● 摘要
目前，在飞机驾驶舱的可视化设计环境下，无论是确定空间布局，还是部件的功能设置上都需要相对应的工效设计工具。国外开展计算机辅助工效学研究已有较长时间，并且开发出了商业化的软件，国内虽然许多机构也在开展这方面的研究，但多数是在国外工效软件的基础上作二次开发，实际的使用效果并不理想。鉴于此，本文对驾驶舱工效分析和评价技术及其可视化方面进行了较为深入的研究，建立了符合中国飞行员尺寸要求的人体模型，并开发了计算机辅助系统。论文的主要研究内容和成果如下：（1）改进了驾驶舱视野和可达性分析方法依据我国军用标准的规定，对国外工效分析软件中的方法进行了改进：基于三次B样条曲线，建立了内部视野的视锥分析方法，实现了眼球转动、头部转动、头部和眼球转动三种情况下视野范围的绘制；建立了可以生成三种上肢可达区的包络面分析方法。结合飞机设计部门的实际需求，建立了新的分析方法：建立了适用于军机和民机的外部视野通用分析方法；建立了可达定量分析方法；依据标准，列出了评价准则清单。（2）建立了上肢作业姿势舒适性和关节活动舒适性评价方法针对上肢作业姿势舒适性和关节活动舒适性两个方面，分别提出了具体的评价方法，并通过试验研究获得了评价标准。利用空间网格法定义了384个上肢作业姿势，并对其舒适性进行了试验测量；对腕、肘、肩、颈、脊柱、髋、膝和踝等八个主要关节的关节活动舒适性进行了试验测量，利用定义的关节活动相对不舒适度指数和关节不舒适度指数，分析了各关节及关节活动对人体舒适性的影响。在国内，本文首次提出了利用心理物理学方法对姿势舒适性进行试验研究，并将结果成功应用于驾驶舱的工效评价，为姿势舒适性研究开辟了新的思路，并且为设计部门的工效评价以及姿势舒适性方面的军标制订提供了参考和依据。（3）开发了飞机驾驶舱作业布局工效设计评价系统在Visual C++6.0环境下，利用OpenGL技术，开发了飞机驾驶舱作业布局工效设计评价系统。该系统可以生成适于工效评价用的虚拟人体模型，能够准确导入驾驶舱三维模型，与国外工效软件（如Jack）相比，增加了外部视野分析、可达定量分析、飞行员上肢作业姿势舒适性评价和评价准则清单四项功能，视锥和可达包络面符合我国军用标准的要求。实际工程应用证明，该软件是一套比较完善的、具有自主知识产权的软件系统，为驾驶舱顶层设计阶段工效评价工作的开展提供了有效的计算机辅助工具，解决了工程设计部门的实际问题。