飞机的驾驶舱,一直以来都被视为神秘而复杂的空间。它不仅是飞行员工作的核心场所,更是航空科技不断进步的缩影。驾驶舱的发展史,实际上就是航空技术、导航理论、电子科技以及安全理念演进的真实写照。从早期满布机械仪表的“驾驶室”,到如今以大屏显示器为主体的“玻璃座舱”,其变化不仅体现在外观与功能的革新,更折射出人类对飞行安全与信息管理的深度探索。过去,飞行员的工作更多依赖体力与操作技巧,而今则更强调信息处理与综合判断,职业属性由“驾驶”逐步向“管理”转变。

梁睿祺/摄

对于中国设计师而言,进入民机驾驶舱设计领域,几乎是走入了一个全新的世界。C909(即ARJ21)的研制过程中,驾驶舱设计成为一道难以绕开的难题。最初人们以为,作为一款支线客机,飞行员对其便捷性要求不会像干线客机那样严格。然而事实证明,这一假设并不成立。许多飞行员在接触C909之前,早已习惯了波音、空客等国际先进机型的驾驶舱,对驾驶舒适性和操作便利性的要求同样极高。

陈勇总师曾回忆道,飞行员最直接的抱怨之一,便是驾驶舱告警信息过于复杂。一旦飞机通电,系统便会将所有信息——无论正常或异常——一股脑地显示出来。飞行员不得不逐条分辨哪些是正常信息,哪些是需要关注的异常状况。如果飞行过程中发生发电机故障,告警可能会瞬间增加几十条;而一旦发动机故障,告警数量更是成倍增长。在如此纷繁复杂的信息环境下,飞行员如何快速锁定最关键的故障,成为亟待解决的难题。

梁睿祺/摄

中国设计师对这一问题的重视,源于对适航标准的敬畏和对飞行安全的极致追求。他们意识到,驾驶舱不仅是飞机与飞行员交互的核心界面,更是影响飞行安全的关键因素。为了改善C909驾驶舱的人机工效,设计团队结合飞行员注意力分配的特点,建立了数学模型和定量分析方法,对座舱设计进行了全面升级。

在这一过程中,“静暗驾驶舱”的理念被提出并付诸实践。所谓“静暗”,即在飞机正常运行时,驾驶舱保持安静与简洁,不再反复显示无关信息;而在出现故障时,系统则会通过智能筛选,仅突出最关键的告警信息。其底层逻辑是:当一切正常时,飞行员无需被无谓的提示打扰;当发生问题时,系统能迅速抓住核心,让飞行员在最短时间内采取正确措施。为了实现这一目标,设计团队不仅重新构建了故障模型的底层逻辑,还通过人机工效研究验证了设计的有效性。

研究团队利用模拟机进行实测,邀请飞行员在模拟飞行中佩戴心跳、眼动等监测设备,采集其生理反应与操作习惯。通过数据分析,他们量化了不同驾驶舱设计下飞行员的工作负荷,并据此调整模型参数。结果表明,静暗驾驶舱显著降低了飞行员的操作压力,使C909的驾驶舱设计达到了与空客A320相当的先进水平。可以说,这一改进不仅让C909在支线客机中脱颖而出,更让国产民机的驾驶舱理念实现了从“追赶”到“并肩”的跨越。

在具体应用层面,设计团队还为C909配备了先进的导航与辅助驾驶系统。他们开发了实时可切换的场景化模型,使飞机在不同飞行阶段都能快速匹配合适的模式。例如,在着陆过程中若遇侧风导致落点偏移,系统会自动提示复飞,并将原本需要飞行员完成的11个动作简化为5个,大幅缩短反应时间。通过这种设计优化,飞行员的操作负荷降低了30%以上,飞行安全性得到显著提升。

更值得一提的是,中国设计师首次建立了驾驶舱评估模型与模拟机验证方法,解决了长期困扰业界的最小机组工作量评估问题。他们提出的自动起飞复飞指引技术,包括一键控制的构架、分时分段的速度控制模型,以及基于场景的模式转换逻辑,使驾驶舱设计真正达到了国际先进水准。

陈肖/摄

驾驶舱是飞机的“大脑”,它的每一次改进,背后都是理念、标准与技术的全面提升。从机械到电子,从“全显式”到“静暗化”,C909驾驶舱的演变,既体现了中国设计师在适航标准下的不断突破,也标志着国产民机在安全性与智能化方面的跨越。正是凭借这种对细节的打磨与对标准的坚守,中国民机逐渐在国际舞台上赢得了尊重。

从神秘到透明,从模仿到创新,C909驾驶舱的升级不仅解决了飞行员的痛点,更为后续C919乃至未来更先进机型的驾驶舱设计奠定了坚实基础。它展示的不仅是技术的进步,更是中国航空工业在面对挑战时的笃定与自信。驾驶舱里的奥秘,见证着中国民机从愿景走向蓝天的坚实步伐。


本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者:中国航空学会
审核:王亚男,编审《航空知识》主编 中国科协航空科学技术文化首席传播专家
出品:中国科协科普部
监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司



来源: 科普中国创作培育计划

内容资源由项目单位提供