直升机座舱显示器探究研究

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1、直升机座舱显示器探究研究［摘要］为了增强直升机飞行、机务等人员对座舱中显示器相关知识的理解和掌握，本文从显示器设计要求和几个典型显示器的分析研究入手，从使用的角度阐述了各显示器的特点，并展望了显示器的发展，为相关人员在设计分析、特情处置和维修保养等环节提供理论支撑和知识储备。［关键词］座舱显示器分析人机交互界面的合理设计与飞行效益有着直接关系，直升机座舱是飞行员信息的主要来源，亦是操纵直升机的工作场所，机器通过显示器向人传达信息，人通过操纵器向机器传达信息。对自己的工作场所及其所包含的资源了解越多、越透彻，将越利于对这些资源进行合

2、理地管理。本文仅对座舱显示器进行初步分析。一、座舱显示器设计的一般要求良好的信号显示设计应该遵循以下原则：一是容易看到；二是在显示器的位置排列上，应该按照逻辑关系进行排列，最好是相应的显示器与控制器排列较近；三是显示器的布局应该标准化；四是信号显示应该是可靠的和不容易发生故障，即使发生了故障亦能够有信号显示以便及时提醒飞行员，使他明确地知道故障之所在，在必要的时候还应该提示飞行员应该采取的措施。根据以上原则，在显示器设计中便应该考虑以下两个问题：1•视觉的生理学限度相关研究表明，人的视野范围在水平方向左右离中心线大约94度，而上方

3、离视中心线是50度，下方为70度，这样的视野就决定了显示器可以安装的面积。介于上述视觉生理学限度，首先应把仪表板安装在离眼的适当距离内，以便使飞行员观察时调节眼睛的焦距不至于太费劲。一般而言，眼睛与仪表板之间的最佳距离是72厘米，仪表板的布局应尽可能与视线垂直；其次要考虑到眼睛的调节力，从近处向远处调节焦距需要费一定时间，这就会对视觉反应时起延迟作用。在目视飞行中，飞行员约有一半时间花在直升机座舱外到直升机座舱内的眼睛位置变换，即阅读仪表后需要向外观察，然后再将视线由外移向仪表板±o正是由于这一原因，电子光学显示器（如平视显示器）

4、的采用可认为是有利的，这种显示器能够把显示内容附加到飞行员所见到的外景上面。2.标准化仪表布局一“基本T分布”过去，在一些直升机上，各种飞行仪表凌乱地布满了直升机座舱仪表板，各种机型之间，甚至同一种类不同型号直升机之间的仪表分布都不是按同一标准进行排列的，这就给改机型的飞行员带来了极大的困难。解决这一问题的途径之一便是使直升机座舱的仪表分布标准化。“基本T分布”位于飞行员的正前方，其目的是将最重要的仪表安置在最显眼、最易被飞行员觉察到的位置上。在“T”分布中，姿态仪位于最中心的位置，原因是该仪表是飞行员观察频率最高的仪表，是低能见

5、度条件下真实天地线的替代物，它能迅速而形象地为飞行员提供直升机的俯仰和坡度（倾斜）信息。其他仪表，如左侧的空速表，右侧的气压高度表、下方的航向仪表和升降速度表构成了一个"T”形状。二、地平仪地平仪是所有仪表中最重要的仪表，它向飞行员提供直升机相对于天地线的机体横向和机体纵向姿态。它存在一定缺陷诱发飞行员出错，众所周知，一个广为人们接受的显示器设计原则是显示器指针的运动方向应该与相关的控制器运动一致才符合人的思维习惯，这一原则也称之为“控制显示”一致性原则。有的地平仪设计标准是仪表内的模型直升机（【小飞机指针）固定不动，而人工地平线

6、运动。当飞行员向右压杆、直升机向右带坡度时，人工地平线向左倾斜，模型直升机不动。当飞行员向左压杆、直升机向左带坡度时，人工地平线则向右倾斜，向后拉杆、直升机带仰角时地平线向下移动，当向前推杆、机头下俯时地平线却向上移动。这种人工地平线运动而模型直升机不动的姿态显示方式常被称作由内向外看的显示（参见图l-a）o它反应的是飞行员由直升机座舱风档看出去地平线的变化情况。人的因素专家认为这样的设计完全是以工程学原理为依据的，而没有充分考虑到人类的习惯反应问题。飞行实践也表明大多数飞行学员在学习飞行之初都感到很难解释地平仪的指示。常见的表现

7、是将左右坡度混淆，甚至出现反操纵。此时飞行教员也许会告诉学员：'‘除非你想象自己是从直升机正前方的一个小洞看出去的，否则你便会认为仪表显示的天地线运动飞行错了。”事实上，即使是成熟的飞行员，在紧急情况下和情绪过于紧张时，本能的行为习惯也仍有可能出现。在人类航空史上，因反向操纵所引起的飞行事故亦并非少见。与上述设计思想相反的一个事例是由外向内看的姿态显示方式。这种姿态显示方式是：人工地平线不动，而仪表内的模型直升机（小飞机指针）运动，即当飞行员向右压杆,直升机向右带坡度时，仪表内的模型直升机也向右倾斜，人工地平线保持不动，当向左压杆

8、、直升机向左带坡度时，模型直升机也向左倾斜。这种显示方式常被人们称作由外向内看的显示方式（参见图l-b）o它所反应的是直升机姿态的实际变化状况，是假设飞行员从直升机座舱外看直升机姿态变化的情况。这类显示方式常见于前苏联设计的直升机。新学飞行的学员以