王 聰，李 霞，柳艷琴

（航空工業(yè)西飛，陜西 西安710089）

1 引言

航空保障設(shè)備是飛機(jī)在執(zhí)行任務(wù)、日常訓(xùn)練和進(jìn)行地面維修時(shí)所需要的裝備、設(shè)備及工具的統(tǒng)稱。隨著技術(shù)發(fā)展，國(guó)家軍事實(shí)力的不斷提升，中國(guó)航空裝備有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是航空保障設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀明顯落后于航空設(shè)備。目前航空保障設(shè)備大多數(shù)仍停留在滿足基本技術(shù)要求層面。而隨著技術(shù)進(jìn)步，用戶等對(duì)于航空保障設(shè)備的便捷、效率及安全等方面提出了更高的要求。以技術(shù)為中心的設(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行?。很多先進(jìn)的軍事強(qiáng)國(guó)對(duì)于航空地面設(shè)備都提出了人機(jī)工程要求。

人的因素是人機(jī)工程設(shè)計(jì)的核心研究?jī)?nèi)容，國(guó)際功效學(xué)會(huì)對(duì)人機(jī)工程學(xué)下的定義是研究人在工作環(huán)境中的生理、心理學(xué)等諸方面因素，研究人-機(jī)器-環(huán)境系統(tǒng)中的交互作用及各個(gè)組成部分（效率、安全、健康、舒適等）在工作條件下如何達(dá)到最優(yōu)化的一門(mén)學(xué)科。經(jīng)過(guò)多年研究和應(yīng)用，人機(jī)工程學(xué)把人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)作為研究的基本對(duì)象，運(yùn)用相關(guān)學(xué)科知識(shí)，根據(jù)人和機(jī)器的條件和特點(diǎn)，合理分配人和機(jī)器承擔(dān)的操作職能，并使之相互適應(yīng)，從而為人創(chuàng)造出舒適和安全的工作環(huán)境，使功效達(dá)到最優(yōu)。通過(guò)人機(jī)工程學(xué)研究，使航空保障設(shè)備在滿足相應(yīng)功能要求的條件下，充分滿足用戶的各種需求，貫徹以人為本的設(shè)計(jì)理念。人機(jī)工程學(xué)在航空保障設(shè)備設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，必將提高航空保障設(shè)備的設(shè)計(jì)水平。

2 航空保障設(shè)備研制各階段的相關(guān)人機(jī)工程學(xué)內(nèi)容

航空保障設(shè)備的研制過(guò)程主要包括產(chǎn)品規(guī)劃、總體方案、詳細(xì)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及試用四個(gè)階段。在這些階段中應(yīng)將人機(jī)工程設(shè)計(jì)滲透到各個(gè)階段中，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 航空保障設(shè)備規(guī)劃

對(duì)航空保障設(shè)備在特定環(huán)境及時(shí)機(jī)下實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)而必須執(zhí)行的功能進(jìn)行分析確定。預(yù)估人在任務(wù)中可能承擔(dān)的任務(wù)（操作、決策、監(jiān)控等），采用人機(jī)工程原理將功能分配到“人工操作、自動(dòng)化操作或兩者相結(jié)合”，明確人與設(shè)備的功能分配。

2.2 總體方案

從人-設(shè)備-環(huán)境單方面或隨機(jī)組合的角度下對(duì)要完成的關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分析，編制操作程序或其他方面使用規(guī)程，保證任務(wù)有效、安全、可靠執(zhí)行。然后確定如下內(nèi)容：①操作人員所需的可用的信息；②采取的操作及所需進(jìn)行的身體運(yùn)動(dòng)；③操作所需的工作空間；④可用工作空間；⑤可能發(fā)生的危險(xiǎn)；⑥與其他成員的協(xié)同；⑦工作環(huán)境等人機(jī)工程影響因素，據(jù)此對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，并應(yīng)隨時(shí)針對(duì)分析中的不兼容或者超出身體要求等問(wèn)題，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，得出最優(yōu)方案。

2.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

將總體方案中所得到的人機(jī)工程輸入以及其他適宜輸入，轉(zhuǎn)化成為具體的工程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品零部件具體參數(shù)、人機(jī)交互界面等方面時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮人體測(cè)量參數(shù)、人的能力、技能要求、安全問(wèn)題等方面要素。有條件的可以引入計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)身體及活動(dòng)范圍進(jìn)行模擬，根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果進(jìn)行評(píng)估或預(yù)測(cè)設(shè)備使用中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行設(shè)計(jì)迭代更改。

2.4 試驗(yàn)及試用

在對(duì)生產(chǎn)出的航空保障設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證及試用時(shí)，也要檢驗(yàn)設(shè)備人機(jī)工程設(shè)計(jì)方面的優(yōu)劣程度，例如人-設(shè)備接口設(shè)計(jì)、設(shè)備界面設(shè)計(jì)、操作控制等方面是否簡(jiǎn)潔合理，相互作用時(shí)是否滿足人體生理要求，色彩、噪聲及造型等是否能優(yōu)化工作環(huán)境等。對(duì)設(shè)備提出人機(jī)工程學(xué)評(píng)估，對(duì)不符合項(xiàng)應(yīng)進(jìn)行完善改進(jìn)，最后正式投產(chǎn)交付。

3 航空保障設(shè)備人機(jī)工程設(shè)計(jì)實(shí)例分析

為更加清晰地了解人機(jī)工程設(shè)計(jì)在航空保障設(shè)備研制中的關(guān)鍵作用，下面介紹幾種航空保障設(shè)備在滿足設(shè)備本身功能要求的前提下，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原則所做的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)。

機(jī)輪千斤頂：用于外場(chǎng)更換機(jī)輪時(shí)頂起起落架等工作，同時(shí)使用次數(shù)比較頻繁。原機(jī)輪千斤頂質(zhì)量約30 kg，在缸外壁設(shè)置一個(gè)提手。主要存在的問(wèn)題是，人員在進(jìn)行短距離搬運(yùn)時(shí)只能通過(guò)提手在垂直方向施加力來(lái)搬運(yùn)，超過(guò)人機(jī)工程學(xué)中的適宜搬運(yùn)質(zhì)量要求且施力方式不科學(xué)。這就增加了日常機(jī)務(wù)工作的準(zhǔn)備時(shí)間，降低了工作效率。為了提高工作效率，方便使用，在移動(dòng)搬運(yùn)形式方面進(jìn)行優(yōu)化。在不影響功能性能、外形尺寸，且質(zhì)量改變不大的情況下對(duì)機(jī)輪千斤頂進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的機(jī)輪千斤頂，增加長(zhǎng)約800 mm的可伸縮拉桿手柄，并且增加輪子。在使用時(shí)，拉手縮回，千斤頂?shù)酌嬷亍Ｓ捎谡w外形尺寸未發(fā)生變化，可以滿足使用空間要求，不影響日常使用。運(yùn)輸時(shí)，拉出拉手，抬起后輪子著地。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)形式所需要的搬運(yùn)力更小、施力方式也更加科學(xué)，極大地方便了人員搬運(yùn)，解決了傳統(tǒng)機(jī)輪千斤頂搬運(yùn)移動(dòng)困難的問(wèn)題，提高了機(jī)務(wù)人員的工作效率。機(jī)輪千斤頂人機(jī)工程改進(jìn)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 機(jī)輪千斤頂人機(jī)工程改進(jìn)設(shè)計(jì)

充氣設(shè)備：用于給飛機(jī)輪胎充氣補(bǔ)氣。原充氣設(shè)備在使用時(shí)，需要與充氣軟管和外界氣源配套。主要存在問(wèn)題是，使用前需將氣源、充氣軟管及充氣設(shè)備連接起來(lái)，準(zhǔn)備工作比較煩瑣。充氣過(guò)程中靠人工觀察壓力表來(lái)監(jiān)測(cè)并控制壓力輸出，一旦不注意超過(guò)系統(tǒng)所需壓力，可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成損傷，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。為了減少任務(wù)前準(zhǔn)備時(shí)間，降低使用過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)充氣設(shè)備進(jìn)行綜合化設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的充氣設(shè)備增加減壓閥，達(dá)到設(shè)定值時(shí)可以自動(dòng)關(guān)閉氣源；可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)輪胎胎壓；自帶氣源。經(jīng)改進(jìn)，減少了完成任務(wù)所需的設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化了操作流程，重新定義了人-設(shè)備的功能分配，降低了對(duì)人員數(shù)量及操作方面熟練度要求，減少了準(zhǔn)備時(shí)間，提高了工作效率。自動(dòng)關(guān)閉氣源和檢測(cè)輪胎胎壓則可以避免人工監(jiān)測(cè)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，給機(jī)務(wù)人員營(yíng)造一個(gè)相對(duì)安全的工作環(huán)境。充氣設(shè)備人機(jī)工程改進(jìn)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 充氣設(shè)備人機(jī)工程改進(jìn)設(shè)計(jì)

座艙氣密試驗(yàn)臺(tái)：用于對(duì)飛機(jī)座艙按定期檢查規(guī)定或完成修理后，進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，檢查飛機(jī)座艙的氣密性。原座艙氣密試驗(yàn)臺(tái)是車式結(jié)構(gòu)，由外部殼體、車輪、內(nèi)部系統(tǒng)、儀表盤(pán)組成。主要存在問(wèn)題是，車體外外殼造型簡(jiǎn)單，色彩單一，整體外觀不美觀，不符合人機(jī)工程學(xué)中對(duì)于工作空間及環(huán)境的健康舒適要求。因此，對(duì)座艙氣密試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行外觀造型及色彩方面優(yōu)化設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的座艙氣密試驗(yàn)臺(tái)，更改了側(cè)板結(jié)構(gòu)形式，增加凹槽造型；改進(jìn)把手結(jié)構(gòu)；增加底盤(pán)深色輔色，車體亮色條紋等。經(jīng)改進(jìn)，在保證主色調(diào)的情況下，加強(qiáng)了設(shè)備本身主輔色之間的搭配設(shè)計(jì)，提升設(shè)備的色彩視覺(jué)效果，凸顯了立體感；優(yōu)化了外殼的造型及把手的形式，使整體外觀更具有設(shè)計(jì)感。改進(jìn)后，在觀感上，給人以良好的視覺(jué)效果，改善工作環(huán)境。研究表明，改進(jìn)機(jī)器使之亮度適當(dāng)，造型美觀，可提高10%～30%的勞動(dòng)生產(chǎn)率，在機(jī)器、工具上涂上適當(dāng)色彩，可提高2%～4%的勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此，改進(jìn)后也可提高機(jī)務(wù)人員的工作效率。

座艙氣密試驗(yàn)臺(tái)人機(jī)工程改進(jìn)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 座艙氣密試驗(yàn)臺(tái)人機(jī)工程改進(jìn)設(shè)計(jì)

4 結(jié)論

航空保障設(shè)備的種類豐富，所涉及的專業(yè)領(lǐng)域也比較繁雜，因此，在航空保障設(shè)備設(shè)計(jì)中貫徹人機(jī)工程學(xué)原理需要考慮多方面的影響因素。因此需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中統(tǒng)籌規(guī)劃，將人機(jī)工程學(xué)深入到設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，才能更好地提高設(shè)計(jì)水平。在滿足功能性能的前提下，體現(xiàn)設(shè)備本身的人文關(guān)懷，才能達(dá)到對(duì)使用者生理及心理的尊重，才能更好地發(fā)揮設(shè)備效能，更好地完成任務(wù)。