Почему управление в кабине самолета такое сложное?

Не существует единой, единой философии дизайна для кабины самолета. Кокпит представляет собой «пользовательский интерфейс». Некоторые из них просты в использовании. Другие мощные, но запутанные для начинающих. Некоторые внедряют стандарты так, что знание одного может быть применено с любым. Некоторые из них-Ходячие болваны, не имеющие последовательности внутри себя. Некоторые начинают с выразимой цели, но не достигают ее. Некоторые из них представляют собой утилитарные объекты с регуляторами и индикаторами в регулярном порядке или без учета того, как они понимаются или управляются. Во многих случаях одно намерение в начале проектирования сливается с другими идеалами, требованиями, неформальными нормами и тому подобным. Дешевые и простые в строительстве, и просты в обслуживании на протяжении десятилетий, так же реальны, как и любые другие императивы.

В современном Boeing transport пилот и второй пилот имеют полукруглое «колесо», которое поворачивается влево и вправо, чтобы отклонять элероны и регулировать скорость крена. Колесо оттягивается назад или выдвигается вперед, чтобы отклонить рули высоты, которые контролируют угол атаки крыла самолета, и, таким образом, принимая во внимание тягу двигателя, скорость транспортных средств, если ей позволяют стабилизироваться.

Колеса и несущие их колонны соединены между собой, поэтому перемещение одного органа управления перемещает другой. Если какая-то механическая ошибка не зафиксировала ее на месте, в этом случае намеренно разрушаемая связь может быть сломана силой, позволяя им двигаться независимо.

Обратите внимание, что один и тот же физический объект производит два разных вида эффекта: один-скорость, с нулем около середины, один-положение, которое физика заставляет управлять скоростью, с нулем за пределами одной крайности (скорость), не интуитивно связанной с ней. Скорость есть кроме того, очень сильно влияет положение дроссельной заслонки двигателей.

В современном авиационном транспорте ручка одной руки на внешней стороне каждого сиденья поворачивается у его основания, кажется, «указывает» самолет так или иначе, но физика все еще отделяет эффект крена, скорость, от эффекта тангажа, положение, которое при равновесной скорости управления, rete, но не интуитивно очевидное. Однако ручка капитана не перемещает ручку второго пилота, поэтому нет визуальной или тактильной связи между положением одного элемента управления и другим. Если каждый из них перемещается в противоположном смысле другого, результатом является нулевая скорость крена и нулевой угол тангажа.

В общей динамике (теперь Lockheed) F-16 есть одноручная ручка справа от сиденья пилота, которая не движется (каким-либо значительным образом), но ощущает направление, в котором пилот нажимает на нее, и перемещает те же поверхности управления для выполнения того же шага и управления креном.

Когда были изобретены «слепые» летательные аппараты для ночной и непогоды, власти Великобритании указали, что все самолеты, купленные британским правительством, будут иметь свои слепые летательные аппараты в стандартной компоновке 2 ряда по 3 колонки. Когда deHavilland конструировал москита, истребитель-бомбардировщик продукции мира самый быстрый в то время, они конструировали приборную панель путем устанавливать панель некоторого другого самолета в середине и добавлять дополнительные переключатели, шкалы, etc, на дополнительных панелях левых, правых и под «основным 6». «Заимствованная» панель изогнута вверху, чтобы соответствовать верхней части фюзеляжа, но не комару. Каждый построенный Москит имеет панель с такой же, неправильно подобранной кривой. Забавно, когда знаешь, что нужно искать.

Большую роль играют и культурные нормы. В 1960-х годах ВВС США изучали индикаторы перемещения ленты/фиксированного указателя и пришли к выводу, что пилоты могут работать с ними более точно, чем с круглыми приборами «steam gauge». Но они стоят дороже из-за меньших объемов, больше движущихся частей, они не вписываются в простое круглое отверстие в панели, и они «разные». Современные стеклянные кокпиты смешивают имитированные движущиеся ленты с фиксированными иглами и имитированные циферблаты с движущимися иглами. Приборы для кабины космического корабля представляли собой горизонтальную графику на портативном компьютере, которая могла быть временной историей с вертикальными амплитудами…

Короче говоря, авиация, особенно на коммерческом уровне, немного сложнее, чем автомобиль или другое транспортное средство, и даже эти другие интерфейсы транспортных средств сложны, если вы не знакомы с ними.

На автомобиле может быть много предметов, которые пугают любого незнакомца, и, как и в кабине самолета, их так много, что нет никакого способа «логически» организовать или устранить большинство из них. Для чего используются индикатор напряжения батареи, тахометр и датчик температуры масла? Что такое переключатели весла? Что такое одометр и почему он должен быть в автомобиле, который уже имеет GPS-навигацию? Почему у меня есть отдельная нога и стояночный тормоз? Что делает эта кнопка телефона Bluetooth? Тогда даже не заставляйте меня начинать с некоторых экзотических элементов управления в гоночных автомобилях, электромобилях, гибридных автомобилях, информационно-развлекательных устройствах и т. д. Так же, как автомобиль может быть сложным, я бы также ожидал, что кокпит будет знаком с кем-то, кто его испытал, но сложный для того, кто его не видел.

При этом авиационные кабины более сложны по нескольким причинам, которые не полностью охвачены другими ответами:

Навигация, связь и т.д. более сложны, чем другие транспортные средства

Авиация требует некоторых из тех же задач, что и автомобиль, которые работают более сложными способами. Упрощение этих средств контроля часто требует изменения всей авиационной отрасли для согласования и упрощения технологий, которые были приняты в разное время, для различных целей, с различными преимуществами и способами отказа. Например, вместо того, чтобы GPS и dead reckoning были единственными вариантами навигации, такими как в вашем автомобиле, в самолете вы можете иметь GPS, VOR, DME, ADF, ILS, а иногда даже другие варианты навигации, каждый со своими индикаторами и элементами управления. Вместо того, чтобы просто использовать громкую связь bluetooth для связи, теперь у вас есть возможность установить коды транспондера, настроить резервную частоту и проверить идентификатор азбуки Морзе станции, которую вы вызываете, а также возможные варианты передачи данных, такие как ACARS. См. изображение ниже для примера того, как сложный стек радио sucha может быть. Вместо климат — контроля для вас и, возможно, даже отдельных для пассажира, у вас также есть отдельные элементы управления для кабины и грузового пространства. Вместо индикатора предупреждения о слепом пятне у вас есть TCAS и ADS-B, которые помогут вам избежать трафика. Не все самолеты такие сложные. Более простые транспортные средства, такие как планеры, имеют меньше этих сложных элементов управления.

Есть много функций, которые являются довольно эксклюзивными для авиации

Можно сказать, что из-за самой природы авиации управление более сложное. Из-за низкой видимости полета вам нужны дополнительные индикаторы, такие как искусственный горизонт. Есть индикаторы для дополнительных степеней свободы, таких как скольжение, угол атаки и высота. Точно так же у вас больше конфигураций поверхности управления, таких как закрылки, шасси и скоростные тормоза в самолетах, чем другие виды транспорта. Опять же, многие из этих дополнительных осложнений не нужны на более простых самолетах, таких как планеры и сверхлегкие.

Тогда есть дополнительные функции для управления обслуживанием, которые делают кабину более сложной. Как указывали другие, если что-то сломается на автомобиле или лодке, вы можете быстро добраться до безопасности. В самолете это неправда. Таким образом, вам нужны резервные резервные дисплеи, более сложные средства управления потоком топлива, огнетушители, дополнительные датчики для предупреждения об опасных ситуациях, таких как датчик температуры турбины, и функции безопасности для отключения нерабочих систем, таких как выключатели и элементы управления оперением. Таким образом, для обеспечения безопасности вам может потребоваться ручное управление для вещей, которые могут быть автоматическими, дополнительные дисплеи и индикаторы, а также дополнительные кнопки и переключатели для активации функций безопасности.

Короче говоря, кабины самолета сложны по нескольким причинам. Во-первых, они вам незнакомы, и поэтому, конечно, они кажутся чужими и запутанными. Во-вторых, авиация разработала некоторые сложные и часто избыточные устройства для выполнения даже простых задач, таких как навигация, поэтому упрощение пользовательского интерфейса будет включать либо удаление важных функций, либо стандартизацию, группировку и унификацию отраслевых технологий для устранения избыточности при сохранении всех сильных сторон каждого. В-третьих, авиация как отрасль является более сложной. Навигация в шести степенях свободы на большой высоте в условиях нулевой видимости требует немного большей сложности. Наконец, высокие требования безопасности полетов требуют большего количества средств управления и индикаторов для поддержания безопасности полетов даже в необычных условиях и режимах отказа.

Философия дизайна:

1. Управление каждым элементом управления или индикатором должно быть максимально надежным и простым в использовании. То, что в некоторых кабинах так много элементов управления и дисплеев, является отражением количества вещей, которые необходимо контролировать или контролировать.

2. Положите самые важные вещи в самом видном месте для легкой досягаемости или ссылки. Для некоторых вещей это означает дублирование как для пилота, так и для второго пилота, увеличивая общее количество предметов.

3. Если это критично для безопасности, убедитесь, что у него есть резервная копия. Это может еще больше увеличить количество элементов управления и дисплеев.

То, что для непрофессионала выглядит беспорядком, на самом деле имеет логику. Когда вы поймете логику и назначение различных элементов управления и дисплеев, вы обнаружите, что существуют группировки и стандартные положения для определенных элементов. Например: самолет с сиденьями бок о бок всегда размещает органы управления двигателем в консоли между пилотом и вторым пилотом. Инструменты двигателя обычно размещаются над центральной консолью. Передним и центральным для пилота является индикатор ориентации (искусственный горизонт). Вокруг него сгруппированы связанные инструменты: индикатор высоты, индикатор воздушной скорости, индикатор курса, скорость подъема, поворот и крен; для этих инструментов существует не более пары стандартных макетов. Единственные другие средства управления / инструменты, которые могут выглядеть занятыми, были бы радио и навигационным оборудованием-часто помещаемый выше центральной консоли, или выше или ниже инструментов двигателя. Другие органы управления и индикаторы будут иметь меньшее стандартное размещение, поскольку они могут быть специфичными для типа или модели воздушного судна.

Для чего это стоит: я приобрел лицензию частного пилота много лет назад, зарегистрировал очень мало часов, полетел только Cessna 152,172 и пару моделей одномоторных Пайперов. Все эти самолеты имеют относительно простые панели управления. Тем не менее, я могу посмотреть на приборную панель 747 и, учитывая немного времени, выяснить цель всего там. Оно из-за стандартизации плана панели, и стандартизации обозначать аппаратуры. Искусственный горизонт всегда распознается как таковой, как высотомер, индикатор воздушной скорости и т. д.. Инструменты двигателя обычно (если загадочно) помечены параметром, который они указывают.

Есть прогресс, пожалуйста, взгляните на значок A5 и элементы управления Cirrus Vision SF50 кабины.

И я согласен, что многие предполетные проверки и контроль могут быть упрощены или проверены компьютером.

Большая разница между автомобилем( простой интерфейс) и самолетом заключается в том, что если есть проблема с вашим автомобилем, вы тянете его в сторону и с самолета вы падаете с неба : (хотя автожир, как Кавалон, не имеют этой проблемы 🙂