民用客机初步设计阶段驾驶舱可用性评估方法
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【摘 要】本文对民用客机初步设计阶段驾驶舱可用性评估方法进行了探讨，详细分析了涉及的适航条款、评估范围、评估内容、评估方法与评估准则。
【关键词】民用客机;驾驶舱评估;人为因素
中图分类号： V328.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）19-0064-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.029
0 引言
随着民机设计研究的深入，驾驶舱在民机设计中越来越受重视，EASA和FAA先后制定了驾驶舱相应条款CS/FAR25.1302，并发布了相关的AMC和AC供主制造商参考。中国民航也在着手制定相关条款。发展面向国际竞争的民机项目，驾驶舱的设计评估需要与国际接轨在项目早期就开始进行，按照项目研制程序初步设计阶段将完成总体布置初步设计，完成结构和系统的初步设计，确定主要系统机械与电气接口等。结合国内外经验，在初步设计阶段开展驾驶舱设计评估工作十分必要。
1 概述
运输类飞机的飞行机组对飞行安全有着积极的作用，因为机组掌握着飞行的环境和飞机的状态，机组可以分析可能发生的飞行响应，并最终做出合理的决断，而驾驶舱是飞行机组执行其任务的环境和直接界面。在驾驶舱中，机组做出的每一个动作和决定都离不开驾驶舱内部各个系统的人机交互界面。如果这些人机交互内容没有经过仔细详细的分析和评估，那么由此带来的潜在风险源带来的后果是不可想象的。而飞行机组绝大多数的操作失误都源自于人机交互界面设计不合理和缺陷。合理的驾驶舱设计对飞行安全有着积极的作用，为了更加科学地完善飞行机组的工作环境（驾驶舱），减少源自系统设计带来的缺陷，保障飞行安全，驾驶舱评估的工作是非常必要和重要的。
驾驶舱评估与设计是驾驶舱集成工作的两个重要环节，评估以人为中心的驾驶舱研制的主要手段，必须充分融入设计的每个环节，确保产品的功能、方案全面满足任务需要和主观需求。驾驶舱的设计与评估工作在飞机研制过程中反复迭代开展，逐步完善整个驾驶舱的集成设计工作，形成面向用户的最终产品。
在客机的的初步设计阶段，驾驶舱内容的设计完成度直接影响了驾驶舱评估工作的内容和开展情况，如驾驶舱设计的基础设计理念、各个已完成系统界面的初步布局完成度、各个系统功能界面初步设计完成度等。驾驶舱评估团队如果能够尽早开展评估工作并根据现有驾驶舱设计状况及时提出反馈意见，则对整个驾驶舱集成设计工作具有巨大的推进作用。
本文将对初步设计阶段驾驶舱可用性评估方法进行阐释。
2 设计评估
新一代客机驾驶舱采用以人为中心的设计理念，在继承已有客机设计特征基础上进一步完善无纸化与静暗驾驶舱理念，同时提出智能化驾驶舱设计思想，实现高度自动化与智能交互的先进驾驶舱。客机目标采用两人制机组，标配双观察员座椅;采用流线型机头，曲面风挡;采用大屏幕LCD 集成显示信息;双侧杆操纵，配置全权限电传飞控系统;集成化控制面板，以减小航线LRU和重量;标配双HUD、3 类电子飞行包;EVS/SVS 显示技术，提高机组情境意识减少工作负荷;提升驾驶舱静空间，实现舒适驾驶舱的理念。为飞行机组提供更舒适的活动空间，配置丰富的储物间隔，更低的座舱压力，更低的舱内噪声。
2.1 涉及条款
评估的范围应包括机组操作飞机中涉及的全部设备，AMC25.1302和AC25.1302中归纳了相关的适航条款。
2.2 评估范围
组织在型号的初步设计阶段，驾驶舱设计的工作内容主要是完成驾驶舱的整体概念设计、驾驶员眼位、风挡理论外形和内部布局。其中内部布局为驾驶舱中各个系统子面板的相互位置布局，不包含各个系统所属子面板的具体操纵器件细节，如按钮、指示和灯光等。
基于驾驶舱设计工作在初步设计阶段的状态和特点，驾驶舱初始评估工作评估以物理工效为主，评估范围主要包括空间布局、设备布置、机组视界、舱内环境等方面，关注驾驶舱内中央操纵台、仪表板、显示器、顶部板、侧操纵台、座椅、脚蹬、侧杆，以及中央操纵台、仪表板、顶部板、侧操纵台上的控制、操縱器件的布局。物理工效评估应考虑人体学特征，包括身体参数、操作习惯、视觉、听觉、疲劳等，考虑各种使用场景进行评估。
2.3 评估对象
考虑到此阶段各系统的技术状态，评估对象为各系统驾驶舱控制部件的需求文档或描述文件，简图，示意图等。按照驾驶舱部件的特性和功能，评估对象应包括如下内容：
2.4 评估方法
初始驾驶舱设计评估以物理功效评估为主，评估要求主要包括驾驶舱视界、可视性要求、可达性要求及主要操纵器件操作姿势。
驾驶舱视界主要包括驾驶舱外视界、着陆视界。可视性要求主要包括垂直平面内视角（眼位、遮光罩与主飞行显示器视角等），水平平面内视角（眼位距仪表板主要显示设备及操作装置的视角等）。
可达性要求是指大部分飞行中需要操作的控制器件的可达性。主要操纵器件操作姿势要求是指在操作大部分飞行中需要操作的控制器件时，飞行员只需调整躯干即可。
驾驶舱评估主要采用数模评估、图文评估、静态评估等方法进行。数模评估与图文评估主要以会议的形式开展，邀请飞行专家、人为因素专家对系统的布局、显示和控制等方面进行评估。静态评估是针对操纵器件的人工体学设计，以及驾驶舱整体可视可达性的评估，邀请合理样本的飞行员对操纵器件模型或到静态样机上进行评估。
数模评估与图文评估，需要至少6位经验丰富具有工程背景的试飞员或驾驶舱人为因素专家参与。
2.5 评估准则
评估准则的目的在于引导飞行员从不同的角度进行评估、给予评分、发现问题、提出建议。评估准则通常来源于适航规章要求、驾驶舱设计理念、驾驶舱设计要求等，编制评估工作方案时可以从通用评估准则中选取适用的评估准则，并结合具体系统或器件的适航规章要求增加相应的准则。通用评估准则包括控制器件、显示元素、机组告警等方面的通用准则。
具体可参考AMC 25.1302或AC25.1302-1中相关内容，咨询通告中对驾驶舱设计的基本准则、评估方法和验证方法均有较为详细的论述。包括但不限于以下几个方面：
在驾驶舱评估工作实际开展前，应由驾驶舱设计团队根据以上内容制定一套适合目标型号客机驾驶舱评估的评估准则系统，并形成文件。
3 意见处理
在完成某项评估活动后，相关负责团队完成评估意见记录报告并归档，然后将评估意见项在驾驶舱评估意见报告流程中录入，以便在对评估意见进行跟踪。
在完成图文评估、静态评估、子任务评估后，各产品团队应汇总、归纳各方面的评估意见，形成评估意见总结报告。在完成全任务评估后，驾驶舱评估团队应汇总、归纳各方面的评估意见，形成评估意见总结报告。
产品设计团队和驾驶舱评估团队应对评估意见进行分析，分析相关问题的原因和解决措施，通过评估后形成评估意见分析报告，并将优化方案提交工程决策，然后根据决策情况启动设计更改控制流程。
【参考文献】
[1]CCAR-25-R4中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].出版地：中国，1985年12月31日，2009年第四次修订.
[2]AC25.1302-1 Installed Systems and Equipment for Use by the Flightcrew.出版地：美国，2013年5月3日.
[3]AMC-25.1302 Installed Systems and Equipment for Use by the Flightcrew.出版地：欧洲，2012年1月27日.
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