效、安全、舒適的飛行是很