SimMechanics在飞行员操作仿真中的应用分析

本文介绍了一种基于SimMechanics的飞行员操作仿真方法，该方法结合了Matlab的运动仿真模块，用于研究飞行员在推杆和拉杆操作中的力学特性，并确定其舒适操作域。 SimMechanics是MathWorks公司的产品，它是一个强大的机械系统仿真工具，可以集成在Matlab环境中，用于构建、模拟和分析各种机械系统的动态行为。在这个案例中，SimMechanics被用来模拟飞行员的上肢运动，特别是手臂和手腕的动作，这些动作在飞行操作中至关重要。 首先，作者基于中国男性飞行员的人体尺寸和中国成年人的人体测量数据，创建了飞行员上肢的刚体模型。这个模型考虑了人体结构的物理特性，如骨骼、肌肉和关节的力学属性，以尽可能准确地反映实际操作情况。 接下来，参照GJB（中国国家军用标准）对飞机座舱布局的要求和HB（飞行品质规范），研究人员设置了操作环境和条件。他们应用SimMechanics来模拟飞行员在推杆和拉杆时的力学响应，即在给定的末端运动规律和负荷水平下，计算出各个关节上的力矩。 仿真结果揭示了一个重要的发现：在相同的负荷水平下，推杆和拉杆操作的舒适域并不相同。这意味着飞行员在执行这两种不同操作时，其上肢的舒适度和所能承受的工作范围会有所差异。这为飞行员的工效学分析和座舱设计提供了有价值的信息。在设计飞机座舱时，应根据特定的操作特征来优化布局，确保飞行员在执行各种任务时都能保持舒适和高效。 关键词涉及的领域包括运动仿真、工效分析和优化布局。通过这样的仿真分析，可以为飞行员的工作效率和座舱布局的改进提供理论依据，从而提升飞行安全性和飞行员的工作满意度。 SimMechanics作为强大的仿真工具，为理解和改善飞行员操作过程中的力学性能提供了有力的支持。通过对人体力学模型的精细模拟，可以深入理解人体在特定操作环境下的反应，进而优化设计，提高人机交互的效率和舒适性。这一研究方法不仅适用于飞行员操作，也可以扩展到其他需要人体力学分析的领域，例如工业设计、康复医学等。