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內容簡介

　　《座艙工程》對座艙係統進行瞭全麵的整體介紹，內容包括座艙的演變曆史，人心理以及生理因素的重要性，座艙設計的一般流程，座艙中引人的各種係統和技術，對未來技術的發展和座艙漠變的展望等。書中涉及多個學科，結閤瞭理論知識與工程實踐，引用瞭大量的圖錶和工程實例。雖然主要著眼於戰鬥機，但對於民用以及軍用領域的航空航天工程師、研究人員、製造商、采購商來說都適用。此外，對於航空航天、機械、電子工程專業的學生來說《座艙工程》也具有學習和參考價值。

目錄

第1章 概述
1.1 範疇
1.2 曆史迴顧
1.3 潛在的因素
1.4 機載係統
1.5 座艙功能
參考文獻
閱讀材料

第2章 人體構造
2.1 引言
2.1.1 人體主要生理係統
2.1.2 運動和維持係統
2.2 神經係統
2.2.1 神經元
2.2.2 腦乾、自主神經係統和邊緣係統
2.2.3 大腦皮層
2.3 聽覺和語言
2.3.1 聽覺
2.3.2 語言
2.3.3 說
2.4 視覺
2.4.1 介紹
2.4.2 眼
2.4.3 敏感度
2.4.4 色彩
2.4.5 視覺路徑
2.4.6 周圍環境視覺
2.4.7 中心視覺
2.4.8 眼睛的運動
2.4.9 雙目視覺
2.5 復雜技能
2.5.1 注意力的概念
2.5.2 復雜問題處理能力
2.6 飛行員
2.6.1 工作
2.6.2 人為失誤
2.6.3 飛行員選拔
2.6.4 訓練
參考文獻
閱讀材料

第3章 防護需求
3.1 引言
3.2 環境
3.2.1 大氣層
3.2.2 天氣
3.2.3 太陽
3.2.4 雲、霧和光散射
3.2.5 飛行包綫和飛機機動性
3.3 生理限製
3.3.1 缺氧
3.3.2 增壓艙
3.3.3 冷熱環境
3.3.4 噪聲
3.3.5 持續過載
3.3.6 振動
3.3.7 定嚮障礙
3.3.8 暈機
3.4 非緻命性的事故
3.4.1 鳥撞
3.4.2 碰撞
3.5 防空武器
3.5.1 傳統武器
3.5.2 核武器和生化武器
3.5.3 核爆炸和定嚮能武器
參考文獻

第4章 座艙設計
4.1 引言
4.2 需求定義
4.2.1 設計團隊
4.2.2 需求調研
4.3 機組人員的數量及角色
4.3.1 任務模型
4.3.2 功能分析
4.3.3 方案設計
4.3.4 任務分析
4.4 座艙開發和測試
4.4.1 係統設計
4.4.2 機械設計
4.4.3 環境亮度
4.4.4 人機界麵設計
4.5 原型測試和在職修改
4.6 最後說明
參考文獻

第5章 外視景
5.1 引言
5.1.1 概述
5.1.2 視場網
5.1.3 敏銳度
5.1.4 亮度等級
5.2 機組人員視力
5.2.1 視力標準
5.2.2 眼鏡和隱形眼鏡
5.3 光學透明度
5.3.1 擋風玻璃和座艙蓋
5.3.2 麵罩
5.3.3 摺射
5.3.4 散射
5.4 夜視鏡
5.4.1 起源
5.4.2 現役夜視鏡裝備
5.4.3 夜視鏡的使用
5.4.4 夜視鏡的發展
5.4.5 顯示夜視鏡
5.5 傳感器輔助視覺
5.5.1 起源
5.5.2 視覺耦閤係統
5.6 挑戰
參考文獻

第6章 顯示組件
6.1 引言
6.2 背景
6.3 機械式儀錶
6.3.1 文化因素
6.3.2 壓力驅動儀錶
6.3.3 大氣數據計算機
6.3.4 慣性儀錶
6.3.5 其他指示儀錶
6.4 現代座艙顯示
6.4.1 簡介
6.4.2 顯示器布局
6.4.3 圖像生成
6.4.4 控製和顯示布局
6.4.5 告警
6.5 座艙照明
6.5.1 普通座艙照明
6.5.2 夜視鏡照明
6.6 外圍意識顯示
參考書目

第7章 顯示技術與下視顯示器
7.1 引言
7.2 要求
7.3 顯示器特性
7.4 CRT
7.4.1 單色CRT
7.4.2 穿透型彩色CRT
7.4.3 順序百葉窗式CRT
7.4.4 束引示管CRT
7.4.5 光罩彩色CRT
7.5 液晶顯示器LCD
7.5.1 液晶類型
7.5.2 有源矩陣LCD
7.5.3 彩色技術
7.5.4 鐵電LCD
7.6 其他技術
7.6.1 數字微鏡顯示器DMD
7.6.2 場緻發光顯示器
7.6.3 等離子體顯示器
7.6.4 發光二極管顯示器LEDD
7.7 投射式下視顯示器
7.7.1 COMEDTM
7.7.2 全景下視顯示器HDD
參考文獻

第8章 平視顯示器
8.1 引言
8.1.1 瞄準具
8.1.2 平視顯示器的基本原理
8.1.3 要求
8.2 光學
8.2.1 光學原理
8.2.2 摺射型瞄準儀設計
8.2.3 反射型瞄準儀設計
8.2.4 其他配置
8.3 符號設計
8.3.1 早期的符號
8.3.2 用於低空飛行的符號
8.3.3 俯仰梯度
8.3.4 用於空戰的符號
8.3.5 其他符號
8.4 操作問題
參考文獻

第9章 頭盔顯示係統
9.1 引言
9.2 應用
9.2.1 頭盔瞄準具
9.2.2 動態單目頭盔顯示器
9.2.3 視覺耦閤係統
9.2.4 “虛擬HUD”
9.3 工程設計
9.3.1 HMD符號判讀
9.3.2 觀察HMD圖像
9.3.3 頭盔顯示器的安裝
9.3.4 雙眼間差異
9.3.5 部分重疊
9.3.6 邏輯顯示平麵
9.3.7 圖像畸變
9.3.8 動態噪聲
9.3.9 立體圖像
9.3.10 彩色圖像
9.3.11 像素數目：視場和分辨率之間的權衡
9.3.12 安全問題
9.4 HMD要求概述
9.5 幾種HMD的光電組成原理
9.5.1 簡易頭盔瞄準器
9.5.2 IHADDS
9.5.3 雙目HMD
9.5.4 掃描激光HMD
9.5.5 扁平窗
9.6 HMD係統設計建議
參考文獻

第10章 聽覺顯示
10.1 引言
10.2 語言可理解度
10.3 語音通信
10.4 語音告警
10.5 位置提示
參考文獻

第11章 控製
11.1 引言
11.2 手動控製
11.2.1 油門、駕駛杆和腳蹬
11.2.2 其他手動控製設備
11.3 聲音控製
11.3.1 語音識彆技術
11.3.2 聲控係統與飛機操作係統的整閤
11.4 頭指嚮和頭盔追蹤係統
11.4.1 機內頭部動作的靈活性
11.4.2 機械頭盔跟蹤係統
11.4.3 慣性頭盔跟蹤係統
11.4.4 超聲波頭盔跟蹤係統
11.4.5 光學頭盔跟蹤係統
11.4.6 磁場頭盔追蹤係統
11.5 新型控製方式
11.5.1 眼動係統
11.5.2 手勢跟蹤係統
11.5.3 生物電勢傳感係統
11.5.4 新型控製係統的集成
11.6 挑戰
參考文獻

第12章 緊急逃生
12.1 引言
12.2 物理和生理要求
12.3 彈射椅的發展概述
12.3.1 第一代彈射椅
12.3.2 彈射包綫
12.3.3 進一步的發展
12.3.4 第二代彈射椅
12.3.5 第三代彈射椅
12.4 對飛機設計的影響
12.5 現代彈射椅
12.6 其他逃生技術
參考文獻

第13章 飛行服和頭盔
13.1 引言
13.2 尺碼
13.3 基本服裝
13.4 熱防護
13.5 逃生後的保護
13.6 頭部保護
13.6.1 衝擊
13.6.2 頭部負載質量
13.6.3 目前使用的頭盔
13.7 噪聲保護
13.7.1 被動降噪技術
13.7.2 主動降噪技術
13.8 護目鏡與眼睛保護
13.9 呼吸係統
13.9.1 麵具
13.9.2 調節器
13.1 0 高空保護
13.1 1 強重力保護
13.1 2 核生化保護
13.1 3 航空電子頭盔
13.1 3.1 圖像組閤
13.1 3.2 模塊化結構
13.1 3.3 頭盔座椅接口
13.1 4 未來的發展
13.1 4.1 綜閤服裝
13.1 4.2 綜閤性頭盔
參考文獻

第14章 未來座艙
14.1 引言
14.2 物理重組
14.2.1 外視場
14.2.2 虛擬座艙
14.2.3 可重配置座艙
14.3 重建工作
14.3.1 智能界麵；結構耦閤模式
14.3.2 綜閤自動化
14.3.3 飛行員狀態監測
14.3.4 自適應
14.4 無人駕駛飛行器
14.5 預測
參考文獻

附錄A 光與偏振現象
A.1 電磁波
A.2 波譜
A.3 量子與熱輻射
A.4 太陽和大氣
A.5 偏振
A.6 各嚮異性物質和偏振光
A.7 反射與摺射

附錄B 圖像質量
B.1 光學分辨率
B.2 分辨率
B.3 圖像對比度
B.4 調製傳遞函數
B.5 圖像質量衡量指標
參考文獻

附錄C 視頻信號
C.1 畫麵信息
C.2 光柵掃描標準
C.3 動態範圍和伽瑪

附錄D 人類行為遞階控製模型
D.1 背景
D.2 知覺的整體性和內部錶徵
D.3 遞階控製模型
D.4 情緒狀態
D.5 行為控製
參考文獻
縮略語

精彩書摘

　　《座艙工程》：
　　2.2.3大腦皮層
　　在兩個大腦半球的大腦皮層有大量的神經細胞，這是人類所獨有的特點。由於神經細胞數量過於龐大，以至於人類的新生兒在子宮內都不能完整發育。與其他物種相比，人類齣生的時候很不成熟，在數年內要依賴成年個體來滿足他們的生理需求。
　　大腦半球顔色較深的外錶麵是一層皮層，麵積約1500cm。，厚約3mm，包含4～5層深入交聯的神經元。顔色較淺的內部大部分是具有髓鞘的神經縴維的通道，既可連接同一半球內的區域（聯絡束），承載進齣低級區域的信號（投射束），也可連接左右半球中的相似區域（腦聯閤）。胼胝體是主要的聯閤區域。在皺褶的皮層錶麵不規則的摺疊和突起（溝和迴）反映瞭反射區的邊界。如圖2-3所示，每個大腦半球可分成5個區域：額葉、邊緣葉、顳葉、頂葉和枕葉。傳齣（輸齣）通道連接到基底神經節，然後通過中腦和小腦連接到低級的腦乾以及脊髓。在延髓中，左右半球的神經通路相互交叉。從脊髓上到丘腦的傳人（輸入）通路也在同一區域經過一個類似的交叉。因此左側的身體由大腦右半球控製，反之亦然。
　　對大腦皮層的研究與探索神秘大陸極為相似，需要將特定的功能定位到大腦錶麵的某一區域。傳統的方法是追蹤神經通路，將異常的行為對應到腦的局部損傷，也可以通過分析插入皮層或緊貼頭皮的腦電圖（EEG）電極采集的電信號。新技術如核磁共振成像（NMRI）能夠提供活動中大腦的詳細圖像，而其他的技術如功能核磁共振成像（FNMRI）、正電子發射斷層掃描（PET）、近紅外光譜（NIRs）以及腦磁成像（MEG）也能夠說明個體在測試中進行特定的活動時皮層的哪一區域最為活躍。
　　通過這些方法收集到的依據意味著特定的皮質區域可以與特定的功能相對應。簡單來說，額葉區域與總體運動控製、語言和自主眼運動相關；頂葉可分為與分區主動運動、觸覺、痛覺、聽覺、語言和數學操作相關的區域；枕葉幾乎完全是處理視覺信號的。雖然兩個大腦半球很大程度上處理的是各自分配的半邊身體的信息，但它們並不是完全獨立的，還有些功能隻分配到一個半球中。額葉、邊緣葉和顳葉中的很大部分（學術上稱為聯閤皮層的區域），負責那些人類的特質，如想象力、洞察力和創造性。這些目前已不是設想而是明確的定義。
　　大腦的詳細機製當前還未知，但確實是以神經元陣列上電活動的時空模式為特徵的。單個的神經元就像在軸突發射率範圍內的數字集成元件，脈衝輸齣的頻率與樹突通過突觸接收到的脈衝平均頻率有關。然而有些樹突連接會抑製輸齣。陣列包含許多層神經元，層內和層間的神經元互相聯係，類似於一個選擇性過濾器；在第一層的突觸接收到一個特定形式的刺激後，一小部分最後一層突觸的輸齣脈衝頻率便會增加。例如，當眼睛受到某一特定方嚮的光綫刺激時，視皮層中的一小塊區域會産生興奮。其他輸齣軸突的活動負責其他特定的輸人激發模式。人們建立瞭大量這樣的神經網絡過濾器，可以用於模擬大腦的感覺、分類和控製過程。
　　突觸上重復的刺激會降低發射閾值，因此突觸會逐漸變得敏感。所以分層的神經元陣列在初始時神經元間的聯係是微弱的，對於重復的刺激形式則會逐漸變得敏感。這樣的自我調節大體上是適應、學習和長期記憶得以實現的原因。
　　個體能力的發展和預期能力的獲得依賴於復雜的環境，特彆是在嬰兒時期。簡單來說，處理視覺信號的皮層區域與接受刺激的眼相連，從這個意義上來說，這一區域傾嚮於負責分析視覺刺激的任務。然而它們需要重復刺激來增強突觸網絡的相互連接，形成精確而有選擇性的過濾器因此可被認為具“可塑性”。如果雙眼緊密配閤的定嚮功能不能在嬰兒時的關鍵時期發育，導緻的斜眼可能會影響視皮層中某些處理雙眼收集的信號間差異區域的發育。這種情況導緻的長期“立體盲”則意味著“可塑性”受限。然而，大腦大部分的連接，特彆是高級信息處理通路中的連接。在人的整個一生中都在改變，這一點已經被科勒（Kohler）確證11]。他通過給成年人佩戴棱鏡來改變對世界的視覺，在幾個星期的時間內處於帶棱鏡行走和眼手配閤的強製狀態下，他們的感覺被“糾正”瞭，往感覺到腳的方嚮看到的是地平綫。在這樣一段時期的適應之後，當這些人摘下眼鏡時.他們看世界有瞭顛倒的詭異感覺，在重新獲得正常的空間感覺之前，他們需要一段稍短的時間來恢復。
　　神經元的正常工作根本上依賴於供應的氧氣和血液中的葡萄糖，這將在本書第3章中討論。突觸通過分泌的微量神經遞質來實現連接，因此腦脊液中相應的前體物質的量主導瞭軸突衝動的活力和神經元放電的頻率。這一化學上的依賴性為解釋腦乾分泌物導緻皮層的興奮和抑製提供瞭基礎。這也解釋瞭化學物質對行為的影響，如乙醇能夠穿透血腦屏障等。
　　……

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