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2024年是各種“飛行汽車”嶄露頭角的一年，飛行汽車成為市場關(guān)注的焦點(diǎn)，低空經(jīng)濟(jì)概念持續(xù)活躍。多款代表 eVTOL（電動(dòng)垂直起降航空器 “Electric Vertical Take-Off and Landing” ） 產(chǎn)品的飛行測試取得成功，如上海峰飛航空的 “盛世龍”、吉利沃飛長空的 AE200 以及小鵬匯天的 “陸地航母” 分體式飛行汽車等取得的重要成果，讓低空經(jīng)濟(jì)備受矚目。
圖 左： “盛世龍”、中：AE200 、右：分體式飛行汽車
與此同時(shí)，觸摸屏技術(shù)在飛機(jī)駕駛艙中的應(yīng)用也逐漸成為趨勢。這一系列發(fā)展促使我們深入研究飛行器座艙交互設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)更安全、高效與舒適的飛行。本文將綜合闡述不同類型飛行器座艙交互設(shè)計(jì)的特性，深入剖析其面臨的挑戰(zhàn)，并對未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，重點(diǎn)關(guān)注載人低空飛行器座艙交互設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與進(jìn)步。
一、不同類型飛行器座艙交互設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1. 傳統(tǒng)飛行器座艙交互設(shè)計(jì)特點(diǎn)簡述
民用飛機(jī)座艙交互設(shè)計(jì)注重長途飛行的高效性、舒適性與安全性，在顯示與控制設(shè)備布局、人機(jī)交互方式等方面不斷優(yōu)化；戰(zhàn)斗機(jī)座艙著重于作戰(zhàn)效能和飛行員協(xié)同作戰(zhàn)，布局與控制邏輯嚴(yán)謹(jǐn)；直升機(jī)座艙圍繞低空復(fù)雜環(huán)境作業(yè)，強(qiáng)調(diào)操作便利性和特殊環(huán)境適應(yīng)性，這些傳統(tǒng)飛行器的座艙交互設(shè)計(jì)各有千秋，為現(xiàn)代座艙交互設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
左:大型客機(jī) 中:戰(zhàn)斗機(jī) 右:直升機(jī)
2. 民用載人低空飛行器座艙交互設(shè)計(jì)
1）創(chuàng)新構(gòu)型與功能集成
以小鵬匯天飛行汽車為典型代表，其最新產(chǎn)品采用獨(dú)特分體式設(shè)計(jì)，其陸行體（增程式混合動(dòng)力皮卡）兼具地面行駛和收納飛行體（多旋翼電動(dòng)垂直起降飛行器）的能力，大大提升了飛行器的在不同場景適用性。飛行體續(xù)航超 500 公里，可滿足城際交通需求，航速較高，多座設(shè)計(jì)方便多人出行，為城市間的快速通勤提供了可能。
圖源來源小鵬匯天官網(wǎng)
1）先進(jìn)的顯示與控制
配備先進(jìn)座艙顯示系統(tǒng)終端，集成飛行狀態(tài)、導(dǎo)航信息、系統(tǒng)狀態(tài)等多類關(guān)鍵信息，為飛行員提供全面直觀的信息展示。飛行中，飛行員能實(shí)時(shí)掌握飛行器的飛行高度、速度、航向等信息，以及導(dǎo)航系統(tǒng)提供的精確路線規(guī)劃和周邊地形信息，這些信息對于確保飛行安全和實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確導(dǎo)航至關(guān)重要�？刂圃O(shè)備設(shè)計(jì)符合人體工程學(xué)，操作部件位置與操控手感的優(yōu)化，有效降低操作失誤風(fēng)險(xiǎn)，使飛行員能精準(zhǔn)操控飛行器。
2）多元化人機(jī)交互方式
人機(jī)交互方式豐富多樣是載人低空飛行器座艙交互設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)。這類飛行器通常采用觸摸屏技術(shù)與傳統(tǒng)物理按鍵相結(jié)合的方式，以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。觸摸屏方便飛行計(jì)劃輸入、氣象信息查看等日常操作，物理按鍵保障發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、緊急制動(dòng)等關(guān)鍵功能的可靠操作。語音交互系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用，減輕手部操作負(fù)擔(dān)，提高操作效率與安全性，讓飛行員專注飛行任務(wù)。例如，飛行員可通過語音指令快速查詢信息或調(diào)整飛行參數(shù)。但由于飛行時(shí)噪音較大，需要駕駛員有佩戴耳麥等設(shè)備。
3）高度自動(dòng)化與安全保障
具備自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式，自動(dòng)模式下，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)航線規(guī)劃、自動(dòng)巡航飛行、智能一鍵返航、全向空中融合感知、降落視野輔助等一系列先進(jìn)功能；手動(dòng)駕駛模式操作簡便，如小鵬匯天的單桿操縱系統(tǒng)，單手單桿即可實(shí)現(xiàn)對飛行器的操控，具有較高的操作便利性和靈活性，提高飛行的操控性。其獨(dú)特旋翼設(shè)計(jì)和先進(jìn)飛控算法確保飛行安全，具備高安全冗余保障，即使部分部件失效仍能穩(wěn)定飛行。
4）便捷的轉(zhuǎn)換與操作體驗(yàn)
小鵬匯天在全球首創(chuàng)的車載自動(dòng)分合機(jī)構(gòu)是載人低空飛行器的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新成果。可通過智能設(shè)備一鍵操控飛行體與陸行體分離或結(jié)合，快速切換行駛模式，操作便捷。智能手動(dòng)駕駛模式上手快，降低飛行員學(xué)習(xí)成本，使更多人能體驗(yàn)飛行汽車出行。
二、觸摸屏技術(shù)在飛行座艙中的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
1. 優(yōu)勢
1、任務(wù)導(dǎo)向的顯控界面優(yōu)化：觸摸屏技術(shù)使得顯示與控制功能融為一體，飛行員可通過觸屏操作改變屏幕顯示內(nèi)容，突出當(dāng)前任務(wù)關(guān)鍵信息，隱藏不必要的信息，避免信息混亂，利于安全高效監(jiān)控和操作。而傳統(tǒng)駕駛艙的儀表顯示和控制器件存在一定的局限性，其設(shè)計(jì)往往沒有充分考慮飛行任務(wù)及飛行員的實(shí)際需求，容易導(dǎo)致信息呈現(xiàn)混亂、關(guān)鍵信息難以識別以及誤按按鈕等問題，對飛行安全構(gòu)成威脅。
2、工作負(fù)荷的有效降低：在飛行任務(wù)中，觸摸屏可整合顯示與控制設(shè)備，基于飛行任務(wù)的需求對資源進(jìn)行整合，有效地協(xié)同了手、眼、腳等操作。它縮短了多個(gè)顯示與控制元件之間的物理操作距離，減少了飛行員在操作過程中的心理加工環(huán)節(jié)，從而有效地降低了飛行員的工作負(fù)荷，尤其在關(guān)鍵飛行階段優(yōu)勢明顯。
3、自然直觀的操作體驗(yàn)：觸摸屏技術(shù)在日常生活中的廣泛普及使得人們對其操作方式極為熟悉，這種熟悉感也延伸到了飛行器座艙的操作中。觸摸屏人機(jī)界面元素具有較高的功能可見性，飛行員能夠憑借直覺快速理解并操作，操作速度得到顯著提升，同時(shí)錯(cuò)誤操作率也大大降低。其良好的可學(xué)習(xí)性和技能遷移性使得飛行員能夠迅速掌握觸控交互方式，并且一旦學(xué)會，就不容易遺忘。這為飛行操作帶來了極大的便利，提高了操作效率。
2. 問題
1）操作對視覺的高度依賴
觸摸屏的操作本質(zhì)上是一種手眼協(xié)同作業(yè)，必須在眼睛的注視下才能完成。這與傳統(tǒng)操縱器件形成了鮮明對比，傳統(tǒng)操縱器件憑借其獨(dú)特的形狀和觸感，飛行員可以在不借助視覺或者無需持續(xù)注視的情況下進(jìn)行操作。在多任務(wù)場景中，這一特性使得觸摸屏的使用受到限制，因?yàn)轱w行員的視線很難從觸摸屏上轉(zhuǎn)移到其他任務(wù)上，從而影響了他們同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)的能力，給飛行操作帶來了諸多不便。
2）控制精度的固有局限
與傳統(tǒng)控制器件相比，觸摸屏依靠手指接觸控制存在明顯短板。手指接觸屏幕的面積相對較大，這使得精確瞄準(zhǔn)小面積目標(biāo)物變得困難重重，而且當(dāng)多個(gè)目標(biāo)物距離較近時(shí)，難以清晰區(qū)分。在涉及精確數(shù)字輸入的任務(wù)中，例如調(diào)節(jié)預(yù)定精確高度或者調(diào)整氣壓基準(zhǔn)，觸摸屏操作不僅耗時(shí)，還容易出現(xiàn)失誤。相比之下，旋鈕旋轉(zhuǎn)或者鍵盤輸入等傳統(tǒng)方式在這類任務(wù)中更加高效便捷。當(dāng)然，對于那些不需要精確數(shù)字的操作，比如通過手指滑動(dòng)來調(diào)整屏幕亮度，觸摸屏則可以憑借其直觀性輕松完成，無需確切知道亮度的具體數(shù)值，只要達(dá)到主觀感受舒適的程度即可。
3）觸動(dòng)覺反饋的缺失影響
傳統(tǒng)操縱器件大多具備觸動(dòng)覺反饋機(jī)制，這對于飛行員核實(shí)操作的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。例如，經(jīng)驗(yàn)豐富的飛行員可以通過感知駕駛桿的力度來判斷飛機(jī)的姿態(tài)。然而，觸摸屏操作卻恰恰缺少這種觸動(dòng)覺反饋，這可能會導(dǎo)致視覺 – 觸覺信息不一致的問題。具體來說，飛行員僅僅從視覺通道獲取操作成功的信息，但無法從觸覺通道進(jìn)行核實(shí)，從而影響了他們對操作結(jié)果的準(zhǔn)確判斷。為了解決這一問題，需要為飛行員提供一些額外的信息（不一定是觸覺信息），以輔助他們核實(shí)操作，確保多感覺通道信息的一致性，進(jìn)而提高飛行操作的可靠性。
4）誤觸風(fēng)險(xiǎn)與防范措施
在飛行過程中，飛行員可能會因?yàn)楦鞣N原因誤觸觸摸屏的某個(gè)區(qū)域或?qū)ο螅@種誤觸可能會引發(fā)一系列不可逆轉(zhuǎn)的嚴(yán)重后果。為了降低誤觸風(fēng)險(xiǎn)，目前采取了一些措施。首先，需要明確界定觸摸屏在不同飛行任務(wù)中的適用范圍，確定哪些操作適合使用觸摸屏，哪些操作不適合。其次，對于一些關(guān)鍵操作，增加再次確認(rèn)機(jī)制，確保操作的準(zhǔn)確性。此外，還應(yīng)提供中斷或可逆操作功能，作為誤觸發(fā)生后的補(bǔ)救手段。然而，目前在誤觸防范的人機(jī)交互機(jī)制方面的研究還不夠深入，仍然需要進(jìn)一步探索和完善。
5）振動(dòng)環(huán)境下的工作影響
飛機(jī)在飛行過程中不可避免地會遇到顛簸和振動(dòng)，這對觸摸屏的交互性能產(chǎn)生了顯著的負(fù)面影響。振動(dòng)首先會導(dǎo)致顯示畫面抖動(dòng)，嚴(yán)重干擾飛行員的視覺，使其難以清晰地獲取信息。其次，振動(dòng)對觸摸屏的操作也極為不利，會造成定位不準(zhǔn)確，大大增加了飛行員的工作負(fù)荷。在任務(wù)對精度要求較高的情況下，觸摸屏的操作績效明顯低于軌跡球等其他交互方式。并且，不同的手勢在振動(dòng)環(huán)境中的表現(xiàn)也大相徑庭，“單擊” 手勢相對而言受到振動(dòng)的干擾較小，而 “拖拽”、“縮放” 等手勢在較為嚴(yán)重的振動(dòng)環(huán)境中，任務(wù)完成時(shí)間會顯著延長，錯(cuò)誤率也會大幅增加。
三、民用地空載人飛行器座艙交互設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)
1. 信息過載問題
信息爆炸難以應(yīng)對，航空技術(shù)發(fā)展使飛行器系統(tǒng)復(fù)雜，飛行各階段信息海量產(chǎn)生，如復(fù)雜氣象下氣象雷達(dá)和大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)劇增，如果未來大量民用飛行器在空中飛行，飛行航路是否會有沖突，飛行員難以快速整合分析，易導(dǎo)致決策延誤或失誤，危及飛行安全。
2. 操作復(fù)雜性
系統(tǒng)繁雜操作不易，現(xiàn)代飛行器系統(tǒng)眾多先進(jìn)，如自動(dòng)駕駛、綜合航空電子等，各系統(tǒng)操作流程和控制方式復(fù)雜，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)航線飛行參數(shù)設(shè)置繁瑣，飛行員需掌握大量知識技能，學(xué)習(xí)成本和操作難度高，操作不當(dāng)易引發(fā)事故。
3. 人機(jī)協(xié)同困難
人機(jī)交互協(xié)調(diào)難題，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)與人權(quán)限切換和工作協(xié)調(diào)不當(dāng)易引發(fā)人機(jī)沖突，系統(tǒng)故障時(shí)飛行員手動(dòng)接管操作不順暢可能導(dǎo)致飛行失控，需精確設(shè)計(jì)切換機(jī)制和協(xié)調(diào)策略。
4. 顯示與控制設(shè)備的可靠性與適應(yīng)性
惡劣環(huán)境考驗(yàn)設(shè)備，設(shè)備需在高溫、低溫、高濕度、強(qiáng)振動(dòng)等極端環(huán)境下穩(wěn)定工作，高溫沙漠或寒冷高空環(huán)境易使電子設(shè)備性能下降或故障，顯示屏凍結(jié)或顯示異常，影響飛行員獲取信息和操作控制，威脅飛行安全。
5. 飛行員個(gè)體差異
生理特征差異適配難，飛行員身高、臂長、視力等生理特征不同，要求座艙交互系統(tǒng)高度可調(diào)節(jié)，座椅、顯示設(shè)備位置和亮度等需適應(yīng)個(gè)體差異，確保不同飛行員操作舒適、視野良好，提高操作準(zhǔn)確性和效率。
6. 系統(tǒng)兼容性與升級
升級影響難以平衡，系統(tǒng)升級時(shí)需確保與原有系統(tǒng)兼容，避免影響飛行任務(wù)，且不能改變飛行員熟悉操作方式，如儀表顯示系統(tǒng)升級需無縫對接其他系統(tǒng)，否則增加飛行員適應(yīng)成本和操作風(fēng)險(xiǎn)。
7. 安全與隱私保護(hù)
1）飛行信息安全堪憂
座艙交互涉及關(guān)鍵飛行信息，網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下需防范黑客攻擊，防止飛行數(shù)據(jù)篡改、竊取或干擾，確保飛行控制指令準(zhǔn)確執(zhí)行，黑客入侵可能導(dǎo)致飛行失控，后果嚴(yán)重。
2）個(gè)人隱私保護(hù)重要
涉及飛行員個(gè)人信息（健康數(shù)據(jù)、操作記錄等）和乘客信息（身份信息、行程信息等）存儲使用需遵守法規(guī)保護(hù)隱私，座艙生物識別技術(shù)應(yīng)用中要確保生物特征信息安全存儲和合法使用，避免信息泄露引發(fā)法律和信任問題。
8. 成本與效益平衡
1）研發(fā)成本高昂負(fù)擔(dān)重
開發(fā)先進(jìn)座艙交互系統(tǒng)需大量資金和人力，新型顯示（OLED）和交互技術(shù)（語音識別、手勢控制等）研發(fā)成本高，增加飛行器研發(fā)總成本，對制造商和運(yùn)營商經(jīng)濟(jì)壓力大。
2）成本效益考量需權(quán)衡
提升座艙交互性能需兼顧成本效益，過于復(fù)雜昂貴系統(tǒng)增加制造成本、運(yùn)營成本（維護(hù)、能耗）和維護(hù)成本（零部件更換），影響經(jīng)濟(jì)效益，需在性能提升和成本控制間找平衡點(diǎn)。
9. 法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)遵循
法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格約束
航空領(lǐng)域法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)（適航、人機(jī)工效等）嚴(yán)格，座艙交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)需滿足顯示設(shè)備亮度、對比度、顏色編碼等標(biāo)準(zhǔn)，確保信息可讀性和可辨識度，保障飛行安全和人機(jī)交互質(zhì)量。
標(biāo)準(zhǔn)更新及時(shí)跟進(jìn)
法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，座艙系統(tǒng)需及時(shí)滿足新要求，如飛行安全和人機(jī)協(xié)同新規(guī)出臺后，系統(tǒng)功能和性能需相應(yīng)調(diào)整，確保符合最新法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，避免違規(guī)運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。
10. 應(yīng)急處理
緊急情況應(yīng)對艱巨
突發(fā)緊急情況（設(shè)備故障、氣象突變、遭遇鳥擊等）時(shí)，座艙交互系統(tǒng)需提供清晰應(yīng)急指示和操作引導(dǎo)，如發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)需及時(shí)準(zhǔn)確顯示故障信息和應(yīng)急流程（重啟步驟、備用動(dòng)力啟動(dòng)等），且信息直觀，避免飛行員因信息混亂延誤處理時(shí)機(jī)。
容錯(cuò)恢復(fù)機(jī)制關(guān)鍵
系統(tǒng)應(yīng)具備容錯(cuò)能力，飛行員操作失誤或部分故障時(shí)保持基本功能，提供錯(cuò)誤提示和糾正建議，故障排除后快速恢復(fù)正常運(yùn)行且不影響后續(xù)任務(wù)，如誤關(guān)關(guān)鍵系統(tǒng)時(shí)能阻止錯(cuò)誤執(zhí)行或提供恢復(fù)簡便方法，保障飛行安全和任務(wù)連續(xù)性。
五、載人低空飛行器座艙交互設(shè)計(jì)的特殊考量
1. 飛行環(huán)境影響
1）城市環(huán)境復(fù)雜性
低空飛行器（如 eVTOL）常在城市環(huán)境中運(yùn)行，面臨復(fù)雜地形、建筑物和交通狀況。飛行環(huán)境對座艙交互設(shè)計(jì)影響顯著，需提供清晰直觀交互界面，降低飛行員視覺負(fù)荷，提高視覺工效。例如在高樓林立城市飛行，飛行員需快速準(zhǔn)確識別地標(biāo)和障礙物，座艙顯示系統(tǒng)應(yīng)突出關(guān)鍵信息，避免干擾。
2）視覺工效需求
良好座艙工效是飛行員高效完成任務(wù)重要保證。研究飛機(jī)座艙光環(huán)境對飛行員視覺工效影響表明，合適照明、顯示對比度等因素至關(guān)重要。在低空飛行器座艙設(shè)計(jì)中，需優(yōu)化這些因素，確保飛行員在各種光線條件下清晰讀取信息，準(zhǔn)確判斷飛行狀態(tài)。
2. 駕駛員位置判斷輔助
1）ADS – B 技術(shù)應(yīng)用
飛行中駕駛員對地空位置判斷至關(guān)重要，ADS – B 技術(shù)提供周圍飛行器位置和高度信息，增強(qiáng)態(tài)勢感知能力，提升可視避讓能力。在 eVTOL 中應(yīng)用 ADS – B 技術(shù)，可幫助飛行員及時(shí)了解周邊空中交通狀況，提前避讓決策，提高飛行安全性。如在繁忙城市空中交通中，飛行員可依此避免碰撞。
2）態(tài)勢感知提升
除 ADS – B 技術(shù)，還可結(jié)合其他傳感器和信息融合技術(shù)，進(jìn)一步提升飛行員態(tài)勢感知能力。利用攝像頭、雷達(dá)等傳感器獲取周邊環(huán)境信息并整合到座艙顯示系統(tǒng)，以直觀方式呈現(xiàn)，幫助飛行員更好判斷自身位置和飛行環(huán)境。
3. 當(dāng)前設(shè)計(jì)創(chuàng)新與不足
1）創(chuàng)新點(diǎn)
當(dāng)前 eVTOL 座艙設(shè)計(jì)有創(chuàng)新之處，如模塊化座椅與座艙設(shè)計(jì)。Aviointeriors 的 Glassafe 座椅設(shè)計(jì)，通過透明繭式結(jié)構(gòu)為乘客創(chuàng)造孤立空間，提高舒適度，也為座艙布局優(yōu)化提供思路，可能影響人機(jī)交互方式和流程。
2）不足之處
eVTOL 座艙設(shè)計(jì)面臨挑戰(zhàn)，業(yè)界尚無統(tǒng)一屏幕放置位置標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不同機(jī)型操作習(xí)慣差異大，增加飛行員培訓(xùn)成本。在駕駛員握操作桿時(shí)可能操作不便，如難觸控制按鈕或觸摸屏操作受限。需通過人機(jī)工程研究解決，優(yōu)化座艙交互設(shè)計(jì)。
（四）未來發(fā)展方向
智能化與傻瓜化趨勢
未來，民用eVTOL 座艙設(shè)計(jì)將更智能化和傻瓜化。用戶可在屏幕或手機(jī)預(yù)先制定飛行任務(wù)，包括快捷選擇目的地、自主規(guī)劃路線、提供高度建議等參數(shù)。更多的一鍵起飛，一鍵降落，一鍵航行等自動(dòng)任務(wù)。能智能的根據(jù)實(shí)時(shí)交通和氣象條件自動(dòng)調(diào)整路線，避開擁堵和惡劣天氣。
環(huán)境感知
座艙需解決用戶對艙外環(huán)境及起飛點(diǎn)、懸停點(diǎn)、目的地和降落點(diǎn)的判斷。通過傳感器和智能算法，實(shí)時(shí)監(jiān)測飛行器狀態(tài)（電量、部件健康等）、艙外環(huán)境（氣象、地形等），并直觀呈現(xiàn)給用戶。利用定位技術(shù)和地圖數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確識別關(guān)鍵位置，提供全面飛行信息。
用戶狀態(tài)感知
實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員狀態(tài)，學(xué)習(xí)并記錄駕駛員的飛行習(xí)慣。在駕駛員身體狀態(tài)不能操作飛行器時(shí)，可以主動(dòng)接管飛行，并安全降落等。
（五）戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)借鑒
1）布局優(yōu)化模型應(yīng)用
戰(zhàn)斗機(jī)座艙布局優(yōu)化模型可用于 eVTOL，如基于飛行員視覺注意力分配的布局優(yōu)化模型。分析飛行員視覺注意力分布，合理安排座艙內(nèi)顯示設(shè)備、控制按鈕位置，使飛行員快速準(zhǔn)確獲取信息和操作。如將常用信息和功能置于視覺焦點(diǎn)附近，減少視線轉(zhuǎn)移和操作時(shí)間。
2）視覺功能提升
借鑒戰(zhàn)斗機(jī)座艙提高視覺功能方法，采用特殊顯示技術(shù)提高信息對比度、清晰度，優(yōu)化顏色搭配，降低視覺負(fù)荷，提高視覺工效。人機(jī)交互設(shè)計(jì)考慮飛行員視覺習(xí)慣和反應(yīng)能力，確保操作便捷準(zhǔn)確。
六、載人低空飛行器座艙交互設(shè)計(jì)實(shí)際案例分析
1. 小鵬匯天飛行艙設(shè)計(jì)案例
1、飛前準(zhǔn)備階段，展現(xiàn)出了高度的系統(tǒng)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。起飛前，飛行器會進(jìn)行設(shè)備自檢、系統(tǒng)自檢和環(huán)境確認(rèn)等一系列步驟。設(shè)備自檢功能能夠全面檢測飛行控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患，確保飛行器在起飛前各個(gè)系統(tǒng)都處于最佳狀態(tài)。例如，通過對飛行控制傳感器的檢測，能夠確保飛行器在飛行過程中的操控準(zhǔn)確性；對動(dòng)力系統(tǒng)的檢查可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)的正常運(yùn)行，提供足夠的動(dòng)力。系統(tǒng)自檢則主要針對座艙內(nèi)的各種電子系統(tǒng)和軟件進(jìn)行檢測，確保顯示系統(tǒng)、交互系統(tǒng)等正常工作，保證信息顯示準(zhǔn)確無誤，人機(jī)交互流暢。環(huán)境確認(rèn)環(huán)節(jié)則要求飛行員對起飛場地的地形、氣象條件等進(jìn)行詳細(xì)檢查，判斷是否符合飛行要求。例如，檢查起飛場地是否有障礙物、風(fēng)向和風(fēng)速是否在安全范圍內(nèi)等。這些飛行前的準(zhǔn)備步驟相互配合，共同為飛行安全提供了堅(jiān)實(shí)的保障。
2、在艙內(nèi)設(shè)備方面，小鵬匯天飛行艙配備了可觸摸的大屏和不可觸摸的導(dǎo)航水平儀表屏。可觸摸大屏為飛行員提供了便捷的操作界面，可用于飛行計(jì)劃輸入、系統(tǒng)設(shè)置、信息查詢等多種操作。然而，在實(shí)際使用過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題。例如，在飛行過程中，由于飛行器的振動(dòng)以及操作反饋不夠直觀等原因，可能會影響觸摸操作的精度和效率。此外，在強(qiáng)光照射下，屏幕的可視性可能會受到一定影響。不可觸摸的導(dǎo)航水平儀表屏則提供了一種穩(wěn)定可靠的導(dǎo)航信息顯示方式，即使在復(fù)雜的飛行環(huán)境下，也能夠清晰地顯示飛行器的姿態(tài)、航向、高度等關(guān)鍵導(dǎo)航信息，為飛行員提供了重要的參考依據(jù)。
3、在交互方面，針對操作不便的問題，未來設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步優(yōu)化屏幕位置和操作方式。例如，可以考慮調(diào)整可觸摸大屏的傾斜角度和位置，使其更符合人體工程學(xué)原理，方便飛行員在不同飛行姿態(tài)下都能夠輕松操作。同時(shí)，改進(jìn)觸摸操作算法，提高觸摸精度和響應(yīng)速度，增強(qiáng)操作反饋的直觀性，例如通過聲音或震動(dòng)提示操作是否成功。此外，還可以探索如何更好地整合可觸摸大屏和不可觸摸儀表屏的功能，實(shí)現(xiàn)信息的無縫切換和共享，提高座艙交互的整體效率。
4、心理安全，小鵬匯天飛行汽車雖從無機(jī)艙發(fā)展到全封閉雙人機(jī)艙，外觀的安全性逐步提升，但仍未完全消除用戶心理不安全感。不論飛行駕駛員還是觀眾，都有不安感未消除。除了宣傳上使用高管試飛驗(yàn)證宣傳外，未來還可優(yōu)化設(shè)計(jì)，如強(qiáng)化安全設(shè)計(jì)可視化，通過增加明顯安全標(biāo)識與指示燈、展示安全結(jié)構(gòu)材料，明確標(biāo)識保障性降落傘，操作步驟外示，讓用戶能更直觀感知強(qiáng)化安全感。
圖片來源：小鵬匯天展廳，車展小鵬展位，小鵬匯天官網(wǎng)
2. 其他創(chuàng)新案例與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)
除了小鵬匯天，還有一些企業(yè)在載人低空飛行器座艙交互設(shè)計(jì)方面也進(jìn)行了積極的探索和創(chuàng)新。例如，某些公司在艙內(nèi)布局設(shè)計(jì)上采用了更加靈活的模塊化設(shè)計(jì)理念，座椅和控制臺的布局可以根據(jù)不同的任務(wù)需求進(jìn)行快速調(diào)整。在執(zhí)行救援任務(wù)時(shí)，可以將座椅調(diào)整為方便救援人員進(jìn)出和操作設(shè)備的布局；在商務(wù)運(yùn)輸時(shí)，則可以調(diào)整為更加舒適的乘客乘坐模式。這種模塊化設(shè)計(jì)不僅提高了座艙空間的利用率，還增強(qiáng)了飛行器的通用性和適應(yīng)性。
在人機(jī)交互技術(shù)方面，一些企業(yè)正在研究將虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)應(yīng)用于座艙交互設(shè)計(jì)。通過 VR 技術(shù)，飛行員可以在模擬的飛行環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練，提前熟悉飛行操作和應(yīng)對各種突發(fā)情況，提高飛行技能。在實(shí)際飛行中，AR 技術(shù)可以將導(dǎo)航信息、地形地貌、空中交通狀況等信息以虛擬圖像的形式疊加在飛行員的視野中，使飛行員能夠更加直觀地獲取信息，提高飛行的安全性和效率。例如，在低能見度天氣條件下，AR 技術(shù)可以幫助飛行員清晰地看到跑道、障礙物等重要信息，確保安全降落。
此外，部分企業(yè)還注重提升座艙的舒適性和人性化設(shè)計(jì)。例如，采用更加舒適的座椅材料和人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，減輕飛行員和乘客在長時(shí)間飛行中的疲勞感。同時(shí)，優(yōu)化座艙內(nèi)的環(huán)境控制系統(tǒng)，確保溫度、濕度、氣壓等環(huán)境參數(shù)適宜，為乘客提供更加舒適的乘坐體驗(yàn)。在信息顯示方面，采用高分辨率、高亮度的顯示屏，并優(yōu)化顯示界面的設(shè)計(jì)，使信息更加清晰、簡潔、易懂，減少飛行員的信息解讀時(shí)間。
七、結(jié)語
飛行器座艙交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷發(fā)展變化，載人低空飛行器（如 eVTOL）座艙交互設(shè)計(jì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。綜合考慮飛行環(huán)境、駕駛員操作習(xí)慣和技術(shù)發(fā)展趨勢，借鑒戰(zhàn)斗機(jī)等設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合人機(jī)交互新技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化座艙交互設(shè)計(jì)、解決現(xiàn)有問題，將為未來城市空中交通帶來更安全、舒適和高效的飛行體驗(yàn)，推動(dòng)載人低空飛行器在未來出行領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)進(jìn)步和研究深入，座艙交互設(shè)計(jì)將在智能化、人性化、安全性等方面持續(xù)突破，為航空領(lǐng)域發(fā)展注入新活力。
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