Почему управление в кабине самолета такое сложное?

Как отмечали другие, у вас может быть довольно простая приборная панель, если вы идете с минимальными требуемыми инструментами на самом простом самолете.

Я подозреваю, что вас больше интересуют самолеты с такими панелями, как этот:

Когда мы думаем об этих самолетах, вы на самом деле видите «упрощенную» версию — или, по крайней мере, стандартизированную версию.

На левой стороне пилота расположены шесть стандартных летных приборов: индикатор воздушной скорости, искусственный горизонт и высотомер в верхнем ряду, а также координатор поворота, направленный гироскоп и индикатор вертикальной скорости внизу. Эти шесть инструментов в этой компоновке являются «стандартными шестью пакетами», и, не вдаваясь в то, что каждый из них делает, достаточно сказать, что это инструменты, к которым пилот будет относиться в полете, поэтому дизайнеры поставили их прямо перед пилотом.
В нижней части боковой панели пилота находятся переключатели для таких вещей, как внутреннее и внешнее освещение, а также ключ-переключатель для зажигания (этот конкретный самолет имеет около 10 переключателей — все они помечены, хотя вы не можете прочитать этикетки на этом рисунке).

На правой стороне второго пилота находятся еще несколько датчиков, которые все связаны с работой двигателя (эквивалент датчика топлива, давления масла, температуры охлаждающей жидкости и тахометра в спортивном автомобиле), а также два ряда выключателей (в отличие от автомобиля, где блок предохранителей скрыт в самолете, вам может потребоваться сбросить выключатель или заменить предохранитель в полете, поэтому они недоступны и, как и переключатели, они все помечены).
Большую часть времени вы будете только давать эту сторону панели случайный взгляд во время полета — так как вам не нужно смотреть на эту информацию все время он откладывается на стороне «в сторону».

Вниз по центру находится «радиостек» — компас (вверху) и связка радиоприемников для навигации, связи и идентификации УВД. Не «необходимо», но полезно.
Между сиденьями вы видите клапан для управления топливом (большая красная вещь) и дроссель (черный рычаг между сиденьями).

В то время как панель может выглядеть пугающей сначала, важно то, что она довольно хорошо стандартизирована: вы можете прыгнуть в другой самолет, посмотреть вокруг в течение нескольких минут и примерно знать, где все и как управлять им. Даже без многого (любого?) опыт, вы, вероятно, можете найти все те же инструменты примерно в одном и том же месте в этой чуть более прочной панели — самое большое различие в том, что вместо палочек есть «контрольные ярма», а также добавление нескольких навигационных радиостанций и инструментов . Даже эта панель DC-3 имеет сильное сходство с первой панелью выше, хотя это гораздо более сложный самолет. (Исходное изображение панели DC-3 находится здесь-нажмите и проверьте полноразмерную версию, вы можете прочитать все метки).

В этом отношении компоновка панели самолета похожа на приборную панель автомобиля: вы можете ездить на Ford Mustang всю свою жизнь (первая панель), но если вы сели в BMW 5-series, элементы управления и инструменты будут вам знакомы (вторая панель). Если кто-то бросил вас в Снегоочиститель (панель DC-3), Вам может потребоваться несколько минут, чтобы осмотреться и убедиться, что вы знаете, где все, но вы сможете выбрать основные элементы управления и датчики и знать, что все они делают (что никоим образом не означает, что вы могли бы справиться с вождением снегоочистителя и больше, чем я мог бы справиться с полетом DC-3, просто что много знаний передает).

Я проигнорировал самолет «стеклянная панель «в этом обсуждении, но если вы посмотрите на кучу, если они обнаружите, что все они имеют одинаковую компоновку (большой искусственный горизонт с» лентами», показывающими скорость, высоту и курс).

1948 год крушение поезда в Веденсвиле (Швейцария), вероятно, объясняет, почему «целевые интерфейсы» могут быть действительно опасными.

Этот поезд имел одинаковый контроль как для ускорения, так и для замедления с помощью электрического двигателя, в зависимости от положения отдельного переключателя. Действительно, Вы либо ускоряетесь, либо замедляетесь, но никогда не делаете и то, и другое. Зачем иметь два отдельных элемента управления? Крошечный переключатель выглядит достаточно.

Однажды, на крутом спуске, водитель не смог выбрать правильное положение этого переключателя и применил полную мощность вместо торможения. 21 убитый. Если бы у него было два совершенно разных органа управления для торможения и ускорения, такая ошибка была бы гораздо менее вероятной.

Таким образом, там, где это практично, может быть лучше иметь больше элементов управления, которые никогда не изменяют свою функцию и всегда делают (или отображают) то же самое.

Дизайн пользовательского интерфейса сложен . Невероятно сложный. В предыдущей работе моя компания конкурировала на потребительском рынке с известной компанией с аэрокосмической подготовкой. Это было видно: их потребительские товары выглядели так же сложно, как эти кокпиты. Наш не сделал, потому что ведущий дизайнер был исключительным (думаю, гений пользовательского интерфейса на уровне Apple). Мы многому научились у конкурентов, понимая, как этот интерфейс мешает, а не помогает.

Означает ли это, что наш продукт был проще, мог сделать меньше? Нет, на самом деле нет. Основная причина заключалась в том, что наш пользовательский интерфейс был ориентирован на задачи, а не на функции.

Если вы посмотрите на фотографии Falcon выше, вы увидите немного изменений. Классический кокпит функционально ориентирован. Для всего, что нуждается в управлении, есть циферблат. И с большим количеством функций, есть много циферблатов. Довольно много дисплеев дублируются, потому что оборудование дублируется. Чтобы взять пример Терри, если у вас есть 8 топливных баков, будет 8 датчиков.

Однако, вы часто используете те 8 датчиков топлива совместно, редко в изоляции. Например, задача» проверить оставшееся топливо «суммирует результаты; задача» проверить распределение веса » фокусируется на различиях, а не на общей сумме. Ориентированный на задачи пользовательский интерфейс работает лучше, если он фокусируется на этих задачах.

Дополнительным преимуществом является то, что в сочетании со стеклянными кокпитами вы можете вытащить большой пользовательский интерфейс для задачи, так как одно и то же пространство может быть повторно использовано для других задач в другое время. Классические наборы кнопок и переключателей имеют статическую компоновку и должны совместно использовать доступное пространство.

В качестве примера для этого ориентированного на задачи пользовательского интерфейса рассмотрим AF447. Пилоты столкнулись с информационной перегрузкой, не смогли определить задачу, которую они должны были выполнить (восстановить из стойла), ни данные, необходимые для этого. Тем не менее, любой пилот, когда его спрашивали, мог сказать вам, как оправиться от стойла, и самолет определенно знал, что он в стойле.

К счастью, есть надежда. Использование контрольных списков хорошо известно. Они тесно связаны с задачами. Не идентичные, некоторые контрольные списки связывают несколько задач, потому что они происходят на той же фазе полета, но не по той же причине. Тем не менее, основная концепция заключается в том, что вы выполняете набор проверок и действий, которые вместе достигают единой цели. Именно концептуальная модель, распространенная на все задачи, должна определять кабину пилотов, а не столько физическое оснащение.

Следуя приведенным рассуждениямMSalters, я хотел бы добавить несколько моментов.

• Прежде всего, нет рыночного давления, чтобы интерфейсы стали простыми. С автомобилями, лодками и другими транспортными средствами «нормальные» пользователи с минимальной подготовкой должны иметь возможность контролировать их, поэтому производители автомобилей и лодок мотивированы сделать свой продукт максимально простым для понимания. Некоторые делают это лучше, чем другие, но сравнивая среднюю приборную панель старых автомобилей с новыми автомобилями, произошли значительные изменения. В отличие от самолетов, грубо говоря, уже принято считать, что пилоту нужно много обучения, поэтому сильного давления для упрощения управления и разгрузки работы на компьютер (от функции к задаче) просто не существует.
• Во-вторых, авиация должна жить с огромными ожиданиями безопасности. Одним из результатов этого является-по словам только одного эксперта, с которым я это обсуждал… — то, что при разработке самолетов изменение аппаратного/программного обеспечения на стороне управления не производится, за исключением случаев крайней необходимости. Зачем менять то, что работает? (даже если он такой же дырчатый, как голландский сыр) и как вы можете его изменить, если есть огромный контрольный список вещей, которые ожидается от пилота-человека (юридически) (независимо от того, что компьютер лучше подходит для этой задачи).
• И, наконец, поскольку пилоты получили такую исчерпывающую подготовку, еще труднее внедрять инновации в этой области, поскольку люди, которые тратят много времени на изучение чего-то, все менее склонны отказываться от этого. Таким образом, создание самолета, который можно было бы научиться пилотировать в два раза быстрее, было бы бессмысленно, поскольку старшие отказались бы пилотировать его, а младшие все еще знали бы, как пилотировать старые самолеты.

Ну, просто несколько мыслей с точки зрения UX/market.

На протяжении десятилетий теория проектирования самолетов была надежнее всего остального. Как говорили другие ответы, вы не можете просто остановиться на обочине дороги, если у вас есть проблемы в полете. Взлет необязателен, посадка обязательна.

С тем основным мышлением кабины самолета разработаны с некоторыми центральными принципами:

• Полный контроль. По правилам FAA, каждая электрическая система на борту самолета должна иметь возможность, по крайней мере, включаться и выключаться из кабины, даже если единственный способ сделать это-использовать панель выключателя. Бывают случаи, когда один инструмент мешает другому, или когда инструмент неисправен и посылает запутанные сигналы наземному персоналу. В таких случаях нарушитель должен быть отключен. Дополнительно, аппаратуры должны быть отрегулированы и даже перекалибрированы в полете, поэтому способность сделать так должна быть частью их пользовательского интерфейса. Наконец, отказы короткого замыкания в полете могут истощить батарею или перегрузить генератор, и поэтому затронутая система должна быть отключена через панель выключателя, чтобы остановить короткое замыкание.

• Скально-твердая надежность. Опять же, вы не можете просто остановиться и позвонить эвакуатору, когда ваша система Uber-fancy fly-by-wire решает сделать перерыв в середине полета. Каждый переключатель, кнопка и дисплей в кабине должны быть рассчитаны на тысячи часов использования.

• Доказанная технология над новой сладостью. Предыдущий пункт имеет тенденцию одобрять проекты с установленной родословной, от целых корпусов как почтенный Cessna 172 полностью вниз к дизайну и производству тумблеров для внешних огней. В мире авиации вы не просто появляетесь с новым сенсорным экраном и делаете все, что было до него, бесполезным. Мы все еще используем приборную технику, которая была стандартной на самолетах к концу Первой мировой войны почти столетие назад.

• Модульная простота. В пределах одного летательного аппарата все, что связано с этим прибором, должно быть интуитивно понятным для человека с базовыми знаниями о том, как это устройство должно функционировать, и это знание должно быть как можно более общим. Это позволяет увеличить общее количество дополнительных приборов и других элементов управления по мере того, как самолет становится более сложным, а условия, в которых он летает, более требовательны, не жертвуя этой базовой простотой.

Эти общие понятия поддаются дизайну кабины, где есть уникальный дисплей для каждой части информации, которую вы должны знать, и уникальный переключатель, кнопка, ручка или рычаг для каждой задачи, которую вы, возможно, потребуется выполнить.

На планере это не так много; кроме манипулирования поверхностями полета, ваша скорость полета, высота, скорость опускания и несколько других измерений важны, и для разговора с кем-либо за пределами самолета вам нужно радио, но поскольку нет двигателя, нет дроссельной заслонки, нет ручки смеси, нет тахометра и нет датчика давления масла.

Все эти элементы управления и датчики становятся необходимыми, как только у вас есть двигатель, а также переключатель magnetos для управления системой зажигания, но эти дополнительные элементы управления все, что вам нужно в чем-то вроде сверхлегкого, где вы просто летите в день в хорошую погоду.

Полет в ночное время, теперь вам нужно контролировать свои ходовые и посадочные огни, а также кабины и панели огней в кабине.

Полет в плохую погоду, вам нужно еще несколько инструментов, как искусственный горизонт и навигационные системы либо на основе наземных радиостанций или спутников.

Добавление дополнительных функций силовой установки требует средств для их управления; пропеллеры с переменным шагом (постоянная скорость) требуют управления шагом лопасти в кабине, обычно рядом с дроссельной заслонкой. Добавление второго двигателя означает, что вам нужен второй дроссель, ручка смеси и датчики тахометра/масла. Модернизация реактивных двигателей означает, что вам нужен аккумулятор дополнительных устройств мониторинга, и до появления компьютерной автоматизации это потребовало, чтобы третий человек сидел на полетной палубе только для мониторинга и обслуживания реактивных двигателей большого авиалайнера.

Как видите, сложность кабины увеличивается по мере увеличения сложности машины. Современный авиалайнер-очень сложная машина, с сотнями или тысячами миль электропроводки в современном проводном планере, таком как A380 или 787. 172, не так много, для сравнения. Легкий спортивный самолет может быть прямо-таки автомобильным: тахометр, спидометр, температура двигателя, указатель уровня топлива… помимо высотомера, практически все, к чему у вас есть доступ в спортивном самолете, имеет прямой аналог в вашем автомобиле.