Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 203
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
При условии, что все эти пункты были проделаны и была получена эффективная и корректная информационная модель, можно начинать работу по инженерному проектированию и внедрению данной информационной модели в кабину экипажа ВС.
Предложенный порядок разработки и внедрения информационных моделей предоставлен в общем виде и может меняться, как и требования, предъявляемые к СОИ в целом.
-
Пространственные характеристики зрительной информации.
При проектировке и эксплуатации СОИ всегда должны быть рассмотрены следующие группы:
Каким образом разместить СОИ в кабине экипажа.
Размерные характеристики СОИ должны быть подобраны так, чтобы человеку было максимально легко и удобно считывать показания с них.
Наиболее эффективное расположение элементов восприятия на СОИ.
Для наиболее эффективного взаимодействия человека с информационной моделью существуют эргономические стандарты:
Для восприятия объемного изображения (3D) с СОИ, человеку необходимо, чтобы сам объект находился в пределах 30-40° в горизонтальной плоскости.
Для восприятия плоского изображения (2D) человеку рекомендуется угол обзора 50-60°, охватывающий зону неясного различения формы (в пределах этого угла наблюдатель замечает происходящие изменения периферическим зрением, а для точного рассмотрения объекта переводит на него взгляд).
Важно отметить, что для человека предельный угол обзора при движении головы и глаз составляет 180°, однако, при отображении информации, которую пилот должен обработать максимально быстро, например, пространственное положение ВС, показания на шкале указателя скорости УС и высотомера, курс и.т.д. предельно-допустимый угол обзора 90°. При этом по горизонтали оптимальный угол обзора 0-30° по отношению к нормальной линии взора (15° вверх и 15° вниз).
Существует понятие, о котором стоит упомянуть, прежде чем продолжить - линия взора.
Линия взора - она же линия визирования, наблюдения, зрения или зрительная ось - это воображаемая линия, которая соединяет зрачок и относительную точку, на которой зафиксировался взгляд человека. Именно линия взора берется за основу для определения углов обзора и наблюдения в обеих плоскостях: горизонтальной и вертикальной.
Горизонтальная линия взора является линией фиксации объекта или предмета, который находится в вертикальной плоскости, параллельно уровню земли, и при поднятии головы этот объект или предмет остается на уровне глаз того, кто наблюдает. Нормальная линия взора является линией фиксации объектов, которые находятся ниже горизонтальной линии взора на 15⁰, в нашем случае это СОИ.
Рассмотрим теперь и вертикальную плоскость.
Предельный угол обзора в вертикально плоскости составляет 70⁰ при повороте только глаз, а при совместном движении глаз и головы - 90⁰ вверх и 55⁰ вниз от горизонтальной оси. Опираясь на эти данные, проектируются СОПИ, а именно их высота, ширина, а также пропорции. В большинстве современных ВС отношение длины к ширине СОИ соответствует значению 1,3:1. При этом наилучшее расстояние от глаз пилота до СОИ определяется как ширина СОИ * 2(2,5). Так же важно сказать, что точность и правильность восприятия информации так же зависит и от угла, под которым эта информация считывается. Оптимальный угол равен ±15° к нормали экрана. При этом при рассматривании экрана сбоку допускается угол до 45⁰ к нормали экрана.
Для корректного интегрирования СОИ в кабину ВС необходимо принимать во внимание все эти эргономические данные, ведь если пилоту будет неудобно смотреть на приборы, безопасность полетов будет находиться на уровне ниже приемлемого в виду высокой вероятности совершения ошибки при восприятии информации.
-
Оптимальные размеры знаков и элементов
Знаки бывают 2 видов:
-
Алфавит буквенно-цифровой; -
Алфавит условных знаков.
Стоит отметить важность такой характеристики, как размер различных знаков на СОИ. Например, если взять PFD, то можно заметить там такие знаки, как силуэт ВС, цифровая индикация высоты, скорости, магнитного курса, различные буквенные обозначения и др. Действительно, отрицать важность размера всех этих знаков невозможно, ведь если бы силуэт самолета был слишком мелок, то пилоту было бы гораздо сложнее определить пространственное положение ВС при пилотировании по ППП, как следствие это бы занимало большое количество времени, а как нам всем известно, при попадании самолета в СПП (сложное пространственное положение) времени на исправление не так много, поэтому размер силуэта самолета на PFD должен быть довольно крупным, в противном случае пилот может просто неправильно определить положение ВС или вовсе его игнорировать в виду более крупного размера иных знаков на приборе. Очевидно, что последствия могут быть трагичными. Нельзя не осветить и то, что большую роль играет не только размер знаков, но и цвет, контрастность и сложность начертания, поэтому силуэт самолета упрощен до стрелочки, а не представляет собой 3D изображение конкретного типа ВС.
Читаемость цифр обеспечивается выдерживанием оптимального соотношения основных характеристик знаков, а именно:
-
Высоты. -
Ширины. -
Толщины обводки.
Толщина линий по стандарту должна составлять 1/10 к высоте знака. Уменьшение толщины не приемлемо, ведь это так же может негативно отразиться на безопасности полетов.
-
Оптимальные характеристики компоновки знаков.
Чтобы пилот воспринял какую-либо информацию с СОИ, его глаз совершает движение от прибора к прибору с их фиксацией. Считывание и обработка информации происходит как раз в момент фиксации, а движение глаз формирует порядок восприятия информации. В соответствии с определенной закономерностью этих двух этапов формируется модель, определяющая последовательность считывания. Так же это можно назвать «поведение» глаз. В соответствии с этим «поведением» появились и требования к компоновке знаков и их взаимному расположению на СОИ. Эти требования разрабатываются на основе двух характеристик зрительного аппарата человека:
Оперативное поле зрения – пространство, видимое человеком при фиксации взгляда на одной точке;
Разрешающая способность двигательной системы глаза – определяет плотность изображения объектов или одномоментно воспринимаемых групп этих объектов.
Стоит упомянуть, что значение величины оперативного зрения ограничивает число объектов, зрительную информацию о которых можно одномоментно переработать.
На практике существует два вида представления информации:
-
Организованное; -
Хаотичное.
Если мы говорим об организованном, то к нему относят формулярный и табличный методы организации знаковой информации.
Формулярный метод – буквы, цифры, условные знаки, а также кодирующие данные о самолете объединяются в компактно сгруппированную группу. Благодаря понятию об оперативном зрении сформировалось ограничение по количеству знаков в строке формуляра, в идеале их должно быть не больше 5. При этом всего в формуляре должно быть не более 12 знаков – это значение считается оптимальным.
Табличный метод же представляет собой распределение букв, чисел и условных знаков по столбцам и строкам, формирующих таблицу. Корректное и правильное считывание информации происходит благодаря возможности безошибочного определения информации, которая всегда находится в одном и том же месте. Пилот знает в какую строчку и в какой столбец посмотреть, чтобы узнать необходимую для него информацию в конкретный момент времени. Нельзя не упомянуть, что размеры таблицы зависят от все того же оперативного поля зрения, очевидно, что размеры таблицы не должны превышать это значение. Толщина и высота знаков определяется тем же способом, о котором было сказано в пункте 1.4 данной ВКР.
-
Яркостные характеристики зрительной информации
Для того, чтобы глаз пилота не был перегружен и считывание любого вида информации с СОПИ было правильным, в большинстве типов ВС существует кремальера, с помощью которой можно настроить уровень яркости и контрастности дисплея. Пилот сам выбирает то значение яркости, при котором ему будет наиболее удобно воспринимать информацию, в конкретный момент времени. Это значение зависит и от степени освещенности кабины внешними источниками света. В основном этим источником света служит солнце, соответственно в светлое время суток, необходима большая яркость, в темное же практически минимальное ее значение. Ниже приведена таблица с такими значениями яркости, при которых глаз обретает самый высокий показатель контрастной чувствительности.
| Наименование величин | Угловой размер объекта | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 5 | 10 | 50 | 150 | |
| Минимальный пороговый контраст, [кд/м²] | 0,12 | 0,045 | 0,03 | 0,018 | 0,012 | 0,01 | 0,008 |
| 1*103 | 0,64*103 | 0,3*103 | 0,2*103 | 50 | 10 | 8 | |
Таблица 1. Яркостные характеристики зрительной информации.
Глава 2. Эволюция СОИ
-
Первый этап эволюции СОИ (1903-1920 г.)
Путь от изобретения моторизованного самолета до серийной боевой машины занял около десяти лет. В этот период должна была быть разработана не только технология. Операторы бортовой системы, летчики, также должны были научиться пользоваться приборами. В этой главе будет описана эволюция средств отображения информации. Помимо изобретателей и разработчиков самолета, в центре внимания оказались и летчики, готовые пойти на большой риск. Кроме того, следует ответить на вопрос, какие устройства и средства позволяли летчикам безопасно выполнять полетное задание. Также представляет особый интерес тот факт, что в дополнение к устройствам и средствам, их функциям и расположению в кабине, на ранней стадии полета с двигателем были разработаны процедуры, которые до сих пор соблюдаются без изменений.
Мечта о полете давно присуща человечеству, но для реализации мечты нужны изобретатели, мыслители и провидцы. Если оставить в стороне поговорки и легенды, китайцы начали использовать ракеты в военных целях еще примерно в XIII веке. В последующие века Роджер Бэкон, Леонардо да Винчи, Джованни Баттиста, Джон Уилкинс и Джованни Борелли разработали множество теорий и провели летные испытания.
В 1783 году братьям Монгольфье удалось совершить первый полет, а точнее полет, с одним пассажиром на воздушном шаре. Особый интерес представляло влияние высоты на организм человека. При восхождениях на большие высоты произошло много несчастных случаев из-за гипоксии и обморожений. Несмотря на это «проблемное давление», исследовать структуру атмосферы и ее влияние на организм человека можно было только практическим путем.
Спустя целое столетие появились и новые изобретатели, а также их теории, которые они реализовывали. 17 декабря 1903 года Орвилл Райт совершил первый полет за штурвалом самолета, который был тяжелее воздуха и обладал силовой установкой. Назывался он Флайер – 1.
Рис. 1. Флайер – 1, первый самолет тяжелее воздуха.
Именно этот момент был принят за точку отсчета в истории авиации. Райты не использовали никаких устройств для обеспечения контроля за параметрами ВС.
Эволюция СОИ всегда шла рука об руку с эволюцией самого ВС. С течением времени задачи, выполнение которых возлагалось на пилота росли и было необходимо довести оснащенность воздушного судна до уровня, который бы позволил пилоту выполнить полетное задание. При этом должны быть опробованы технические возможности и изучены их физические свойства СОИ для обеспечения надежности их функционирования. Также должны быть учтены требования к пилоту в обработке и оценке информации. Для того чтобы правильно учесть эти требования важно понимать, для решения каких задач будет использоваться пилотом СОИ.