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驾驶舱操纵器件适航要求浅析

2016-11-15 翼知堂 翼知堂

驾驶舱操纵器件(Controls)是机组直接使用的设备,其布局与设计与机组执行特定任务的操纵效能密切相关,对安全飞行有直接影响。因此运输类飞机适航标准(25部)及相应的适航指导材料对驾驶舱操纵器件提出了要求。本文将基于条款和相应适航指导材料的要求,对驾驶舱操纵器件的设计和验证要求进行初步总结和分析。



驾驶舱操纵器件的定义和范围

驾驶舱操纵器件是机组用于操纵以对飞机及其飞行控制面,系统和其它设备进行操作、配置以及管理的设施。驾驶舱操纵器件包括:

  • 物理操纵器件:按钮,开关,旋钮,键盘,触摸屏,光标等;

  • 图形用户界面: 包括提供控制功能的弹窗和下拉菜单;

  • 声控装置。


驾驶舱操纵器件相关的适航条款和总体要求

25部中与操纵器件直接相关的包括25.777, 25.779, 25.781, 25.1555 25.1302等。具体见下表:

条款

标题

内容

25.777

驾驶舱操纵器件

提出操纵器件布局、位置和运动方向等方面的总体要求

25.779

驾驶舱操纵器件的动作和效果

操纵器件动作方向与操纵器件动作后的操纵效果关联性的要求

25.781

驾驶舱操纵手柄形状

提出关于襟翼、起落架、动力装置等操纵器件手柄形状的要求

25.1555

操纵器件标记

提出关于气动力、动力装置燃油、附件辅助设备及应急装置等操纵器件的标记要求

25.1302

CCAR暂未纳入

机组使用的安装系统和设备

提出关于驾驶舱操纵器件、信息与机组差错管理等方面的要求

 

上述条款要求基于相应操纵任务的频率,紧急性,持续时间,表明操纵器件是驾驶舱操纵器件的功能、操纵方式和操纵作动结果的符合性。条款对操纵器件的总体要求是:

  • 清晰的 (clear);

  • 明确的(unambiguous);

  • 具有合适的分辨率和精度;

  • 可达的;

  • 可用的;

  • 能够使机组感知,包括提供充分的反馈。


为满足上述条款要求,需要在设计中考虑操纵器件的以下属性:

  • 操纵器件的位置;

  • 操纵器件的物理属性(形状,尺寸,材质,行程;颜色);

  • 操纵器件直接影响的设备或系统;

  •  操纵器件的标识方式;

  • 可用的操纵器件配置;

  • 每一个可能的作动或配置的影响;

  • 可能产生同样效应的其它操纵器件以及其作动的条件;

  • 操纵器件作动反馈的特性。

操纵器件清晰和明确性要求

可分辨和可预测性要求


  • 操纵器件的功能必须是显而易见的,每一个机组都能识别和选择操纵器件的正确功能;

  • 需要评估操纵器件触发的后果,以表明其结果是可预测的并对每个机组是明显的。包括用单个器件对多个显示屏进行操纵的评估,用各自的操纵器件对共享显示区域的控制评估等;

  • 操纵器件可以通过以下方式来区分及预测其行为结果:形状、颜色、位置、运动、影响、标签。



操纵器件标签要求


  • 在所有光照和环境条件下,操纵器件标签从机组的正常座位位置应该是可读的;

  • 对于多功能操纵器件,除非是显而易见,否则每一种预期的功能需要有相应标签;

  • 通过光标控制的图形显示界面中的图形控制也需要有标签;如果一个目录还包括有子目录,目录的标签中需要有对子目录的合理描述;

  • 操纵器件标签应使用标准,明确的缩写,术语和图标, 整个驾驶舱中同一功能的标签应该具有一致性(可接受的标准缩写可参照ICAO Doc 8400, Abbreviations and Codes, Sixth Edition, 2004);

  • 当在操纵器件标签中使用图标来代替文字时,在设计中应考虑:

    (1)图标应与所表示目标相似;

    (2)图标应在航空中广泛使用并被机组所熟知;

    (3)应尽量基于已有的标准和已知的常规图标;

    (4)必要时通过试验验证与文字标签的等价性。

  • 其它具体要求可参见AC25-11A《驾驶舱电子显示》提出了关于包括旋钮,按钮,符号和目录的具体指导要求


多个操纵器件的关联要求


如果有多个操纵器件能够实现同一功能,需要提供充分的信息来告知机组当前起作用的操纵器件(如左右驾驶盘的双输入必须有提示)



操纵器件的可达性要求

  • 可达性指每一个机组成员能够操作所需要的所有操纵器件;

  • 在正常和非正常状态下并在某个机组成员失能时,对其它机组而言,从座位的位置上,所有机组操作必须的操纵器件必须可见,可触及,可操作;

  • 最小飞行机组成员就座并系紧安全带和肩带(如果装有)时,每个操纵器件可无阻挡地作全行程运动,而不受驾驶舱结构或最小飞行机组成员衣着的干扰;

  • 对于多功能显示器等电子显示器中的目录信息,不应妨碍机组从多层目录信息中导航并操作相应的功能,并需考虑在系统故障,机组失能,最低设备清单签派等条件;

  • 操纵器件的位置,运动方向和布局等应与25.777条要求一致。

操纵器件的使用要求

不同环境条件下对操纵器件的使用要求


应考虑在以下环境条件下操纵器件的使用:

  • 批准使用飞行包线内的湍流和抖振;

  • 极端照明条件下;

  • 带手套操纵,操纵器件的尺寸和精度应合适;

  • 操纵器件的灵敏度应足以满足组在不利环境条件下的精度要求,对于新颖的设备要求通过试验来表明其在不利环境条件下的功能正常;

  • 在所有环境下,用以重新控制和继续安全操纵飞行的操纵器件是可辨别和可用的,包括在浓烟,严重的抖振条件下。



操纵与显示的兼容及协调要求


  •  操纵器件与相应的显示/指示之间的对应关系应是明显的,容易理解和合乎逻辑的;

  • 操纵器件的位置应尽量与相应的显示/控制的功能靠近(最好安排在显示器的下方,上方容易造成遮挡);

  • 如果操纵器件与相应的显示之间相隔较远,必须演示用操纵执行任务的可接受性;

  • 操纵器件的显示和位置应避免相应的信息显示被遮挡,除非根据任务的紧急性,频率和持续时间能说明该信息并非遮挡时所必须;

  • 电子形式显示的通告标签应于驾驶舱中相关的开关或按钮标签一致。不一致要演示其对执行任务的影响;

  • 应符合SAE ARP 4102《飞机驾驶舱面板、控制器和显示器》第5.3节的相关要求。



操纵器件的反馈信息要求

  • 每个操纵器件都需要为机组提供与安全运行相关的反馈信息,包括与操纵相应的目录选择,数据入口,操纵动作在内的反馈信息;

  • 如果机组操纵没有被系统接受,应给出清晰明确的出错提示(视觉,语音或者触觉);

  • 需要在以下情形,提供安全操作所需的反馈和感知:

    (1)操纵器件被激活 (指令的状态/值);

    (2)功能正在执行过程中(提供在执行的时间);

    (3)操纵相关的动作以开始执行(实际状态/值和指令状态/值)之间的差异;

    (4 如果操纵器件操纵作动器在其行程中运动,应给出作动器在其可用行程中的位置(如操纵面位置感知) 

  • 反馈的类型(视觉,语音,触觉)、持续时间和合适形式,应视机组任务和成功操作所需任务信息而定。(不仅仅需要操纵器件的位置,还需要实际系统的响应结果)

  • 键盘需要有按键触感,或其他替代形式(视觉)提示输入已被接收并给出反馈;

  • 不仅仅对于物理操纵器件如旋钮,开关或按键的操作有视觉反馈,对于图形界面的下拉菜单和弹窗等同样需要有视觉反馈,如选中层级目录,图形按键被激活,输入被接受等;

  • 需要演示所有提供的反馈信息对于机组完成与设备功能相关的任务是清晰和明确的。






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