战斗机座舱人机工效的发展

作者：航电部先进技术IPT

随着信息技术的不断发展，“陆、海、空、天、电、网”一体化作战体系对战斗机提出了越来越高的要求。飞机速度不断提高、作战系统更为复杂、大量信息获取处理更为迅速，给飞行员完成观察、决策到操纵的整个过程带来越来越严峻的挑战。运用人机工程学设计原则，使人的运动器官和飞机座舱具有良好的适配性关系，应用新技术不断提高人机交互界面的人机工效，对于减轻飞行员负荷提高飞机作战能力具有重要意义。

战斗机座舱的发展

飞机座舱是飞机的首脑原件，飞行员则是控制飞机运行的关键。高效可靠的飞机座舱可以让飞行员操作更加简捷有效，提高飞机执行任务能力，使得飞机可以更加安全准确的工作。

早期战斗机座舱显示仪表多采用机械式、磁电式、机电伺服式组合仪表。随着电子技术、计算机技术等科学技术的飞速发展，20世纪80年代后战斗机上出现了电子式显示器，它把电信号转换成电子显示器的光信号以显示所需的信息内容，显示信号可以是数字、符号、图形以及其他组合形式，电子显示仪表的问世为实现航空仪表的综合化提供了技术基础。

战斗机座舱与人机工程学

人机工程学的根本目的是研究人、机、环境三者的特性，在以人为根本的前提下寻求使三者协调统一，提高整个系统宜人性及工作效率的方法与途径。

战斗机座舱是飞行员的工作场所，也是飞行员与飞机进行信息交互的平台，其人机工效设计水平直接关系到飞行员能否及时获取正确信息，操作是否准确舒适。同时人机工效也是关系到飞行员身心健康、意识行为、工作效率和飞行安全的重要因素。

国外资料显示，飞机失事的人为因素约占80%，其中由飞行员失误导致的空难高达50%。对于战斗机而言，复杂的任务要求，瞬息万变的作战环境，大量信息获取处理的时效性，使得飞行员操作难度大为增加，因操作失误导致的飞行事故明显高于民航飞机。

运用人机工程学改善飞机座舱的人机工效水平，增强飞机座舱部件的操作舒适性、可达性，改善仪表显示器可读性等，高科技技术的不断应用，提高飞机座舱宜人性、可靠性及信息交互效率，对降低飞行员操作难度，实现飞行安全，提高战斗机作战能力具有重要意义。

新技术应用提高战斗机座舱人机工效

(1)触敏显示/控制技术和语音控制技术

触敏显示/控制技术和语音控制技术的发展使得触敏显示/控制器逐渐取代传统的开关和按键。研制中的美国F-35战斗机就率先在飞机上运用了这项技术，飞行员只需要用他的手指触碰显示器上的相应区域，就可以随意调整各种信息的显示方式和显示顺序，或者重新启动显示系统。F-35战斗机上还运用了另一种代表未来发展趋势的新技术——语音控制技术。大幅度减轻飞行员的工作负担，并达到大幅度减少座舱内按钮和开关的数量。

(2)高清晰大屏幕显示器

苏-35战斗机采用了全新的“玻璃”座舱，座舱内的战术控制系统主要由两个大型MFI-35彩色多功能液晶显示器、IKSh一1M广角平视显示器和三个小型显示器。HOTAS原则正在融合到座舱设计之中。为了控制火控电子设备、飞机各系统和武器，苏-35战斗机座舱内的操纵杆和油门杆上分别安装有一些按钮和开关，以及在多功能显示器周围布置有按钮。提高了飞行员人机交互体验，对提高战斗机作战能力具有显著效果。

(3)头盔显示器

近些年，头盔显示器技术日益成熟，它是把仪表显示信息送到飞行员头盔显示器的屏幕上，飞行员向任何方向转动头部，这些信息都能显示在飞行员眼睛前方的视线中。目前，头盔显示器已经在F-22、“阵风”、F-35等新一代战斗机上广泛使用，甚至F-35战斗机已用头盔显示器完全替代了平视显示器。 

未来战斗机座舱畅想

(1)互联型战斗机座舱

泰雷兹公司展示了其带最新互连功能的直升机驾驶舱。是市面上最先进的航空电子驾驶舱，是唯一一种正准备进行认证的下一代互连型飞机座舱。它是泰雷兹公司研制的下一代直升机航空电子成套组件，建立在自然和直接手动交互的原则，构建了面向任务、减轻机组人员工作负荷的系统结构。互联型战斗机座舱的应用，地面站辅助处理，将会降低飞行员信息处理复杂度，多机协同作战将变得更为简单。

(2)智能型战斗机座舱

人工智能领域的不断发展，智能驾驶芯片的实现，智能战斗机座舱的出现成为必然。智能控制、智能辅助决策是下一代战斗机座舱的亮点所在。未来智能战斗机座舱的发展方向是人机交互智能化，智能战斗机座舱将为飞行员提供更高效更便捷的信息操作和交互方式。开发更加智能的系统，可自动完成一系列的组合操作，让下一代的座舱更“懂”飞行员。甚至取代飞行员，自主执行作战任务，实现真正的“智能”。

(3)无界型战斗机座舱

无界的战斗机座舱即借助先进的传感器、逼真的计算机图形渲染技术，为飞行员提供多种感知周围环境状况的手段，飞行员视线穿过云、雾、霾，使自己仿佛置身于全透明的飞机座舱中。平视显示系统(HUD)、增强现实眼(AR)镜、合成视景系统(SVS)、增强飞行视景系统(EFVS)、组合视景系统(CVS)通过红外成像技术、三维图形成像技术为飞行员提供全方位的飞行态势感知能力。

(4)“意念”型战斗机座舱

脑电波是大脑自己的语言，“意念”操控，是利用人类的脑电波操控现实世界的物体，相关的科学研究已经超过半个世纪。飞行员佩戴意念控制器，只需“起心动念”便可以操控战斗机，透过意志和情感控制战斗机完成飞行作战任务，实现安全作战。

结  语

从机电式座舱到模拟电子座舱，再到玻璃座舱及现代工作站座舱，战斗机座舱经历了一个由简单到复杂，再由复杂到简单的发展过程。航空科技的不断发展，战斗机变得越来越复杂，对人机交互界面-飞机座舱提出了更高的要求。运用人机工程学“以人为本”的设计理念将触屏显示控制技术、全互联技术、人工智能等先进科学技术逐步应用于战斗机座舱，必然会使飞行员的工作更为便利，让飞行员舒适、高效、准确完成各种决策控制，提高战斗机任务执行能力和作战能力。

来源：智胜空天