民機駕駛艙顯示系統可達性的適航驗證技術研究

張瑞平

（中航通飛研究院有限公司，珠海 519040）

近年來的研究表明，與人為因素相關的飛行事故，由原來的20%已增加至80%。適航來源于對安全性的要求，而影響航空安全性的重要因素之一是人為因素。因此，在任何一個航空法律體系中都有關于人為因素方面的明確規定。

駕駛艙顯示系統可以通過顯示器向飛機機組人員提供通信導航識別信息、飛行指引信息、飛機各系統狀態信息和故障信息等。從顯示系統所執行的功能危險等級的角度來看，其對飛行安全起到至關重要的作用；而作為重要的人機界面，我國適航規章對駕駛艙顯示系統提出了人為因素適航要求。開展駕駛艙顯示系統可達性評估的適航驗證技術研究，首先需要識別適航需求。

一、適航需求研究

（一）可達性適航條款

以民用運輸類飛機為例，在適航取證中，運輸類飛機適用的適航規章為《CCAR-25-R4運輸類飛機適航標準》。在CCAR-25-R4中并未明確可達性適航條款，需要事先識別出來，即進行適用條款的篩選。這種篩選可以采用專家評議的方式，通過2～3輪的反饋與迭代，可以得到穩定的篩選結果。經篩選，顯示系統可達性適航條款主要包括25.777（a）、25.1321，涉及的人為因素包括人的運動特性與人體幾何尺寸。

（二）可達性條款適航符合性方法

為了獲得所需的證據資料以向審查方證明產品對適航條款的符合性，需要采用不同的方法進行說明和驗證，該類方法統稱為符合性方法。針對上述可達性適航條款，其可采用MC2—顯示系統可達性評估（仿真）、MC6—顯示系統可達性評估（真機飛行）、MC7—顯示系統可達性評估（真機靜態）、MC8—顯示系統可達性評估（模擬器）這4種典型符合性方法。

針對可達性評估，上述的4種方式適航當局都會接受，但是對于工業界而言，真機飛行和模擬器這兩種評估成本較大。本文重點對基于仿真軟件和靜態駕駛艙的可達性評估技術展開研究。

二、基于數字樣機的可達性評估

數字樣機具備與真機一致的三維尺寸，故對其開展顯示系統可達性評估具備可信度。國內外工業界有多款人為因素評估仿真軟件可以完成可達性仿真，本文使用CATIA人機工程模塊的人體可達性分析模型開展評估。CATIA軟件集成了人機設計與分析功能，其中人體數模應用相關人體測量數據庫，可對顯示系統進行可達性評估。

對飛機駕駛艙進行可達性評估的仿真，首先要求建立符合本文的人體數模，再導入CATIA中做相關項目的仿真，檢查其符合性并修正不足。

人的軀體各個部分尺寸是創立虛擬人體數模的基礎，對駕駛艙的人機工程學而言，為滿足人機環境協調的要求，需要根據人體測量尺寸數據及其分布規律來指導駕駛艙的設計。由于CATIA V5中用于建立人體模型所需的人體數據沒有適合我國飛行員中的人體尺寸，因此本文在借鑒與我國人體型類似的韓國人體型數據庫的基礎上，進行有針對性的修改。為降低工作量，只需在修改后的人體模型基礎上，建立飛行員人體數模。以典型運輸類飛機正駕駛右手的可達范圍為例進行仿真分析，結果如圖1所示。

比對駕駛艙可達性設計要求的符合程度，可以快速且準確地得到評估結論。從圖1的駕駛艙數字樣機仿真結果來分析，駕駛艙內顯示系統各部件的可達范圍基本滿足要求，而音頻監控器部分操控按鍵位于包絡面之外，操作較困難，如需頻繁操作則無法實現。

三、基于真實駕駛艙的可達性評估

由飛行機組在真實駕駛艙內開展可達性評估是必不可少的評估手段，也是最直觀、可信的可達性適航驗證方法。顯示系統可達性評估采取主觀加客觀評價方式，飛行機組參照表1中評估標準，記錄試驗人員的客觀表現與主觀感受，完成可達性評估。可達性評估量表全面覆蓋顯示系統各操作部件，依據可達性指標及評估標準進行設計。對顯示系統的設備、開關及操縱的合理性與操縱舒適性進行評估，評估結果示意見表1。

表1 顯示系統可達性評估量表（示意）

如此可見，基于數字樣機的可達性評估與基于真實駕駛艙的可達性評估的結論基本保持一致，表明上述兩種可達性評估方法具備實用價值。同時，可達性評估量表的應用還可以擴展到模擬器與飛行試驗中，以形成更具說服力的可達性結論。

四、結束語

本文對駕駛艙顯示系統可達性適航要求進行了梳理，對適航驗證方法展開了重點研究，提出了兩種可達性評估方法并進行工程應用?；贑ATIA數字樣機可達性評估方法的最大優點在于全包線的驗證，即可以覆蓋全部目標機組的人體尺寸，而且仿真過程快捷，仿真結果直觀。基于真機可達性評估的最大優點在于真實，試驗平臺選取真實飛機駕駛艙，試驗結果可以直接被適航審查當局接受，但最大的缺點是樣本量少，無法開展全面驗證。

綜合來看，在實際取證過程中往往是兩種方法并用，基于數字樣機的評估結論用于表明全包線的可達性，基于真機的可達性評估選取典型的機組尺寸表明可達性，最終形成全面又易于被適航審查當局所接受的可達性符合性證據。