駕駛著飛機(jī)在云端漫步是很多人的夢(mèng)想，但繁多的操縱組件以及復(fù)雜的控制方式，使得駕駛飛機(jī)只能止于夢(mèng)想。經(jīng)過(guò)多年的變革和改進(jìn)，民機(jī)駕駛艙已完成機(jī)械化向智能化的過(guò)渡。

     　　但隨著機(jī)載集成系統(tǒng)越來(lái)越多，大型民機(jī)飛行員往往需要長(zhǎng)期的專業(yè)培訓(xùn)，才有能力駕駛飛機(jī)。即便如此，70%的民機(jī)事故還是來(lái)源于飛行員的操作失誤，其中過(guò)于復(fù)雜的飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)是重要因素之一。因此，簡(jiǎn)潔化、便于操控、初具智能是下一代民機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)所追求的方向。也許未來(lái)飛行員都能化身電影中的“鋼鐵俠”，駕駛著“戰(zhàn)甲”在空中翱翔。

     　　“簡(jiǎn)潔”： 為飛行員提供更直觀的操作環(huán)境 

     　　如今，大型民機(jī)駕駛艙的多屏幕機(jī)接口布局多為“4+1”（如波音B787）或“5+1”（如空客A350XWB）形式，屏幕尺寸也都在20英寸以下。過(guò)多的顯示屏和過(guò)小的顯示面積，一方面會(huì)增加功耗和載重，另一方面，飛行員視線及光標(biāo)需要在多個(gè)屏幕間切換，操作性降低，并且顯示屏能提供的信息量也受到限制。

     　　同時(shí)，現(xiàn)代駕駛艙的顯示控制系統(tǒng)異常復(fù)雜，僅飛行員起飛前的準(zhǔn)備操作步驟就高達(dá)135個(gè)，不僅如此，典型的模式控制面板上就有24個(gè)控件，每個(gè)控件的操作方式更不止一種，因此未來(lái)駕駛艙亟須做到簡(jiǎn)潔。

     　　簡(jiǎn)潔的駕駛艙即通過(guò)全觸摸的超大液晶屏幕替代現(xiàn)代駕駛艙的液晶顯示器+機(jī)械控制組件的方式，采用全新布局，為飛行員提供更加直觀和諧的操作交互環(huán)境。

     　　通過(guò)對(duì)多種顯示畫面布局進(jìn)行了對(duì)比分析，權(quán)衡了觸摸屏替代中央控制臺(tái)和頂板機(jī)械組件的方案，并對(duì)15寸以上超寬顯示屏、超薄曲面屏在駕駛艙中的應(yīng)用可行性初步實(shí)驗(yàn)，在綜合考慮目前顯示器制造工業(yè)水平等因素的基礎(chǔ)上，提出并實(shí)現(xiàn)了“3+1”（前儀表板上3塊21英寸屏幕，中央控制臺(tái)上1塊18.5英寸屏幕）的布局方案并取消了光標(biāo)控制裝置、多功能鍵盤等硬件設(shè)備，頂板和中控臺(tái)采用全觸摸的方式，側(cè)面輔以電子飛行包和監(jiān)控屏幕組成了全玻璃化的駕駛艙。

     　　通過(guò)以上布局，可以進(jìn)一步減少飛機(jī)的功耗和載重，降低運(yùn)營(yíng)成本；另一方面，減少了飛行員在多個(gè)屏幕之間切換的頻率，降低操作的復(fù)雜度，并且提升了飛行員從飛機(jī)屏幕上得到的信息量。 

     　　“智能”： 讓駕駛艙更“懂”飛行員 

     　　 針對(duì)駕駛艙顯控系統(tǒng)中的智能化語(yǔ)音識(shí)別及控制技術(shù)，是現(xiàn)役大型民機(jī)顯控系統(tǒng)的技術(shù)空白，語(yǔ)音控制是最自然最和諧的控制模式。在當(dāng)前人工智能技術(shù)高速發(fā)展的影響下，語(yǔ)音識(shí)別及控制系統(tǒng)憑借其控制穿透性和易交互性的特點(diǎn)，將成為下一代民機(jī)駕駛艙首選的智能控制模式。

     　　大型民機(jī)由于傳感器以及其他系統(tǒng)設(shè)備較多，其顯示系統(tǒng)所要顯示的信息量非常巨大。不僅如此，隨著航電系統(tǒng)設(shè)備的不斷發(fā)展，很多新型的駕駛輔助設(shè)備也將安裝在寬體客機(jī)上，因此駕駛員面對(duì)的信息量是非常龐大的，需要對(duì)多維的信息進(jìn)行綜合化顯示處理。不僅如此，在某一時(shí)刻，飛機(jī)很多信息量表達(dá)的是同一個(gè)概念和狀態(tài)，但是按照目前的飛行顯示方式，將所有信息同時(shí)呈現(xiàn)給駕駛員，遇到某些危急時(shí)刻，反而會(huì)影響駕駛員判斷，因此信息需要通過(guò)最為直觀的方式呈現(xiàn)給駕駛員，使得駕駛員可以在第一時(shí)間最為準(zhǔn)確地了解飛機(jī)狀態(tài)，做出正確判斷。

     　　另外，智能化的顯示控制技術(shù)也可以把飛行員從繁重的操作中解放出來(lái)，通過(guò)理解飛行員的語(yǔ)意、識(shí)別飛行員的手勢(shì)，智能化的駕駛艙可以響應(yīng)飛行員的控制指令，完成自動(dòng)化的控制操作，達(dá)成飛行員的控制目標(biāo)。

     　　智能控制是下一代民機(jī)駕駛艙的亮點(diǎn)所在，就像鋼鐵俠身披的超智能鋼鐵戰(zhàn)甲上的聲控方式對(duì)其戰(zhàn)斗能力的提升一樣令人印象深刻。目前，該項(xiàng)技術(shù)已基本實(shí)現(xiàn)以語(yǔ)音命令控制前儀表板顯示畫面的切換并實(shí)現(xiàn)了飛行管理系統(tǒng)的全語(yǔ)音輸入，能減少飛行員５０％以上的操作。而這僅僅是智能的開(kāi)始，后續(xù)還將進(jìn)一步加強(qiáng)語(yǔ)意理解的研發(fā)工作，進(jìn)一步提高識(shí)別率，開(kāi)發(fā)更加智能的系統(tǒng)，可自動(dòng)完成一系列的組合操作，理解不同飛行員的不同語(yǔ)言習(xí)慣，讓下一代的駕駛艙更“懂”飛行員。 

     　　“無(wú)界”： 仿佛置身空中高速公路 

     　　現(xiàn)代駕駛艙提供給飛行員的視界還僅僅局限于狹小的風(fēng)擋，當(dāng)突然遭遇惡劣天氣或緊急情況時(shí)，飛行員往往難以無(wú)法判明飛機(jī)當(dāng)前的態(tài)勢(shì)，因此駕駛艙應(yīng)為飛行員提供提升態(tài)勢(shì)感知能力的設(shè)備來(lái)輔助飛行員進(jìn)行決策。甚至未來(lái)這些設(shè)備還有望提高同等機(jī)場(chǎng)條件下飛機(jī)盲降等級(jí)。

     　　無(wú)界的駕駛艙即借助先進(jìn)的傳感器、逼真的計(jì)算機(jī)圖形渲染技術(shù)，為飛行員提供多種感知周圍環(huán)境狀況的手段，飛行員視線穿過(guò)云、霧、霾，使自己仿佛置身于全透明的駕駛艙中。平視顯示系統(tǒng)（HUD）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼（AR）鏡、合成視景系統(tǒng)（SVS）、增強(qiáng)飛行視景系統(tǒng)（EFVS）、組合視景系統(tǒng)（CVS）通過(guò)紅外成像技術(shù)、三維圖形成像技術(shù)為飛行員提供全方位的飛行態(tài)勢(shì)感知能力。

     　　中國(guó)商飛北研中心航電技術(shù)研究部研發(fā)了以上系統(tǒng)的原理樣機(jī)，其中SVS原理樣機(jī)在傳統(tǒng)的三維地形、機(jī)場(chǎng)、飛行數(shù)據(jù)的顯示和地形、障礙物碰撞預(yù)警基礎(chǔ)上、融入了可視飛行管道等功能，并提供了跑道邊線和剩余長(zhǎng)度的提示。同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了多波段和復(fù)雜氣象環(huán)境下的紅外呈現(xiàn)模擬仿真，完成了EFVS的原理樣機(jī)研發(fā)，對(duì)以上兩種系統(tǒng)的輸出圖像進(jìn)行校正融合。通過(guò)在駕駛艙內(nèi)的集成和實(shí)時(shí)飛行仿真驗(yàn)證，對(duì)上述系統(tǒng)提高飛行員態(tài)勢(shì)感知的有效性進(jìn)行了評(píng)估。未來(lái)，飛機(jī)除安裝前置紅外攝像機(jī)外，還可以安裝多種特殊的攝像機(jī)為飛行員提供更廣闊的視線范圍。

     　　左圖CVS顯示的飛行數(shù)據(jù)與PFD上顯示的內(nèi)容基本一致，左側(cè)顯示當(dāng)前速度，右側(cè)顯示當(dāng)前高度，中間區(qū)域顯示地平線和飛行姿態(tài)，其他輔助數(shù)據(jù)還包括導(dǎo)航信息、加速度提醒、擦機(jī)尾警告、跑道邊線提示和剩余跑道距離等等，CVS圖中綠色線條組成的飛行管道提示飛行員當(dāng)前的所需導(dǎo)航性能（RNP）和預(yù)測(cè)航跡，給飛行員帶來(lái)仿佛置身于空中高速公路般的感受。

     　　“互聯(lián)”： 實(shí)時(shí)監(jiān)控 擴(kuò)充駕駛艙信息渠道 現(xiàn)代駕駛艙還未能提供飛機(jī)之間高效通訊的方式，沒(méi)有建立起空中的信息共享平臺(tái)。飛機(jī)與地面之間的通訊也僅限于無(wú)線電的方式，其通信頻道擁擠、人為因素干擾等缺陷日益突出。因此未來(lái)駕駛艙應(yīng)能提供飛機(jī)與飛機(jī)間、飛機(jī)與地面間高效的互聯(lián)手段。

      　　互聯(lián)的駕駛艙即利用先進(jìn)的地空寬帶數(shù)據(jù)鏈、星基寬帶數(shù)據(jù)鏈等技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)之間多維數(shù)據(jù)傳輸和共享，空地之間的視頻通信以及大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。駕駛艙與駕駛艙之間的互聯(lián)有助于進(jìn)一步提高安全性，同時(shí)可提高飛行效率，例如航線前方的飛機(jī)將路線上的實(shí)時(shí)天氣狀況傳遞給航線后續(xù)的飛機(jī)，可使得飛行員盡早重新規(guī)劃路線從而規(guī)避惡劣天氣。視頻通訊有助于空管員和飛行員之間更優(yōu)的情景狀態(tài)的理解。

     　　近年以來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些通信公司緊密跟蹤民用航空通信系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展，提出了多款基于民用通信技術(shù)或?qū)Ｓ型ㄐ偶夹g(shù)的空地互聯(lián)通信解決方案，并就部分關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品原型進(jìn)行了試驗(yàn)，但尚未達(dá)到商用的程度。在衛(wèi)星通信方面，國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)制造的適合于民航應(yīng)用的寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組網(wǎng)建設(shè)也尚處于前期研發(fā)階段。 

     　　寬帶數(shù)據(jù)鏈通信，可以避免使用語(yǔ)音通信手段時(shí)，因通信距離、通信質(zhì)量、通信頻道擁擠造成的通信不暢或誤聽(tīng)誤解語(yǔ)音含義帶來(lái)的安全隱患；同時(shí)可以大大降低飛行機(jī)組和管制員的工作負(fù)荷，增強(qiáng)空域活動(dòng)的安全裕度，減少飛行間隔；數(shù)據(jù)鏈設(shè)備經(jīng)型號(hào)批準(zhǔn)的飛機(jī)在經(jīng)批準(zhǔn)運(yùn)行區(qū)域的使用，可以加大運(yùn)行空域的交通流量，提高運(yùn)行效益。

中國(guó)商飛北研中心概念駕駛艙

概念駕駛艙語(yǔ)音控制系統(tǒng)

概念駕駛艙增強(qiáng)飛行視野系統(tǒng)

概念駕駛艙寬帶視頻通訊

概念駕駛艙觸摸控制系統(tǒng)