人因工程學(xué)在飛機設(shè)計中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-07-14 05:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 4塊尾骨，相互間由肌腿和軟骨連接。腰椎、骸骨和椎間盤及軟組織承受坐姿時上身大部分負荷，還要實現(xiàn)彎腰扭轉(zhuǎn)等動作。正常的姿勢下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骸骨時則后凹。在良好的坐姿狀下，壓力適當?shù)胤植加诟髯甸g盤上，肌肉組織上分布均勻的靜負荷。當處于非自然姿勢時，椎間盤內(nèi)壓力分布不正常，產(chǎn)生腰部酸疼萬疲勞等不適感。圖2為不同姿勢下的腰椎曲線：圖2 各種不同坐姿下產(chǎn)生的腰椎曲線可見，當人側(cè)臥、軀干與大腿成適度彎曲狀時，脊椎形狀最接近自然狀態(tài)。欲使坐姿能形成幾乎正常的脊柱形態(tài)，軀干與大腿之間必須有約135176。的角度，且在腰椎部有所支承。 人體坐姿的體壓分布[9]坐姿的體壓分布指人體的質(zhì)量在靠背和坐墊上的壓力分布。根據(jù)人因工程學(xué)的研究，最舒適的坐姿應(yīng)保證:人體的大部分質(zhì)量應(yīng)以較大的支承面積、較小的單位壓力合理地分布到坐墊和靠背上。壓力分布應(yīng)從小到大平滑地過渡，避免突然變化。見圖3：圖3 座椅各部位的受力分布由圖3可知，人體重量作用在座椅上的壓力并非均布，前面已經(jīng)分析出，舒適的坐姿是肩部和臀部同時支撐身體重量，應(yīng)根據(jù)各部位所承受壓力的大小進行合理布局。坐墊上的體壓分布應(yīng)使坐骨部分承壓最高，由坐骨向周圍擴散到臀部外圍，壓力逐漸降低?？勘成系捏w壓分布則應(yīng)以肩胛骨和腰椎骨兩個部分承壓最高，實現(xiàn)“兩點支撐”。 座椅設(shè)計的一般人因工程學(xué)原則[10]1）座椅的形式、尺度應(yīng)與坐的目的或動機有關(guān)。正確的座高應(yīng)使坐者大腿保持水平，小腿垂直，雙腿能平放在地面上，以避免大腿底部肌肉承力過多，引起疲勞。推薦值：35~50CM；2）座椅的尺寸應(yīng)與相對的人體數(shù)據(jù)配合。坐寬的設(shè)定應(yīng)適合于身材高大者，依臀寬的人體測量值設(shè)計。推薦值：430~450CM；3）座椅的設(shè)計必須能夠提供坐者右足夠的支撐與穩(wěn)定作用。坐深應(yīng)按第5個百分位的人體尺寸設(shè)計，這使身材矮小者坐姿舒服，身材高大者可以小腿做穩(wěn)定支持，也不會引起大腿部位的疲勞。推薦值：350~400CM；4）座椅的設(shè)計必須能使坐者改變其姿勢，并提供防滑。飛機操縱位于飛行員前方，故座面傾角不可過分后傾，脊椎因身體的前傾拉伸會破壞正常的腰椎曲線，造成背部肌肉疲勞。推薦值：4176。~ 6176。；5）座椅的靠背設(shè)計。特別是在腰部的支撐，可降低脊椎所產(chǎn)生的緊張壓力。靠背傾角是指坐面與靠背的夾角。從保持正常自然形態(tài)的脊柱，增加舒適感角度看，靠背傾角度取為115176。較為合適。6）坐墊必須有充分的襯墊和適當?shù)挠捕龋怪兄趯⑷梭w的壓力分布于坐骨結(jié)節(jié)附近。坐墊應(yīng)該軟硬適度，可使臀部壓力值大為降低。 飛機操縱器的人因工程學(xué)設(shè)計 手臂的操縱力已有的實驗實測數(shù)據(jù)顯示，坐姿下手臂的操縱力如下，見圖4:圖4 手臂的操作力測定方向圖具體的手臂操作角度和力度，見表1：表1 手臂在不同角度和方向的操作力 單位：N 操縱器設(shè)計的人因工程學(xué)原則[11]飛機駕駛艙內(nèi)的操縱器分為兩類：一類是尺寸較大的操縱器，另一類是尺寸較小的操縱器。尺寸較大的操縱器有操操作盤、操縱桿、舵蹬、襟翼和起落架手柄、油門桿或手柄等。運動方向主要有前、后、左、右運動或旋轉(zhuǎn)，通常以手或腳操縱。尺寸較小的操縱器主要有氣壓調(diào)定旋鈕、無線電旋鈕、儀表板燈光調(diào)節(jié)鈕等。需要遵循的一般原則有：1）駕駛桿的設(shè)計原則：控制桿的運動形式有前后推拉，左右推拉和圓錐運動?？刂茥U的長度應(yīng)根據(jù)設(shè)定的位移量和操縱力決定。當操縱角度較大時，控制桿端部應(yīng)設(shè)置球狀手把?？刂茥U的操縱角以30176?！?0176。為宜，一般不超過90176。控制桿的位移量隨控制桿的運動方不同而不同，當控制桿前后運動時，最大為350mm?？刂茥U左右運動時，最大為950mm。一用手操縱操縱器時，控制桿的阻力一般為9N。2）操縱器應(yīng)設(shè)置在飛行員肢體能夠達到的范圍內(nèi)，并能毫無阻力地完成整個移動范圍，不必使用過大的力量。根據(jù)Barnes關(guān)于手的最大和最優(yōu)活動范圍的研究，駕駛艙內(nèi)各種操縱器在配置上應(yīng)注意將使用頻率高的、重要的操縱器放在前方正常范圍的作業(yè)區(qū)內(nèi)，將使用頻率低的或在特定情況下使用的，放在靠近最大活動范圍的作業(yè)區(qū)內(nèi)。見圖5：圖5 身體各部分的最大和最優(yōu)活動范圍3）操縱器的設(shè)計應(yīng)當盡可能標準化，以便于飛行員在改裝機型后能在相同的位置找到該操縱器，操縱器的功能也應(yīng)一致。4）
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