裴后舉 丁媛媛 蔣彥龍 高志剛 施 紅 /PEI Houju DING Yuanyuan JIANG Yanlong GAO Zhigang SHI Hong

(1.南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 210016; 2.江蘇科技大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

民機(jī)駕駛艙人機(jī)工效符合性認(rèn)證方法及評(píng)價(jià)方法研究

裴后舉1丁媛媛1蔣彥龍1高志剛2施 紅2/PEI Houju1DING Yuanyuan1JIANG Yanlong1GAO Zhigang2SHI Hong2

(1.南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 210016; 2.江蘇科技大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

對(duì)國內(nèi)外運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)中與駕駛艙人機(jī)工效相關(guān)的條款進(jìn)行總結(jié)。從適航認(rèn)證的角度對(duì)民機(jī)駕駛艙人機(jī)工效符合性認(rèn)證方法進(jìn)行分析，并對(duì)如何選擇符合性方法進(jìn)行了說明。闡述了目前廣泛使用的虛擬仿真法、模型試驗(yàn)法兩種人機(jī)工效符合性評(píng)價(jià)方法。為運(yùn)輸類飛機(jī)人機(jī)工效設(shè)計(jì)和型號(hào)認(rèn)證提供指導(dǎo)。

駕駛艙；人機(jī)工效；適航條款；適航認(rèn)證；符合性方法

0 引言

飛機(jī)駕駛艙人機(jī)工效(也稱人為因素)適航認(rèn)證過程伴隨飛機(jī)從概念設(shè)計(jì)到交付使用及后期維護(hù)的全壽命周期。飛機(jī)駕駛艙是駕駛員工作的場(chǎng)所，具有空間狹窄、儀器眾多、功能和安全性要求高等特點(diǎn)，其人機(jī)工效設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅影響飛行員的生理、心理和意識(shí)活動(dòng)，而且直接影響著飛行員的工作效率和飛機(jī)的飛行安全[1]。美英等國根據(jù)近年來全球商用飛機(jī)重大飛行事故調(diào)查，發(fā)現(xiàn)70%～80%的事故與人的失誤有關(guān)[2-4]。隨著民機(jī)系統(tǒng)集成化和自動(dòng)化程度不斷提高，人為因素逐漸成為導(dǎo)致飛行事故的主要原因，美國FAA、歐洲EASA將人為因素寫入了其適航規(guī)章中，成為國家法規(guī)文件系統(tǒng)的一部分。因此，做好駕駛艙人機(jī)工效適航認(rèn)證工作成為保障飛機(jī)飛行安全的重要組成部分。

與英美等發(fā)達(dá)國家相比，由于國內(nèi)大型客機(jī)的研制起步較晚，駕駛艙人機(jī)工效的適航認(rèn)證工作尚處于探索階段，缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。目前僅有少數(shù)學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究。例如：文獻(xiàn)[5]分析了民用客機(jī)人機(jī)工效學(xué)適航認(rèn)證的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)，對(duì)當(dāng)前國產(chǎn)客機(jī)駕駛艙人機(jī)工效學(xué)型號(hào)適航認(rèn)證的工作流程和方法提出建議；文獻(xiàn)[6]開展了民機(jī)駕駛艙適航符合性驗(yàn)證的總體思路、符合性驗(yàn)證技術(shù)等研究。但目前并未見到對(duì)與人機(jī)工效適航認(rèn)證相關(guān)的符合性方法以及符合性方法的選擇進(jìn)行詳細(xì)討論的相關(guān)文獻(xiàn)。因此，本文結(jié)合國內(nèi)研究現(xiàn)狀以及國內(nèi)外適航規(guī)章和相關(guān)適航文件，總結(jié)了與駕駛艙人機(jī)工效相關(guān)的條款，著重對(duì)駕駛艙人機(jī)工效符合性認(rèn)證方法進(jìn)行了研究，并簡(jiǎn)要闡述了目前廣泛使用的兩種人機(jī)工效符合性評(píng)價(jià)方法。

1 人機(jī)工效符合性認(rèn)證的基礎(chǔ)

適航符合性認(rèn)證的基礎(chǔ)就是審定基礎(chǔ)，即民用飛機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)適用的適航條款，是民機(jī)設(shè)計(jì)中必須遵守的最低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，世界上主要的運(yùn)輸類飛機(jī)適航規(guī)章有FAA和EASA的25部[7-8]，國內(nèi)民用航空規(guī)章CCAR25-R4[9]參照了FAA和EASA的規(guī)章，其中與駕駛艙人機(jī)工效學(xué)相關(guān)的條款與FAR25和CS25基本保持一致(不包括FAA與EASA近年來更新的條款)[5]，這些條款從人機(jī)工效學(xué)的角度對(duì)駕駛艙的設(shè)計(jì)提出了最低的適航要求。另一方面，隨著航空科學(xué)的發(fā)展，以及航空器使用要求的提升和人們航空安全意識(shí)的增強(qiáng)，適航規(guī)章也在不斷的發(fā)展和更新，截止到目前，F(xiàn)AA已發(fā)布了141項(xiàng)修正案，旨在對(duì)適航規(guī)章進(jìn)行不斷完善。

2013年，F(xiàn)AA發(fā)布了25-137號(hào)修正案—飛行機(jī)組使用的機(jī)上系統(tǒng)和設(shè)備。在該修正案中，F(xiàn)AA發(fā)布了專門的人機(jī)工效條款FAR25.1302及相應(yīng)的咨詢通告AC25.1302-1[10-11]。該條款主要針對(duì)駕駛艙機(jī)組與系統(tǒng)的交互提出了具體要求，系統(tǒng)地解決了與人機(jī)界面設(shè)計(jì)和人機(jī)工效有關(guān)的問題[12]。

中國民用航空規(guī)章CCAR25-R4是目前國內(nèi)航空規(guī)章的有效版本，但其只相當(dāng)于FAR25部及其25-1～25-125和25-128號(hào)修正案的同等要求水平[13]，與此同時(shí)，國內(nèi)大型客機(jī)項(xiàng)目也在逐步展開，因此，有必要對(duì)國外最新的適航審定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，使國內(nèi)運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌。表1列出了國內(nèi)外運(yùn)輸類飛機(jī)適航規(guī)章中與駕駛艙人機(jī)工效相關(guān)的適航條款[7-9]，包括FAA與EASA近年來更新的條款。

表1 與民機(jī)駕駛艙人機(jī)工效相關(guān)的適航條款

2 人機(jī)工效符合性認(rèn)證的方法

FAA指南文件[14-15]列舉了七類與駕駛艙人機(jī)工效學(xué)適航認(rèn)證相關(guān)的符合性方法。這些符合性方法并不是相互排斥的，它們具有一定的互補(bǔ)性。例如，對(duì)一個(gè)認(rèn)證項(xiàng)目，采用相似分析法和模擬器試驗(yàn)法的組合有可能比單一的試飛試驗(yàn)更經(jīng)濟(jì)和有效[5]。在駕駛艙人機(jī)工效適航認(rèn)證過程中可選擇下列方法。

1)設(shè)計(jì)描述

可通過圖紙、配置描述等來證明駕駛艙的設(shè)計(jì)符合特定規(guī)章的要求。

圖紙是指顯示硬件或顯示圖形的幾何布置的布局圖或工程圖。在進(jìn)行符合性說明時(shí)圖紙可以很容易被簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的幾何形狀、布置或技術(shù)制圖上存在的給定特征。

配置描述是對(duì)布局、總體布置、移動(dòng)方向等的描述。例如，配置描述可以用于顯示飛行儀器的相對(duì)位置、控制功能的分組、顯示器和警報(bào)顏色代碼的分配等。在一些情況下，配置描述可以為特定要求下的符合性判斷提供足夠的信息。

2)相似性說明

相似性說明是對(duì)將要批準(zhǔn)的系統(tǒng)和已經(jīng)得到批準(zhǔn)的系統(tǒng)的描述，它詳細(xì)說明了兩個(gè)系統(tǒng)在物理、邏輯和操作等方面對(duì)規(guī)章符合性的相似性。但是，這種符合性方法必須謹(jǐn)慎使用，因?yàn)樵趯?duì)駕駛艙進(jìn)行評(píng)估時(shí)，之前已經(jīng)在兩個(gè)不同程序中得到批準(zhǔn)的兩個(gè)功能組合到一個(gè)駕駛艙上時(shí)可能不兼容。

3)評(píng)估

駕駛艙評(píng)估包括工程評(píng)價(jià)或分析、模型評(píng)估、部分任務(wù)評(píng)估、模擬艙評(píng)估以及飛行評(píng)估。駕駛艙評(píng)估并不要求一定在達(dá)到最終狀態(tài)才開始評(píng)估。為了保證能夠順利通過適航取證，可以在不同的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)與局方溝通進(jìn)行駕駛艙評(píng)估，完成相關(guān)的設(shè)計(jì)、評(píng)估及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，為適航評(píng)審提供數(shù)據(jù)支持[2]。例如，可以通過在軟件中建立人體模型對(duì)駕駛艙的可達(dá)性進(jìn)行分析[1]，如圖1所示。

需要注意的是，在所有評(píng)估中，雖然飛行評(píng)估通常能夠提供最真實(shí)、最全面的環(huán)境，但其可能受限于所產(chǎn)生的臨界飛行條件，在一些情況下并不能獲得所有預(yù)期的場(chǎng)景。因此，為了獲得一個(gè)完整的評(píng)價(jià)，需要將飛行評(píng)估與其它符合性方法結(jié)合。

4)演示

演示與評(píng)估類似，但是它們由申請(qǐng)人進(jìn)行，此時(shí)適航認(rèn)證小組或其指定人員參與其中。申請(qǐng)人需要提供報(bào)告并請(qǐng)求適航認(rèn)證小組同意結(jié)果。適航認(rèn)證小組應(yīng)該仔細(xì)考慮讓哪方面的專家參加，將收集什么數(shù)據(jù)，以及如何收集數(shù)據(jù)。這是為了確保演示能夠說明符合性問題。

5)檢查

這是適航認(rèn)證小組或其指定人員對(duì)受管制項(xiàng)目的檢查。這種符合性方法通常僅限于那些通過觀察(或聽)所涉及的特征能夠簡(jiǎn)單地找到其符合性的項(xiàng)目。例如，標(biāo)牌的存在或不存在、控制器移動(dòng)的方向等。

6)試驗(yàn)

試驗(yàn)是適航認(rèn)證最關(guān)鍵的部分，由適航認(rèn)證小組或其指定人員進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果的好壞通常決定著適航認(rèn)證能否通過。試驗(yàn)類型主要包括試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)、地面試驗(yàn)、模擬艙試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)。

試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)組件的試驗(yàn)。這種類型的試驗(yàn)通常僅用于表明組件是否按照設(shè)計(jì)要求工作。典型的試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)包括測(cè)量物理特性或從用戶或其他系統(tǒng)輸入的邏輯或動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

地面試驗(yàn)是在真實(shí)的飛機(jī)上進(jìn)行的試驗(yàn)。當(dāng)某些故障在飛機(jī)飛行過程中進(jìn)行評(píng)估比較危險(xiǎn)時(shí)，可以使用地面試驗(yàn)來評(píng)估。地面試驗(yàn)的一個(gè)典型例子是評(píng)估顯示器中的反射。在對(duì)顯示器中的反射進(jìn)行評(píng)估時(shí)，通常要將駕駛艙的窗戶覆蓋來模擬黑暗環(huán)境，也要將駕駛艙亮度設(shè)置至所需的水平。由于光源、顯示器硬件或窗口結(jié)構(gòu)的差異，這種特定的測(cè)試在模擬器中無法完成。

飛行試驗(yàn)是飛行過程中使用真實(shí)的飛機(jī)進(jìn)行的試驗(yàn)。在某些情況下，申請(qǐng)人和適航認(rèn)證小組可以只使用飛行試驗(yàn)進(jìn)行符合性說明。但是飛行試驗(yàn)也有它的局限性。首先，如上面飛行評(píng)估的部分所述，它可能無法測(cè)試所有重要的場(chǎng)景或條件。另外，飛行試驗(yàn)是非常昂貴的。對(duì)于這樣的問題，通常最好使用飛行試驗(yàn)作為使用其它符合性方法收集來的數(shù)據(jù)的最終確認(rèn)。適航認(rèn)證小組和申請(qǐng)人應(yīng)該詳細(xì)討論如何和何時(shí)使用飛行試驗(yàn)來驗(yàn)證符合性。

3 人機(jī)工效符合性認(rèn)證方法的選擇

一般來說，人機(jī)工效學(xué)符合性認(rèn)證方法的選擇要綜合考慮許多因素，包括條款要求、申請(qǐng)人的理解、符合性方法的特點(diǎn)、認(rèn)證項(xiàng)目的復(fù)雜性、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、飛行安全性、申請(qǐng)人的經(jīng)驗(yàn)、費(fèi)用和時(shí)間限制，以及適航認(rèn)證小組和申請(qǐng)人的協(xié)調(diào)等[5]。本文主要從設(shè)計(jì)特征的角度和條款特征的角度來說明符合性方法的選擇。

3.1 從設(shè)計(jì)特征的角度來選擇符合性認(rèn)證方法

在選擇符合性方法時(shí)，主要考慮將要進(jìn)行認(rèn)證的產(chǎn)品的特點(diǎn)和即將進(jìn)行評(píng)估的人機(jī)工效因素的類型。關(guān)于哪些因素構(gòu)成了最低的可接受的符合性方法，下面描述的特征可以用于幫助滿足任何要求。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品需要滿足多個(gè)要求時(shí)，一些要求需要更復(fù)雜的試驗(yàn)，但其它的要求能夠使用簡(jiǎn)單的描述性方法來滿足。需要注意的是下面的特征只是一般原則，它們旨在形成對(duì)特定產(chǎn)品關(guān)于特定要求的可接受的符合性方法討論的基礎(chǔ)。

1)系統(tǒng)整合程度或獨(dú)立性

如果將要進(jìn)行符合性評(píng)估的產(chǎn)品是不與機(jī)組人員界面的其它方面相互作用的獨(dú)立設(shè)備，那么簡(jiǎn)單的符合性方法是可以接受的。但是，如果產(chǎn)品是一個(gè)完整的飛機(jī)駕駛艙或與駕駛艙中其它系統(tǒng)緊密相連地單個(gè)系統(tǒng)，則必須使用能夠允許測(cè)試這些交互的符合性方法。

2)新穎程度或過去的經(jīng)驗(yàn)

如果技術(shù)成熟且易于理解，那么較不嚴(yán)格的方法可能是適當(dāng)?shù)?。但是如果技術(shù)具有以下特點(diǎn)，則可能需要更嚴(yán)格的方法：

(1)新的；

(2)在一些新應(yīng)用中使用；

(3)對(duì)于特定申請(qǐng)者來說是新的；

(4)認(rèn)證人員不熟悉這種技術(shù)。

3)復(fù)雜性或自動(dòng)化程度

更復(fù)雜的或自動(dòng)化程度更高的系統(tǒng)通常需要在正常的或備用的恢復(fù)操作模式中能夠揭示這種復(fù)雜性將如何體現(xiàn)在飛行員身上的測(cè)試方法。

4)危險(xiǎn)程度

對(duì)于那些需要飛行員保持高水平操作來保證安全的系統(tǒng)來說，在最真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試是必要的，因?yàn)槿魏螁栴}都可能產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。

5)動(dòng)態(tài)性

如果產(chǎn)品的控制和顯示特征是高度動(dòng)態(tài)的，那么符合性方法應(yīng)該能夠復(fù)制這些動(dòng)態(tài)條件。

6)符合性標(biāo)準(zhǔn)的主觀程度

如果一個(gè)要求具有具體的、客觀的衡量標(biāo)準(zhǔn)，申請(qǐng)人通常可以使用更簡(jiǎn)單的方法來證明符合性。當(dāng)可接受的標(biāo)準(zhǔn)變得更加主觀的時(shí)候，申請(qǐng)人將需要使用更加綜合的試驗(yàn)方法，以便評(píng)估時(shí)能夠考慮到駕駛艙中可能對(duì)這些評(píng)估造成影響的各個(gè)方面。

3.2 從條款特征的角度來選擇符合性認(rèn)證方法

以下八個(gè)步驟概述了確定與每個(gè)規(guī)章相關(guān)的人機(jī)工效因素的策略。

1)確定與規(guī)章相關(guān)的主要的人機(jī)工效問題

雖然規(guī)章可能側(cè)重于單一概念，但為了評(píng)估該問題，可能需要考慮幾個(gè)基本組件。例如，第25.777節(jié)規(guī)定，駕駛艙必須容納高度為5英尺2英寸至6英尺3英寸的飛行員，這意味著在這個(gè)范圍內(nèi)的飛行員應(yīng)該能夠達(dá)到所有的控制器，查看所有的顯示器，并與結(jié)構(gòu)、面板等有足夠的間隙等。高度不是唯一的變量，因?yàn)橄嗤叨鹊娜丝赡芫哂胁煌L度的手臂、腿等。因此，必須考慮規(guī)章中規(guī)定的高度范圍內(nèi)各種人的身體比例。

2)確定可能受規(guī)章影響的系統(tǒng)、組件和特征

應(yīng)該對(duì)在預(yù)期可到達(dá)的邊界附近以及可能被插入對(duì)象阻塞的組件的可達(dá)性進(jìn)行評(píng)估。對(duì)膝蓋與主儀表板的下邊緣的潛在接觸可能需要評(píng)估其間隙，尤其是對(duì)長腿的高個(gè)飛行員來說。

3)查找需要進(jìn)行評(píng)估來證明其對(duì)規(guī)章的符合性的系統(tǒng)、組件或特征。這些方面可能會(huì)因系統(tǒng)、組件和特征以及規(guī)章而有所不同

例如，對(duì)座椅和方向舵面板調(diào)節(jié)范圍進(jìn)行評(píng)估時(shí)要考慮其可達(dá)性和間隙，對(duì)顯示器的可讀性進(jìn)行評(píng)估時(shí)應(yīng)考慮到光源亮度水平、顯示表面的發(fā)射率等。

4)對(duì)現(xiàn)有駕駛艙的修改或基于現(xiàn)有駕駛艙設(shè)計(jì)或從現(xiàn)有駕駛艙設(shè)計(jì)中衍生出來的新類型的設(shè)計(jì)，尋找新類型的設(shè)計(jì)中可能會(huì)影響先前認(rèn)證過的設(shè)計(jì)的符合性的方面

例如，在駕駛艙中放置新的顯示裝置可能在窗戶中產(chǎn)生新的反射。在另一種情況下，新的電子顯示器(例如，液晶顯示器(LCD))可能比它所取代的機(jī)電顯示器更易受反射的影響。

5)審查過去的先例

關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)審查過去的先例以評(píng)估設(shè)計(jì)的新穎性，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的新穎性往往會(huì)影響到適當(dāng)?shù)姆闲苑椒ǖ倪x擇。與之前得到認(rèn)證的設(shè)計(jì)相似不一定意味著新產(chǎn)品將會(huì)得到認(rèn)證，重要的是要評(píng)估是否存在以前的認(rèn)證中不存在的新問題或交互。

6)評(píng)估設(shè)計(jì)新穎性

除了需要充分確定其是否符合現(xiàn)有條例之外，新穎的設(shè)計(jì)可能需要更嚴(yán)格的評(píng)估以確保其新穎特征不會(huì)導(dǎo)致任何新的安全問題。例如，新的照明技術(shù)可能有與當(dāng)前飛機(jī)上使用的照明技術(shù)不同的光學(xué)特性，在照明和顯示技術(shù)之間可能存在加劇反射或眩光的相互作用。這種潛在的相互作用可能需要在能夠準(zhǔn)確地代表照明環(huán)境的環(huán)境中進(jìn)行評(píng)估。

7)審查對(duì)每個(gè)人機(jī)工效規(guī)章所提議的符合性方法，同時(shí)要確定他們是否充分解決了相關(guān)系統(tǒng)已經(jīng)確定的符合性問題

這取決于適航認(rèn)證小組的判斷。重要的是要注意，這一步不是為了確定是否所有潛在的人機(jī)工效問題都得到充分解決；相反，它只涉及確定所提議的符合性方法是否解決了規(guī)章符合性問題，包括與特殊條件相關(guān)的問題。

8)如果所提議的符合性方法不能完全解決與符合性相關(guān)的人機(jī)工效問題，則需要確定適航認(rèn)證小組首選的符合性方法所需的工作程度是否與安全風(fēng)險(xiǎn)和符合性不確定性的等級(jí)一致。

適航認(rèn)證小組應(yīng)該仔細(xì)考慮特定規(guī)章問題和特定設(shè)計(jì)問題來確保對(duì)于簡(jiǎn)單的、低風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)不需要昂貴的、耗時(shí)的符合性方法。符合性方法應(yīng)該關(guān)注符合性和安全性問題，而不是設(shè)計(jì)優(yōu)化。但是，如果符合性方法適當(dāng)且足夠表明對(duì)要求的符合性，應(yīng)該允許申請(qǐng)人選擇高效的、低成本的符合性方法。申請(qǐng)人和適航認(rèn)證小組應(yīng)努力就符合性方法達(dá)成共識(shí)。

4 人機(jī)工效符合性評(píng)價(jià)方法

不同的符合性方法對(duì)應(yīng)著不同的評(píng)價(jià)方法。本節(jié)參考上述適航條款的符合性認(rèn)證方法，從人機(jī)工效學(xué)的基本研究方法出發(fā)，對(duì)人機(jī)工效符合性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究。駕駛艙人機(jī)工效符合性評(píng)價(jià)方法有層次分析法、虛擬仿真法、模型試驗(yàn)法、試驗(yàn)評(píng)價(jià)法等[16]。本文主要針對(duì)目前廣泛使用的虛擬仿真法、模型試驗(yàn)法進(jìn)行闡述。

1)虛擬仿真法

虛擬仿真法基于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，可利用虛擬樣機(jī)、人體測(cè)量數(shù)據(jù)和三維人體模型，實(shí)現(xiàn)駕駛艙可達(dá)性、可視性和舒適性等指標(biāo)的分析。例如，文獻(xiàn)[17]提出了一種基于JACK軟件虛擬設(shè)計(jì)的駕駛艙人機(jī)工效布局評(píng)價(jià)方法，為駕駛艙人機(jī)工效布局虛擬評(píng)價(jià)提供參考；文獻(xiàn)[18]開發(fā)了駕駛艙照明綜合仿真和驗(yàn)證系統(tǒng)，研究了基于視覺工效學(xué)的民機(jī)駕駛艙光環(huán)境評(píng)價(jià)方法。

相比于傳統(tǒng)的真人現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)樣機(jī)，虛擬樣機(jī)具有許多優(yōu)勢(shì)，因而得到廣泛的應(yīng)用。在早期的設(shè)計(jì)階段可利用虛擬樣機(jī)和計(jì)算機(jī)人體模型進(jìn)行初步的人機(jī)工效評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的不足，有效縮短設(shè)計(jì)周期和降低設(shè)計(jì)費(fèi)用，靈活性強(qiáng)，安全性高。但由于現(xiàn)有技術(shù)的限制，其無法評(píng)估所有的人機(jī)工效指標(biāo)。

2)模型試驗(yàn)法

模型試驗(yàn)法通過利用各種技術(shù)和裝置對(duì)復(fù)雜的人機(jī)界面系統(tǒng)進(jìn)行模擬和試驗(yàn)，得到符合實(shí)際情況的數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^建立駕駛艙仿真試驗(yàn)臺(tái)、人體模型等對(duì)駕駛艙人機(jī)工效指標(biāo)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。例如，文獻(xiàn)[19]利用RadTherm平臺(tái)接口，建立人體熱舒適性模型，結(jié)合Fluent的數(shù)值模擬結(jié)果，以人體熱舒適性為基準(zhǔn)對(duì)駕駛艙環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估；文獻(xiàn)[20]開發(fā)了一臺(tái)駕駛工效綜合評(píng)定座艙試驗(yàn)臺(tái)，定性/定量的研究飛機(jī)駕駛員工作時(shí)的復(fù)雜、實(shí)時(shí)操作感覺。

模型試驗(yàn)法能夠逼真地模擬復(fù)雜的人機(jī)界面系統(tǒng)，真實(shí)地對(duì)操作順序、任務(wù)協(xié)調(diào)、人機(jī)干擾等進(jìn)行研究[21]，因而得到廣泛應(yīng)用；通常模擬裝置只能針對(duì)特定目標(biāo)進(jìn)行研究，靈活性較差，難以得出一般性的結(jié)論。

5 結(jié)論

1)適航條款是適航認(rèn)證的基礎(chǔ)，因此有必要對(duì)國外最新的與人機(jī)工效相關(guān)的條款進(jìn)行研究，使國內(nèi)運(yùn)輸類飛機(jī)人機(jī)工效適航認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌。

2)人機(jī)工效符合性認(rèn)證可采用設(shè)計(jì)描述、相似性說明、評(píng)估、演示、檢查、試驗(yàn)等方法。在選擇符合性方法時(shí)，應(yīng)從設(shè)計(jì)特征和規(guī)章特征的角度，將方法和產(chǎn)品以及潛在的人機(jī)工效因素進(jìn)行仔細(xì)地匹配，以選擇最經(jīng)濟(jì)、有效的符合性方法。

3)虛擬仿真法和模型試驗(yàn)法是人機(jī)工效符合性評(píng)估的重要方法，可以通過虛擬樣機(jī)、駕駛艙仿真試驗(yàn)臺(tái)、人體模型等對(duì)駕駛艙人機(jī)工效各種指標(biāo)進(jìn)行有效評(píng)估。

[1] 張燕軍.民機(jī)駕駛艙工效設(shè)計(jì)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2014.

[2] 羅青.運(yùn)輸類飛機(jī)人為因素適航評(píng)審過程概述[J].科技信息，2013，(21)：83-84.

[3] Boeing Commercial Airplanes Group. Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents: Worldwide Operations1959-2013[Z]. Seattle, WA98124-2207: Boeing, 2014.

[4] Civil Aviation Authority. Global Fatal Accident Review2002-2011(CAP 1036)[S]. London: Civil Aviation Authority, 2013.

[5] 許為，陳勇.民用客機(jī)人機(jī)工效學(xué)適航認(rèn)證及對(duì)策[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2013，(2)：24-30.

[6] 董大勇，俞金海，李寶峰.民機(jī)駕駛艙人為因素適航符合性驗(yàn)證技術(shù)[J].航空學(xué)報(bào)，2016，37(1)：310-316.

[7] Federal Aviation Regulations (FAR). Part 25-Airworthiness Standards: Transport Category Airplanes[S]. US: FAR-25, 2003.

[8] European Aviation Safety Agency. CS 25-Certification Specifications for Large Aeroplanes[S]. EU: CS-25, 2010.

[9] 中國民用航空局.中國民用航空規(guī)章第25部：運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S]. 中國：中國民用航空總局，2011.

[10] Federal Aviation Administration. Advisory Circular AC25.1302-1: Installed Systems and Equipment for Use by the Flight crew[S]. Washington, DC: Department of Transportation, 2013.

[11] Federal Aviation Administration. 14CFR Part 25, Section25.1302, Installed Systems and Equipment for Use by the Flightcrew (Amendment25-137)[S]. Federal Register, 2013, Vol. 78, No.86: 25840-25846.

[12] 許為，陳勇.從駕駛艙設(shè)計(jì)和適航來減少由設(shè)計(jì)引發(fā)的飛行員人為差錯(cuò)的挑戰(zhàn)和途徑[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2014，(3):5-11.

[13] 田斌，胡濤，張超.FAR25部最新修正案分析[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2014，(5)：41-45.

[14] Federal Aviation Administration. Guidance for Reviewing Certification Planes to Address Human Factors for Certification of Transport Airplane Flight Decks, ANM-99-2[S]. US: FAA, 2002.

[15] Federal Aviation Administration. Factors to Consider when Reviewing an Applicant’s Proposed Human Factors Methods of Compliance for Flight Deck Certification[S]. US: FAA, FAA Memorandum, ANM-01-03A, 2003.

[16] 羅仕鑒，朱上上，孫守遷.人機(jī)界面設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，9：245.

[17] 蘇潤娥，薛紅軍，宋筆鋒.基于虛擬設(shè)計(jì)的駕駛艙工效布局評(píng)價(jià)[J].航空計(jì)算技術(shù)，2008，38(2)：69-73.

[18] 楊彪.民機(jī)駕駛艙光環(huán)境設(shè)計(jì)及視覺工效學(xué)研究[D].上海：上海復(fù)旦大學(xué)，2011.

[19] 薛紅軍，馬占元，張曉燕，等.駕駛艙人體熱舒適性建模及環(huán)境評(píng)估[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2014，50(8)：265-270.

[20] 劉偉，袁修干，莊達(dá)民，等.駕駛工效綜合評(píng)定座艙試驗(yàn)臺(tái)的研制[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2003,13(11)：9-12.

[21] 劉啟越.民機(jī)駕駛艙人機(jī)工效評(píng)價(jià)方法研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2013.

Research on Conformity Certification and Evaluation Methods of the Cockpit Ergonomics for Civil Aircraft

(1. Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China;2. Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)

Clauses related to human factors of flight deck in the airworthiness standards for transport category airplane are summarized. This paper studies the methods of compliance for flight deck airworthiness certification, and explains how to choose the methods of compliance. This paper also describes two kinds of methods of ergonomics assessment-virtual simulation and model test. The methods can provide guidance for ergonomics design and model certification of transport aircraft.

flight deck；ergonomics；airworthiness clause； airworthiness certification；method of compliance

V223.1

A

10.19416/j.cnki.1674-9804.2017.04.010

江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程基金資助

裴后舉男，碩士。主要研究方向：人機(jī)與環(huán)境工程;E-mail：1107460848@qq.com

丁媛媛女，碩士。主要研究方向：人機(jī)與環(huán)境工程;E-mail：445008032@qq.com

蔣彥龍男，博士，教授。主要研究方向：低溫與制冷工程、人機(jī)與環(huán)境工程;E-mail：jiang-yanlong@nuaa.edu.cn

高志剛男，碩士。主要研究方向：船舶節(jié)能減排與人機(jī)環(huán)境;E-mail：773686890@qq.com

施紅女，博士，講師。主要研究方向：建筑設(shè)備與環(huán)境工程;E-mail：1176815804@qq.com