研制和发展大飞机,是我国的重大科技专项。科学合理的光环境设计可以对驾驶舱人机工效优化、飞机的安全可靠性设计,尤其在飞行员视觉、心理等方面,起到积极的指导作用。本文旨在为提出符合中国飞行员心理特征、增强飞行员情景意识的光环境设计方法、设计准则和设计指标提供足够的理论依据。驾驶舱光环境在大型飞机人机工效综合设计研究中有重要的地位和意义,本文首先指出了航空视觉问题的特殊性及其与人-机-环境系统的交互作用。然后从光亮度范围、光色的选择、辅助照明、眩光控制、亮度水平与易读性的关系等方面阐述了驾驶舱光环境设计的研究的意义和现状,并展望了民机驾驶舱光环境的研究方向。其次,介绍了相关的视觉理论,并从视觉工效学和实验心理学角度分析了视锐度的定义及测试手段,以及反应时间的特征及其影响因素。提出了基于光色、亮度、均匀度、散射光和对比度等的驾驶舱光环境设计基本原则。最后按照明方式和工作性质对驾驶舱照明系统进行了分类介绍。随后,研制开发了通用照明半物理综合实时仿真与验证系统,该系统包括工控机板卡控制系统、灯具调光系统、传感器反馈系统、系统控制软件等子系统。其技术指标和精度均符合照明测试实验的要求。第四章针对闪电、太阳直射等恶劣光环境下飞行员视觉功能受到的影响以及应对措施进行了视觉工效学研究。总结了恶劣自然光环境对飞行员视觉功能的影响,将“雷暴雨”和“穿云层”两种典型恶劣光环境的视觉特点抽象为脉冲型和阶跃型的亮度变化,并给出了雷暴雨灯的明确定义及安装建议。利用自主开发的视觉工效测试软件,以不同光环境为自变量,视锐度、反应时间和判读准确率为因变量,在全尺寸模拟驾驶舱中对10名被试进行了视觉工效学实验。以判读准确率作为参数,对视锐度和反应时间进行了速度-准确性平衡修正。数据分析结果表明,两种典型的恶劣光环境对视锐度有显著的负面影响；阶跃型光环境变化场景下的反应时间会显著增加,而脉冲场景下的反应速度会所有提高。这些影响都可以被雷暴雨灯提供的背景亮度所消除。两两对比分析后,建议飞行员应该在遇到恶劣光环境之前打开雷暴灯,这样其视觉功能将始终不受光环境突变的影响。
