周珺

摘? 要：民用飛機(jī)的客艙是典型且復(fù)雜的人機(jī)環(huán)境，需要解決飛機(jī)旅客的乘坐、在飛行不同高度的艙內(nèi)壓力和溫度保持、新風(fēng)量供給以及乘客和客艙服務(wù)通道及設(shè)施、在應(yīng)急情況下的撤離等一系列問(wèn)題，既要滿(mǎn)足乘客的舒適度要求，又要保證乘客的安全性?？团撛O(shè)計(jì)中，乘客座椅、服務(wù)員操縱器件以及空間布局等通常遵循人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。該設(shè)計(jì)準(zhǔn)則按適航規(guī)章的要求和適用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求建立，并需要確認(rèn)其正確性和完整性。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工效;客艙設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;確認(rèn)流程;確認(rèn)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：V37? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

為在有限空間并高速運(yùn)動(dòng)的民機(jī)客艙里實(shí)現(xiàn)客艙舒適性和安全性的設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要考慮人機(jī)工效的要求，而這些要求通常反映在客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中。人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的形成是一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，需要捕獲CCAR/FAR/CS適航規(guī)章及相關(guān)說(shuō)明文件的要求以及民用飛機(jī)客艙、人機(jī)工效相關(guān)行業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，并參考類(lèi)似飛機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)流程和方法的確認(rèn)，最終獲得適用的、工程設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

1 民用飛機(jī)客艙人機(jī)功效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確認(rèn)方法

人機(jī)工程這一學(xué)科中的研究交叉融合了人體科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、安全科學(xué)、系統(tǒng)工程、控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種學(xué)科。目前常用的研究方法有觀察記錄、實(shí)測(cè)、實(shí)驗(yàn)、模擬器、計(jì)算仿真、分析等方法。通過(guò)研究分析CAAC/FAA/EASA等局方規(guī)章和指導(dǎo)材料以及SAE、MIL-STD、MIL-HANDBOOK、GB、GJB等行業(yè)相關(guān)技術(shù)資料，借鑒ARJ21、C919等相關(guān)機(jī)型客艙研制經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)科中的研究方法，人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確認(rèn)方法可以采用（詳見(jiàn)表1）。

1.1 調(diào)查問(wèn)卷法

調(diào)查問(wèn)卷法也叫填表法或者書(shū)面調(diào)查法，是把要驗(yàn)證的準(zhǔn)則內(nèi)容以填寫(xiě)、選擇、問(wèn)答等形式編制成調(diào)查表，然后把它分給被調(diào)查人填寫(xiě)，最后收回進(jìn)行整理分析。

1.2 虛擬樣機(jī)法

針對(duì)特定客艙環(huán)境，運(yùn)用各種模型和技術(shù)完成虛擬建模并得到相似度好的樣機(jī)模型，設(shè)置并調(diào)整虛擬樣機(jī)中的各項(xiàng)參數(shù)，構(gòu)建設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確認(rèn)的虛擬場(chǎng)景，以可視化手段確認(rèn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性、可行性。

1.3 物理樣機(jī)法

根據(jù)待確認(rèn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則內(nèi)容選取物理樣機(jī)，針對(duì)待確認(rèn)參數(shù)調(diào)整物理樣機(jī)，利用測(cè)量工具測(cè)量物理樣機(jī)環(huán)境中的尺寸參數(shù)，根據(jù)測(cè)得的參數(shù)和待驗(yàn)證準(zhǔn)則內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，得出驗(yàn)證結(jié)果。

1.4 相似機(jī)型法

將具備相似性或繼承性的機(jī)型的結(jié)構(gòu)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行比較，通過(guò)對(duì)比、分析，判斷出設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性、可行性

1.5 合理性聲明

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及最佳航空實(shí)踐等，直接準(zhǔn)確地表述待確認(rèn)準(zhǔn)則的合理性、可行性的方法。

2 客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則最低完整性及確認(rèn)

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的確認(rèn)除確認(rèn)可實(shí)現(xiàn)性外，還應(yīng)關(guān)注設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的完整性。而如何定義和保證客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的完整性，目前仍未有唯一的答案。

適航規(guī)章的要求與人機(jī)工效行業(yè)要求并不一致，在確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則關(guān)鍵的人機(jī)工效要素上存在高度交叉。該文將通過(guò)實(shí)際的客艙案例，分析說(shuō)明如何確定客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（框架）的完整性。

2.1 典型的大型民用飛機(jī)客艙

圖1展示了現(xiàn)代民機(jī)客艙中座椅的功能及與乘客的界面，圖2展示了客艙數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接方式，如圖3所示展示了氧氣面罩的安裝，如圖4所示展示了緊急出口?？梢钥闯?，民機(jī)客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的核心要素包括空間及布局、座椅及調(diào)節(jié)、客艙娛樂(lè)、應(yīng)急逃生等多個(gè)與人相關(guān)的要素。事實(shí)上，CCAR25部適航規(guī)章的要求也完全覆蓋圖1～圖4所示客艙案例的所有要素。

2.2 客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的最低完整性考慮

既然CCAR25部適航規(guī)章要求能夠覆蓋客艙設(shè)計(jì)的所有必備要素，又與該文中設(shè)計(jì)準(zhǔn)則框架中各要素存在高度交叉，因此適航規(guī)章要求中與客艙人機(jī)工效關(guān)聯(lián)條款可以作為客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的最低完整性保證。

以適航規(guī)章表達(dá)的人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則需要在每一個(gè)飛機(jī)上落實(shí)。每種機(jī)型飛機(jī)的客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則選取通常要高于最低完整性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，這樣，既保證了各廠家飛機(jī)設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)性，又確保了客艙的安全性和乘坐人員的健康。

2.3 客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性和正確性考慮

客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性定義為在保證安全的前提下，人機(jī)工效設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)性和舒適性之間的權(quán)衡值。過(guò)高的舒適性要求需要更高的成本，經(jīng)濟(jì)性就要降低。對(duì)于客艙的設(shè)計(jì)來(lái)講，以適航標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的最低完整性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則已在經(jīng)濟(jì)性和舒適性方面做了權(quán)衡，具備合理性。

由于適航規(guī)章是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累和飛機(jī)運(yùn)行案例繼承下來(lái)的，已確保了現(xiàn)有民用飛機(jī)使用的安全性，因此適航規(guī)章的正確性是不需要確認(rèn)的，同理，以適航規(guī)章要求構(gòu)建的最低完整性的客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也是正確的。這樣的確認(rèn)方法屬合理性聲明（VM5）。

3 客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的確認(rèn)程序

基于表1中客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確認(rèn)方法，給出調(diào)查問(wèn)卷確認(rèn)法以及基于虛擬樣機(jī)、物理樣機(jī)、典型機(jī)型、合理性聲明的確認(rèn)流程，如圖5所示。

調(diào)查問(wèn)卷確認(rèn)法（VM1）主要確認(rèn)步驟是調(diào)查問(wèn)卷的設(shè)計(jì)、發(fā)放、回收、處理。設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷問(wèn)題時(shí)需要緊扣確認(rèn)內(nèi)容，發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷時(shí)需要注意調(diào)查對(duì)象的選擇，通過(guò)回收并分析調(diào)查問(wèn)卷得出確認(rèn)結(jié)果，利用統(tǒng)計(jì)分析判斷設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性、可行性。

虛擬樣機(jī)確認(rèn)法（VM2）主要確認(rèn)步驟是選擇虛擬樣機(jī)，根據(jù)中國(guó)人體尺寸百分位數(shù)建立人體模型，通過(guò)調(diào)整虛擬樣機(jī)平臺(tái)布局與布置和人體模型的空間位置，通過(guò)DELMIA等軟件進(jìn)行人機(jī)工效學(xué)分析得出分析，結(jié)果以此來(lái)判斷設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性、可行性。

物理樣機(jī)確認(rèn)法（VM3）主要確認(rèn)步驟是選擇物理樣機(jī)平臺(tái)，調(diào)整樣機(jī)平臺(tái)的布局與布置，利用測(cè)量工具，對(duì)測(cè)得的人機(jī)工效參數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果來(lái)判斷設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性、可行性。

相似機(jī)型確認(rèn)法（VM4）主要確認(rèn)步驟是根據(jù)需要確認(rèn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則選擇相似機(jī)型，測(cè)量已選機(jī)型的人機(jī)工效設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)測(cè)得的參數(shù)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行對(duì)比來(lái)確認(rèn)準(zhǔn)則的合理性、可行性。

合理性聲明（VM5）主要確認(rèn)步驟是根據(jù)被引用的適航條款直接給出設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的合理性、可行性的確認(rèn)結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

該文提出了確認(rèn)客艙環(huán)境人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的5種方法，包括調(diào)查問(wèn)卷法、虛擬樣機(jī)法、物理樣機(jī)法、相似機(jī)型法、合理性聲明以及開(kāi)展確認(rèn)工作的確認(rèn)程序，可以應(yīng)用于民用飛機(jī)客艙的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

以適航規(guī)章中涉及客艙人機(jī)工效的條款要求構(gòu)建的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，保證了客艙人機(jī)工效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的最低完整性。

參考文獻(xiàn)

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