浅谈飞机驾驶舱眼位仪布置设计方法

浅谈飞机驾驶舱眼位仪布置设计方法

黄文峰

中航通飞华南飞机工业有限公司 广东珠海 519040

摘要：为了满足适航规章中驾驶舱视界CCAR-25.773的要求，一般在飞机设计过程中，都需要定义驾驶舱设计眼位点（DEP，Design Eye Point），作为分析驾驶舱视界符合性的输入。在进行座椅安装的时候，也要考虑驾驶舱设计眼位的因素，保证座椅针对不同肢体尺寸的飞行员，都可以通过调节座椅使得驾驶员的实际眼位与设计眼位吻合。而眼位仪的功能就是提供一个目标参考位置，让驾驶员能够通过调节座椅快速使得实际眼位到达设计眼位点以获得最佳驾驶视野。

关键词：设计眼位、实际眼位、眼位仪

在驾驶舱布局中，眼位仪是一个必不可少的调节装置。CCAR-25.773条要求：为了满足适航规章中驾驶舱视界，一般在飞机设计过程中，都需要定义驾驶舱设计眼位点（DEP，Design Eye Point），作为分析驾驶舱视界符合性的输入。在进行座椅安装的时候，也要考虑驾驶舱设计眼位的因素，保证座椅针对不同肢体尺寸的飞行员，都可以通过调节座椅使得驾驶员的实际眼位与设计眼位吻合。而眼位仪的功能就是提供一个目标参考位置，让驾驶员能够通过调节座椅快速使得实际眼位到达设计眼位点以获得最佳驾驶视野。

1. 眼位仪工作原理

设计眼位是驾驶员处于正常驾驶、平视飞行状态，两眼之间连线的中点位置，是确定飞机驾驶舱外部和内部视野以及驾驶舱几何尺寸设计的一个基准点，如图1中红色点。

头部转动中心是通过设计眼位点后84mm的点，垂直于水平面的直线，简称中心轴。

垂直基准面是设计眼位和中心轴构成的平面。

眼位仪由支座和3个参考球组成。一般布置于飞机驾驶舱前风挡结构上。以双驾驶员体制的飞机座舱来说，每一名飞行员依据处于最前方的参考球和自己对侧的参考球进行眼位调整。在进行驾驶舱座椅安装设计过程中，座椅中心轴线距离飞机对称轴线的距离恒定，提供沿飞机航向以及垂向的自由度，以便将座椅调节到合适位置使得座椅符合不同驾驶员的肢体尺寸。假定驾驶员在座椅上坐好后，他的实际眼位随座椅的调节在一个竖直的平面内移动，移动的范围受座椅调节范围的约束，前参考球（图1中绿色球）位于飞机对称面上，后参考球关于飞机对称面对称布置，前后参考球的延长线经过头部转动中心轴。驾驶员通过调节座椅调整自己的眼位，并转动头部约45°左右时观察到图1中驾驶员视景的现象时即调整到设计眼位，如图1所示：

图1 眼位仪工作原理示意图

如果座椅偏后，驾驶员的实际眼位在驾驶舱设计眼位后部，那么在驾驶员的视景中将呈现出左侧的黄色参考球在绿色参考球的左侧，说明驾驶员还需要继续往前调节座椅。

如果座椅偏前，驾驶员的实际眼位在驾驶舱设计眼位前部，那么在驾驶员的视景中将呈现出左侧的黄色参考球在绿色参考球的右侧，说明驾驶员还需要继续往后调节座椅。

假定驾驶员的座椅前后位置已经调节到了合适的位置，此时只需要关注高度方向的位置。

如果座椅偏低，驾驶员的实际眼位在驾驶舱设计眼位下部，那么在驾驶员的视景中将呈现出左侧的黄色参考球在绿色参考球的下方，说明驾驶员还需要继续往上调节座椅。

如果座椅偏高，驾驶员的实际眼位在驾驶舱设计眼位上部，那么在驾驶员的视景中将呈现出左侧的黄色参考球在绿色参考球的上方，说明驾驶员还需要继续往下调节座椅,。

可以看出，基于两点一线的原理，驾驶员参考眼位仪进行座椅调节，最终将自己的实际眼位移动到与设计眼位重合的地方。

2. 眼位仪布置设计

眼位仪的实现方式多种多样，可以在尺寸、颜色、安装方式上均有差异。可根据驾驶舱具体环境实现各式各样的布置。只要保证同侧两个眼位仪参考球的延长线经过头部转动中心轴，安装保证眼位仪的对称轴面统一于飞机对称轴面，前侧球的颜色区别于后侧两球的颜色（后侧两球需同色），即可保证眼位仪具备眼位调节功能。另外眼位仪作为参考校准工具，无需进行系统交联试验，只需要在机头装配时，配合座椅一起进行眼位调节精度校准。眼位仪的参考球还可设计成能点亮的设备，采用内嵌灯源的形式可实现更高档的效果。

3. 典型布置设计形式：

1. 眼位仪三个参考球球心所在平面水平：此布置形式特点在于基本安装于驾驶舱前风挡骨架中央。此形式设计有三个独立的参考球，每个参考球设计成具备调节范围的形式，可在安装时进行调节已达到设计要求。此形式的可调节性好，对于组合公差难以控制的情况可选用此设计形式，安装难度较大，安装精度高。

2. 眼位仪三个参考球球心所在平面非水平：此类布置形式特点在于三个独立的参考球安装在三个不同的支撑件上，且靠前挡风玻璃两个参考球的球心Z坐标低，远离前挡风玻璃一个参考球的球心Z坐标低。从驾驶员的实际眼位看过去是俯视。此形式适合于驾驶舱空间较大，前风挡区域够宽敞的飞机，可实现灵活布，安装难度较小。

3. 眼位仪三个参考球球心所在平面水平：此布置形式特点在于基本安装于驾驶舱前风挡骨架中央。此形式设计有三个独立的参考球，但是每个参考球不可调节，固定安装。此形式适合无法做定位调节、安装公差可控的情况。安装难度较低，安装精度较高。

4. 参考球位置及大小设计计算方法

根据驾驶舱设计眼位在飞机坐标系统中的坐标位置，正驾驶员（或者副驾驶员）座椅安装中心轴位置，飞机垂直对称平面位置，再综合考虑驾驶舱前风挡区域的宽度等利用几何学原理即可计算出眼位仪三个参考球的合适位置，其中如图1中所示两个黄色参考球关于飞机垂直对称面对称，绿色参考球球心在垂直对称面上。参考球大小的设计原则是在满足工作原理的情况下任意参考球的安装不能进入前风挡玻璃的范围内。眼位仪安装支架的确定则需要结合前风挡骨架的安装角度、安装精度开展设计，原则是保证3个参考球安装后满足公差要求即可。

5. 总结

总体来说，眼位仪作为参考校准工具辅助驾驶员通过调节座椅快速使得实际眼位到达设计眼位点以获得最佳驾驶视野功能简单，属于纯机械件、简单件，所以实现方式比较容易。在眼位点设计准确的前提下，只要保证同侧两个眼位仪参考球的延长线经过头部转动中心轴，安装保证眼位仪的对称轴面统一于飞机垂直对称轴面，前侧球的颜色区别于后侧两球的颜色（后侧两球需同色），即可保证眼位仪具备眼位调节功能，最重要的步骤在于要充分考虑驾驶舱的环境，充分利用满足布置要求的结构进行布置，再兼顾加工难度、安装难度、精度校准难度等就能找到最合适的布置设计形式。至此，本文从眼唯仪工作原理及布置设计方法两方面做出阐述，希望能为以后飞机上布置设计眼位仪提供参考借鉴。

作者简介

黄文峰，(1989-)，男，广东珠海人，大学本科，工程师，主要研究方向:飞行器环境与生命保障工程