徐保榮，叢 華，韓志強

(1.裝甲兵工程學院機械工程系，北京100072;2.北京特種車輛研究所試驗場，北京100072)

裝甲車輛視界測定是GJB59系列裝甲車輛試驗規(guī)程的一項重要內(nèi)容，也是裝甲車輛設計定型試驗中性能試驗部分的一個重要項目，能否正確理解視界的基本概念并正確把握視界測定的試驗方法是試驗成敗的關鍵。本文對視界的基本概念和相關測定試驗方法進行了分析和研究，澄清了科研試驗中對有關概念和測定方法的模糊認識，對于提高試驗質量具有重要意義。

1 視界

1.1 視界的基本概念

GJB59.33－91《裝甲車試驗規(guī)程 視界測定》(以下簡稱“GJB59.33”)第2.1 條［1］指出:裝甲車輛視界指的是車內(nèi)觀察人員對外觀察時所能看到的最大范圍。

在圖1(a)中，假設矩形ABCD所在平面為乘員觀察鏡的物鏡或裝甲車輛風擋玻璃平面，乘員觀察點為點O(對于潛望鏡，點O是虛擬觀察點，實際觀察點在目鏡后面)，觀察方向是由點O指向紙內(nèi)。視界就是圖中平面①、②、③和④所圍成的類似四棱錐的幾何空間。

圖1 視界示意圖

GJB59.33中的“橫向視界”就是圖1(a)中平面②與平面④的夾角范圍，也就是圖1(b)中物鏡鏡面左右兩側的兩條射線之夾角;“垂直視界”則是圖1(a)中平面①與平面③的夾角范圍，也就是圖1(c)中物鏡鏡面上下兩側的兩條射線之夾角。因此，視界測定就是測量與橫向視界和垂直視界相對應的2個夾角。

1.2 視界的不確定性問題

視界與觀察點和物鏡的相對位置有關，二者相對位置的變化必然導致視界的變化，這說明視界具有不確定性。圖2(a)和圖2(b)分別為橫向視界俯視圖和垂直視界左視圖。如圖2(a)所示，假定初始觀察點為點O，當乘員頭部左右移動時，觀察點可能左移至點P，或右移至點Q，這時橫向視界測量值就會發(fā)生變化。當乘員頭部前后移動時，以向前移動為例，當觀察點由點O移動至點S時，橫向視界的測量值都會增大。類似地，如圖2(b)所示，當乘員頭部上下移動時，觀察點O可能移至點M或點N，這時垂直視界測量值會發(fā)生變化。同樣，當頭部向前移動，由觀察點O移動至點S時，垂直視界的測量也會增大。因此，觀察點在橫向、縱向和垂向3個方向的不確定性決定了視界的不確定性。

圖2 觀察點位置變化對視界影響示意圖

1.3 視界的確定性問題

按照 GJB59.33 第 6.1 條［1］的規(guī)定，對于潛望鏡視界，只測量“橫向瞬時視界”、“橫向最大視界”和“最大垂直視界”;按照 GJB59.33 第 6.2 條［1］規(guī)定，對于風擋玻璃視界，排除人體因素，統(tǒng)一用標準視界燈架替代人體，測量其橫向視界。也就是說，按國軍標要求只測量規(guī)定狀態(tài)下的視界，而對于同一被試車輛，規(guī)定狀態(tài)下觀察點的位置是固定的，所以對應的視界也應該是確定的，這就要求視界測量的結果必須具有確定性。

1.4 障礙物對視界的影響

視界測定試驗中的障礙物，是指乘員通過潛望鏡或風擋玻璃向外觀察時，進入乘員視野的車體部分。障礙物的出現(xiàn)會導致視界范圍的縮小，直接影響乘員對地形和路況的判斷，應按GJB59.33第6.1條和6.2條規(guī)定測量車輛的橫向視界和垂直視界，并在視界測定結果示意圖中繪制出障礙物的遮擋范圍。

1.5 盲區(qū)、下死界和最近距離的關系

GJB59.33 第2.2 條［1］明確規(guī)定:裝甲車輛盲區(qū)是指視界以外的范圍，乘員觀察鏡盲區(qū)是指乘員向外直視時所看到的最近點至觀察鏡物鏡面在地上投影的距離(以下簡稱“最近距離”)。而下死界是指乘員向外直視時在車體前方地面以上人眼觀察不到的范圍。

盲區(qū)、下死界和最近距離是3個含義不同的概念，但三者卻是相互關聯(lián)的。下死界是盲區(qū)的一部分，最近距離是下死界的量化表示。下死界范圍的大小直接影響駕駛員對前方路面信息的分析和處理。在進行視界測定試驗時，除了要測量橫向視界和垂直視界的角度外，還要記錄最近距離。

2 視界測定試驗

GJB59.33只規(guī)定了視界測定試驗的基本程序，在實際試驗中，還應注意正確把握和處理以下問題。

2.1 基本作圖法

在沒有經(jīng)緯儀的條件下，通常采用作圖法計算視界。以下死界和橫向視界測定為例，先進行以下準備工作:第一，將車輛停于水平地面，以車首線投影為x軸，以車體左前角投影為坐標原點，在地面建立如圖3所示的直角坐標系;第二，畫出橫向視界兩側邊界在地面的投影線，并在兩條線上分別找出乘員向外直視時所看到的最近點A、B(對于風擋玻璃，是對外照明的最近點)，記錄點A、B的坐標值，連接線段AB;第三，通過物鏡中心與車體左前角的相對位置確定物鏡中心在地面上的投影點，并記錄其坐標值。

1)下死界測定。物鏡中心在地上投影點的縱坐標絕對值與點A或點B縱坐標之和為下死界對應的最近距離。

圖3 作圖法計算橫向視界示意圖

2)潛望鏡橫向視界測定。根據(jù)點A、B和物鏡中心投影點的坐標值，算出該3點所在三角形的3個邊長，然后按照余弦定理計算出橫向視界的角度。

3)風擋玻璃橫向視界測定。如圖3所示，在適當距離處作直線AB的平行線，與橫向視界兩側邊界線分別交于點C、D。由點A、B分別向直線CD作垂線，交點分別為點E、F。根據(jù)圖3中的幾何關系，易知:

橫向視界 =∠CAE+∠FBD。

測量兩平行線的距離d和線段CE、FD的長度，按正切函數(shù)的定義可求得∠CAE和∠FBD的大小，從而得到橫向視界的角度。

2.2 人為因素影響

2.2.1 駕駛員位置問題

在風擋玻璃視界測定時，GJB59.33 第 6.2.2條［1］只規(guī)定“在駕駛員位置上放置視界燈架”，沒有對駕駛員位置做具體規(guī)定。盡管視界燈架的尺寸是固定的，但座椅的可調(diào)性導致視界的不確定性。因此，必須合理確定駕駛員座椅的位置。解決方法有2種:一是按照我國標準人體尺寸和車輛操縱要求來確定座椅的位置(包括垂向高度和縱向位置，可參照 GJB1835－93［2］關于“坐高”、“坐姿眼高”、“前臂加手前伸長”等尺寸的規(guī)定);二是以真人模擬，即選定3～5名駕駛員，每名駕駛員按自己使用特點調(diào)節(jié)好座椅位置后進行視界測定試驗，試驗結果取平均值。

2.2.2 對風擋玻璃視界測定的認識問題

首先，在進行風擋玻璃橫向視界測定時，采用視界燈架測得的是瞬時視界，其數(shù)值一般較大，比如某裝甲車輛風擋玻璃的橫向視界為115°，乘員不轉動頭部無法看到橫向視界的兩側邊界，而轉動頭部所測得的是最大視界，測量值發(fā)生了變化;其次，風擋玻璃視界測定時，不能像潛望鏡視界測定那樣要求駕駛員“護額貼緊潛望鏡進行觀察”，其觀察點的不確定性也使得測定結果容易出現(xiàn)較大的差異。因此，風擋玻璃視界測定必須采用視界燈架進行測量。

2.3 試驗器材的選用

以視界燈架照明燈泡為例，GJB59.33只規(guī)定燈泡的最小功率為40 W。與潛望鏡相比，風擋玻璃往往橫向尺寸較大，且距地較高，加上視界燈架位于駕駛員一側，車體右側的照明效果比左側要差。在進行某裝甲車輛風擋玻璃視界測定時，采用2顆100 W的燈泡照明，車體右側一個車寬以外的范圍照明效果逐漸變差，基本滿足試驗需要。因此，應根據(jù)車體尺寸和試驗環(huán)境確定適當?shù)臒襞莨β省?/p>

［1］GJB59.33－91裝甲車試驗規(guī)程 視界測定［S］.

［2］GJB1835－93裝甲車輛人-機-環(huán)境系統(tǒng)總體設計要求［S］.