五自由度直升机座舱操纵舒适性模型及仿真验证

本文主要探讨了"直升机座舱操纵装置舒适性建模与仿真"这一关键课题，针对直升机飞行员在执行繁重任务时的操纵舒适性问题展开深入研究。研究者构建了一个完整的5自由度人体上肢舒适操纵优化模型，该模型基于人体上肢的生理结构和运动特性，采用了RULA（Repetitive Upper Limb Actions）方法进行建模。RULA是一种评估重复性手部操作的工业工程工具，它综合考虑了力、时间、动作频率等因素，以量化舒适度。 模型构建遵循了层次化和模块化的原则，利用SimMechanics平台进行实现，这使得模型具有高度的灵活性和可扩展性。通过收集直升机飞行员的实际人体数据，研究人员进行了实验验证，将这些数据与CATIA（计算机辅助设计与工程软件）的仿真结果进行对比，确保了模型的合理性和有效性。 研究的核心成果是得到了直升机总距杆操纵的舒适度分布曲线，这条曲线对于优化座舱操纵界面设计具有重要的指导意义。传统的直升机操纵装置设计往往忽视了不同百分位飞行员的需求，而这种方法则能够在设计初期就考虑到个体差异，从而提高人机工效，降低飞行任务中的疲劳风险和错误率，最终提升飞行安全。 此外，文章还提到了一些现有文献的工作，如利用人体运动仿真分析操纵装置活动范围、采用三维舒适域算法等，这些研究着重于物理层面的舒适性，而本文则进一步考虑了生物力学因素对飞行员主观舒适度的影响，如关节承受的压力和姿势变化。 这篇论文为直升机座舱操纵装置的舒适性设计提供了一个全面且实用的模型，通过仿真分析，为空军工程大学和其他航空工业领域的设计师们提供了改进现有设计、提高飞行人员工作效率和舒适度的新思路。在未来，随着航空技术的发展，这种结合人体工程学和计算机仿真技术的研究方法将持续推动人机交互设计的进步。