关键词:
通用飞机驾驶舱
动作特征
人机工效
数据库
摘要:
近年来,通用航空蓬勃发展,然而与此相关的飞行事故发生率也在不断上升。调查统计显示,事故发生主要原因为人为因素,因而驾驶舱的人机工效日益受到重视。从飞行员动作特征的角度,对通用飞机驾驶舱进行人机工效分析与优化,努力降低因人机工效而引发的飞机事故,提高通用飞机驾驶安全性。文章重点研究了以下内容:
(1)建立虚拟飞行员人体尺寸数据库、飞行员姿态数据库和飞行员动作数据库。基于人体测量学进行人体尺寸分析,结合JACK软件确定人体尺寸测量项目,选取120位在校学生进行人体尺寸数据采集,完成人体主要尺寸13项、立姿尺寸6项和坐姿尺寸10项共29项数据测量,根据统计学方法计算各百分位人体尺寸数据,实现虚拟飞行员人体尺寸数据库的构建。基于JACK平台分析动素理论,对通用飞机的飞行操作程序进行动作分解,得到基于操作程序的基本动素,构建了飞行员姿态数据库和动作数据库。
(2)通用飞机驾驶舱人机工效分析。在CATIA软件中建立驾驶舱模型,导入到JACK软件中,与建立的人体模型一起构建了通用飞机驾驶舱虚拟仿真环境。在JACK中调用飞行员数据库,从可视域、可达域、舒适性三个角度进行通用飞机驾驶舱人机工效分析。
(3)通用飞机驾驶舱人机工效优化。选择自下向上的OpenPose作为识别飞行员动作特征的算法,对飞行员动作特征相关骨骼点进行提取,输出并保存骨骼关键点坐标数据。基于保存的坐标数据建立包含9类飞行员基本动作特征的实例库,通过调用实例库中的动作特征对座椅和操纵杆进行分析,完成了通用飞机驾驶舱人机工效优化,从而提高驾驶舒适性。
通过构建的飞行员人体尺寸数据库、飞行员姿态数据库、飞行员动作数据库,进行通用飞机驾驶舱人机工效分析,分析结果表明驾驶舱具有良好的可达域和可视域,舒适性还可进一步调整;调用建立的动作特征实例库,从座椅和操纵杆两个角度对通用飞机驾驶舱进行人机工效优化,增大了飞行员操作视野,提高了操纵舒适度。通过上述研究能够提高通用飞机驾驶舱人机工效仿真效率,为驾驶舱人机工效提供优化方案。