第1章飞机座舱人机工效相关标准
本书所参考的国内外相关标准包括美国军用标准(Military Standards，MIL)、联合军种规范指南(Joint Service Specification Guide，JSSG)、国际自动机工程师学会(Society of Automotive Engineers International，SAE)、运输类飞机适航标准、国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)标准、国家军用标准(GJB)、航空行业标准(HB)、国家标准(GB)。本章通过对各类标准、规范及相关研究进展的详细分析和综合研究，为飞机座舱人机工效标准体系的构建及设计准则的制定奠定基础准备。
1.1美国军用标准
美国军用标准(MIL)是美国国防部(United StatesDepartment ofDefense，DoD)为保障武器的研究、设计、试验、采购、制造、维护和供应管理而制定的完整统一的标准化文件，这些文件分别由国防部所有的军事部门(包括陆、海、空和后勤部)和非军事部门(包括联邦政府制定的联邦规范，工业协会、团体制定的工业界规范，以及北大西洋公约组织地区标准)共同制定。
美国军用标准化是世界先进军用标准化的代表，即使是强调基于性能的标准，也将一些与人机工效设计相关的要求作为补充，以避免人为差错的发生，确保安全并实现性能的高效化。实际上，人机工效标准也是“性能”标准，因为通过设计准则能使用户安全、有效、高效地操作和维护系统，同时标准中的大多数准则也基于人员的绩效，这就是人机工效标准化的核心所在。
DoD成立了人机工效技术咨询组，并根据技术发展领域，组建了包括标准化、控制与显示、人机工效/人机系统整合的管理与应用、用户-计算机交互、人为因素测试评价、人体建模与仿真等在内的12个子咨询组。当前，DoD的人机工效技术咨询组将维持与提高人员绩效、更新人员绩效数据库及分析工具、系统模型中融人人员绩效、人机工效纳人国防部政策及标准中等作为其四大亟待突破的领域。
与飞机座舱人机工效有关的MIL简介见附录A表A-1。本节从制定背景、主要内容、适用范围和有效性等方面对部分重要标准作详细分析。
1.MIL-E-87145 Military Specification Environmental Control，Airborne(1980年制定，1996年取消）
1)制定背景
20世纪80年代，航空技术突飞猛进，环境控制系统(environmental controlsystem，ECS)是任何先进飞机不可缺少的组成部分，飞机ECS先进与否是评价飞机整体性能的一项重要指标。当时飞机ECS的发展情况如下。
(1)飞机电子设备的发展对ECS提出了更高的要求。
①电子设备发热量迅速增加。
②电子设备散热热流密度不断增加。
③当电子设备直接用冷却空气散热时，为保证电子设备工作的可靠性，对冷却空气的温度、湿度及清洁度有更加严格的要求。
④考虑到电子设备吊舱的工作特点，电子设备冷却系统的工作*好与飞机ECS的工作保持相对*立性。
(2)飞机ECS的多参数综合控制。
20世纪80年代之前的ECS大多是单参数*立控制，由于先进电子技术的广泛应用，80年代后国外已实现多参数的综合控制。即根据外部条件和舱内载荷情况，将系统诸参数控制在*佳组合状态，使整个系统的工作效率*高，消耗能源*少，而且可以满足在整个飞行包线范围内的动态响应、控制精度和流量分辨率要求。
(3)当时国外飞机ECS的主要发展途径。
①提高现有空气循环系统(通常是开式高压除水升压式空气循环系统)的制冷能力。
②发展新型制冷附件，如采用高效、高转速、高寿命、小尺寸的空气动压轴承涡轮冷却器，燃油-空气热交换器等。
③减少系统的飞机性能代偿损失。
④发展新型制冷系统，提高工作可靠性，如开发闭式空气或蒸气循环制冷系统。
⑤提高电子设备(如雷达等)的散热效率。
⑥合理地制定有关技术规范和标准。
2)主要内容
该规范由美国空军于1980年发布，由正文和附录两部分构成。正文部分的各项要求均以填空的形式出现，无具体指标要求。附录部分提供了标准正文中各项要求的编制依据和建议值。附录包括四部分：附录A飞机环境控制的基本原理、指南、经验教训和验证要求，附录B呼吸环境界限和生理极限，附录C热生理参数、舒适性标准和工作效能降低的估算，附录DECS分析和报告。正文部分的内容如下。
(1)说明规范的适用范围，列出参考文件。
(2)对座舱内环境提出相关要求，包括ECS的应用、性能、设计与结构的要求。性能包括增压、空气调节、环境保护、发动机引气、环境条件、相互关系特性、噪声、可靠性、可维修性和附件特性的要求。设计与结构包括材料、结构完整性、故障概念、地面试验设备、地面接头和地面维护的要求。
(3)质量保证规定，规范指出应该从设计分析、实验室试验、地面试验和飞行试验等四个方面来验证ECS的能力是否满足以上各条的要求。
3)适用范围
MIL-E-87145中包含的要求和验证适用于为空军飞机研制的环境控制设备。
4)有效性分析
MIL-E-87145已于1996年取消，但其中大部分内容仍可作适当参考。
2.MIL-STD-1472H Human Engineering
1)制定背景[1]
基于对MIL-H-46855 Human Engineering Program Process and Procedures二十年的实践，以及实际需求和技术的发展，DoD在1989年3月发布了MIL-STD-1472D。之后，经过七年应用，在“大、全面”修订指导思想的影响下，1996年，MIL-STD-1472E发布。三年后，即1999年8月，MIL-STD-1472F发布。与1996年的MIL-STD-1472E相比，MIL-STD-1472F主要添加了MIL-HDBK-759C Handbook for Human Engineering Design Guidelines的内容。为了适应21世纪新时代技术发展的特征，DoD对MIL-STD-1472F作了很大程度的修订，于2012年1月发布MIL-STD-1472G。MIL-STD-1472G是一次重大修订，修改了标准的组织结构，将类似的材料分组在文件的同一部分。DoD在2020年9月发布了MIL-STD-1472H，大部分组织结构与MIL-STD-1472G—致，但在MIL-STD-1472H中增加了多模态交互、网络安全、手持设备、舰桥设计等章节。
2)主要内容
MIL-STD-1472H规定了军事系统、子系统、装备和设施的人机工效通用设计准则，其目的是提出应用在系统、设备、设施设计中的人机工效标准与原理。新的人机工效设计标准包括适用范围、参考文件、术语、一般要求、详细要求、注释和索引。
(1)给出了标准的主题内容、适用范围、弓丨用文件以及一些术语的定义。
(2)给出了军事装备和设施的一般要求。MIL-STD-1472H给出了20个方面
的一般要求，包括循环/回收/环保或生物基的材料、设计目标、标准化、现成的设备、人机工效学设计、失效模式、设计简化、交互作用、安全性、坚固性、化学/生物/放射性核和高强度爆炸的耐受性、电磁脉冲防护、自动化、颜色的功能化使用、机组人员的系统设计、系统集成、秘密行动、技术文档、飞机紧急逃生系统、人类表现。
(3)给出了对军事装备和设施的详细要求。MIL-STD-1472H给出了20个方面的详细要求。包括控制、可视化显示、语音和音频系统、标签和标记、环境、地面车辆、警告/危害和安全、人体测量性调节、可维护性设计、工作空间和工作站设计、物理环境设计、虚拟环境/远程处理系统/自动化系统/远程监控和操控、单兵-机组服役/地面和空中武器系统/光学系统、船舶与工业结构阀门、可居住性、网络安全、信息系统、舰桥设计、手持式与可穿戴式便携式电子设备(portable electronic device，PED)、人力与处理。
(4)为了更好地理解和使用标准，提供了4个方面注解，包括预期用途、采购要求、关键词列表(人体测量学、控制、网络安全、可维护性设计、环境、地面车辆、可居住性、手持式设备、人为因素、人类表现、人机系统集成、信息系统、标签与标记、光学、物理环境、安全性、舰桥设计、冲击、小型设备、语音与音频系统、人力与处理、阀门、振动、虚拟环境、视觉显示器、警告与危害、武器、工作站设计)以及与旧版本的区别。
3)交互相关内容
(1)信息系统。用户可以通过计算机应用程序或操作系统的渲染元素与软件进行交互。交互风格包括视觉、听觉和运动(手势、触觉、盲文和语音)等。交互方式包括向计算机发出命令的方式和向用户提供信息的方式。
(2)关键信息。在设计PED显示器时，关键信息应在不超过两个关键动作(例如滚动和敲击)中可访问。
(3)命令快捷方式。应为频繁使用的PED命令和交互(如重复任务)提供快捷方式，如热键、语音激活或按键组合。
(4)应用控制。PED应用程序的设计应考虑速度和恢复。例如，应用程序应该快速加载，并以*小的工作量停止、启动、恢复或更改。
(5)屏幕自动旋转。PED应用程序的设计应支持用户可选择的屏幕自动旋转，以适应信息呈现和有效的数据输人。
4)适用范围
MIL-STD-1472H是通用标准，适用于军事系统、子系统、设备和设施的开发和应用，保证系统任务的成功。应用该标准时，合同双方可以根据具体的任务需求合理地删除有关条款并标注在合同中。座舱声环境、座舱信息及显示都可以参照该标准。
5)有效性分析
MIL-STD-1472H是美国顶级的军事人机工效设计标准，包含了较为全面的军事设备人机工效设计要求，其5.2条规定了视觉显示器的要求，内容较丰富，对海、陆、空各军兵种都适用。由于其通用性强，对于机载条件下显示器特殊的人机工效要求没有描述，因此对于因显示介质不同而带来的一系列人机工效问题要加以规定。
3.MIL-STD-1787B Aircraft Display Symbology
1)制定背景
美国是较早关注飞机显示器及其字符标准的国家，20世纪70年代制定了
MIL-D-81641 Display， Head-up， General Specification for和军用标准MIL-STD-884Electronically or Optically Generated Displays for Aircraft Control and Combat CueInformation。以上两个标准在后续技术发展中逐渐形成了固定翼飞机和直升机的两种不同标准，分别是美军1981年发布的MIL-STD-1295 Human Factors EngineeringDesign Criteria for Helicopter Cockpit Electro-Optical Display Symbology和1984年发布的MIL-STD-1787 MIL-STD-1787 Aircraft Display Symbology。其中，MIL-STD-1295 在1984年被修订为MIL-STD-1295A，并于1996年被取消。MIL-STD-1787在1987年被修订为MIL-STD-1787A，在1996年被修订为MIL-STD-1787B，在20
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