动力提升航空器适航标准
人因工程条款总结与符合性方法矩阵
梳理 AC-21-AA-2026-45《动力提升航空器适航标准》中 18 条人因工程相关条款,并逐条映射到人因工程系统的验证能力 —— 把「基于性能」的条款要求,转化为可量化、可追溯的符合性证据。
18 条人因条款,核心集中在「飞行机组界面」一章。
本标准适用于动力提升航空器 —— 有人驾驶、纯电分布式推进、最大重量 ≤5,700 kg、≤9 座、非增压,采用 9 章 + 1 附录的结构(A~I 章 + 附录 A 持续适航文件)。
9 章 + 1 附录
A~I 章 + 附录 A 持续适航文件。
动力提升航空器
有人驾驶 / 纯电分布式推进 / ≤5,700 kg / ≤9 座 / 非增压。
18 条
散布于 B / C / D / E / F / G 章。
G 章
飞行机组界面和其他信息 —— 共 6 条。
生理数据驱动
基于人因工程系统的量化评估与验证。
基于性能
提出安全性要求,非具体设计指标,为新技术预留空间。
1.1 人因工程相关条款章节分布
| 章节 | 章节名称 | 人因相关条款 | 人因关注重点 |
|---|---|---|---|
| B 章 | 飞行(性能与飞行特性) | CPL.2105 / 2130 / 2135 / 2140 / 2145 / 2150 / 2160 7 条 | 驾驶员技能 / 体力 / 警觉 / 疲劳、操纵力、工作负荷、低速警告、振动抖振 |
| C 章 | 结构 | CPL.2270 1 条 | 应急着陆乘员保护、人体伤害判据、乘员保护系统 |
| D 章 | 设计和构造 | CPL.2300 / 2315 / 2320 3 条 | 飞行操纵系统工效、应急出口撤离、乘员物理环境(交流 / 防护 / 空气 / 氧气) |
| E 章 | 动力装置 | CPL.2405 1 条 | 功率 / 升力推力控制系统防误动 |
| F 章 | 系统和设备 | CPL.2530 / 2535 2 条 | 驾驶舱照明对履职能力影响、安全设备可达性可识别性 |
| G 章 | 飞行机组界面和其他信息 | CPL.2600 / 2605 / 2610 / 2615 4 条核心 | 核心人因条款:驾驶舱布局 / 视界 / 操纵显示 / 机组差错 / 设备标识 / 告警信息 / 仪表显示 |
逐条列出标准原文与人因关注点。
以下条款原文引自 AC-21-AA-2026-45,以中文原文为准;英文为便于阅读的摘要,不作为正式依据。
B 章 飞行特性中的人因要求 7 条
C 章 结构乘员保护 1 条
D 章 设计和构造中的人因要求 3 条
E 章 动力装置防误动 1 条
F 章 系统和设备中的人因要求 2 条
G 章 飞行机组界面(核心人因章节) 4 条核心
- 驾驶舱布局与视界 —— 全包线 / 全形态下驾驶员履职无过多专注 / 技能 / 警觉 / 疲劳,需通过全任务周期生理数据采集(脑电、眼动、心电、肌电、呼吸)和 129 项人机工效指标体系全面评估。
- 操纵器件与显示设备 —— 便于机组监控执行任务,设计将机组差错减至最小,需通过 OODx 活动生理响应模式分析识别高差错风险环节,结合操纵 / 显示工效指标验证。
- 驾驶员视界 —— 中雨情况下视界不被过分削弱,需通过视野开阔程度、防眩光效果等视觉工效指标评估。
- 显示信息工效评估 —— 主飞行显示、导航显示、系统显示的布局合理性、可读性、趋势判读便捷性。
- 驾驶员信息获取效率实验 —— 眼动追踪:注视点停留时间、注视轨迹、信息搜索时间。
- 显示失效场景下的驾驶员工作负荷和差错率评估(生理数据 + 行为数据)。
每条条款对应一种方法、一类证据、一组系统能力。
以下矩阵将适航标准中的人因工程相关条款与人因工程系统的能力进行映射,给出每条条款的符合性验证方法、所需证据和关联的系统能力 / 指标。矩阵按章节顺序排列。
| 章 | 条款号 | 人因工程要求摘要 | 人因工程系统符合性方法 | 符合性证据 | 关联系统能力 / 指标 |
|---|---|---|---|---|---|
| B | CPL.2105(c) | 起飞 / 着陆性能程序可由一般技能驾驶员一贯执行 | 在模拟器 / 实装中选取一般技能水平驾驶员,执行起飞 / 着陆程序,全程采集生理数据(脑电、心电、眼动、肌电),跨多架次 / 多大气条件分析程序执行的一致性和可重复性。 | 多架次生理数据记录、程序执行一致性分析报告、驾驶员功能态画像对比 | 操作员功能态画像工作负荷评估OODx 行为模式分析 |
| B | CPL.2130(c) | 一般技能驾驶员可一贯在指定范围内着陆,安全过渡到中断着陆 | 着陆阶段(含中断着陆)生理数据采集,分析一般技能驾驶员在正常着陆和中断着陆场景下的操作一致性、应激响应和工作负荷。 | 着陆 / 中断着陆生理数据记录、操作一致性分析、应激态评估报告 | 应激状态评估工作负荷评估OODx 关键事件识别 |
| B | CPL.2135(a) | 全包线 / 全构型 / 失效场景下可操纵,无需特殊技能 / 警觉 / 体力 | 在全包线飞行(含失效场景、形态转换、降级模式、多旋翼大风)中采集驾驶员生理数据,量化肌肉疲劳、体力负荷、应激态和注意力水平,验证无需超常体力 / 警觉。 | 全包线生理数据采集报告、肌肉疲劳 / 体力负荷 / 应激态 / 注意力评估报告、操纵力工效评估 | 肌肉疲劳评估体力负荷评估应激状态评估注意力水平评估 |
| B | CPL.2140(c) | 剩余操纵力不得使驾驶员疲劳或分散精力 | 长时间飞行 / 机动中采集肌电(手臂 / 肩部 / 颈部)、心率变异性、眼动数据,评估剩余操纵力导致的肌肉疲劳程度和注意力分散程度。 | 剩余操纵力疲劳评估报告、肌电疲劳分析、注意力分散评估 | 肌肉疲劳评估精神疲劳评估注意力水平评估视觉负荷评估 |
| B | CPL.2145(c)(1) (d) |
稳定性不得导致驾驶员工作负荷增加 | 在不同稳定性构型(含发散特性边界)下采集驾驶员工作负荷生理指标(脑电、心电、眼动),对比正常构型与边界构型的工作负荷变化。 | 不同稳定性构型工作负荷对比评估报告、脑电 / 心电 / 眼动数据分析 | 工作负荷评估脑力负荷评估生理负荷评估 |
| B | CPL.2150(a) | 提供清晰明显的低速警告,足够速度余量 | 通过告警音影响实验(oddball 范式),评估驾驶员对低速警告的警觉性响应(瞬时反应时间、警觉度水平、误报 / 漏报率),验证警告清晰性和速度余量。 | 低速警告警觉性响应实验报告、瞬时反应时间统计、警觉度评估、误报漏报率分析 | 警觉度评估告警音工效实验工位声音环境优化 |
| B | CPL.2160(a) | 振动 / 抖振不得影响操纵或引起飞行机组过度疲劳 | 在振动 / 抖振条件下采集驾驶员生理数据(肌电、心率变异性、脑电、三轴加速度),评估振动对操纵精度和肌肉 / 精神疲劳的影响。 | 振动环境疲劳评估报告、肌电 / 心率变异性 / 脑电分析、操纵精度对比 | 肌肉疲劳评估生理负荷评估运动姿态评估精神疲劳评估 |
| C | CPL.2270 | 应急着陆乘员保护、人体伤害判据、乘员保护系统不造成二次伤害 | 乘员保护系统工效学评估:约束系统载荷分析、座舱内部布局防碰撞评估、应急撤离通道工效评估;结合人体伤害判据标准验证约束载荷。 | 乘员保护系统工效评估报告、应急撤离工效评估、约束载荷人体伤害判据符合性分析 | 应急逃生与生存指标作业空间工效指标乘员物理环境评估 |
| D | CPL.2300 | 飞行操纵系统操纵简便平稳确切、控制权限极限可被机组感知、配平防误操作 | 在模拟器 / 实装中采集操纵过程生理数据,自动提取操作程序,识别关键操作节点与生理负荷峰值;评估操纵器件工效(可达性、操作舒适度、操作反馈、误触率);验证控制权限极限的感知性。 | 飞行操纵系统工效评估报告、操作程序提取与负荷分析、操纵器件工效指标量化、误操作率统计、控制权限感知性评估 | 操作程序优化人机界面工效评估操纵器件工效指标OODx 行为模式分析 |
| D | CPL.2315 | 应急出口便于快速安全撤离、打开方式简单明了、标识清晰、易于接近 | 应急撤离模拟试验:采集乘员 / 驾驶员的撤离操作时间、误操作率、生理应激数据(心率、应激态),评估撤离设施的可达性、可识别性和操作便捷性。 | 应急撤离模拟试验报告、撤离时间统计、误操作率分析、应激态评估、出口工效指标量化 | 应急逃生与生存指标应激状态评估作业空间工效指标 |
| D | CPL.2320 | 机组与乘客清晰交流、防螺旋桨 / 风挡伤害、适宜空气、氧气系统避免缺氧 | 座舱物理环境全面工效评估:噪声环境(通信信噪比、告警音区分度)、温度 / 湿度 / 通风环境、氧气系统功效;采集驾驶员 / 乘员生理数据评估环境影响(血氧、呼吸、应激态)。 | 座舱物理环境工效评估报告、噪声 / 通信清晰度评估、温湿度 / 通风评估、氧气系统功效评估、环境适应性生理数据 | 环境适应性评估座舱环境工效指标噪声环境指标氧气生命保障指标 |
| E | CPL.2405(c) | 防止飞行机组对功率 / 升力推力控制系统的误动 | 动力控制系统操纵器件工效评估:器件布局防误触设计、操作反馈清晰度、标识清晰度验证;结合高应激场景下的误操作率统计和生理数据分析。 | 动力控制操纵器件工效评估报告、防误触设计验证、误操作率统计、高应激场景误操作分析 | 操纵器件工效指标是否容易误触操作反馈合理性应激状态评估 |
| F | CPL.2530(a) | 驾驶舱照明尽量降低对飞行机组履行职责能力的不利影响 | 不同照明条件(亮度、颜色、方位)下的驾驶员注意力和视觉负荷评估实验:采集眼动(注视点停留时间、注视轨迹)、脑电数据,评估照明对履职能力(注意力、视觉负荷、警觉性)的影响。 | 驾驶舱照明工效实验报告、注意力水平评估、视觉负荷评估、警觉度评估、光照环境优化建议 | 注意力水平评估视觉负荷评估光照工效实验工位光照环境优化 |
| F | CPL.2535 | 安全设备可靠、易于接近和识别、清晰标识操作方法 | 安全设备工效学评估:可达性(操作时间、伸手距离)、可识别性(标识识别时间、误识率)、操作方法标识清晰度;结合应急场景操作试验。 | 安全设备工效评估报告、可达性 / 可识别性量化、操作时间统计、误操作率分析 | 应急逃生与生存指标作业空间工效指标操纵器件工效指标 |
| G | CPL.2600 | 核心条款:驾驶舱布局 / 视界使驾驶员全包线履职无过多专注 / 技能 / 警觉 / 疲劳;操纵显示设备便于机组监控执行任务且将机组差错减至最小;中雨情况下视界不被过分削弱 |
(1)全任务周期生理数据采集:在所有飞行阶段 / 形态 / 机动中采集驾驶员脑电、眼动、心电、肌电、呼吸等生理数据,评估专注度 / 警觉 / 疲劳 / 工作负荷;
(2)129 项人机工效指标体系全面评估:覆盖整体体验、显示与信息、操纵与控制、座舱环境四大维度; (3)OODx 活动生理响应模式分析:结合态势回放 + 总线回放 + 生理回放,识别高负荷 / 高差错风险环节,自动提取关键事件; (4)驾驶员视界评估:视野开阔程度、防眩光效果、夜视兼容效果等视觉工效指标; (5)机组差错率统计与生理关联分析:跨多架次统计差错率,关联生理状态数据 |
全任务周期生理数据采集报告、129 项工效指标评估报告、OODx 行为模式分析报告、驾驶员视界工效评估、机组差错率统计分析、驾驶员功能态画像 | 全部核心能力129 项工效指标功能态画像OODx 分析八大评估维度 |
| G | CPL.2605 | 设备标识名称 / 功能 / 限制;以可识别方式提供系统工作参数(警告 / 戒备 / 正常指示);及时提供不安全状态信息,足够清晰避免机组差错 |
(1)显示与信息工效评估:告警等级区分显著性、信息完整性、信息密度合理性、颜色编码一致性;
(2)告警响应实验:通过 oddball 范式评估驾驶员对警告 / 戒备 / 正常三级指示的警觉性响应(瞬时反应时间、警觉度、误报漏报率); (3)信息清晰度评估:眼动追踪(信息搜索时间、注视点分布),结合差错率统计; (4)设备标识工效评估:标识识别时间、误识率 |
显示与信息工效评估报告、告警响应实验报告、警觉度评估、信息搜索效率分析(眼动)、差错率统计分析、设备标识工效评估 | 警觉度评估显示与信息工效指标告警与提示显示指标眼动数据分析差错率分析 |
| G | CPL.2610 | 醒目显示运行所需标牌和仪表标记;清晰标明操纵器件功能;飞行手册含标记标牌信息 | 标记 / 标牌工效学评估:字符高度与视角匹配性、颜色编码一致性与含义明确性、符号图标标准化程度、中英文 / 数字显示清晰度;通过识别实验(识别时间、误识率)量化验证。 | 仪表标记 / 标牌工效评估报告、字符编码工效指标量化、识别实验数据(识别时间 / 误识率) | 显示字符与编码指标标识工效评估视觉工效指标 |
| G | CPL.2615 | 仪表信息使机组能监控参数并判定变化趋势;集成指示系统不得抑制主显示;单点失效后仍能及时提供关键信息 |
(1)显示信息工效评估:主飞行显示 / 导航显示 / 系统显示的布局合理性、可读性、趋势判读便捷性;
(2)信息获取效率实验:眼动追踪(注视点停留时间、注视轨迹、信息搜索时间),评估参数监控和趋势判读效率; (3)显示失效场景评估:在主显示抑制 / 单点失效场景下,采集驾驶员工作负荷生理数据(脑电、心电、眼动)和差错率,评估关键信息获取能力; (4)多显示协同评估:主屏与多功能屏信息分配合理性、显示切换便捷性、跨屏信息一致性 |
仪表显示工效评估报告、信息获取效率眼动分析报告、显示失效场景工作负荷评估、差错率统计、多显示协同工效评估、趋势判读便捷性验证 | 显示与信息工效指标眼动数据分析工作负荷评估多显示协同指标差错率分析 |
六大核心能力,各自覆盖一组明确的适航条款。
4.1 系统核心能力覆盖的适航条款
| 系统核心能力 | 覆盖的适航条款 | 符合性验证价值 |
|---|---|---|
| 全周期生理数据采集 12 类 100+ 种生理指标 |
CPL.2105 / 2130 / 2135 / 2140 / 2145 / 2160 / 2600 / 2615 | 为「无需特殊技能 / 警觉 / 体力」「不得使驾驶员疲劳」「工作负荷不增加」等性能要求提供量化生理证据。 |
| 129 项人机工效指标体系 4 一级 / 31 子系统 |
CPL.2300 / 2315 / 2320 / 2405 / 2530 / 2535 / 2600 / 2605 / 2610 / 2615 | 为驾驶舱布局、操纵器件、显示设备、照明、告警、应急出口等设计提供全面的工效学量化评估框架。 |
| 八大评估维度 30 项核心算法 |
CPL.2135(体力 / 警觉)、CPL.2140(疲劳)、CPL.2145(工作负荷)、CPL.2150(警觉度)、CPL.2160(疲劳)、CPL.2600(专注 / 警觉 / 疲劳) | 生理负荷、心理认知、肌肉疲劳、应激状态、生理节律、环境适应性等维度,直接对应适航条款中的人因性能要求。 |
| OODx 活动生理响应模式分析 20 余架次数据支撑 |
CPL.2105 / 2130 / 2300 / 2600 / 2605 / 2615 | 通过态势 + 总线 + 生理三流同步回放,识别高负荷 / 高差错风险关键事件,为「将机组差错减至最小」提供行为模式分析证据。 |
| 工位环境工效实验 光照 / 告警音实验 |
CPL.2150(低速警告)、CPL.2530(驾驶舱照明)、CPL.2605(告警信息) | 通过控制变量实验量化光照 / 告警音对驾驶员注意力和警觉性的影响,为照明和告警设计提供工效学验证。 |
| 操作员功能态画像 8 项功能态 / 16 二级指标 |
CPL.2105 / 2130 / 2135 / 2600 | 为「一般技能水平驾驶员」的可执行性验证提供个体能力状态量化评估,跨架次对比分析程序执行一致性。 |
| 14 项诱发试验 6 大功能态维度 |
CPL.2135(警觉 / 体力)、CPL.2140(疲劳)、CPL.2150(警觉度)、CPL.2600(专注 / 疲劳) | 通过实验室标准化范式诱发特定生理状态(注意力、脑力负荷、应激态、肌肉疲劳),为算法评估和阈值标定提供可靠数据基础。 |
4.2 符合性验证优先级建议
| 优先级 | 条款 | 理由 | 建议验证时机 |
|---|---|---|---|
| 最高 | CPL.2600(飞行机组界面) | 本标准的核心人因工程条款,涵盖驾驶舱布局、操纵显示、机组差错、视界等全维度,是型号合格审定的重点审查条款。 | 设计阶段早期介入,模拟器验证 + 实装验证 |
| 最高 | CPL.2135(操纵性和机动性) | 「无需特殊技能 / 警觉 / 体力」是全包线飞行安全的基础,涉及失效场景和降级模式,审定风险高。 | 飞行试验阶段,全包线生理数据采集 |
| 高 | CPL.2605、CPL.2615(信息与告警 / 仪表显示) | 信息呈现和告警直接关系飞行机组决策和差错率,是复杂航空器系统的人因风险集中点。 | 设计阶段 + 模拟器验证 |
| 高 | CPL.2300(飞行操纵系统) | 操纵系统工效直接关系飞行安全,控制权限感知和配平防误操作是审定重点。 | 设计阶段 + 模拟器验证 + 飞行试验 |
| 中 | CPL.2140、CPL.2145、CPL.2160(操纵力 / 稳定性 / 振动) | 涉及驾驶员疲劳和工作负荷,可通过生理数据量化验证,审定风险中等。 | 飞行试验阶段 |
| 中 | CPL.2530(驾驶舱照明)、CPL.2150(低速警告) | 可通过工位环境工效实验量化验证,方法成熟。 | 设计阶段 + 实验室实验 |
| 低 | CPL.2270、CPL.2315、CPL.2320、CPL.2535(乘员保护 / 应急出口 / 物理环境 / 安全设备) | 偏结构和环境要求,人因工程系统可提供工效学评估补充,但主要符合性方法为结构试验和标准符合性。 | 设计阶段 + 地面试验 |
「基于性能」的标准,正是人因工程系统的用武之地。
核心结论
AC-21-AA-2026-45《动力提升航空器适航标准》中共有18 条条款涉及人因工程要求,核心集中在G 章(飞行机组界面),同时散布于 B 章(飞行特性)、D 章(设计构造)、F 章(系统设备)等。标准采用「基于性能」的编制思路,未规定具体符合性方法,为人因工程系统的应用预留了充分空间。
人因工程系统的全周期生理数据采集、129 项工效指标体系、八大评估维度、OODx 行为模式分析、工位环境工效实验等核心能力,可为本标准中绝大多数人因相关条款提供可量化、可追溯的符合性验证方法,特别是 CPL.2600(飞行机组界面)、CPL.2135(操纵性)、CPL.2605 / CPL.2615(信息与仪表显示)等高优先级条款。
行动建议
早期介入设计阶段
在驾驶舱和操纵系统设计阶段即引入人因工程系统进行工效学评估(129 项指标),避免后期设计迭代成本。优先针对 CPL.2600 和 CPL.2300。
构建模拟器人因验证平台
在现有模拟器平台基础上集成生理数据采集模块,构建「模拟器 + 人因评估」验证平台,用于 CPL.2600、CPL.2605、CPL.2615、CPL.2300 等条款。
制定符合性方法计划
在型号合格审定申请前,与局方沟通确认基于生理数据的符合性方法,制定详细的符合性验证计划(受试者选择、试验场景、数据采集方案、评估阈值、证据形式)。
重点关注高优先级条款
优先验证 CPL.2600(飞行机组界面)和 CPL.2135(操纵性机动性)两条高优先级条款,这两条的审定风险较大、人因工程系统在其中能发挥的价值也更为突出。
建立生理数据库和阈值标准
通过诱发试验和实装数据采集,建立动力提升航空器驾驶员的生理基线数据库和各评估维度的合格判定阈值,为符合性验证提供可追溯的量化标准。
关注数据合规与伦理
生理数据属敏感个人信息,需建立完善的数据采集知情同意、数据脱敏、存储安全和使用授权机制,符合《个人信息保护法》及民航相关法规。
把 18 条性能条款,变成可量化的生理证据。
提供机型构型、驾驶舱设计阶段与取证计划,我们给出人因条款的评估方案与生理数据采集计划。