《HB 8607-2021飞机驾驶舱显示系统与用户系统接口要求》专题研究报告

《HB8607-2021飞机驾驶舱显示系统与用户系统接口要求》专题研究报告目录一、从“功能堆砌

”到“人本交互

”：HB8607-2021

如何重塑驾驶舱生态？二、飞行员究竟需要怎样的“视野

”

？解析显示系统的“可用性

”与“符合性

”三、数据的“翻译官

”：探秘信息架构与动态编码如何降低飞行员认知负荷四、当“玻璃驾驶舱

”遇上“

自然交互

”：专家人机交互设计的未来准绳五、告警不“捣乱

”：解析优先级管理与注意力引导的“交通规则

”六、夜航与眩光下的“视界大战

”：环境适应性与显示质量指标的严苛考验七、专家视角：触摸屏与语音控制将如何被纳入HB8607的后续修订框架？八、系统集成的“隐形锁链

”：接口定义如何保障显示系统与航电的无缝对接？九、适航审定的“通关密码

”：如何利用标准条款化解型号合格取证风险？十、面向未来的驾驶舱：

HB8607如何为人工智能与单飞行员操作铺路？从“功能堆砌”到“人本交互”：HB8607-2021如何重塑驾驶舱生态？告别“技术驱动”的野蛮生长：新标准诞生的行业背景与迫切需求1过去几十年，驾驶舱显示系统的发展多由技术可能性驱动，导致功能堆砌、界面复杂。HB8607-2021的出台，标志着行业从“我们能提供什么”向“飞行员需要什么”的根本转变。标准基于大量飞行实验和人因工程研究成果，旨在遏制因信息过载引发的操纵风险，为日益复杂的航电系统提供一套以人为中心的“交通规则”，确保技术进步最终服务于飞行安全与效率。2“以人为中心”的设计哲学：标准核心思想与顶层逻辑剖析该标准并非简单的技术参数罗列，其灵魂在于“以人为中心”的设计哲学。它强制要求设计者必须从飞行员的感知、认知和操作能力出发，进行系统顶层设计。这意味着，任何显示元素、交互逻辑都必须具备可预测性、一致性和直观性。标准通过定义信息优先级、编码规则和交互反馈，构建了一个完整的逻辑闭环，确保显示系统成为飞行员的“智慧副驾”，而非需要破解的“谜题”。从“推荐”到“准绳”：HB8607在型号合格审定中的法律地位在民航适航审定中，符合性声明至关重要。HB8607作为中国航空工业的行业标准，已成为显示系统设计与审定的关键依据。对于新研或改进型飞机，符合该标准不仅是技术先进性的体现，更是通过适航审查、降低取证风险的“硬通货”。专家提醒，型号合格申请人应尽早将HB8607的要求融入研发流程，进行差距分析，避免在审定阶段陷入被动整改的困境。飞行员究竟需要怎样的“视野”？解析显示系统的“可用性”与“符合性”视区、视角与视距：量化“一目了然”背后的几何学与生理学依据1HB8607对显示器的物理布局提出了量化要求，这背后是对人体工程学的深刻理解。标准基于飞行员在座位上的正常眼位，定义了最佳视区、允许视区和最大视区。它规定了关键信息（如空速、高度、姿态）必须位于飞行员无需转动头部即可扫视的最佳视区内。同时，对视距的要求确保了字符大小和细节辨认的舒适度，这些几何参数的背后，是最大限度减少飞行员头部和眼球疲劳、提升扫视效率的科学考量。2强光、暗夜与震动：极端环境下“可用性”的符合性验证方法论一个在实验室里完美的显示界面，在强光直射或夜间暗黑环境中可能完全失效。HB8607强调了显示系统的环境适应性，要求通过严格的试验来验证。这包括在高强度环境光下测量字符与背景的对比度，确保可读性；在夜航模式下，亮度调节范围需足够宽且无级可调，避免眩光或过暗。此外，针对飞机振动环境，标准要求显示必须稳定、无抖动或重影，确保信息的可靠获取。符合同一标准，体验为何天差地别？“可用性”的定性定量指标符合标准是否就意味着拥有好的用户体验？HB8607给出了否定答案。它除了规定定量的技术指标，更引入了大量定性的可用性准则。例如，标准要求信息呈现应符合飞行员的心理模型，告警应能迅速吸引注意力但不令人恐慌。因此，两家厂商的产品即使都满足基本参数，但在色彩搭配、信息布局和动效逻辑上的细微差异，会导致飞行员在实际操作中负荷迥异。标准引导我们在满足底线之上，追求卓越的可用性设计。数据的“翻译官”：探秘信息架构与动态编码如何降低飞行员认知负荷信息分层“金字塔”：依据关键性、时效性构建的优先级排序法则飞行员在关键飞行阶段，如进近着陆，信息处理能力有限。HB8607强制要求对显示信息进行优先级划分。标准将信息分为若干层级：首要信息（如姿态、高度）必须始终位于主视野的核心区域且图形稳定；次要信息（如系统状态）可在需要时调出；辅助信息则默认隐藏。这种信息分层的“金字塔”结构，确保了在任何时刻，最重要的数据都能第一时间传递至飞行员大脑，避免非关键信息干扰判断。颜色、字体与图形：不止于美观的语义编码“摩斯密码”1颜色、字体和图形在驾驶舱中绝非装饰，它们是具有特定语义的编码工具。HB8607对它们的运用给出了严格的规范性指引。例如，红色被严格保留给警告和需立即采取行动的危险状态；琥珀色/黄色用于提醒和异常情况；绿色则代表正常工作状态。字体设计强调清晰可辨，图形符号追求简洁且符合行业惯例。这种“摩斯密码”式的编码体系，使飞行员无需阅读具体数值，仅凭颜色和形状变化就能瞬间感知系统状态，实现了模式识别式的快速理解。2动态信息与趋势预测：让“死数据”活起来，赋予飞行员预判能力传统的数字仪表只能显示当前时刻的数值，而HB8607鼓励采用动态图形和趋势信息来增强态势感知。例如，垂直速度指示器不仅显示当前升降率，其指针的摆动趋势能让飞行员感知变化的快慢；水平情景显示中，飞行计划线、预测弧和待飞距离，将枯燥的导航数据转化为直观的“未来路径”。这种将“死数据”动态化、趋势化的处理方式，极大减轻了飞行员的脑力计算负担，赋予其更强的预判和决策能力。当“玻璃驾驶舱”遇上“自然交互”：专家人机交互设计的未来准绳菜单的与广度：如何设计一套飞行员“过目不忘”的交互逻辑？随着系统功能增多，菜单设计成为交互设计的核心痛点。HB8607指导设计者避免过深、过复杂的菜单结构。它推崇扁平化的交互逻辑，常用功能应在点击一至两次内可达。标准要求菜单结构符合飞行员的思维习惯（如按系统分类或按任务分类），并提供清晰的路径指引和当前定位。此外，关键功能的操作路径必须高度一致，形成肌肉记忆，确保飞行员在高压状态下也能准确无误地完成操作，实现真正的“过目不忘”。触控、光标与旋钮：多模态输入的“无缝切换”与人因陷阱规避现代驾驶舱正从单一的物理按钮向触控、语音等多模态输入演进。HB8607前瞻性地提出了多模态交互的设计要求。它强调，无论采用何种输入方式，系统的反馈必须及时、清晰、无歧义。例如，对于触控屏，需定义最小接触面积、防误触策略和触觉反馈（如声音或震动）。同时，标准警惕“模式混淆”风险，要求不同输入方式之间的切换应平滑自然，且飞行员应能随时知晓当前有效的输入模式，避免因误操作引发安全风险。反馈的“黄金一秒”：系统响应时间与状态可视性的心理契约1在人机交互中，反馈是维系信任的契约。HB8607深刻认识到延迟的危害，对系统响应时间提出了严格要求。对于飞行员的每一次按键或触控，系统必须在极短时间内（通常以毫秒计）给出视觉或听觉反馈，告知指令已被接收。对于需耗时处理的任务，系统必须显示进度或等待状态，避免飞行员因焦虑而重复输入。这种“黄金一秒”的反馈机制，确保了人机对话的流畅性，是防止飞行员困惑和挫败感的关键屏障。2告警不“捣乱”：解析优先级管理与注意力引导的“交通规则”告警金字塔：警告、注意与提示的等级划分与响应策略1驾驶舱里的告警声此起彼伏，极易引发混乱。HB8607建立了一个清晰的“告警金字塔”，将告警信息严格划分为警告、注意和提示三个等级。警告（红色）针对需要立即采取行动的catastrophic级故障，伴随最强烈的视听信号；注意（琥珀色）针对需要飞行员知晓并尽快关注的异常；提示（绿色或其他）仅为状态改变或成功操作反馈。这种等级划分明确了飞行员的响应策略，确保最重要的告警不会被淹没在信息噪音中。2视觉、听觉与触觉的“合奏”：多通道告警的协同设计与注意力捕获单一的告警方式容易失效或被忽略。HB8607提倡采用多通道告警的协同策略。一项关键的警告，可能同时触发主飞行显示器上的红色闪烁信息、驾驶舱内的合成语音告警以及操纵杆的振动。这种视听触的“合奏”式告警，从多个感官通道同时刺激飞行员，极大提高了注意力捕获的概率和速度。标准对不同通道的告警特性（如声音的频率、音调，视觉的闪烁频率）均有详细规定，以确保协同效果而非相互干扰。静噪与抑制逻辑：防止“狼来了”效应，确保告警系统的可信度频繁的虚假或无关紧要的告警，会让飞行员产生“狼来了”的心理，逐渐丧失对系统的信任。HB8607对告警的静噪与抑制逻辑提出了严格要求。它规定，在特定飞行阶段（如起飞、复飞）应自动抑制部分次要告警；同时，当多个告警并发时，系统应根据优先级自动排序显示，避免信息堆叠。更重要的是，系统必须具备告警原因和处置建议的显示能力，让飞行员不仅知道“发生了什么”，更明白“该做什么”，从而维护告警系统的权威性与可信度。夜航与眩光下的“视界大战”：环境适应性与显示质量指标的严苛考验亮度、对比度与调光范围：征服从漆黑午夜到正午骄阳的“全域视界”驾驶舱必须适应从-45°C到+70°C、从完全黑暗到超过100,000lux的极端光照环境。HB8607对显示器的亮度、对比度及自动/手动调光范围设置了极高门槛。它要求显示器在阳光直射下仍能保证字符和图形清晰可辨，而在夜间，最低亮度必须低至不产生任何眩光，以免破坏飞行员的暗适应。宽范围、平滑无闪烁的调光能力，是征服这种“全域视界”挑战的基础，确保飞行员在任何光照条件下都能准确读取信息。反射与眩光的“终结者”：屏幕表面处理与光学设计的军工级标准1阳光或驾驶舱内其他光源在屏幕表面产生的反射和眩光，是飞行员的“眼中钉”。HB8607对此提出了近乎苛刻的“终结者”要求。它规定必须采用先进的光学镀膜和表面处理技术，将屏幕的反射率降至最低。无论是镜面反射还是漫反射，都必须被有效抑制，确保在任何角度下，显示都不被外部光线“淹没”。这背后是复杂的薄膜光学和微结构设计，是军工级显示品质的体现。2色域、色温与Gamma校正：确保信息准确传递的色彩管理“玄学”色彩在驾驶舱中承载着关键语义，因此色彩的准确性与一致性至关重要。HB8607深入到了色彩管理的“玄学”层面，对显示器的色域、白点色温和Gamma校正曲线提出了明确要求。它确保所有显示器在出厂校准后，呈现的红色是一致的、规范的警告红，而非偏橙或偏紫。精确的Gamma校正保证了图像层次感和灰度显示的平滑过渡。这些看似细微的参数，共同构建了一个准确、一致的视觉信息传递环境，避免因色彩偏差导致的信息误读。专家视角：触摸屏与语音控制将如何被纳入HB8607的后续修订框架？“指尖飞行”的隐忧：当前触摸屏应用在颠簸环境中的人因学瓶颈1尽管触摸屏在消费电子领域大获成功，但在颠簸的驾驶舱中，其应用存在显著的人因学瓶颈。专家指出，当前HB8607对触摸屏的要求侧重于防误触和点按精度，但面对持续紊流，飞行员很难稳定触碰虚拟按钮，容易引发误操作。此外，缺乏物理反馈的触摸屏，迫使飞行员必须将视线从窗外移至屏幕确认操作，这违背了“头在天空”的基本飞行原则，是后续标准修订必须攻克的关键难题。2当“副驾驶”学会“听人话”：语音控制技术引入标准的前置条件与风险1语音控制被认为是下一代人机交互的突破口。专家预测，HB8607的后续修订将谨慎引入语音控制相关。其前置条件是极高的识别率和对嘈杂驾驶舱环境的强鲁棒性，且必须能理解飞行员简洁、专业的指令。风险在于，误识别可能导致灾难性后果。因此，标准将强制要求对关键指令设置二次确认机制，并确保语音控制与手动操作并行且无冲突，在提升效率的同时，守住安全的底线。2从“物理旋钮”到“虚拟触感”：未来交互标准的技术迭代路线图预测专家视角描绘了一张从物理到虚拟的交互技术迭代路线图。短期内，标准将侧重于“增强物理”，即保留关键功能的硬键，同时优化触控逻辑。中期目标是“触觉补偿”，引入压感屏和局部触觉反馈技术，模拟物理按钮的手感。远期，随着增强现实和人工智能技术的成熟，标准将可能引导驾驶舱向“直觉交互”演进，飞行员只需注视某个目标或说出意图，系统便能预判并提供辅助，HB8607将为此类颠覆性技术预留接口和性能余量。系统集成的“隐形锁链”：接口定义如何保障显示系统与航电的无缝对接？数据总线的“通用语言”：ARINC429与AFDX在HB8607中的引用与约束1显示系统并非信息孤岛，它需要从各个机载系统（大气数据、惯性基准、发动机参数等）获取数据。HB8607通过引用行业通用的数据总线标准，如ARINC429和AFDX，定义了系统间通信的“通用语言”。标准不仅规定了物理连接和电气特性，更关键的是对数据格式、更新率和信号有效性判断提出了约束。这种约束确保了来自不同供应商的子系统，能够按照统一规则“对话”，将正确的数据显示在正确的位置。2符号生成器的“边界”：图形生成能力与刷新率的强制下限符号生成器是显示系统的大脑，其性能直接决定了画面的流畅度和信息量。HB8607为符号生成器设定了强制性的性能下限，包括多边形填充速率、线条生成速度和像素填充时间。更重要的是，它对刷新率有严格要求，确保在动态画面中，如快速变化的姿态球，其显示平滑无拖影，不丢失任何一帧关键信息。这些“边界”的设定，杜绝了因硬件处理能力不足而导致的显示延迟或卡顿，保证了飞行信息的实时性和准确性。视频接口的“物理契约”：分辨率、时序与同步信号的标准化约定1随着视景增强系统和合成视景系统的普及，高清视频信号进入驾驶舱已成常态。HB8607对视频接口也订立了“物理契约”。它规定了视频输入输出接口的分辨率、像素时钟、行场同步时序等详细参数。这种标准化约定，确保了不同厂家生产的摄像头、图形发生器和显示器之间能够即插即用，画面稳定、完整。对于关键飞行信息叠加（如EFVS），标准还对视频叠加的延时和同步精度提出了严苛要求，确保虚实叠加的完美融合。2适航审定的“通关密码”：如何利用标准条款化解型号合格取证风险？条款符合性矩阵：构建从HB8607到CCAR-25的“证据链”在型号合格取证过程中，申请人需要向局方证明其设计满足CCAR-25部及相关适航规章的要求。HB8607提供了具体的、可操作的设计要求，是连接顶层法规与工程实现的桥梁。专家建议，企业应建立“条款符合性矩阵”，将HB8607中的每一条款与CCAR-25的相应条款（如人机工效、警告系统等）进行映射。通过证明设计全面符合HB8607，为满足适航规章构建一条清晰、坚实且易于审查的“证据链”。常见“雷区”与偏差处理：审定过程中那些容易被驳回的设计细节多年的审定实践揭示了一些常见的“雷区”，这些往往是申请被驳回的焦点。例如，红色告警的滥用、关键字符在强光下的可读性不足、或者交互逻辑与飞行员的普遍预期相悖。HB8607对这些问题都有明确且详尽的规定。当设计确实无法完全符合标准时，如何申请等效安全或进行偏差处理？专家强调，必须提供充分的人因工程实验数据和风险分析报告，证明替代方案具备同等的安全性水平，这是化解取证风险的关键策略。用标准指导研发：在项目早期引入HB8607进行差距分析与设计评审1最昂贵的修改是在试验试飞阶段发现的设计缺陷。HB8607最大的价值在于指导正向研发。专家建议，在项目概念设计阶段和初步设计阶段，就引入该标准进行差距分析，将标准要求转化为具体的系统需求和设计规范。在设计评审时，以HB8607为检查单，逐项审核设计的符合性。这种“左移”的策略，将符合性验证活动提前，能够在早期发现并解决问题，避免后期因设计更改带来的巨额成本和项目延误。2面向未来的驾驶舱：HB8607如何为人工智能与单