駕駛學員如何適應新型教練機航空電子系統帶來的人機界面變化

摘 要：在分析飛機航電系統的發展以及我訓練部隊教練機弊端的基礎上，介紹新型教練機航電系統綜合化給飛行員駕駛帶來的新變化，并提出使用建議。

關鍵詞：航電系統；平視顯示器；變化

航空電子系統，是飛機上的重要機載系統之一，用于飛行控制、作戰和任務保障。通常，航空電子系統可分為通用電子系統和任務電子系統兩大類。通用電子系統是無論軍民航飛機，為完成正常飛行任務都必須裝備的電子系統，主要包括無線電通信系統、導航系統、飛行控制系統等。而在軍用飛機上，航空電子系統通常還包括為使飛機完成某種特定任務需要，裝備的目標探測系統、電子對抗系統、敵我識別系統、航空火力控制系統等。

1 航空電子系統的發展

航空電子系統從僅有通信電臺到如今的綜合模塊化航電系統，其發展基本可以分為四個重要的階段。

分立式是上世紀40～50年代，比較有代表性的結構。主要特點是各系統之間的分界、分工都很清晰，彼此之間沒有交聯關系，不會相互影響。分立式結構存在很多問題，比如由于各分系統之間彼此獨立，甚至不同的導航設備也彼此獨立，不能共享信息，不能實現系統間大量的信息交換和實現復雜的系統功能，任何改進均需通過增減硬件來實現。大量的機載電子設備和電纜也是問題，一方面占用了大量的飛機容積、重量和功耗，帶來嚴重的電磁兼容、可靠性和維修性問題；另一方面，飛行員要掃視、確認并正確操縱的設備太多，致使負擔過重、工作效率下降，直接影響飛行安全和飛機效能的發揮。

進入上世紀70年代，隨著計算機技術、總線通訊技術和軟件技術的不斷發展，航空電子系統先后經歷了聯合式、綜合式、先進綜合式航空電子系統結構的演變過程。

聯合式結構的特點是有一臺或兩臺功能較強的任務計算機完成導航、火控計算以及系統的控制管理，并利用1553B數據總線，在雷達、通信、導航等各分系統之間建立交聯關系，在一定程度上解決了任務處理、顯示控制的綜合問題。但從綜合程度來看，各分系統仍有自己獨立的探測天線和專用的計算機，只實現了顯示控制管理部分的綜合。另一比較明顯的缺點是整個總線由集中的總線控制器來控制，一旦總線控制器失效，將造成整個總線系統的癱瘓。

綜合式系統結構的最大特點是采用分布式計算機結構，系統共享兩個以上的綜合處理器，并通過多路超高速數據傳輸總線，完成全部的信號與數據處理。先進綜合式結構則采用了更先進的綜合核心處理機和高度綜合式系統結構，在三代實現了系統顯示控制管理綜合、數據處理綜合的基礎上，發展到傳感器系統的綜合、傳感器天線的綜合，并在傳感器區進行更為廣泛深刻的綜合，使系統構型更加簡潔，傳輸更快、可靠性和容錯重構能力更強。

2 教練機上航空電子系統的變化

教練機是飛行學員駕駛技術和戰斗技術訓練的重要教練裝備。我國由于歷史的原因，航空事業起步較晚，在上個世紀中后期才接觸到了1553B總線技術和以任務機為核心的聯合式航空電子系統，所以，我國目前大部分的教練機，航空電子系統還依然采用典型的分立式結構。這在部隊三代機成為主力機種、四代機逐步服役的今日，不可避免的導致飛行學員畢業后面臨銜接跨度大，改裝困難的狀況，因而對教練機的平臺特性、系統功能、訓練效益、安全性和保障性等方面都提出了新的需求。

本世紀初，我國新型教練機研制成功，并陸續裝備航空院校和訓練部隊。新一代教練機在航電系統、人機界面等方面有了很大的優化升級，來適應訓練體制變革對基礎教練機提出的新需求。例如，通過改變傳統的分立式儀表的座艙布局形式，升級發展平視顯示器和多功能顯示器等，提升先進高級教練機和戰斗機發展對人機界面的需求；通過優化航電系統構架，提升航電系統能力，優化功能銜接性；通過增加目標搜索與探測設備，提升戰術訓練能力。

3 航空電子系統綜合化帶來的駕駛新感受

長期以來，由于用作訓練的飛機航空電子系統綜合化程度不高，駕駛員已經習慣了通過觀察、操作座艙內密布的幾十個機械式儀表以及機載電子設備的開關、旋鈕，實現對信息的獲取和對飛機的控制。但這不僅需要在認讀導航、姿態和氣動狀態等參數過程中，經常的轉移視線，而且由于機械式儀表提供的信息在數量和準確性上的不足， 還可能造成飛行員的錯誤判斷，導致錯誤操縱，甚至釀成事故，也很難訓練出現代化飛機所需要的高素質飛行員。

隨著我軍軍事力量的增強，配備綜合化航空電子系統的教學、訓練飛機陸續投入使用。駕駛艙內最明顯的變化，就是以往飛行員熟悉的大量機械顯示儀表數量大為減少，取而代之的是幾個電子顯示儀表，以平視顯示器為主，多功能顯示器、電子飛行顯示器為輔。這些新型綜合式儀表，可以使飛行學員養成與培訓目標相一致的注意力分配和轉移習慣，形成與作戰飛機良好的銜接。特別是平視顯示器，作為一種可以把飛行數據投射到駕駛員正前方的透明顯示組件上的顯示器，它可以使駕駛員保持平視獲取飛行信息。所以，駕駛員操縱飛機，不需要再在各種儀表之間快速移動視線了，飛行中基本只要保持目視前方，將視線保持在平視顯示器的主視場內，就可以同時獲取到姿態、導航、火控等多方面的信息，有效地減輕了工作負擔。

但是讓很多飛行員感到不適應的是，電子顯示儀表下的飛行操縱界面特征與傳統儀表操縱飛機的特點有非常明顯的區別。區別一：電子顯示儀表的特點，是可以根據特定的飛行任務和飛行階段，分成若干典型的工作狀態，每個工作狀態僅僅顯示當時駕駛員需要的信息。也就是說，信息顯示除了有主工作狀態之外，還進一步分出若干分工作狀態和武器選擇方案，從而衍生出很多使用工作狀態和顯示格式。所以，現在飛行員不能僅在儀表上瀏覽數據，還需要能在不同的飛行階段或飛行狀態下，進行各種功能的控制。這在人機功效的角度看，完成同樣的工作量，在具有綜合化航空電子系統的飛機上完成起來會更加簡便，但另一方面，對飛行員來說，如果不了解系統的功能和可供配置的資源，面對功能擴展帶來的龐大信息量，采用了相對復雜的系統和手段去處理，就會使飛行中信息獲取和任務執行效果大大降低，工作負荷也就增大。所以，飛行員首先需要快速適應的是如何通過菜單的設置，有選擇的進行系統的控制和信息處理，從而實現對系統的全面管理，使飛機的效能得到最大的發揮。區別二：由平視顯示器作為主顯示裝置，飛行員可以在雷達搜索和目標攻擊中輕易地實現兩者兼顧，很好地保持飛機狀態，這是以往的教練機上是難以做到的。但由于平顯的顯示形式與常規儀表不同，信號來源及精度不同于部分常規儀表，飛行學員初次接觸會很不適應。一些學員認為傳統儀表簡單，顯示清晰，指針+刻度盤或指針+刻度帶的顯示還能反映被測參數的變化趨勢；一些學員覺得平視顯示器上的字符對外界觀察有影響，他們寧愿關掉平顯，仍舊按照儀表保持飛機狀態；還有一些學員仍然習慣地按照刻度而不是按照矢量符號保持飛機姿態，飛行中過多地觀察坡度指示，從而忽略了其他數據在云中飛行時產生的直接影響，導致容易出現錯覺和丟失狀態。

為適應航空電子系統綜合化帶來的新變化，飛行學員需要改變自身的飛行習慣，始終保持視線在主視場，關注飛機的態勢、運動趨勢和各系統工作狀況。如果飛行訓練中確實感到一時難以適應，可先從做好平顯與常規儀表的配合使用入手。比如，操縱飛機改變飛行狀態時，一般應選擇參照或地平儀兩者中的一個，不要混用，否則因兩者的顯示形式差異大，容易出現誤讀。改出復雜狀態時，宜參照地平儀。因平顯與地平儀顯示形式不同，改出復雜狀態判斷壓桿方向的方法不同，如果判斷錯誤將延遲改出。以上可作為飛行員初次接觸平顯時的過渡做法，其后還應以使用平顯采集飛行信息為主。

[參考文獻]

[1]何志強.《綜合化航空電子系統發展歷程及重要支撐技術》.《電訊技術》，2004年第4期.

[2]徐勇凌.《平顯改變了什么》.解放軍報，2010-06-01.

作者簡介：尚秀旻（1974-），女，漢族，遼寧葫蘆島人，本科，海軍航空兵學員空中領航與勤務系講師，主要從事空中領航專業教學。