航空航天人机工程学

生物科学2023-03-22 00:07:29百科

航空航天人机工程学

研究航空航天环境条件下人与飞行器关系的新兴的综合性学科,又称航空航天工效学。它是载人飞行器设计和操纵员训练的理论基础之一。航空航天人机工程学运用人体测量学、生理学和生物力学等研究手段和方法,综合研究人体结构、功能、心理工程学和生物力学等问题,借以设计能使操纵员发挥最大效能的飞行器,特别是飞机驾驶舱和飞船指挥舱的设计。这一学科研究的主要内容是:人体特性测量、人-机(飞行器)系统设计、人-机界面设计。

人体特性测量

测量人体外形尺寸、关节活动范围、肌肉力量和质量分布,测量人体感官在振动、噪声、超重、失重等条件下的感觉能力、工作能力和脑对各种刺激输入的理解和决策能力。 人体特性测量结果是人-机系统设计和人-机界面设计的依据。

人-机系统设计

包括人-机功能分配、舒适的座舱环境设计、先进装备和器具的配置等。根据人和飞行器的特点,合理地进行人机功能分配,确定哪些功能由人执行,哪些功能由机器执行,哪些功能由人和机器联合执行。 人与飞行器的系统是现代的一种重要的人-机系统。在功能分配上,人与飞行器的系统有三种设计方案:全自动形式、全手动形式和手动辅助系统。后一种形式把人和机器的优点有机地结合起来,后期载人航天器多采用这种形式。

图

飞机和载人航天器的座舱应能提供舒适的工作环境(合适的温度、湿度、压力、大气成分和照明),以提高操纵员的工作效率。同时,舱内颜色、光强和气味等对飞行员和航天员的身体与心理也有影响。

在飞行器的装备设计中,须考虑航空航天的特殊环境和人体的活动能力。例如,在设计飞机的操纵系统时,考虑超重对人体关节活动能力的影响;航天器手控操作机构的设计需要考虑轨道失重环境,采用无力矩系统和遥控机械臂等。

人-机界面设计

人与飞行器进行信息交换的界面是显示器和操纵器。在设计显示器时,须充分考虑人感觉系统的能力,避免感觉的信息量太大,尤其是视觉显示量。解决的途径有:

(1)根据人感觉系统的特点设计多种感觉通道显示器和混合显示器,如听觉指示器、触觉感受器和多通道显示器等;

(2)把大量仪表同时显示的方式改为按时间顺序显示需要信息的方式;

(3)用计算机辅助预处理大量信息,选择少量关键的信息加以显示。

随着电子计算机在航空航天活动中的应用,航空航天人机工程学的研究重点是充分利用机载计算机的功能,使飞行人员和航天员与计算机更好地配合起来并具有充分的灵活性。

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