CN105539854B - 一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台，座舱底座上设有滑动导轨，滑动导轨上从前至后依次滑动连接脚蹬、驾驶杆和座椅。驾驶杆的高度能调节；座椅的高度和角度均能调节；座舱前方仪表板上设有角度能调节的显示面板；飞机座舱上还设有能前后调节的油门杆和若干个能柔性调节的控制面板。采用上述结构后，能服务于过程设计，能够分析不同位置时飞行员的脚部可达性，腿部动作姿势；能够用于分析不同夹角身姿的舒适性；能够实现不同构型条件方案的快速构建、对比分析不同方案的优劣、以及用于飞机座舱人机工效多指标综合评估；还能够对比小屏独立显示与大屏综合显示方案下飞行员的认知特性，以及显示面板与飞行员的视觉范围匹配。

Description

一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台

技术领域

本发明涉及一种航空人机工效评估设备，特别是一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台。

背景技术

飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台是实现座舱快速布局和人机工效评估的有效技术途径。目前半物理的飞机座舱多为飞行模拟器或静态样机，其中模拟器往往以训练飞行员为目的，难以满足座舱的人机工效设计与评估需要，而静态样机则是最终布局方案的展示，无法服务于过程设计。因此，急需一种能够满足飞机座舱快速工效设计方案构建与评估的系统平台。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台，该飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台能服务于过程设计，能够分析不同位置时飞行员的脚部可达性，腿部动作姿势；能够用于分析不同夹角身姿的舒适性；能够实现不同构型条件方案的快速构建、对比分析不同方案的优劣、以及用于飞机座舱人机工效多指标综合评估；还能够对比小屏独立显示与大屏综合显示方案下飞行员的认知特性，以及显示面板与飞行员的视觉范围匹配。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台，飞机座舱包括座舱底座和座舱前方仪表板，所述座舱底座上设置有沿飞机座舱长度方向的滑动导轨，该滑动导轨上从前至后依次滑动连接有脚蹬、驾驶杆和座椅。

驾驶杆的高度能够调节。

座椅的高度和角度均能够调节，能够用于分析不同夹角身姿时的舒适性。

座舱前方仪表板上设置有显示面板，显示面板包括大显示屏和小显示屏，且大显示屏和小显示屏的角度均能够调节。

位于座椅两侧的飞机座舱上还设置有油门杆和若干个控制面板。

油门杆能够前后调节。

每个控制面板上均设置有若干个旋钮、若干个按钮和若干个拨钮；每个旋钮、每个按钮和每个拨钮均能够前后或左右滑动调节。

所述座椅包括座椅底座、两根支撑杆、两根固定杆、转轴、座椅旋转支架和固定销；座椅底座滑动连接在滑动导轨上；两根支撑杆和两根固定杆均固定在座椅底座上，且两根支撑杆和两根固定杆的高度均能够调节；转轴设置在两根支撑杆之间，转轴两端分别与两根支撑杆转动连接；座椅旋转支架呈弧形设置，座椅旋转支架的一端与转轴固定连接，座椅旋转支架的另一端设置有若干个安装调节孔；固定销从其中一个安装调节孔中穿过，将座椅旋转支架与固定杆顶端固定连接。

所述大显示屏和小显示屏能够根据设计与评估需要，进行拆装更换，能够对比分析小屏独立显示与大屏综合显示方案下飞行员的认知特性。

所述飞行员的认知特性包括飞行员对显示屏的显示信息量、显示信息布局和界面显示字符尺寸不同时的感知、判断及决策效率和反应时间。

显示屏的显示信息量表示为：：M＝log₂N，式中，M为显示屏的显示信息量，N为信息个数。

界面显示字符尺寸根据视距而定，其中：

H＝0.002L+25.4×(K₁×K₂)

式中H表示目标高度即字符高度；

L表示人眼与目标的距离；

K₁表示与内容重要性相关的系数，取0或0.075；

K₂—与照明条件相关的系数，根据条件不同，取0.06、0.16和0.26。

所述显示面板的安装角度以及显示面板与飞行员的距离均根据工效分析需求进行调节，能用于评估不同安装角度、不同位置时，显示面板与飞行员的视觉匹配范围。

所述显示面板与飞行员的视觉匹配范围为：显示面板处于飞行员眼睛前方正常视线的-15°～15°夹角范围内。

本发明采用上述结构后，具有如下有益效果：

1.上述座舱底座上滑动导轨的设置，能供工效设计过程中调节座椅安装位置与显示面板、操纵器件的距离，以及分析不同位置时飞行员的脚部可达性，腿部动作姿势。

2.上述座椅的高度和角度均能够调节，能够用于分析不同夹角身姿的舒适性。

3.上述座椅、显示面板、驾驶杆、脚蹬、油门杆和控制面板的柔性可调，能够实现不同构型条件的方案快速构建和对比分析不同方案的优劣，能够用于飞机座舱人机工效多指标综合评估。

4.上述大显示屏和小显示屏，能够根据设计与评估需要进行拆装更换，能对比分析小屏独立显示与大屏综合显示方案下飞行员的认知特性。

5.上述显示面板的安装角度、与飞行员的距离能够根据工效分析需求进行调节，能够评估不同安装角度、不同位置时是否与飞行员的视觉范围匹配。

附图说明

图1显示了本发明一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台的侧视图。

图2显示了本发明一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台的俯视图。

图3显示了座舱底座内滑动导轨的结构示意图。

图4显示了座椅角度调节装置的结构示意图。

图5显示了大显示屏的结构示意图。

图6显示了小显示屏的结构示意图。

图7显示了显示面板的角度调节示意图。

图8显示了显示信息布局的两种样例；图8-1为其中一种显示信息布局的布置方式；图8-2为另一种显示信息布局的布置方式。

图9显示了显示面板与飞行员的视觉匹配范围；其中，图9-1给出了飞行员左右视觉匹配范围；图9-2给出了飞行员上下视觉匹配范围。

图10为驾驶杆调整示意图。

图11为脚蹬调整示意图。

图12显示了舒适性范围准则。

图13显示了控制面板的布置示例。

其中有：

1.飞机座舱；

11.座舱底座；111.滑动导轨；12.座舱前方仪表板；

2.座椅；

21.座椅底座；22.支撑杆；221.旋转轴；23.座椅旋转支架；231.安装调节孔；24.固定杆；25.固定销；

3.驾驶杆；

31.外杆；311.滑槽；32.内杆；321.锁紧销；

4.脚蹬；

5.显示面板；51.大显示屏；52.小显示屏；

6.控制面板；

61.旋钮滑槽；611.旋钮；62.按钮滑槽；621.按钮；63.拨钮滑槽；631.拨钮；

7.油门杆；

8.正常视线；81.最佳视觉范围。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

飞机座舱1包括座舱底座11和座舱前方仪表板12。

飞机座舱人机工效评估，包括对座舱不同布局方案的可视性、可达性、舒适性以及飞行员工作负荷的评估。

如图1、图2、图3和图11所示，一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台，包括座椅2、驾驶杆3、脚蹬4、显示面板5、控制面板6和油门杆7。其中，驾驶杆3、脚蹬4、控制面板6和油门杆7构成座舱的操纵器件。

座舱底座上设置有沿飞机座舱长度方向的滑动导轨111，该滑动导轨上从前至后依次滑动连接脚蹬4、驾驶杆3和座椅2。

也即，脚蹬4、驾驶杆3和座椅2能沿着滑动导轨进行前后滑动调节，从而能供工效设计过程中调节座椅安装位置与显示面板、操纵器件的距离，以及分析不同位置时飞行员的脚部可达性，腿部动作姿势。

驾驶杆的高度能够调节。驾驶杆高度调节的优选实施方式，如图10所示，驾驶杆包括外杆31和内杆32。外杆上设置有滑槽311，内杆能在外杆内滑动伸缩，并通过锁紧销321将内杆和外杆进行锁紧固定。

座椅2的高度和角度均能够调节，能够用于分析不同夹角身姿时的舒适性，图12给出了处于不同夹角身姿时舒适性的判定准则。

如图4所示，座椅包括座椅底座21、两根支撑杆22、两根固定杆24、转轴221、座椅旋转支架23和固定销25。

座椅底座滑动连接在滑动导轨上。

两根支撑杆和两根固定杆均固定在座椅底座上，且两根支撑杆和两根固定杆的高度均能够调节。

转轴设置在两根支撑杆之间，转轴两端优选分别与两根支撑杆转动连接。

座椅旋转支架呈弧形设置，座椅旋转支架的一端与转轴固定连接，座椅旋转支架的另一端设置有若干个安装调节孔231。

作为替换，转轴两端也可与两根支撑杆固定连接，座椅旋转支架的一端与转轴转动连接。

固定销从其中一个安装调节孔中穿过，将座椅旋转支架与固定杆顶端固定连接。

座舱前方仪表板上设置有显示面板5，显示面板包括如图5所示的大显示屏51和如图6所示的小显示屏52。

如图7所示，大显示屏和小显示屏的角度均能够调节。显示面板角度调节时，可以设置为显示面板相对座舱前方仪表板进行转动调节，也可以设置为显示面板随着座舱前方仪表板的转动而进行转动，从而实现角度调节。

上述显示面板的安装角度以及显示面板与飞行员的距离均根据工效分析需求进行调节，能用于评估不同安装角度、不同位置时，显示面板与飞行员的视觉匹配范围。

上述显示面板与飞行员的视觉匹配范围如图9所示。显示面板处于飞行员眼睛前方正常视线的-15°～15°夹角范围内。

其中，图9-1给出了飞行员左右视觉匹配范围，一般在-35°～35°之间，左右最佳视觉范围81为-15°～15°。

图9-2给出了飞行员上下视觉匹配范围，一般在-20°～40°之间，左右最佳视觉范围81为-15°～15°。

位于座椅两侧的飞机座舱上还设置有油门杆和若干个控制面板。

油门杆能够前后调节。

每个控制面板上均设置有若干个旋钮611、若干个按钮621和若干个拨钮631。每个旋钮、每个按钮和每个拨钮均能够前后或左右滑动调节。

如图13所示，每个控制面板上均设置有相互平行的旋钮滑槽61、按钮滑槽62和拨钮滑槽63。旋钮611能在旋钮滑槽61中滑动调节，按钮能在按钮滑槽中滑动调节，拨钮能在拨钮滑槽中滑动调节。

大显示屏和小显示屏能够根据设计与评估需要，进行拆装更换，能够对比分析小屏独立显示与大屏综合显示方案下飞行员的认知特性。

上述飞行员的认知特性包括飞行员对显示屏的显示信息量、显示信息布局和界面显示字符尺寸不同时的感知、判断及决策效率和反应时间。

显示屏的显示信息量表示为：M＝log₂N，式中，M为显示屏的显示信息量，N为信息个数。

显示信息布局如图8所示，图8-1和图8-2各给出了一种显示信息布局的布置方式。

界面显示字符尺寸根据视距而定，其中：

H＝0.002L+25.4×(K₁×K₂)

式中H表示目标高度即字符高度；

L表示人眼与目标的距离；

K₁表示与内容重要性相关的系数，取0或0.075；

K₂—与照明条件相关的系数，根据条件不同，取0.06、0.16和0.26。

综上所述，座椅、显示面板、操纵器件和控制面板的柔性可调，能实现物理上的快速座舱布局，可以座舱概念设计阶段的数字样机布局数据为驱动，进行座舱物理工效平台的快速方案构建。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种飞机座舱驾驶工效设计与评估系统平台，飞机座舱包括座舱底座和座舱前方仪表板，其特征在于：所述座舱底座上设置有沿飞机座舱长度方向的滑动导轨，该滑动导轨上从前至后依次滑动连接有脚蹬、驾驶杆和座椅；

驾驶杆的高度能够调节；

座椅的高度和角度均能够调节，能够用于分析不同夹角身姿时的舒适性；

座舱前方仪表板上设置有显示面板，显示面板包括大显示屏和小显示屏，且大显示屏和小显示屏的角度均能够调节；

位于座椅两侧的飞机座舱上还设置有油门杆和若干个控制面板；

油门杆能够前后调节；

每个控制面板上均设置有若干个旋钮、若干个按钮和若干个拨钮；每个旋钮、每个按钮和每个拨钮均能够前后或左右滑动调节；

所述大显示屏和小显示屏能够根据设计与评估需要，进行拆装更换，能够对比分析小屏独立显示与大屏综合显示方案下飞行员的认知特性；所述飞行员的认知特性包括飞行员对显示屏的显示信息量、显示信息布局和界面显示字符尺寸不同时的感知、判断及决策效率和反应时间；显示屏的显示信息量表示为：M＝log₂N，式中，M为显示屏的显示信息量，N为信息个数；界面显示字符尺寸根据视距而定，其中：

H＝0.002L+25.4×(K₁×K₂)

式中H表示目标高度即字符高度；

L表示人眼与目标的距离；

K₁表示与内容重要性相关的系数，取0或0.075；

K₂—与照明条件相关的系数，根据条件不同，取0.06、0.16和0.26；

所述显示面板的安装角度以及显示面板与飞行员的距离均根据工效分析需求进行调节，能用于评估不同安装角度、不同位置时，显示面板与飞行员的视觉匹配范围；同时，对比小屏独立显示与大屏综合显示方案下飞行员的认知特性；所述显示面板与飞行员的视觉匹配范围为：显示面板处于飞行员眼睛前方正常视线的-15°～15°夹角范围内；

座椅、显示面板、驾驶杆、脚蹬、油门杆和控制面板的柔性可调，能够实现不同构型条件的方案快速构建和对比分析不同方案的优劣，能实现物理上的快速座舱布局，能够座舱概念设计阶段的数字样机布局数据为驱动，进行座舱物理工效平台的快速方案构建，用于飞机座舱人机工效多指标综合评估，从而能服务于过程设计；另外，还能够分析不同位置时飞行员的脚部可达性，腿部动作姿势；能够用于分析不同夹角身姿的舒适性；

所述座椅包括座椅底座、两根支撑杆、两根固定杆、转轴、座椅旋转支架和固定销；座椅底座滑动连接在滑动导轨上；两根支撑杆和两根固定杆均固定在座椅底座上，且两根支撑杆和两根固定杆的高度均能够调节；转轴设置在两根支撑杆之间，转轴两端分别与两根支撑杆转动连接；座椅旋转支架呈弧形设置，座椅旋转支架的一端与转轴固定连接，座椅旋转支架的另一端设置有若干个安装调节孔；固定销从其中一个安装调节孔中穿过，将座椅旋转支架与固定杆顶端固定连接。