【《飞机座舱显示器发展概述》2300字】

VI飞机座舱显示器发展概述飞机座舱显示器历经时间的变革，不断更新换代，其发展进程经过了四个阶段：第一代：机电仪表驾驶舱20世纪初，部分机械仪表逐步安装于飞机驾驶舱内，主要包括高度表、空速表、侧滑仪、磁罗盘以及发动机仪表等。由奥维特·莱特制造的“飞行者一号”的成功飞行，这是人类历史上第一架能够自由飞行的、可操纵控制的动力飞行器。20世纪发生的第二次世界大战，推进了飞行器装备制造的发展，促进了标准化仪表的发展进程。将飞行所需的主要仪表以“基本6件”的方式排列[刘伟，袁修干刘伟，袁修干，庄达民，等.驾驶工效综合评定座舱实验台的研制[J].中国安全科学学报，2003，13(11):9-12.第二代：电子显示仪表驾驶舱伴随着飞机的飞行距离以及飞机尺寸的逐步增加，驾驶舱中所需的指示仪表的个数也随之增多。以B747-300型飞机为例，飞机上装有130多个仪表，增加了飞行员在驾驶过程中识别信息的难度，并且对安全性也有所影响。电子信息学科以及人机功效学等的快速发展，随之产生的电子显示仪表将所需的仪表信息显示在屏幕中，减轻了机械式驾驶舱混乱的仪表状态。如波音系列飞机采用的电子仪表由EFIS（ElectronicFlightInstrumentSystem,电子飞行仪表系统）、EICAS（EngineIndicationandCrewAlertingSystem,发动机指示及机组告警系统）组成。空客系列采用的飞机电子仪表由包括PFD（PrimaryFlightDisplay,主飞行显示器）、ND（NavigationDisplay,导航显示器）和SD（SystemsDisplay,系统显示器）的电子系统组成。电子显示仪表由下述主要优点：利用电子仪表来代替部分机械式的仪表，较为集中的显示飞行过程中所需要的飞行信息和发动机参数，有效的减少了仪表数量。驾驶过程中的显示信息，依照按空间分配的空分制改为按时间分配的时分制[朱虹.基于响应式交互的机载触控界面设计研究[D]朱虹.基于响应式交互的机载触控界面设计研究[D].南京：南京理工大学,2019.将飞行信息图形化显示，使得飞行员可以直观的捕获信息并感知信息的变化趋势，飞行员可以较为快速准确的做出反应。增加了飞机的自动化程度。但是电气仪表仍然有以下不足：由于受到显示器屏幕尺寸的限制，使得器件的综合化水平较低，模拟组件和数字组件混用，显示信息缺乏整体设计。界面设计没有考虑人机功效的影响，画面布局不合理，飞行员捕获信息难度大。第三代：玻璃驾驶舱在20世纪80年代研制出的A320飞机上装备了玻璃驾驶舱，将飞行过程所需的大部分仪表采用数字化综合显示，仅保留小部分的传统仪表用作电子仪表失效时的备份。采用玻璃驾驶舱的飞机大大提升了信息的集成化和综合显示，并在设计过程中考虑了人机功效的影响，使得在飞行员在飞行过程中有更好的飞行体验。玻璃驾驶舱的优势如下：显示器尺寸增大，将飞行过程中几乎所有的仪表信息均显示在屏幕中，布局更加合理。显示器内部电路的集成化程度增加，大量使用表面贴装和数字电路，从而使整个系统更加的可靠和易于维护。将显示控制系统单独的剥离出来，仅提供显示控制功能，增加其维护性和安全性。第四代：彩色液晶显示驾驶舱从20世纪90年代之后，LCD（彩色液晶显示屏）逐步使用于飞机驾驶舱中，相比之前采用阴极射线管的显示屏，其优势为：体积小，重量轻，功耗低，其重量降低了70%，厚度减少了80%，极大的提升了显示器性能。显示画面更为稳定，具有更好的色彩呈现性，可以适应更为复杂恶劣的环境。显示信息更加综合化，极大的提升了飞行员对信息的感知能力，降低了飞行员的飞行负荷。所用的电子元器件更少，维护成本更低，故障率更低[刘相彤.小型飞机驾驶舱显控界面优化设计研究[D]刘相彤.小型飞机驾驶舱显控界面优化设计研究[D].沈阳：沈阳航空航天大学,2018.图1.1驾驶舱显示界面传统的驾驶舱与液晶驾驶舱对比如图1.1所示。从中可以看出，随着航电系统的综合化和集成化水平不断增加，使得屏幕显示能力不断提升，显示信息朝着智能化的方向发展。直观准确的信息显示以及实时的人机交互过程大大提升了飞行员信息捕获能力，使得飞行员更好的把控飞行状态。提供了舒适友好的显示界面大大降低了飞行员的工作负荷。当前使用的液晶显示器大多在屏幕周围装有物理按键，利用按键完成人机交互，按键的设置数目及显示位置受到很大的限制，使得控制功能设计具有很大的局限性，限制了飞行员的操作，制约了飞行员执行任务的效率。随着国内电容式、电阻式、红外式触摸显示器的快速发展，大屏幕触摸型显示技术逐步运用于现代机载显示控制软件中[李忠良,刘嘉琪李忠良,刘嘉琪,陈仁军,等.机载座舱显示发展趋势及关键技术[J].光电子技术，2018，38(03):212-216.随着机载显示界面朝着数字化，智能化、综合化的方向发展，软件代替了大部分由机械或者电子设备完成的工作，使得显示界面软件复杂度增加，显示信息量增大，加剧了开发的难度。机载人机界面的设计不但要满足系统的功能需求还有考虑界面的人机功效，降低飞行员的使用难度，提高交互界面的友好型，减少学习成本，更加适应飞行员的使用习惯，增加了人机交互界面设计的难度。对于显示控制系统类的人机界面系统研制，用户需求的捕获面临深入挖掘并整理的挑战，同时还要尽早对相应的人机界面操作需求的广泛适用性、易用性指标进行评估，才能准确有效地捕获用户需求并设计正确的系统功能。缺乏有效的需求分析及评估手段，造成需求变更频繁，将给软件需求捕获和软件开发带来很大的难度。显控软件作为人机交互界面，由于功能增加造成的需求更改频繁，同时面对研制节点紧张、更改工作量大等问题，造成显控软件开发时间短、测试不充分，从而影响软件质量。针对上述问题，急需寻求