一種單座超輕型飛機座艙布局方法與流程

本發明屬于超輕型飛機座艙設計領域，尤其是一種單座超輕型飛機座艙布局方法。

背景技術：

1、超輕型飛機作為民用飛機中的一類，主要是強調安全性、經濟性和舒適性，可廣泛應用于農林牧業、勘探、航空攝影、航空體育運動和旅游等。一般認為對于單座超輕型飛機的空機重量不應超過115公斤。

2、目前超輕型飛機多以固定翼飛機、直升機為主，傳統通航固定翼飛機座艙布局圍繞遠距離飛行、固定翼有人駕駛操縱邏輯進行設計優化，直升機以變距操縱為特點進行設計。由于單座電動多旋翼超輕型飛機布局形式為四軸八旋翼，尺寸緊湊，系統組成相對簡單成本較低，且以單人短時短途駕駛體驗為主，其操縱邏輯主要是通過控制多旋翼升力分配進行控制，以上所述固定翼與直升機座艙布局方式從系統功能上組成較為復雜、成本較高，駕駛操縱邏輯不再適用多旋翼超輕型飛機。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題是提供一種單座電動多旋翼超輕型飛機座艙布局方法，以解決前面所提到的問題。為解決上述技術問題，本發明提出了一種單座電動多旋翼超輕型飛機座艙布局方法，通過座艙布置、人機工程設計與優化，實現包括單人便捷操縱控制、舒適乘坐、安全固定、儀表信息顯示及交互等功能。

2、本發明的技術方案：

3、一種單座超輕型飛機座艙布局方法，在功能設計上，單座電動多旋翼超輕型飛機具備自動駕駛能力，具有手動增穩模式、定高模式、定點模式與航線飛行模式。單座超輕型飛機座艙作為單座電動多旋翼超輕型飛機與駕駛員交互與承載實體，用于在確保合理的人機交互空間可達性、合理的空間感知與飛行體驗視野的同時，實現駕駛員基本飛行操縱控制功能，空中飛行與機體可靠穩固舒適乘坐功能，提供基本飛行通信、導航、識別定位信息功能，應急著陸安全功能，噪聲抑制功能。在駕駛員基本飛行操縱控制設計上，結合飛機特點與空間分布，采用“綜合顯控臺、油門桿、三軸操縱桿”方式實現對飛機的操縱控制。

4、座艙布局包括綜合顯控臺、油門桿、三軸操縱桿、高強度碳纖維賽車級輕量化座椅、五點式安全帶、腳踏板和應急整機降落傘。

5、綜合顯控臺布置于座艙前部，包括綜合顯控觸控顯示屏、綜合顯控按鈕組件、綜合顯控支撐結構。綜合顯控觸控顯示屏分為固定信息顯示、用戶定制信息顯示、觸控開關，實現基本飛行信息、電量監控告警、地圖導航、航線規劃與其他輔助信息。綜合顯控按鈕組件用于實現飛行功能設置、輔助調節功能；綜合顯控支撐結構用于實現綜合顯控臺與機身主結構的連接固定；

6、油門桿采用輕量化設計，實現基本功能基礎上進行了尺寸優化與重量裁剪，通過油門桿固定支撐布置于座艙左側上方鋁合金管梁內側，油門桿手柄繞下部油門桿轉軸旋轉，無操縱時為中立位置，向前推為減小油門實現飛機下降、向后拉為增大油門實現飛機上升。

7、三軸操縱桿包括三軸操縱桿手柄、三軸操縱桿云臺搖桿、三軸操縱桿一鍵起飛/返航著陸按鈕、三軸操縱桿運動模式選擇按鈕、三軸操縱桿整機降落傘彈射按鈕、三軸操縱桿拍照/攝像按鈕、三軸操縱桿語音通信按鈕、三軸操縱桿固定支撐；三軸操縱桿同樣采用輕量化設計，為適應單座電動多旋翼超輕型飛機操縱特點進行特異化設計，其布置于座艙右側上方，無操縱時為中立位置，向前推三軸操縱桿手柄實現飛機前進、向后拉實現飛機后退，向左推實現飛機向左移動、向右推實現飛機向右移動，握住三軸操縱桿手柄順時針轉動實現飛機機頭向右側轉動，逆時針轉動實現飛機機頭向左側轉動。三軸操縱桿頭部設置有功能按鍵，在正常操縱模式下可一桿實現姿態操縱、攝錄與通信功能，其中三軸操縱桿云臺搖桿可以控制云臺相機時間俯仰與航向轉動，三軸操縱桿一鍵起飛/返航著陸按鈕實現飛機起飛/返航著陸操作，三軸操縱桿運動模式選擇按鈕可以實現飛機多種定制化運動模式，三軸操縱桿整機降落傘彈射按鈕配合油門桿實現在緊急狀態下的彈射救生功能，三軸操縱桿拍照/攝像按鈕實現云臺相機攝錄功能，三軸操縱桿語音通信按鈕實現地面/空中特定語音通信功能。

8、在乘坐功能設計上，座艙中部設置有高強度碳纖維賽車級輕量化座椅，座椅布置上保證駕駛員乘坐姿態重心接近飛機整機重心、駕駛員胯點盡量接近整機重心縱軸附近，平衡動力輸出。由于前飛時飛機旋翼平面向前傾斜，為保證前飛巡航飛行時人體舒適度與視野座椅向后傾斜安裝，此時形成的賽車級輕量化座椅后傾角滿足舒適度與視野要求，同時此種姿勢可降低無動力應急著陸時對人體沖擊。駕駛員頭部運動圓徑通過駕駛員頭盔尺寸與頭部運動軌跡獲得，駕駛員胯點與頭部運動圓徑最大距離為座椅設計與機身外殼設計提供設計輸入。駕駛員固定采用五點式安全帶，可在空中大機動動作時保證駕駛員與飛機相對位置固定，避免掉落風險。座艙前部下側設置有腳踏板為駕駛員腿部提供支撐。

9、在可達性與視野設計上，為保證駕駛員操縱體驗，進行人體可達區與視野設計分析。將操縱部件置于可達區內，同時，為保證前視野，在保證綜合顯控臺功能與尺寸的前提下降低機身前部高度。為保證側向視野，駕駛員頭部高出機身兩側承力管梁。駕駛員眼位點與機身外殼前部最高點連線與水平線形成的下視角滿足起降過程駕駛員環境感知要求，同時空中飛行時滿足駕駛與觀光體驗需求。駕駛員眼位點與綜合顯控觸控顯示屏中心點連線與水平線形成的綜合顯控面板傾斜角不宜過大，避免造成駕駛員長時低頭不適，同時，駕駛員眼位點與綜合顯控觸控顯示屏距離滿足屏幕信息清晰可見要求與可觸達要求。在腿部空間設計上，駕駛員胯點與腳踏板前擋板距離設計滿足腿部空間舒適伸展要求。在操縱部件油門桿與三軸操縱桿空間設計上，駕駛員肩點與三軸操縱桿距離滿足手部握持可達性與舒適性要求。

10、在安全性設計上，將人體大部分設置于由鋁合金框梁組成的盒型結構機身內，在頭部后方設置類汽車防滾架支撐結構保護，同時駕駛員佩戴駕駛員頭盔保護頭部同時降低噪音提供語音通信功能。此外，在座椅后部的機身尾部空間內設置有選裝的應急整機降落傘，四個傘繩吊環分別設置在座艙前后左右的上方兩側承力梁上，吊繩按照飛機結構與外形隨形布置，在應急著陸時，座椅后部的機身尾部彈射口蓋與整機應急降落傘主體一同彈出，隨之四條傘繩張緊飛機在應急整機降落傘的輔助下低速降落，接地時滑撬式起落架同步進行緩沖，降低駕駛員受傷風險。

11、本發明的有益效果：本發明所述單座電動多旋翼超輕型飛機座艙布局方法，通過座艙參數化設計，開發適應電動多旋翼超輕型飛機的座艙布局參數集合，從人機工程角度進行參數選取與優化，顯著提升了此類飛機便捷操縱控制、舒適乘坐、安全固定、儀表信息顯示及交互等功能性能。本發明所述油門桿、三軸操縱桿、賽車級輕量化座椅通過輕量化設計，最大限度降低空機重量，減小全機成本。本發明所述三軸操縱桿在正常操縱模式下可一桿實現姿態操縱、攝錄與通信功能，減少操作復雜度，降低駕駛員操作難度。本發明所述機身將駕駛員大部分設置于由鋁合金管梁組成的盒型結構內，在頭部后方設置類汽車防滾架支撐結構保護，機身尾部空間內設置有選裝的整機降落傘在應急著陸時降低接地速度，配合滑撬式起落架同步進行緩沖，降低駕駛員受傷風險。

技術特征：

1.一種單座超輕型飛機座艙布局方法，其特征在于，在功能設計上，單座電動多旋翼超輕型飛機具備自動駕駛能力，具有手動增穩模式、定高模式、定點模式與航線飛行模式；單座超輕型飛機座艙作為單座電動多旋翼超輕型飛機與駕駛員交互與承載實體，用于在確保合理的人機交互空間可達性、合理的空間感知與飛行體驗視野的同時，實現駕駛員基本飛行操縱控制功能，空中飛行與機體可靠穩固舒適乘坐功能，提供基本飛行通信、導航、識別定位信息功能，應急著陸安全功能，噪聲抑制功能；在駕駛員基本飛行操縱控制設計上，結合飛機特點與空間分布，采用“綜合顯控臺、油門桿、三軸操縱桿”方式實現對飛機的操縱控制；座艙布局包括綜合顯控臺、油門桿、三軸操縱桿、高強度碳纖維賽車級輕量化座椅、五點式安全帶、腳踏板和應急整機降落傘。

2.根據權利要求1所述的一種單座超輕型飛機座艙布局方法，其特征在于，綜合顯控臺布置于座艙前部，包括綜合顯控觸控顯示屏、綜合顯控按鈕組件、綜合顯控支撐結構；綜合顯控觸控顯示屏分為固定信息顯示、用戶定制信息顯示、觸控開關，實現基本飛行信息、電量監控告警、地圖導航、航線規劃與其他輔助信息；綜合顯控按鈕組件用于實現飛行功能設置、輔助調節功能；綜合顯控支撐結構用于實現綜合顯控臺與機身主結構的連接固定。

3.根據權利要求1所述的一種單座超輕型飛機座艙布局方法，其特征在于，油門桿采用輕量化設計，實現基本功能基礎上進行了尺寸優化與重量裁剪，通過油門桿固定支撐布置于座艙左側上方鋁合金管梁內側，油門桿手柄繞下部油門桿轉軸旋轉，無操縱時為中立位置，向前推為減小油門實現飛機下降、向后拉為增大油門實現飛機上升。

4.根據權利要求1所述的一種單座超輕型飛機座艙布局方法，其特征在于，三軸操縱桿包括三軸操縱桿手柄、三軸操縱桿云臺搖桿、三軸操縱桿一鍵起飛/返航著陸按鈕、三軸操縱桿運動模式選擇按鈕、三軸操縱桿整機降落傘彈射按鈕、三軸操縱桿拍照/攝像按鈕、三軸操縱桿語音通信按鈕、三軸操縱桿固定支撐；三軸操縱桿同樣采用輕量化設計，為適應單座電動多旋翼超輕型飛機操縱特點進行特異化設計，其布置于座艙右側上方，無操縱時為中立位置，向前推三軸操縱桿手柄實現飛機前進、向后拉實現飛機后退，向左推實現飛機向左移動、向右推實現飛機向右移動，握住三軸操縱桿手柄順時針轉動實現飛機機頭向右側轉動，逆時針轉動實現飛機機頭向左側轉動；三軸操縱桿頭部設置有功能按鍵，在正常操縱模式下可一桿實現姿態操縱、攝錄與通信功能，其中三軸操縱桿云臺搖桿可以控制云臺相機時間俯仰與航向轉動，三軸操縱桿一鍵起飛/返航著陸按鈕實現飛機起飛/返航著陸操作，三軸操縱桿運動模式選擇按鈕可以實現飛機多種定制化運動模式，三軸操縱桿整機降落傘彈射按鈕配合油門桿實現在緊急狀態下的彈射救生功能，三軸操縱桿拍照/攝像按鈕實現云臺相機攝錄功能，三軸操縱桿語音通信按鈕實現地面/空中特定語音通信功能。

5.根據權利要求1所述的一種單座超輕型飛機座艙布局方法，其特征在于，在乘坐功能設計上，座艙中部設置有高強度碳纖維賽車級輕量化座椅，座椅布置上保證駕駛員乘坐姿態重心接近飛機整機重心、駕駛員胯點盡量接近整機重心縱軸附近，平衡動力輸出；由于前飛時飛機旋翼平面向前傾斜，為保證前飛巡航飛行時人體舒適度與視野座椅向后傾斜安裝，此時形成的賽車級輕量化座椅后傾角滿足舒適度與視野要求，同時此種姿勢可降低無動力應急著陸時對人體沖擊；駕駛員頭部運動圓徑通過駕駛員頭盔尺寸與頭部運動軌跡獲得，駕駛員胯點與頭部運動圓徑最大距離為座椅設計與機身外殼設計提供設計輸入；駕駛員固定采用五點式安全帶，可在空中大機動動作時保證駕駛員與飛機相對位置固定，避免掉落風險；座艙前部下側設置有腳踏板為駕駛員腿部提供支撐。

6.根據權利要求1所述的一種單座超輕型飛機座艙布局方法，其特征在于，在可達性與視野設計上，為保證駕駛員操縱體驗，進行人體可達區與視野設計分析；將操縱部件置于可達區內，同時，為保證前視野，在保證綜合顯控臺功能與尺寸的前提下降低機身前部高度；為保證側向視野，駕駛員頭部高出機身兩側承力管梁；駕駛員眼位點與機身外殼前部最高點連線與水平線形成的下視角滿足起降過程駕駛員環境感知要求，同時空中飛行時滿足駕駛與觀光體驗需求；駕駛員眼位點與綜合顯控觸控顯示屏中心點連線與水平線形成的綜合顯控面板傾斜角不宜過大，避免造成駕駛員長時低頭不適，同時，駕駛員眼位點與綜合顯控觸控顯示屏距離滿足屏幕信息清晰可見要求與可觸達要求；在腿部空間設計上，駕駛員胯點與腳踏板前擋板距離設計滿足腿部空間舒適伸展要求；在操縱部件油門桿與三軸操縱桿空間設計上，駕駛員肩點與三軸操縱桿距離滿足手部握持可達性與舒適性要求。

7.根據權利要求1所述的一種單座超輕型飛機座艙布局方法，其特征在于，在安全性設計上，將人體大部分設置于由鋁合金框梁組成的盒型結構機身內，在頭部后方設置類汽車防滾架支撐結構保護，同時駕駛員佩戴駕駛員頭盔保護頭部同時降低噪音提供語音通信功能；此外，在座椅后部的機身尾部空間內設置有選裝的應急整機降落傘，四個傘繩吊環分別設置在座艙前后左右的上方兩側承力梁上，吊繩按照飛機結構與外形隨形布置，在應急著陸時，座椅后部的機身尾部彈射口蓋與整機應急降落傘主體一同彈出，隨之四條傘繩張緊飛機在應急整機降落傘的輔助下低速降落，接地時滑撬式起落架同步進行緩沖，降低駕駛員受傷風險。

技術總結
一種單座超輕型飛機座艙布局方法，屬于超輕型飛機座艙設計領域。座艙布局包括綜合顯控臺、油門桿、三軸操縱桿、高強度碳纖維賽車級輕量化座椅、五點式安全帶、腳踏板和應急整機降落傘。在功能設計上，單座電動多旋翼超輕型飛機具備自動駕駛能力，具有手動增穩模式、定高模式、定點模式與航線飛行模式。單座超輕型飛機座艙作為單座電動多旋翼超輕型飛機與駕駛員交互與承載實體，用于在確保合理的人機交互空間可達性、合理的空間感知與飛行體驗視野的同時，實現駕駛員基本飛行操縱控制功能，空中飛行與機體可靠穩固舒適乘坐功能，提供基本飛行通信、導航、識別定位信息功能，應急著陸安全功能，噪聲抑制功能。

技術研發人員：劉新民,聶潤炳,邸慶龍,劉韋凌,王志剛,盧叢玲,李毅波,徐亮,時雪梅
受保護的技術使用者：沈陽飛機設計研究所揚州協同創新研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13