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作者：航電部先進(jìn)技術(shù)IPT

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，“陸、海、空、天、電、網(wǎng)”一體化作戰(zhàn)體系對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)提出了越來越高的要求。飛機(jī)速度不斷提高、作戰(zhàn)系統(tǒng)更為復(fù)雜、大量信息獲取處理更為迅速，給飛行員完成觀察、決策到操縱的整個(gè)過程帶來越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原則，使人的運(yùn)動(dòng)器官和飛機(jī)座艙具有良好的適配性關(guān)系，應(yīng)用新技術(shù)不斷提高人機(jī)交互界面的人機(jī)工效，對(duì)于減輕飛行員負(fù)荷提高飛機(jī)作戰(zhàn)能力具有重要意義。

飛機(jī)座艙是飛機(jī)的首腦原件，飛行員則是控制飛機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵。高效可靠的飛機(jī)座艙可以讓飛行員操作更加簡(jiǎn)捷有效，提高飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)能力，使得飛機(jī)可以更加安全準(zhǔn)確的工作。

早期戰(zhàn)斗機(jī)座艙顯示儀表多采用機(jī)械式、磁電式、機(jī)電伺服式組合儀表。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，20世紀(jì)80年代后戰(zhàn)斗機(jī)上出現(xiàn)了電子式顯示器，它把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子顯示器的光信號(hào)以顯示所需的信息內(nèi)容，顯示信號(hào)可以是數(shù)字、符號(hào)、圖形以及其他組合形式，電子顯示儀表的問世為實(shí)現(xiàn)航空儀表的綜合化提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

人機(jī)工程學(xué)的根本目的是研究人、機(jī)、環(huán)境三者的特性，在以人為根本的前提下尋求使三者協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提高整個(gè)系統(tǒng)宜人性及工作效率的方法與途徑。

戰(zhàn)斗機(jī)座艙是飛行員的工作場(chǎng)所，也是飛行員與飛機(jī)進(jìn)行信息交互的平臺(tái)，其人機(jī)工效設(shè)計(jì)水平直接關(guān)系到飛行員能否及時(shí)獲取正確信息，操作是否準(zhǔn)確舒適。同時(shí)人機(jī)工效也是關(guān)系到飛行員身心健康、意識(shí)行為、工作效率和飛行安全的重要因素。

國(guó)外資料顯示，飛機(jī)失事的人為因素約占80%，其中由飛行員失誤導(dǎo)致的空難高達(dá)50%。對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)而言，復(fù)雜的任務(wù)要求，瞬息萬變的作戰(zhàn)環(huán)境，大量信息獲取處理的時(shí)效性，使得飛行員操作難度大為增加，因操作失誤導(dǎo)致的飛行事故明顯高于民航飛機(jī)。

運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)改善飛機(jī)座艙的人機(jī)工效水平，增強(qiáng)飛機(jī)座艙部件的操作舒適性、可達(dá)性，改善儀表顯示器可讀性等，高科技技術(shù)的不斷應(yīng)用，提高飛機(jī)座艙宜人性、可靠性及信息交互效率，對(duì)降低飛行員操作難度，實(shí)現(xiàn)飛行安全，提高戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)能力具有重要意義。

(1)觸敏顯示/控制技術(shù)和語音控制技術(shù)

觸敏顯示/控制技術(shù)和語音控制技術(shù)的發(fā)展使得觸敏顯示/控制器逐漸取代傳統(tǒng)的開關(guān)和按鍵。研制中的美國(guó)F-35戰(zhàn)斗機(jī)就率先在飛機(jī)上運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)，飛行員只需要用他的手指觸碰顯示器上的相應(yīng)區(qū)域，就可以隨意調(diào)整各種信息的顯示方式和顯示順序，或者重新啟動(dòng)顯示系統(tǒng)。F-35戰(zhàn)斗機(jī)上還運(yùn)用了另一種代表未來發(fā)展趨勢(shì)的新技術(shù)——語音控制技術(shù)。大幅度減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)，并達(dá)到大幅度減少座艙內(nèi)按鈕和開關(guān)的數(shù)量。

(2)高清晰大屏幕顯示器

蘇-35戰(zhàn)斗機(jī)采用了全新的“玻璃”座艙，座艙內(nèi)的戰(zhàn)術(shù)控制系統(tǒng)主要由兩個(gè)大型MFI-35彩色多功能液晶顯示器、IKSh一1M廣角平視顯示器和三個(gè)小型顯示器。HOTAS原則正在融合到座艙設(shè)計(jì)之中。為了控制火控電子設(shè)備、飛機(jī)各系統(tǒng)和武器，蘇-35戰(zhàn)斗機(jī)座艙內(nèi)的操縱桿和油門桿上分別安裝有一些按鈕和開關(guān)，以及在多功能顯示器周圍布置有按鈕。提高了飛行員人機(jī)交互體驗(yàn)，對(duì)提高戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)能力具有顯著效果。

(3)頭盔顯示器

近些年，頭盔顯示器技術(shù)日益成熟，它是把儀表顯示信息送到飛行員頭盔顯示器的屏幕上，飛行員向任何方向轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，這些信息都能顯示在飛行員眼睛前方的視線中。目前，頭盔顯示器已經(jīng)在F-22、“陣風(fēng)”、F-35等新一代戰(zhàn)斗機(jī)上廣泛使用，甚至F-35戰(zhàn)斗機(jī)已用頭盔顯示器完全替代了平視顯示器。 

(1)互聯(lián)型戰(zhàn)斗機(jī)座艙

泰雷茲公司展示了其帶最新互連功能的直升機(jī)駕駛艙。是市面上最先進(jìn)的航空電子駕駛艙，是唯一一種正準(zhǔn)備進(jìn)行認(rèn)證的下一代互連型飛機(jī)座艙。它是泰雷茲公司研制的下一代直升機(jī)航空電子成套組件，建立在自然和直接手動(dòng)交互的原則，構(gòu)建了面向任務(wù)、減輕機(jī)組人員工作負(fù)荷的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。互聯(lián)型戰(zhàn)斗機(jī)座艙的應(yīng)用，地面站輔助處理，將會(huì)降低飛行員信息處理復(fù)雜度，多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)將變得更為簡(jiǎn)單。

(2)智能型戰(zhàn)斗機(jī)座艙

人工智能領(lǐng)域的不斷發(fā)展，智能駕駛芯片的實(shí)現(xiàn)，智能戰(zhàn)斗機(jī)座艙的出現(xiàn)成為必然。智能控制、智能輔助決策是下一代戰(zhàn)斗機(jī)座艙的亮點(diǎn)所在。未來智能戰(zhàn)斗機(jī)座艙的發(fā)展方向是人機(jī)交互智能化，智能戰(zhàn)斗機(jī)座艙將為飛行員提供更高效更便捷的信息操作和交互方式。開發(fā)更加智能的系統(tǒng)，可自動(dòng)完成一系列的組合操作，讓下一代的座艙更“懂”飛行員。甚至取代飛行員，自主執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)真正的“智能”。

(3)無界型戰(zhàn)斗機(jī)座艙

無界的戰(zhàn)斗機(jī)座艙即借助先進(jìn)的傳感器、逼真的計(jì)算機(jī)圖形渲染技術(shù)，為飛行員提供多種感知周圍環(huán)境狀況的手段，飛行員視線穿過云、霧、霾，使自己仿佛置身于全透明的飛機(jī)座艙中。平視顯示系統(tǒng)(HUD)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼(AR)鏡、合成視景系統(tǒng)(SVS)、增強(qiáng)飛行視景系統(tǒng)(EFVS)、組合視景系統(tǒng)(CVS)通過紅外成像技術(shù)、三維圖形成像技術(shù)為飛行員提供全方位的飛行態(tài)勢(shì)感知能力。

(4)“意念”型戰(zhàn)斗機(jī)座艙

腦電波是大腦自己的語言，“意念”操控，是利用人類的腦電波操控現(xiàn)實(shí)世界的物體，相關(guān)的科學(xué)研究已經(jīng)超過半個(gè)世紀(jì)。飛行員佩戴意念控制器，只需“起心動(dòng)念”便可以操控戰(zhàn)斗機(jī)，透過意志和情感控制戰(zhàn)斗機(jī)完成飛行作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)安全作戰(zhàn)。

從機(jī)電式座艙到模擬電子座艙，再到玻璃座艙及現(xiàn)代工作站座艙，戰(zhàn)斗機(jī)座艙經(jīng)歷了一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，再由復(fù)雜到簡(jiǎn)單的發(fā)展過程。航空科技的不斷發(fā)展，戰(zhàn)斗機(jī)變得越來越復(fù)雜，對(duì)人機(jī)交互界面-飛機(jī)座艙提出了更高的要求。運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念將觸屏顯示控制技術(shù)、全互聯(lián)技術(shù)、人工智能等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)逐步應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)座艙，必然會(huì)使飛行員的工作更為便利，讓飛行員舒適、高效、準(zhǔn)確完成各種決策控制，提高戰(zhàn)斗機(jī)任務(wù)執(zhí)行能力和作戰(zhàn)能力。