本发明涉及民用飞机驾驶舱设计，尤其是涉及一种基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法。
背景技术：
1、随着科学技术的不断进步，空中交通业和民用航空业都在持续蓬勃的发展。飞机成为越来越重要的交通工具，因此，航空安全就变得格外重要。航空安全不仅关系到个人的生命财产安全，还关系到一个国家的社会稳定以及国际形象。但是全球性的航空事故仍然在不断的发生。通过对以往的航空事故调查研究结果表明，超过70％的飞行事故是由于人为因素造成的，这些人为因素中机组不当决策和操作是最直接的原因。飞机机组在飞行过程中的不当决策和操作行为大部分都可以认为是由于飞行机组工作负荷过高导致的，研究表明70％左右的飞行事故发生在工作负荷较高的爬升和进近着陆过程，且在近20年的飞行事故中，约有35％的飞行事故与飞行机组工作负荷过高有关，因此机组工作负荷评估常作为评定驾驶舱整体人机工效设计水平的重要参数，对机组工作负荷评估的研究在提高飞行安全性、降低飞行事故等方面也具有越来越重要的意义。目前针对驾驶舱系统安全的适航要求也正是基于机组工作负荷评估的人机工效设计要求建立的，故针对机组工作负荷评估的人机工效水平的适航符合性设计，既是对民用飞机飞行安全的负责，也是以人为本的先进民用飞机驾驶舱设计理念的体现。
2、传统驾驶舱工作负荷评估是静态的、针对功能的、以主观评价为主的评估体系，无法细致描述和飞行员操作细节过程，且这种评价体系一般是在某些设计节点孤立地进行分析和评估，缺乏在设计过程中对飞行机组的任务行为和工作负荷进行全面和综合的考虑。因此需要一种能够以飞行员人为因素为核心，基于动态场景和客观定量的工作负荷评估方式，完成对驾驶舱工作负荷设计的评估。中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准(以下简称ccar 25部)第25.1523条阐述了基于实际飞行场景，从机组工作职能和工作量出发，考虑驾驶舱最小飞行机组工作负荷足以保证飞行安全的适航要求。
3、国外民航业发展时间早，早期适航审定过程中对驾驶舱工作负荷评估要求相对较低，波音和空客等公司完成了其早期机型(如a300、b717等机型)的研发和应用。随着对航空安全认知提升，针对驾驶舱工作负荷的评估要求逐步提升和全面，其后续机型基于早期机型大量运行经验、人机界面继承和改进设计，通过和对应早期机型的驾驶舱人机界面设计进行直接比较和同时进行基于场景的工作负荷试验/试飞验证，采用直接或间接的比较方式表明家族化的新机型驾驶舱人机界面设计无明显缺陷且更为合理，符合适航安全性要求，从而完成了如a320、b737等机型的相关适航条款符合性表明工作。
4、国内民航制造业虽起步较晚，但发展较快。在新研制机型中可能遇到整个驾驶舱或部分功能模块具有一系列新颖复杂集成设计特征，而国内外均无相似的人机界面设计的情况，此时针对驾驶舱最小飞行机组工作负荷必须采用独立评估的方式，即将评估系统作为一个相对独立的系统部件来进行评估，此方法无需与其他系统进行比较，而只需评估该系统本身的优缺点。此方法适用于当新设计系统与现存的所有已验证系统有着本质的不同，没有合适的参考(基准)系统来进行直接或间接比较时使用。ccar 25部第25.1523条及相关咨询通告并未独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法、流程及其符合性判据。即在无参照设计的情况下，如何进行基于实际飞行场景的工作负荷分析，并基于实际场景的试验或试飞，根据测量得到的主客观数据，通过判据获取该机型驾驶舱对应的最小飞行机组工作负荷是否可接受的方法是一个工程实践领域的空白。
技术实现思路
1、本发明提供一种切实可行的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性方法，通过场景分析、模拟器试验和专项试飞，获取最小飞行机组的主客观测量数据，通过对数据进行梳理和分析，得到新机型的工作负荷和适航符合性状态。
2、本发明方法包括飞行场景库、场景分析、工作负荷评估试验和试飞和工作负荷适航符合性评估四部分内容，具体包括如下步骤：
3、根据人员、飞机、环境因素确定运行中遇到的飞行场景集的定义；从飞行场景集确定最小飞行机组工作负荷评估的验证场景集；基于验证场景集中确定最小飞行机组工作负荷评估的基准场景集和比对场景集；
4、根据机组的飞行经历、年龄、背景，挑选合适套数的参试机组；
5、由合适套数的参试机组，进行比对场景集的试飞和模拟器试验，收集实验数据用于评估模拟器逼真度和数据可信度；
6、通过专项试飞活动，进行基准场景集的试飞，进行机组主客观数据采集和分析；
7、由合适套数的参试机组，进行验证场景集的模拟器试验，确认基准场景的高工作负荷和数据支持的合理工作负荷；
8、进行数据分析和工作负荷适航符合性说明，结合验证、基准和比对场景集的多方分析数据，以及模拟器试验和试飞获取的数据，综合分析确认新机型最小飞行机组的工作负荷是否合理，最终评估其适航安全性。
9、进一步的，从飞机级安全性分析(fha)结果、机型典型运行环境、复杂设计特征、最小主设备清单(mmel)、典型飞行任务和飞行机组职责分工进行分析，并结合ccar 25附录d规定的机组基本工作职能和运行类型，挑选形成验证场景集。
10、进一步的，对多个验证场景进行时间线分析和工作负荷严苛性评估，在所有验证场景集中挑选出工作负荷最高的几个场景，纳入基准场景集。
11、进一步的，于验证场景集中挑选出典型的正常运行场景和低风险故障场景，形成比对场景集。
12、进一步的，选择适合套数的参试机组，至少满足以下条件：1)能够表征参试机组具备中等驾驶技巧和机型用户代表性；2)参试机组套数具备统计学意义。
13、进一步的，比对场景集中的各个场景试飞和模拟器试验以采集主观数据和客观数据，客观数据包括心率、眼动、手部动作、声音，主观数据由机组对工作负荷进行主观评价，包括填写bedford表、nasa-tlx表、机组意见表。
14、进一步的，比对场景集中获得的主观数据和客观数据可用于对基准场景集的数据进行对比分析和印证。
15、进一步的，专项试飞采集的最小飞行机组的客观数据包括心率等数据，主观数据由机组对工作负荷进行主观评价，包括试验后填写nasa-tlx表等数据。
16、进一步的，验证场景集中的各个场景试飞和模拟器试验以采集主观数据和客观数据，客观数据包括心率、眼动、手部动作、声音，主观数据由机组对工作负荷进行主观评价，包括填写bedford表、nasa-tlx表、机组意见表。
17、本发明具有以下有益效果：
18、通过定义飞行场景集、验证场景集和比对场景集，方法有效地筛选出了适合用于评估的场景，包括正常运行、低风险故障和高工作负荷情况。上述方法有助于捕捉到新机型可能面临的多样化操作环境和工作负荷。
19、方法结合了飞机级安全性分析(fha)、机型典型运行环境、复杂设计特征、最小主设备清单(mmel)、飞行任务和机组职责等多个因素进行分析。确保了评估方法的全面性和综合性，能够涵盖新机型可能面临的各种操作场景和工作负荷情况。
20、通过试飞和模拟器试验，采集包括心率、眼动、手部动作、声音等客观数据，以及机组对工作负荷的主观评价，如nasa-tlx表等。这种综合的数据采集和分析方法有助于全面评估新机型的工作负荷是否合理，从而提高了适航审查的效率和准确性。
21、根据机组的飞行经历、年龄、背景等因素，挑选合适的参试机组，确保了评估的代表性和统计学意义。这有助于评估结果的泛化性和适用性，同时保证了数据的可靠性和可信度。该方法通过建立相互印证和比对分析的方式，解决了新机型工作负荷评估中的无参考设计和取证难题。上述方法不仅提升了适航安全性的保证，也确保了新机型的操作工作负荷水平符合适航标准和安全要求。
22、综上，本方法综合各维度的运行场景综合考量，采用分析、试飞、模拟器试验的方式，通过相互印证和比对分析及试验，解决了无参考设计的新机型工作负荷评估适航取证的难题，提升适航审查效率，保证新机型工作负荷水平具有适航安全性。
1.基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，包括场景分析和工作负荷评估试验和试飞，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，从飞机级安全性分析(fha)结果、机型典型运行环境、复杂设计特征、最小主设备清单(mmel)、典型飞行任务和飞行机组职责分工进行分析，并结合ccar 25附录d规定的机组基本工作职能和运行类型，挑选形成验证场景集(5)。
3.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，对验证场景进行时间线分析和工作负荷严苛性评估，在所有验证场景集(5)中挑选出工作负荷最高的几个场景，纳入基准场景集(6)。
4.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，于验证场景集(5)中挑选出典型的正常运行场景和低风险故障场景，形成比对场景集(7)。
5.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，选择适合套数的参试机组，至少满足以下条件：1)能够表征参试机组具备中等驾驶技巧和机型目标用户代表性；2)参试机组套数具备统计学意义。
6.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，比对场景集(7)中的各个场景试飞和模拟器试验以采集主观数据和客观数据，客观数据包括心率、眼动、手部动作、声音，主观数据由机组对工作负荷进行主观评价，包括填写bedford表、nasa-tlx表、机组意见表。
7.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，比对场景集(7)中获得的主观数据和客观数据可用于对基准场景集(5)的数据进行对比分析和印证。
8.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，专项试飞采集的最小飞行机组的客观数据包括心率等数据，主观数据由机组对工作负荷进行主观评价，包括试验后填写nasa-tlx表等数据。
9.根据权利要求1所述的基于独立评估策略的新机型工作负荷评估适航符合性验证方法，其特征在于，验证场景集(5)中的各个场景试飞和模拟器试验以采集主观数据和客观数据，客观数据包括心率、眼动、手部动作、声音，主观数据由机组对工作负荷进行主观评价，包括填写bedford表、nasa-tlx表、机组意见表。
