基于jack的民机驾驶舱可视性评估研究new

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1、万方数据第40卷第5期2010年9月航空计算技术AeronauticalConlputing7rechniqueV01．40No．5Sep．2010基于JACK的民机驾驶舱可视性评估研究谭正文，薛红军，苏润娥(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：针对JACK在民机驾驶舱可视性评估中的不足，提出了一种在JACK环境下计算飞行员视角度数的算法，并利用TcL／风和脚hon语言按照该算法开发了一个视角计算模块。最后经过与CArrIA软件计算结果的对比证明了所提算法的正确性。开发的模块弥补了JACK软件

2、的不足。关键词：JACK；二次开发；民机；驾驶舱；可视性；视角中图分类号：仍91．9文献标识码：A文章编号：1671．654x(2010)05．0079．03引言JACK是一个目前较为成功的人体建模仿真与工效评估软件，该软件提供了简洁的人体模型，直观的用户界面，完整的人体测量学数据库，丰富的作业姿势库，完善的人机工效评估工具包以及强大的人体运动仿真能力。其用户包括NASA、美国国家科学基金会、英国国防部人类服务中心等。西北工业大学是国内较早引进JAcK软件的单位之一，在使用中，我们发现主要面向汽车工程的JA

3、CK用在航空领域时存在一些不足。如：在对某型民机驾驶舱的可视性进行评估时，JACK能够生成逼真的飞行员的二维视窗图和三维视锥图，能给评估者一个定性评估结果，但这对要求严格的民机驾驶舱可视性评估来说是不够的。HB7496—97规定了民机驾驶舱外视野的最小视界，对各个方向的视角度数要求都做了定量的要求，遗憾的是JACK现有的相关功能模块无法定量地显示飞行员眼位点沿各个规定方向的视角度数。基于上述原因，我们提出了一种在JAcK环境下计算飞行员眼位点沿各个方向视角度数的算法，并利用TcL／，11【和P汕on语言按照

4、该算法开发了一个视角计算模块，最终弥补了JACK软件在民机驾驶舱可视性评估中的不足。1视角算法1．1坐标变换算法涉及三个坐标系的坐标变换，分别是：JACK环境下的总体坐标系，原点位于JACK环境中默认点处；飞行员眼位点(图1中的bottom-head．sight点，简记为C点)坐标系，原点位于飞行员设计眼位点处；飞行员头部转动轴坐标系，原点位于飞行员头部转动轴与眼位运动平面的交点(图1中的bottom—head．s0点，简记为M点)。由于头部转动轴为一条位于设计眼位点后部84mm处的竖直轴线，故肘点局部坐标

5、系相当于C点局部坐标系沿+Z方向平移84mm后的结果。图lC点与肘点局部坐标系如图l所示，假定C点的总体坐标为(‰，，，。，z。)，偏转角度为(a。，卢。，％)，朋点的总体坐标为(菇。，，，。，％)，偏转角度与c点相同。其中坐标值单位为cm，偏转角度值单位为弧度。由于M点在c点局部坐标系下坐标为(O，0，8．4)，总体坐标系通过平移及旋转得到C点局部坐标系，故艏点在两个坐标系下的关系：收稿日期：20lO．04—14基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2010CB734101)作者简介：谭正文(

6、1986一)，男，云南曲靖人，硕士研究生，研究方向为飞行器设计、人机与环境工程。万方数据·80·航空计算技术第40卷第5期l0O10O0石。0)，。lz。0l0cosa。0sina。0O—sina。0cosa。01co黾晚0siq陵010一si峨Oco印。001cos钆’一sin％00siny。cos7。0O0O10O01O08．41假定观察目标点P在总体坐标系下的坐标为(％，蚱，乃)，在M点局部坐标系下的坐标为(戈，)，，彳)，则：l0O一菇m010一)，mO0l—z帆010cos(一a。)Osin(一a

7、。)0cos(一y。)一sin(一y。)0Osin(一y。)cos(一y。)O0l0O010一sin(一a。)cos(一a。)O建立坐标变换方程后，就可以将JACK环境下各个点的坐标值(总体坐标系坐标值)转换为飞行员头部转动轴坐标系下的坐标值，从而使用算法。1．2水平视角算法如图2所示，设计眼位点在C点，观察目标点分布在cP线上，则观察目标点在眼位运动平面上的投影分布在CQ线上。注意：飞机航向沿一z方向；头部转动轴为一条位于设计眼位点后部84mm处的竖直轴线，代表飞行员头部转动时中心轴线，沿y方向。水平视角

8、为c口线与航向线在眼位运动平面内的夹角，由图2得：1)当cQ线分别位于航向线左侧或右侧180。内v时，水平视角为：a=arctgl÷i；l‘2)当CQ线分别位于航向线左侧或右侧180。处时，水平视角均为：理=90。；图2肘点处局部坐标系3)当cQ线分别位于航向线左侧或右侧180。外cos(一尻)0一sin(一卢。)0时，水平视角均为：d=仃一arctgI÷I。1．3垂直视角算法如图3所示，垂直视角为CQ线与cP线