超级军网：“座舱”与“空战”-----战斗机驾驶舱显示/ 控制技术 ...
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/02 04:47:50
战斗机驾驶舱显示/ 控制技术的发展
Development of Display and Control Technology of Fighter Cockpit 头盔显示器和大尺寸有源阵液晶显示器是未来战斗机驾驶舱的显示方式，而今天普遍采用的平显从JSF开始将逐步退出战斗机驾驶舱 第四代战斗机F-22以及 三代半战斗机"台风"、"阵风"和JAS39有一个共同特点是单座机。在未来战争中，仅由一名飞行员完成目前需要由二人（例如F-14、F-15E）完成的复杂作战任务，这无疑对驾驶舱人机接口的显示/控制系统提出了更高的要求。因此，为了减轻驾驶员的工作负荷和增强其情况了解（SA），这些战斗机都尽可能地采用或分阶段地逐步采用成熟的先进显示/控制新技术。JSF无疑吸取了前辈的成功经验及预研成果，进一步广泛采用现代先进显示控制新技术，使工作负荷繁重的单座攻击机驾驶员处境有所改善。从JSF的驾驶舱显示/控制系统中我们不难看出未来飞机驾驶舱显示/控制技术的发展动向。 战斗机驾驶舱布局仍以F-18为基础 1978年服役的F-18战斗机尽管几经改型，不断改用一些先进的显示/控制新技术，例如全息平视显示器、彩色阴极射线管、有源矩阵液晶显示器和触敏控制技术，但是其仪表板布局未变。仪表板中上部为平视显示器，左、中、右是3个多功能显示器，即所谓的"一平三下"，3个多功能下视显示器呈"Y"型布局。 从总体上看，上述新战斗机之中最接近F-18驾驶舱仪表板布局的是"台风"和JAS39，F-22增加了一个多功能显示器，"阵风"则改用新型准直正视显示器，使3个显示器横向几乎一字排列。 可以看出，F-18驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局仍是21世纪初战斗机驾驶舱布局的基础。这里关键性因素或者说制约性因素是采用平视显示器及正前方控制板。 平视飞行握杆操纵原则不变现代战斗机近距作战和大过载机动飞行时，确保驾驶员视距情况了解和有效操纵飞机的可靠方法是：驾驶员两眼注视平视显示器，双手不离开驾驶杆和油门杆，即所谓"平视飞行"握杆操纵。平视显示器作为主飞行显示仪表，握杆操纵控制器作为主控制器在上述战斗机中无一例外。 近些年来，头盔显示器技术日趋成熟。 特别是随着大离轴角空空导弹的出现，平视显示器视场的不适应性日渐突出，头盔显示器大有取代平视显示器之势。但平视显示器和头盔显示器在保证驾驶员"平视飞行"上的作用是一致的。从近些年来平视显示器、头盔显示器和握杆操纵控制器在战斗机、攻击机、武装直升机、运输机等不断推广应用的趋势来看，平视飞行握杆操纵恐怕仍将成为有人驾驶战术飞机的不变原则。 视距情况了解更需要头盔显示器平视显示器是现在及今后一段时间内战斗机视距情况了解必备的主飞行显示仪表。先进战斗机采用的单片曲面全息显示屏广角全息平视显示器，视场为30°（水平）×20°（垂直），其单色高亮度小型阴极射线管，不仅能显示笔划形式字符而且能显示光栅扫描前视红外图像。 不过，平视显示器存在两大缺点。首先是体积偏大，占用了仪表板中上部较大的最佳视区，这就使仪表板无法再容纳大型下视显示器。其次是视场小，虽然广角全息平视显示器的视场已达到30°×20°量级，但仍满足不了大离轴角搜索、跟踪、瞄准和发射大离轴角制导武器的需要。 大离轴角空对空导弹的出现以及俄国米格-29和苏-27战斗机装备头盔瞄准具的刺激，使西方在九十年代初掀起了头盔显示器研制和使用的高潮。欧、美新研制和改型战斗机纷纷采用或计划采用头盔显示器。这些头盔显示器普遍采用12.7毫米直径高亮度单色阴极射线管，以笔划法显示飞行和武器瞄准字符，用于昼夜间作战，形成第二代昼间型头盔显示器；有的还能用光栅扫描显示大视场的前视红外图像进行昼夜全天候作战，形成第三代全天候型头盔显示器。 头盔显示器可以认为是安装在活动基座上的平视显示器。除了利用头位跟踪器为武器瞄准系统提供驾驶员视线指引信息之外，其显示功能与平视显示器基本相同。现阶段，头盔显示器尚需接受广泛和长期实际作战使用考验，难以完全取代平视显示器，实现视距战术情况了解，稳妥的方法是先以平视显示器为主和以头盔显示器为辅；进一步的发展是以头盔显示器为主和以低矮型平视显示器为辅；随着头盔显示器技术的成熟和性能提高，最终取代平视显示器。近年来，随着头盔显示器的快速发展，有预测说在5年内作战飞机和直升机可能不再需要平视显示器了，美国也正在考虑在JSF上用头盔显示器取代平视显示器。 超视距情况了解需大型下视显示器战斗机驾驶员的超视距情况了解，一般指本机周围大约300千米范围内球形空间内敌、友的作战态势，它需要借助机内外各种探测器和信息源获取信息。就当前美国战斗机而言，将主要通过机载雷达，电子战和联合战术信息分布系统获取的信息，分别显示在3个下视显示器上。以八十年代研制的现役F-15E战斗机为例，该机和F-18一样也采用"一平三下"的"Y"型驾驶舱仪表板布局，其电子战数据显示在左多功能显示器上，雷达数据则显示在右多功能显示器上，而联合战术信息分布系统的数据显示在中下彩色多功能显示器上。问题不仅仅在于3个主探测器的数据分别显示在3个显示器上，关键是存在3种不同比例尺和作用距离（电子战为80千米、雷达为130千米、联合战术信息分布系统为320千米）和2种视图（雷达为B型显示、电子战和联合战术信息分布系统为水平面视图）。这就需要驾驶员在头脑中对上述数据加以融合，无疑加重了工作负荷。 目前最切实可行的显示方案是，在地图显示的基础上叠加导航、战术和情报等数据，显示本机周围的俯视平面图，一般把这种多功能下视显示器称为战术情况显示器或情况显示器。当然，要解决不同作用距离和比例尺问题，必须要求显示器有足够大。 据美国全景驾驶舱控制/显示系统（PCCADS）计划中的研究结论，超视距全局情况了解最终应以"大图像"--横贯全仪表板的大屏幕显示器来实现。这种"大图像"显示器不仅可以显示平面视图，也可以显示3维视图；不仅可以显示全屏图像，也可以分屏或镶嵌插图。 由于当前还无法制造出高46厘米，宽61厘米（面积约为2806平方厘米）的大型直读式显示器（例如有源矩阵液晶显示器），所以提出了PCCADS 2000近期方案"驾驶舱"2000。这一近期方案最初采用一个25.4厘米×25.4厘米或更大的主多功能显示器，其左、右各装一个127毫米×127毫米或152毫米×152毫米的辅助多功能显示器；最后修改为并排装两个254毫米×254毫米或更大的多功能显示器。 应当指出，波音公司的JSF方案正是采用并排安装两个203毫米×254毫米矩形有源矩阵液晶显示多功能显示器，基本实现了"驾驶舱"2000近期方案，从而实现驾驶员超视距全局情况了解。 有源矩阵液晶显示器居统治地位飞机驾驶舱显示仪表的电子化，即玻璃驾驶舱始于采用阴极射线管。但是对于窄小的驾驶舱特别是战斗机驾驶舱来说，阴极射线管过于笨重，特别是纵向尺寸太大，使大型显示器安装受到限制。而平板显示器的纵向尺寸小，已成为取代阴极射线管的最佳候选显示器件。八十年代以来，有源矩阵液晶显示器技术迅速进步，日渐成熟，在平板显示器领域中逐渐占据统治地位。九十年代，自波音777客机全面采用非晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器以来，飞机驾驶舱显示仪表进入了液晶综合电子显示系统时代。与阴极射线管相比，有源矩阵液晶显示器具有体积、重量和功耗减半，可靠性倍增等显著优点。有源矩阵液晶显示器取代阴极射线管和常规机电仪表的发展趋势已不可逆转。 就机载显示器而言，目前在平板显示器大家族中，电致发光显示器（EL）和发光二极管显示器（LED）无法与有源矩阵液晶显示器相匹敌。近些年发展起来的场发射显示器（FED）以及新出现的有机发光二极管（OLED）虽然具有很诱人的优点，前景看好，但尚未解决某些重大技术关键，近期无法与液晶显示器抗衡。 不论新机研制还是老机改装，目前几乎都采用有源矩阵液晶显示器。值得一提是，军用机载液晶显示器与其他军用航空电子一样，由于要求苛刻而用量少，面临来源枯竭的困境，其制造厂商不是倒闭，就是不愿制造而转产民用显示器。这就迫使航空电子显示系统制造厂商和军方等用户纷纷采用开放系统结构（OSA）和商用成品（COTS）液晶显示器，直接或加以改造后用于客机、军用运输机，甚至高性能作战飞机。这也是当前重要的发展趋势。 结论现代战斗机驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局的制约性因素在于： （1）平视显示器占据仪表板中上部最佳视区，因而难以在仪表板中央再容纳大型显示器； （2）有源矩阵液晶显示器当前的制造水平限制了下视显示器难以达到期望的254毫米×254毫米或更大尺寸。 用头盔显示器代替平视显示器，或者至少以头盔显示器为主以低矮型平视显示器为辅，从而让出仪表板中央的空间；同时制造出更大型有源矩阵液晶显示器，那么就能够在仪表板安装融合多探测器数据的大型多功能下视显示器，向"大图像"目标迈进一步。 应该说，头盔显示器和大型有源矩阵液晶显示器是未来驾驶舱显示系统改革的方向。
本文作者以一个试飞员的亲身体会和独特视角，从几个方面讨论了人机界面设计中应遵循的原则，并提出安全、高效、舒适的要求是相辅相成的观点
驾驶舱人机界面对飞行 的影响不仅是指其对飞行员体力、心理和意识活动的影响，而且将直接影响飞行员的工作效率和飞行安全。人机界面设计的复杂性在于，使用界面的是人，界面合适与否要通过人的使用来证明。
安全是人机界面设计的第一原则
飞行的安全性要求是飞行的第一要求。决定安全的因素极为复杂，有外界环境的因素，有飞机及各系统的因素，也有人的因素等等，其中人的因素最为复杂。评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行。
● 是否对飞行员有直接的生理伤害
飞行员的整个飞行过程包括进出驾驶舱、起飞、机动飞行、仪表飞行、武器发射、着陆、迫降、跳伞等，在这些过程中，人机界面可能会给飞行员的生理造成伤害，这是设计人员在驾驶舱的设计过程中要尽力避免的。例如：驾驶舱的裸露表面是否有尖锐表面，可能造成飞行员的肉体划伤；飞行员约束系统能否在高过载情况下（如冲击、撞击等）免除或尽量减轻飞行员遭受的过载和撞击损伤；在弹射跳伞时，驾驶舱系统是否会对飞行员造成直接或间接地伤害，如勒伤、划伤、碰伤，吹伤等；飞机设备是否易于破损而造成对飞行员的伤害，如舱盖破损、系统漏电、着火、减压、低温冻伤、缺氧等。
● 是否易于造成飞行员的错误
飞行员是人而不是机器，判断和使用上的错误在所难免，因此驾驶舱设计应具有一定的容错和防错性。例如：设备的功能模块化布局，使人机界面更加合理，具有逻辑性，避免飞行员的误动；危险开关的特别提示，提醒飞行员防止误动，位置也应放在特殊位置，尽量远离常用电门，并设置防错台阶，防止飞行员操纵其他电门时碰挂；在逻辑设计上下工夫，使飞行员的某些误动无效，如地面收起落架，空中放伞等；仪表、显示器的合理设计，避免飞行员的错误判读；危险状态和错误操纵的提示，使飞行员及时发现故障和错误，尽快改正。
● 能克服复杂环境带来的危险
环境对飞行的安全影响很大，要使飞机具有在复杂环境中飞行的能力，对于人机界面来说，最重要的是能够克服低能见度和云对飞行的影响。这就要求飞机的导航界面能够在低气象条件下准确地引导飞机飞向着陆机场，并安全着陆；驾驶舱的姿态画面良好，便于飞行员判明飞机姿态，不易造成飞行员错觉。
● 故障下的安全飞行
飞机的各个系统的故障在飞行中是不可避免的，从设计和工艺的角度，我们要尽可能地提高系统的可靠性，减少设备的故障率。同时从人机界面设计的角度，我们应该实现余度设计，对于重点的系统、显示器、仪表，要采用多余度设计，例如姿态显示有平显、电子飞行仪表、备份仪表等；起落架系统有正常放、应急放；弹射系统有正常弹射、应急弹射等。
高效是现代战争对军机的基本要求
从人机界面设计的角度讲，高效的要求应体现在以下几个方面。
● 显示系统应显示飞行员最关心的信息
传统飞机的驾驶舱显示系统提供的信息是非常有限的，飞行员的工作负荷普遍较高。现代航空电子系统和综合火控系统大大增加了驾驶舱显示系统的信息量，使得飞行员的工作负荷明显降低。如"一平三下"的多功能显示系统，声、光、文字信息一体化的综合告警系统等等。
如何有效地利用有限的驾驶舱空间，为飞行员提供更多有用的信息，也是设计人员和飞行员共同的课题。要根据不同的飞行阶段，为飞行员提供他们最需要的信息。例如在整个飞行过程中，姿态信息是飞行员最关心的，在巡航阶段飞行员最关心的是飞机的位置和飞机气动参数，因此在巡航阶段显示画面主要提供的应是姿态、气动和位置信息。在攻击作战阶段，飞行员最关心的是目标和武器方面的信息，因此显示画面除了必要的姿态和飞行参数外，主要应显示与攻击有关的信息。在飞机出现故障时，飞行员最关心的是故障信息。可见，显示系统要根据飞行员的需要，提供给他们最关心的信息。
● 提供一个友好的显示界面
驾驶舱的显示系统要提供给飞行员最直观、最形象的信息，目的是使飞行员迅速而准确地获取信息。如平显图像的标准化，导航画面的地图化，数字信息的模拟化，文字信息的汉化等等。从优化设计的角度，还要考虑显示画面的清晰度和逻辑性，各个画面的位置的合理安排，画面字符的可读性等。另外画面的切换和调整要方便快捷。为了真正实现人机界面的优化设计，飞行员应当参与驾驶舱的设计和评估。而且飞行员本身在评价人机界面时要客观全面，不能受传统飞机驾驶舱布局和以往的飞行习惯的局限。为了获得客观合理的评估意见，应请多名飞行员参与试验，以获得统计的数据。
● 飞行员要能够迅速有效地控制各个系统
驾驶舱内的电门、开关、把手数量较多、功能不一，使用也非常频繁。为了使飞行员能够迅速而正确地使用，在设计上应考虑根据功能的不同合理布置：操纵部件要有较好的可达性；采用HOTAS设计，飞行员手不离杆就能实现各个系统的开关和功能的转换； 常用的电门把手要安排在方便飞行员使用的位置； 操纵部件的使用要方便灵活；操纵部件的扳动或移动方向要符合飞行员的生理习惯。
舒适度是一个不可忽视的因素
现代科技以人为本，在现代军机的设计中也越来越多地考虑人的因素。人机界面的舒适与否不仅仅是感觉的问题，它也影响到人的心理和生理状况，直接关系到飞行员能力的发挥，甚至关系的飞行的安全，我们决不可小视。飞行员对舒适度的感知有理性的一面，更有感性的一面，这个问题非常复杂又不可回避。
视觉因素--和谐愉悦的驾驶舱外观
我们有这样的感受：和谐的色彩和形象给人一种平静愉悦的感觉，而灰暗杂乱的环境给人一种焦灼不安的感觉。飞行员对驾驶舱外观的感受也是同样的。在驾驶舱外观设计上应注意：界面外表要圆滑平整，显示器、仪表、设备的布置要和谐而有规律，驾驶舱内的色彩要和谐统一，飞行员的视野要开阔，驾驶舱内灯光要柔和。
听觉因素 -- 安静的驾驶舱
强烈的噪音会使人急躁并易于疲劳。驾驶舱的噪音是不可避免的，问题是怎样减小飞行员所承受的噪音。要分清噪音的来源，分别对待，即：提高通信系统的性能和质量，减小无线电噪音；调整发动机，减小发动机的噪音； 改进头盔提高头盔降噪功能；增加飞机的结构强度，避免飞机振动的嗡鸣声。
触觉因素 --座椅和飞行装备的舒适性
座椅和飞行装备的舒适性是人机界面舒适性的重要环节。它包括座椅的外形要与飞行员的身体相适宜，无挤压妨碍；伞带的松紧要适中，穿伞无不适感；头盔的大小、形状适宜，面罩柔软舒适； 抗荷服、代偿服穿着舒适，抗荷系统、代偿系统功能良好。
空间因素 -- 宽阔的驾驶舱
狭小的空间会给人一种压抑的感觉，飞行员对环境空间的感觉是非常灵敏的。给飞行员一个稍宽阔一点的环境，使他们有活动身体的空间是非常重要的，稍高一些的坐姿，使飞行员有一个开阔的视野，也会使飞行员产生一种空间开阔的感觉。这些都将利于改善飞行员的舒适感。
安全高效舒适之间的关系
在人机界面的设计中设计人员首先考虑的是功能和性能，也就是高效的原则，对安全和舒适的问题往往容易忽略，或不够重视。其实这三个方面是互相关联互相影响的，在设计过程中应该通盘考虑。
首先，一个安全的驾驶舱环境，能够减少飞行员的顾虑，使其把大部分精力用在飞行上，工作的效率必然会提高。否则，飞行员要考虑动作不要失误，不要看错数据，还要花很大的精力去飞行，工作负荷增加，效率也就必然很低。在一种不安的状态下飞行，飞行员的心理压力很大，工作负荷不可能减轻，在这种不良心态下飞行员很难有舒适的感觉。
反之，一个友好而高效的驾驶舱界面，使飞行员的飞行工作得心应手，高信息量的显示，使飞行员能够全面地监控飞机的各个系统。这样飞行员出现错误的概率就会降低，一旦出现故障也能及时发现正确处置。高效的驾驶舱界面使飞行员的工作负荷降低，减少疲劳，心理压力也较小，在一种愉悦的状态下飞行，飞行员自然有一种舒适的感觉。
舒适的驾驶舱环境能使飞行员精力旺盛，动作协调，发现问题迅速，头脑冷静，处理问题准确，这样，必然减少出现错误的机会。
因此，在驾驶舱人机界面的设计中要三者兼顾，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的驾驶舱界面。战斗机驾驶舱显示/ 控制技术的发展
Development of Display and Control Technology of Fighter Cockpit 头盔显示器和大尺寸有源阵液晶显示器是未来战斗机驾驶舱的显示方式，而今天普遍采用的平显从JSF开始将逐步退出战斗机驾驶舱 第四代战斗机F-22以及 三代半战斗机"台风"、"阵风"和JAS39有一个共同特点是单座机。在未来战争中，仅由一名飞行员完成目前需要由二人（例如F-14、F-15E）完成的复杂作战任务，这无疑对驾驶舱人机接口的显示/控制系统提出了更高的要求。因此，为了减轻驾驶员的工作负荷和增强其情况了解（SA），这些战斗机都尽可能地采用或分阶段地逐步采用成熟的先进显示/控制新技术。JSF无疑吸取了前辈的成功经验及预研成果，进一步广泛采用现代先进显示控制新技术，使工作负荷繁重的单座攻击机驾驶员处境有所改善。从JSF的驾驶舱显示/控制系统中我们不难看出未来飞机驾驶舱显示/控制技术的发展动向。 战斗机驾驶舱布局仍以F-18为基础 1978年服役的F-18战斗机尽管几经改型，不断改用一些先进的显示/控制新技术，例如全息平视显示器、彩色阴极射线管、有源矩阵液晶显示器和触敏控制技术，但是其仪表板布局未变。仪表板中上部为平视显示器，左、中、右是3个多功能显示器，即所谓的"一平三下"，3个多功能下视显示器呈"Y"型布局。 从总体上看，上述新战斗机之中最接近F-18驾驶舱仪表板布局的是"台风"和JAS39，F-22增加了一个多功能显示器，"阵风"则改用新型准直正视显示器，使3个显示器横向几乎一字排列。 可以看出，F-18驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局仍是21世纪初战斗机驾驶舱布局的基础。这里关键性因素或者说制约性因素是采用平视显示器及正前方控制板。 平视飞行握杆操纵原则不变现代战斗机近距作战和大过载机动飞行时，确保驾驶员视距情况了解和有效操纵飞机的可靠方法是：驾驶员两眼注视平视显示器，双手不离开驾驶杆和油门杆，即所谓"平视飞行"握杆操纵。平视显示器作为主飞行显示仪表，握杆操纵控制器作为主控制器在上述战斗机中无一例外。 近些年来，头盔显示器技术日趋成熟。 特别是随着大离轴角空空导弹的出现，平视显示器视场的不适应性日渐突出，头盔显示器大有取代平视显示器之势。但平视显示器和头盔显示器在保证驾驶员"平视飞行"上的作用是一致的。从近些年来平视显示器、头盔显示器和握杆操纵控制器在战斗机、攻击机、武装直升机、运输机等不断推广应用的趋势来看，平视飞行握杆操纵恐怕仍将成为有人驾驶战术飞机的不变原则。 视距情况了解更需要头盔显示器平视显示器是现在及今后一段时间内战斗机视距情况了解必备的主飞行显示仪表。先进战斗机采用的单片曲面全息显示屏广角全息平视显示器，视场为30°（水平）×20°（垂直），其单色高亮度小型阴极射线管，不仅能显示笔划形式字符而且能显示光栅扫描前视红外图像。 不过，平视显示器存在两大缺点。首先是体积偏大，占用了仪表板中上部较大的最佳视区，这就使仪表板无法再容纳大型下视显示器。其次是视场小，虽然广角全息平视显示器的视场已达到30°×20°量级，但仍满足不了大离轴角搜索、跟踪、瞄准和发射大离轴角制导武器的需要。 大离轴角空对空导弹的出现以及俄国米格-29和苏-27战斗机装备头盔瞄准具的刺激，使西方在九十年代初掀起了头盔显示器研制和使用的高潮。欧、美新研制和改型战斗机纷纷采用或计划采用头盔显示器。这些头盔显示器普遍采用12.7毫米直径高亮度单色阴极射线管，以笔划法显示飞行和武器瞄准字符，用于昼夜间作战，形成第二代昼间型头盔显示器；有的还能用光栅扫描显示大视场的前视红外图像进行昼夜全天候作战，形成第三代全天候型头盔显示器。 头盔显示器可以认为是安装在活动基座上的平视显示器。除了利用头位跟踪器为武器瞄准系统提供驾驶员视线指引信息之外，其显示功能与平视显示器基本相同。现阶段，头盔显示器尚需接受广泛和长期实际作战使用考验，难以完全取代平视显示器，实现视距战术情况了解，稳妥的方法是先以平视显示器为主和以头盔显示器为辅；进一步的发展是以头盔显示器为主和以低矮型平视显示器为辅；随着头盔显示器技术的成熟和性能提高，最终取代平视显示器。近年来，随着头盔显示器的快速发展，有预测说在5年内作战飞机和直升机可能不再需要平视显示器了，美国也正在考虑在JSF上用头盔显示器取代平视显示器。 超视距情况了解需大型下视显示器战斗机驾驶员的超视距情况了解，一般指本机周围大约300千米范围内球形空间内敌、友的作战态势，它需要借助机内外各种探测器和信息源获取信息。就当前美国战斗机而言，将主要通过机载雷达，电子战和联合战术信息分布系统获取的信息，分别显示在3个下视显示器上。以八十年代研制的现役F-15E战斗机为例，该机和F-18一样也采用"一平三下"的"Y"型驾驶舱仪表板布局，其电子战数据显示在左多功能显示器上，雷达数据则显示在右多功能显示器上，而联合战术信息分布系统的数据显示在中下彩色多功能显示器上。问题不仅仅在于3个主探测器的数据分别显示在3个显示器上，关键是存在3种不同比例尺和作用距离（电子战为80千米、雷达为130千米、联合战术信息分布系统为320千米）和2种视图（雷达为B型显示、电子战和联合战术信息分布系统为水平面视图）。这就需要驾驶员在头脑中对上述数据加以融合，无疑加重了工作负荷。 目前最切实可行的显示方案是，在地图显示的基础上叠加导航、战术和情报等数据，显示本机周围的俯视平面图，一般把这种多功能下视显示器称为战术情况显示器或情况显示器。当然，要解决不同作用距离和比例尺问题，必须要求显示器有足够大。 据美国全景驾驶舱控制/显示系统（PCCADS）计划中的研究结论，超视距全局情况了解最终应以"大图像"--横贯全仪表板的大屏幕显示器来实现。这种"大图像"显示器不仅可以显示平面视图，也可以显示3维视图；不仅可以显示全屏图像，也可以分屏或镶嵌插图。 由于当前还无法制造出高46厘米，宽61厘米（面积约为2806平方厘米）的大型直读式显示器（例如有源矩阵液晶显示器），所以提出了PCCADS 2000近期方案"驾驶舱"2000。这一近期方案最初采用一个25.4厘米×25.4厘米或更大的主多功能显示器，其左、右各装一个127毫米×127毫米或152毫米×152毫米的辅助多功能显示器；最后修改为并排装两个254毫米×254毫米或更大的多功能显示器。 应当指出，波音公司的JSF方案正是采用并排安装两个203毫米×254毫米矩形有源矩阵液晶显示多功能显示器，基本实现了"驾驶舱"2000近期方案，从而实现驾驶员超视距全局情况了解。 有源矩阵液晶显示器居统治地位飞机驾驶舱显示仪表的电子化，即玻璃驾驶舱始于采用阴极射线管。但是对于窄小的驾驶舱特别是战斗机驾驶舱来说，阴极射线管过于笨重，特别是纵向尺寸太大，使大型显示器安装受到限制。而平板显示器的纵向尺寸小，已成为取代阴极射线管的最佳候选显示器件。八十年代以来，有源矩阵液晶显示器技术迅速进步，日渐成熟，在平板显示器领域中逐渐占据统治地位。九十年代，自波音777客机全面采用非晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器以来，飞机驾驶舱显示仪表进入了液晶综合电子显示系统时代。与阴极射线管相比，有源矩阵液晶显示器具有体积、重量和功耗减半，可靠性倍增等显著优点。有源矩阵液晶显示器取代阴极射线管和常规机电仪表的发展趋势已不可逆转。 就机载显示器而言，目前在平板显示器大家族中，电致发光显示器（EL）和发光二极管显示器（LED）无法与有源矩阵液晶显示器相匹敌。近些年发展起来的场发射显示器（FED）以及新出现的有机发光二极管（OLED）虽然具有很诱人的优点，前景看好，但尚未解决某些重大技术关键，近期无法与液晶显示器抗衡。 不论新机研制还是老机改装，目前几乎都采用有源矩阵液晶显示器。值得一提是，军用机载液晶显示器与其他军用航空电子一样，由于要求苛刻而用量少，面临来源枯竭的困境，其制造厂商不是倒闭，就是不愿制造而转产民用显示器。这就迫使航空电子显示系统制造厂商和军方等用户纷纷采用开放系统结构（OSA）和商用成品（COTS）液晶显示器，直接或加以改造后用于客机、军用运输机，甚至高性能作战飞机。这也是当前重要的发展趋势。 结论现代战斗机驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局的制约性因素在于： （1）平视显示器占据仪表板中上部最佳视区，因而难以在仪表板中央再容纳大型显示器； （2）有源矩阵液晶显示器当前的制造水平限制了下视显示器难以达到期望的254毫米×254毫米或更大尺寸。 用头盔显示器代替平视显示器，或者至少以头盔显示器为主以低矮型平视显示器为辅，从而让出仪表板中央的空间；同时制造出更大型有源矩阵液晶显示器，那么就能够在仪表板安装融合多探测器数据的大型多功能下视显示器，向"大图像"目标迈进一步。 应该说，头盔显示器和大型有源矩阵液晶显示器是未来驾驶舱显示系统改革的方向。
本文作者以一个试飞员的亲身体会和独特视角，从几个方面讨论了人机界面设计中应遵循的原则，并提出安全、高效、舒适的要求是相辅相成的观点
驾驶舱人机界面对飞行 的影响不仅是指其对飞行员体力、心理和意识活动的影响，而且将直接影响飞行员的工作效率和飞行安全。人机界面设计的复杂性在于，使用界面的是人，界面合适与否要通过人的使用来证明。
安全是人机界面设计的第一原则
飞行的安全性要求是飞行的第一要求。决定安全的因素极为复杂，有外界环境的因素，有飞机及各系统的因素，也有人的因素等等，其中人的因素最为复杂。评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行。
● 是否对飞行员有直接的生理伤害
飞行员的整个飞行过程包括进出驾驶舱、起飞、机动飞行、仪表飞行、武器发射、着陆、迫降、跳伞等，在这些过程中，人机界面可能会给飞行员的生理造成伤害，这是设计人员在驾驶舱的设计过程中要尽力避免的。例如：驾驶舱的裸露表面是否有尖锐表面，可能造成飞行员的肉体划伤；飞行员约束系统能否在高过载情况下（如冲击、撞击等）免除或尽量减轻飞行员遭受的过载和撞击损伤；在弹射跳伞时，驾驶舱系统是否会对飞行员造成直接或间接地伤害，如勒伤、划伤、碰伤，吹伤等；飞机设备是否易于破损而造成对飞行员的伤害，如舱盖破损、系统漏电、着火、减压、低温冻伤、缺氧等。
● 是否易于造成飞行员的错误
飞行员是人而不是机器，判断和使用上的错误在所难免，因此驾驶舱设计应具有一定的容错和防错性。例如：设备的功能模块化布局，使人机界面更加合理，具有逻辑性，避免飞行员的误动；危险开关的特别提示，提醒飞行员防止误动，位置也应放在特殊位置，尽量远离常用电门，并设置防错台阶，防止飞行员操纵其他电门时碰挂；在逻辑设计上下工夫，使飞行员的某些误动无效，如地面收起落架，空中放伞等；仪表、显示器的合理设计，避免飞行员的错误判读；危险状态和错误操纵的提示，使飞行员及时发现故障和错误，尽快改正。
● 能克服复杂环境带来的危险
环境对飞行的安全影响很大，要使飞机具有在复杂环境中飞行的能力，对于人机界面来说，最重要的是能够克服低能见度和云对飞行的影响。这就要求飞机的导航界面能够在低气象条件下准确地引导飞机飞向着陆机场，并安全着陆；驾驶舱的姿态画面良好，便于飞行员判明飞机姿态，不易造成飞行员错觉。
● 故障下的安全飞行
飞机的各个系统的故障在飞行中是不可避免的，从设计和工艺的角度，我们要尽可能地提高系统的可靠性，减少设备的故障率。同时从人机界面设计的角度，我们应该实现余度设计，对于重点的系统、显示器、仪表，要采用多余度设计，例如姿态显示有平显、电子飞行仪表、备份仪表等；起落架系统有正常放、应急放；弹射系统有正常弹射、应急弹射等。
高效是现代战争对军机的基本要求
从人机界面设计的角度讲，高效的要求应体现在以下几个方面。
● 显示系统应显示飞行员最关心的信息
传统飞机的驾驶舱显示系统提供的信息是非常有限的，飞行员的工作负荷普遍较高。现代航空电子系统和综合火控系统大大增加了驾驶舱显示系统的信息量，使得飞行员的工作负荷明显降低。如"一平三下"的多功能显示系统，声、光、文字信息一体化的综合告警系统等等。
如何有效地利用有限的驾驶舱空间，为飞行员提供更多有用的信息，也是设计人员和飞行员共同的课题。要根据不同的飞行阶段，为飞行员提供他们最需要的信息。例如在整个飞行过程中，姿态信息是飞行员最关心的，在巡航阶段飞行员最关心的是飞机的位置和飞机气动参数，因此在巡航阶段显示画面主要提供的应是姿态、气动和位置信息。在攻击作战阶段，飞行员最关心的是目标和武器方面的信息，因此显示画面除了必要的姿态和飞行参数外，主要应显示与攻击有关的信息。在飞机出现故障时，飞行员最关心的是故障信息。可见，显示系统要根据飞行员的需要，提供给他们最关心的信息。
● 提供一个友好的显示界面
驾驶舱的显示系统要提供给飞行员最直观、最形象的信息，目的是使飞行员迅速而准确地获取信息。如平显图像的标准化，导航画面的地图化，数字信息的模拟化，文字信息的汉化等等。从优化设计的角度，还要考虑显示画面的清晰度和逻辑性，各个画面的位置的合理安排，画面字符的可读性等。另外画面的切换和调整要方便快捷。为了真正实现人机界面的优化设计，飞行员应当参与驾驶舱的设计和评估。而且飞行员本身在评价人机界面时要客观全面，不能受传统飞机驾驶舱布局和以往的飞行习惯的局限。为了获得客观合理的评估意见，应请多名飞行员参与试验，以获得统计的数据。
● 飞行员要能够迅速有效地控制各个系统
驾驶舱内的电门、开关、把手数量较多、功能不一，使用也非常频繁。为了使飞行员能够迅速而正确地使用，在设计上应考虑根据功能的不同合理布置：操纵部件要有较好的可达性；采用HOTAS设计，飞行员手不离杆就能实现各个系统的开关和功能的转换； 常用的电门把手要安排在方便飞行员使用的位置； 操纵部件的使用要方便灵活；操纵部件的扳动或移动方向要符合飞行员的生理习惯。
舒适度是一个不可忽视的因素
现代科技以人为本，在现代军机的设计中也越来越多地考虑人的因素。人机界面的舒适与否不仅仅是感觉的问题，它也影响到人的心理和生理状况，直接关系到飞行员能力的发挥，甚至关系的飞行的安全，我们决不可小视。飞行员对舒适度的感知有理性的一面，更有感性的一面，这个问题非常复杂又不可回避。
视觉因素--和谐愉悦的驾驶舱外观
我们有这样的感受：和谐的色彩和形象给人一种平静愉悦的感觉，而灰暗杂乱的环境给人一种焦灼不安的感觉。飞行员对驾驶舱外观的感受也是同样的。在驾驶舱外观设计上应注意：界面外表要圆滑平整，显示器、仪表、设备的布置要和谐而有规律，驾驶舱内的色彩要和谐统一，飞行员的视野要开阔，驾驶舱内灯光要柔和。
听觉因素 -- 安静的驾驶舱
强烈的噪音会使人急躁并易于疲劳。驾驶舱的噪音是不可避免的，问题是怎样减小飞行员所承受的噪音。要分清噪音的来源，分别对待，即：提高通信系统的性能和质量，减小无线电噪音；调整发动机，减小发动机的噪音； 改进头盔提高头盔降噪功能；增加飞机的结构强度，避免飞机振动的嗡鸣声。
触觉因素 --座椅和飞行装备的舒适性
座椅和飞行装备的舒适性是人机界面舒适性的重要环节。它包括座椅的外形要与飞行员的身体相适宜，无挤压妨碍；伞带的松紧要适中，穿伞无不适感；头盔的大小、形状适宜，面罩柔软舒适； 抗荷服、代偿服穿着舒适，抗荷系统、代偿系统功能良好。
空间因素 -- 宽阔的驾驶舱
狭小的空间会给人一种压抑的感觉，飞行员对环境空间的感觉是非常灵敏的。给飞行员一个稍宽阔一点的环境，使他们有活动身体的空间是非常重要的，稍高一些的坐姿，使飞行员有一个开阔的视野，也会使飞行员产生一种空间开阔的感觉。这些都将利于改善飞行员的舒适感。
安全高效舒适之间的关系
在人机界面的设计中设计人员首先考虑的是功能和性能，也就是高效的原则，对安全和舒适的问题往往容易忽略，或不够重视。其实这三个方面是互相关联互相影响的，在设计过程中应该通盘考虑。
首先，一个安全的驾驶舱环境，能够减少飞行员的顾虑，使其把大部分精力用在飞行上，工作的效率必然会提高。否则，飞行员要考虑动作不要失误，不要看错数据，还要花很大的精力去飞行，工作负荷增加，效率也就必然很低。在一种不安的状态下飞行，飞行员的心理压力很大，工作负荷不可能减轻，在这种不良心态下飞行员很难有舒适的感觉。
反之，一个友好而高效的驾驶舱界面，使飞行员的飞行工作得心应手，高信息量的显示，使飞行员能够全面地监控飞机的各个系统。这样飞行员出现错误的概率就会降低，一旦出现故障也能及时发现正确处置。高效的驾驶舱界面使飞行员的工作负荷降低，减少疲劳，心理压力也较小，在一种愉悦的状态下飞行，飞行员自然有一种舒适的感觉。
舒适的驾驶舱环境能使飞行员精力旺盛，动作协调，发现问题迅速，头脑冷静，处理问题准确，这样，必然减少出现错误的机会。
因此，在驾驶舱人机界面的设计中要三者兼顾，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的驾驶舱界面。
Development of Display and Control Technology of Fighter Cockpit 头盔显示器和大尺寸有源阵液晶显示器是未来战斗机驾驶舱的显示方式，而今天普遍采用的平显从JSF开始将逐步退出战斗机驾驶舱 第四代战斗机F-22以及 三代半战斗机"台风"、"阵风"和JAS39有一个共同特点是单座机。在未来战争中，仅由一名飞行员完成目前需要由二人（例如F-14、F-15E）完成的复杂作战任务，这无疑对驾驶舱人机接口的显示/控制系统提出了更高的要求。因此，为了减轻驾驶员的工作负荷和增强其情况了解（SA），这些战斗机都尽可能地采用或分阶段地逐步采用成熟的先进显示/控制新技术。JSF无疑吸取了前辈的成功经验及预研成果，进一步广泛采用现代先进显示控制新技术，使工作负荷繁重的单座攻击机驾驶员处境有所改善。从JSF的驾驶舱显示/控制系统中我们不难看出未来飞机驾驶舱显示/控制技术的发展动向。 战斗机驾驶舱布局仍以F-18为基础 1978年服役的F-18战斗机尽管几经改型，不断改用一些先进的显示/控制新技术，例如全息平视显示器、彩色阴极射线管、有源矩阵液晶显示器和触敏控制技术，但是其仪表板布局未变。仪表板中上部为平视显示器，左、中、右是3个多功能显示器，即所谓的"一平三下"，3个多功能下视显示器呈"Y"型布局。 从总体上看，上述新战斗机之中最接近F-18驾驶舱仪表板布局的是"台风"和JAS39，F-22增加了一个多功能显示器，"阵风"则改用新型准直正视显示器，使3个显示器横向几乎一字排列。 可以看出，F-18驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局仍是21世纪初战斗机驾驶舱布局的基础。这里关键性因素或者说制约性因素是采用平视显示器及正前方控制板。 平视飞行握杆操纵原则不变现代战斗机近距作战和大过载机动飞行时，确保驾驶员视距情况了解和有效操纵飞机的可靠方法是：驾驶员两眼注视平视显示器，双手不离开驾驶杆和油门杆，即所谓"平视飞行"握杆操纵。平视显示器作为主飞行显示仪表，握杆操纵控制器作为主控制器在上述战斗机中无一例外。 近些年来，头盔显示器技术日趋成熟。 特别是随着大离轴角空空导弹的出现，平视显示器视场的不适应性日渐突出，头盔显示器大有取代平视显示器之势。但平视显示器和头盔显示器在保证驾驶员"平视飞行"上的作用是一致的。从近些年来平视显示器、头盔显示器和握杆操纵控制器在战斗机、攻击机、武装直升机、运输机等不断推广应用的趋势来看，平视飞行握杆操纵恐怕仍将成为有人驾驶战术飞机的不变原则。 视距情况了解更需要头盔显示器平视显示器是现在及今后一段时间内战斗机视距情况了解必备的主飞行显示仪表。先进战斗机采用的单片曲面全息显示屏广角全息平视显示器，视场为30°（水平）×20°（垂直），其单色高亮度小型阴极射线管，不仅能显示笔划形式字符而且能显示光栅扫描前视红外图像。 不过，平视显示器存在两大缺点。首先是体积偏大，占用了仪表板中上部较大的最佳视区，这就使仪表板无法再容纳大型下视显示器。其次是视场小，虽然广角全息平视显示器的视场已达到30°×20°量级，但仍满足不了大离轴角搜索、跟踪、瞄准和发射大离轴角制导武器的需要。 大离轴角空对空导弹的出现以及俄国米格-29和苏-27战斗机装备头盔瞄准具的刺激，使西方在九十年代初掀起了头盔显示器研制和使用的高潮。欧、美新研制和改型战斗机纷纷采用或计划采用头盔显示器。这些头盔显示器普遍采用12.7毫米直径高亮度单色阴极射线管，以笔划法显示飞行和武器瞄准字符，用于昼夜间作战，形成第二代昼间型头盔显示器；有的还能用光栅扫描显示大视场的前视红外图像进行昼夜全天候作战，形成第三代全天候型头盔显示器。 头盔显示器可以认为是安装在活动基座上的平视显示器。除了利用头位跟踪器为武器瞄准系统提供驾驶员视线指引信息之外，其显示功能与平视显示器基本相同。现阶段，头盔显示器尚需接受广泛和长期实际作战使用考验，难以完全取代平视显示器，实现视距战术情况了解，稳妥的方法是先以平视显示器为主和以头盔显示器为辅；进一步的发展是以头盔显示器为主和以低矮型平视显示器为辅；随着头盔显示器技术的成熟和性能提高，最终取代平视显示器。近年来，随着头盔显示器的快速发展，有预测说在5年内作战飞机和直升机可能不再需要平视显示器了，美国也正在考虑在JSF上用头盔显示器取代平视显示器。 超视距情况了解需大型下视显示器战斗机驾驶员的超视距情况了解，一般指本机周围大约300千米范围内球形空间内敌、友的作战态势，它需要借助机内外各种探测器和信息源获取信息。就当前美国战斗机而言，将主要通过机载雷达，电子战和联合战术信息分布系统获取的信息，分别显示在3个下视显示器上。以八十年代研制的现役F-15E战斗机为例，该机和F-18一样也采用"一平三下"的"Y"型驾驶舱仪表板布局，其电子战数据显示在左多功能显示器上，雷达数据则显示在右多功能显示器上，而联合战术信息分布系统的数据显示在中下彩色多功能显示器上。问题不仅仅在于3个主探测器的数据分别显示在3个显示器上，关键是存在3种不同比例尺和作用距离（电子战为80千米、雷达为130千米、联合战术信息分布系统为320千米）和2种视图（雷达为B型显示、电子战和联合战术信息分布系统为水平面视图）。这就需要驾驶员在头脑中对上述数据加以融合，无疑加重了工作负荷。 目前最切实可行的显示方案是，在地图显示的基础上叠加导航、战术和情报等数据，显示本机周围的俯视平面图，一般把这种多功能下视显示器称为战术情况显示器或情况显示器。当然，要解决不同作用距离和比例尺问题，必须要求显示器有足够大。 据美国全景驾驶舱控制/显示系统（PCCADS）计划中的研究结论，超视距全局情况了解最终应以"大图像"--横贯全仪表板的大屏幕显示器来实现。这种"大图像"显示器不仅可以显示平面视图，也可以显示3维视图；不仅可以显示全屏图像，也可以分屏或镶嵌插图。 由于当前还无法制造出高46厘米，宽61厘米（面积约为2806平方厘米）的大型直读式显示器（例如有源矩阵液晶显示器），所以提出了PCCADS 2000近期方案"驾驶舱"2000。这一近期方案最初采用一个25.4厘米×25.4厘米或更大的主多功能显示器，其左、右各装一个127毫米×127毫米或152毫米×152毫米的辅助多功能显示器；最后修改为并排装两个254毫米×254毫米或更大的多功能显示器。 应当指出，波音公司的JSF方案正是采用并排安装两个203毫米×254毫米矩形有源矩阵液晶显示多功能显示器，基本实现了"驾驶舱"2000近期方案，从而实现驾驶员超视距全局情况了解。 有源矩阵液晶显示器居统治地位飞机驾驶舱显示仪表的电子化，即玻璃驾驶舱始于采用阴极射线管。但是对于窄小的驾驶舱特别是战斗机驾驶舱来说，阴极射线管过于笨重，特别是纵向尺寸太大，使大型显示器安装受到限制。而平板显示器的纵向尺寸小，已成为取代阴极射线管的最佳候选显示器件。八十年代以来，有源矩阵液晶显示器技术迅速进步，日渐成熟，在平板显示器领域中逐渐占据统治地位。九十年代，自波音777客机全面采用非晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器以来，飞机驾驶舱显示仪表进入了液晶综合电子显示系统时代。与阴极射线管相比，有源矩阵液晶显示器具有体积、重量和功耗减半，可靠性倍增等显著优点。有源矩阵液晶显示器取代阴极射线管和常规机电仪表的发展趋势已不可逆转。 就机载显示器而言，目前在平板显示器大家族中，电致发光显示器（EL）和发光二极管显示器（LED）无法与有源矩阵液晶显示器相匹敌。近些年发展起来的场发射显示器（FED）以及新出现的有机发光二极管（OLED）虽然具有很诱人的优点，前景看好，但尚未解决某些重大技术关键，近期无法与液晶显示器抗衡。 不论新机研制还是老机改装，目前几乎都采用有源矩阵液晶显示器。值得一提是，军用机载液晶显示器与其他军用航空电子一样，由于要求苛刻而用量少，面临来源枯竭的困境，其制造厂商不是倒闭，就是不愿制造而转产民用显示器。这就迫使航空电子显示系统制造厂商和军方等用户纷纷采用开放系统结构（OSA）和商用成品（COTS）液晶显示器，直接或加以改造后用于客机、军用运输机，甚至高性能作战飞机。这也是当前重要的发展趋势。 结论现代战斗机驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局的制约性因素在于： （1）平视显示器占据仪表板中上部最佳视区，因而难以在仪表板中央再容纳大型显示器； （2）有源矩阵液晶显示器当前的制造水平限制了下视显示器难以达到期望的254毫米×254毫米或更大尺寸。 用头盔显示器代替平视显示器，或者至少以头盔显示器为主以低矮型平视显示器为辅，从而让出仪表板中央的空间；同时制造出更大型有源矩阵液晶显示器，那么就能够在仪表板安装融合多探测器数据的大型多功能下视显示器，向"大图像"目标迈进一步。 应该说，头盔显示器和大型有源矩阵液晶显示器是未来驾驶舱显示系统改革的方向。
本文作者以一个试飞员的亲身体会和独特视角，从几个方面讨论了人机界面设计中应遵循的原则，并提出安全、高效、舒适的要求是相辅相成的观点
驾驶舱人机界面对飞行 的影响不仅是指其对飞行员体力、心理和意识活动的影响，而且将直接影响飞行员的工作效率和飞行安全。人机界面设计的复杂性在于，使用界面的是人，界面合适与否要通过人的使用来证明。
安全是人机界面设计的第一原则
飞行的安全性要求是飞行的第一要求。决定安全的因素极为复杂，有外界环境的因素，有飞机及各系统的因素，也有人的因素等等，其中人的因素最为复杂。评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行。
● 是否对飞行员有直接的生理伤害
飞行员的整个飞行过程包括进出驾驶舱、起飞、机动飞行、仪表飞行、武器发射、着陆、迫降、跳伞等，在这些过程中，人机界面可能会给飞行员的生理造成伤害，这是设计人员在驾驶舱的设计过程中要尽力避免的。例如：驾驶舱的裸露表面是否有尖锐表面，可能造成飞行员的肉体划伤；飞行员约束系统能否在高过载情况下（如冲击、撞击等）免除或尽量减轻飞行员遭受的过载和撞击损伤；在弹射跳伞时，驾驶舱系统是否会对飞行员造成直接或间接地伤害，如勒伤、划伤、碰伤，吹伤等；飞机设备是否易于破损而造成对飞行员的伤害，如舱盖破损、系统漏电、着火、减压、低温冻伤、缺氧等。
● 是否易于造成飞行员的错误
飞行员是人而不是机器，判断和使用上的错误在所难免，因此驾驶舱设计应具有一定的容错和防错性。例如：设备的功能模块化布局，使人机界面更加合理，具有逻辑性，避免飞行员的误动；危险开关的特别提示，提醒飞行员防止误动，位置也应放在特殊位置，尽量远离常用电门，并设置防错台阶，防止飞行员操纵其他电门时碰挂；在逻辑设计上下工夫，使飞行员的某些误动无效，如地面收起落架，空中放伞等；仪表、显示器的合理设计，避免飞行员的错误判读；危险状态和错误操纵的提示，使飞行员及时发现故障和错误，尽快改正。
● 能克服复杂环境带来的危险
环境对飞行的安全影响很大，要使飞机具有在复杂环境中飞行的能力，对于人机界面来说，最重要的是能够克服低能见度和云对飞行的影响。这就要求飞机的导航界面能够在低气象条件下准确地引导飞机飞向着陆机场，并安全着陆；驾驶舱的姿态画面良好，便于飞行员判明飞机姿态，不易造成飞行员错觉。
● 故障下的安全飞行
飞机的各个系统的故障在飞行中是不可避免的，从设计和工艺的角度，我们要尽可能地提高系统的可靠性，减少设备的故障率。同时从人机界面设计的角度，我们应该实现余度设计，对于重点的系统、显示器、仪表，要采用多余度设计，例如姿态显示有平显、电子飞行仪表、备份仪表等；起落架系统有正常放、应急放；弹射系统有正常弹射、应急弹射等。
高效是现代战争对军机的基本要求
从人机界面设计的角度讲，高效的要求应体现在以下几个方面。
● 显示系统应显示飞行员最关心的信息
传统飞机的驾驶舱显示系统提供的信息是非常有限的，飞行员的工作负荷普遍较高。现代航空电子系统和综合火控系统大大增加了驾驶舱显示系统的信息量，使得飞行员的工作负荷明显降低。如"一平三下"的多功能显示系统，声、光、文字信息一体化的综合告警系统等等。
如何有效地利用有限的驾驶舱空间，为飞行员提供更多有用的信息，也是设计人员和飞行员共同的课题。要根据不同的飞行阶段，为飞行员提供他们最需要的信息。例如在整个飞行过程中，姿态信息是飞行员最关心的，在巡航阶段飞行员最关心的是飞机的位置和飞机气动参数，因此在巡航阶段显示画面主要提供的应是姿态、气动和位置信息。在攻击作战阶段，飞行员最关心的是目标和武器方面的信息，因此显示画面除了必要的姿态和飞行参数外，主要应显示与攻击有关的信息。在飞机出现故障时，飞行员最关心的是故障信息。可见，显示系统要根据飞行员的需要，提供给他们最关心的信息。
● 提供一个友好的显示界面
驾驶舱的显示系统要提供给飞行员最直观、最形象的信息，目的是使飞行员迅速而准确地获取信息。如平显图像的标准化，导航画面的地图化，数字信息的模拟化，文字信息的汉化等等。从优化设计的角度，还要考虑显示画面的清晰度和逻辑性，各个画面的位置的合理安排，画面字符的可读性等。另外画面的切换和调整要方便快捷。为了真正实现人机界面的优化设计，飞行员应当参与驾驶舱的设计和评估。而且飞行员本身在评价人机界面时要客观全面，不能受传统飞机驾驶舱布局和以往的飞行习惯的局限。为了获得客观合理的评估意见，应请多名飞行员参与试验，以获得统计的数据。
● 飞行员要能够迅速有效地控制各个系统
驾驶舱内的电门、开关、把手数量较多、功能不一，使用也非常频繁。为了使飞行员能够迅速而正确地使用，在设计上应考虑根据功能的不同合理布置：操纵部件要有较好的可达性；采用HOTAS设计，飞行员手不离杆就能实现各个系统的开关和功能的转换； 常用的电门把手要安排在方便飞行员使用的位置； 操纵部件的使用要方便灵活；操纵部件的扳动或移动方向要符合飞行员的生理习惯。
舒适度是一个不可忽视的因素
现代科技以人为本，在现代军机的设计中也越来越多地考虑人的因素。人机界面的舒适与否不仅仅是感觉的问题，它也影响到人的心理和生理状况，直接关系到飞行员能力的发挥，甚至关系的飞行的安全，我们决不可小视。飞行员对舒适度的感知有理性的一面，更有感性的一面，这个问题非常复杂又不可回避。
视觉因素--和谐愉悦的驾驶舱外观
我们有这样的感受：和谐的色彩和形象给人一种平静愉悦的感觉，而灰暗杂乱的环境给人一种焦灼不安的感觉。飞行员对驾驶舱外观的感受也是同样的。在驾驶舱外观设计上应注意：界面外表要圆滑平整，显示器、仪表、设备的布置要和谐而有规律，驾驶舱内的色彩要和谐统一，飞行员的视野要开阔，驾驶舱内灯光要柔和。
听觉因素 -- 安静的驾驶舱
强烈的噪音会使人急躁并易于疲劳。驾驶舱的噪音是不可避免的，问题是怎样减小飞行员所承受的噪音。要分清噪音的来源，分别对待，即：提高通信系统的性能和质量，减小无线电噪音；调整发动机，减小发动机的噪音； 改进头盔提高头盔降噪功能；增加飞机的结构强度，避免飞机振动的嗡鸣声。
触觉因素 --座椅和飞行装备的舒适性
座椅和飞行装备的舒适性是人机界面舒适性的重要环节。它包括座椅的外形要与飞行员的身体相适宜，无挤压妨碍；伞带的松紧要适中，穿伞无不适感；头盔的大小、形状适宜，面罩柔软舒适； 抗荷服、代偿服穿着舒适，抗荷系统、代偿系统功能良好。
空间因素 -- 宽阔的驾驶舱
狭小的空间会给人一种压抑的感觉，飞行员对环境空间的感觉是非常灵敏的。给飞行员一个稍宽阔一点的环境，使他们有活动身体的空间是非常重要的，稍高一些的坐姿，使飞行员有一个开阔的视野，也会使飞行员产生一种空间开阔的感觉。这些都将利于改善飞行员的舒适感。
安全高效舒适之间的关系
在人机界面的设计中设计人员首先考虑的是功能和性能，也就是高效的原则，对安全和舒适的问题往往容易忽略，或不够重视。其实这三个方面是互相关联互相影响的，在设计过程中应该通盘考虑。
首先，一个安全的驾驶舱环境，能够减少飞行员的顾虑，使其把大部分精力用在飞行上，工作的效率必然会提高。否则，飞行员要考虑动作不要失误，不要看错数据，还要花很大的精力去飞行，工作负荷增加，效率也就必然很低。在一种不安的状态下飞行，飞行员的心理压力很大，工作负荷不可能减轻，在这种不良心态下飞行员很难有舒适的感觉。
反之，一个友好而高效的驾驶舱界面，使飞行员的飞行工作得心应手，高信息量的显示，使飞行员能够全面地监控飞机的各个系统。这样飞行员出现错误的概率就会降低，一旦出现故障也能及时发现正确处置。高效的驾驶舱界面使飞行员的工作负荷降低，减少疲劳，心理压力也较小，在一种愉悦的状态下飞行，飞行员自然有一种舒适的感觉。
舒适的驾驶舱环境能使飞行员精力旺盛，动作协调，发现问题迅速，头脑冷静，处理问题准确，这样，必然减少出现错误的机会。
因此，在驾驶舱人机界面的设计中要三者兼顾，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的驾驶舱界面。战斗机驾驶舱显示/ 控制技术的发展
Development of Display and Control Technology of Fighter Cockpit 头盔显示器和大尺寸有源阵液晶显示器是未来战斗机驾驶舱的显示方式，而今天普遍采用的平显从JSF开始将逐步退出战斗机驾驶舱 第四代战斗机F-22以及 三代半战斗机"台风"、"阵风"和JAS39有一个共同特点是单座机。在未来战争中，仅由一名飞行员完成目前需要由二人（例如F-14、F-15E）完成的复杂作战任务，这无疑对驾驶舱人机接口的显示/控制系统提出了更高的要求。因此，为了减轻驾驶员的工作负荷和增强其情况了解（SA），这些战斗机都尽可能地采用或分阶段地逐步采用成熟的先进显示/控制新技术。JSF无疑吸取了前辈的成功经验及预研成果，进一步广泛采用现代先进显示控制新技术，使工作负荷繁重的单座攻击机驾驶员处境有所改善。从JSF的驾驶舱显示/控制系统中我们不难看出未来飞机驾驶舱显示/控制技术的发展动向。 战斗机驾驶舱布局仍以F-18为基础 1978年服役的F-18战斗机尽管几经改型，不断改用一些先进的显示/控制新技术，例如全息平视显示器、彩色阴极射线管、有源矩阵液晶显示器和触敏控制技术，但是其仪表板布局未变。仪表板中上部为平视显示器，左、中、右是3个多功能显示器，即所谓的"一平三下"，3个多功能下视显示器呈"Y"型布局。 从总体上看，上述新战斗机之中最接近F-18驾驶舱仪表板布局的是"台风"和JAS39，F-22增加了一个多功能显示器，"阵风"则改用新型准直正视显示器，使3个显示器横向几乎一字排列。 可以看出，F-18驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局仍是21世纪初战斗机驾驶舱布局的基础。这里关键性因素或者说制约性因素是采用平视显示器及正前方控制板。 平视飞行握杆操纵原则不变现代战斗机近距作战和大过载机动飞行时，确保驾驶员视距情况了解和有效操纵飞机的可靠方法是：驾驶员两眼注视平视显示器，双手不离开驾驶杆和油门杆，即所谓"平视飞行"握杆操纵。平视显示器作为主飞行显示仪表，握杆操纵控制器作为主控制器在上述战斗机中无一例外。 近些年来，头盔显示器技术日趋成熟。 特别是随着大离轴角空空导弹的出现，平视显示器视场的不适应性日渐突出，头盔显示器大有取代平视显示器之势。但平视显示器和头盔显示器在保证驾驶员"平视飞行"上的作用是一致的。从近些年来平视显示器、头盔显示器和握杆操纵控制器在战斗机、攻击机、武装直升机、运输机等不断推广应用的趋势来看，平视飞行握杆操纵恐怕仍将成为有人驾驶战术飞机的不变原则。 视距情况了解更需要头盔显示器平视显示器是现在及今后一段时间内战斗机视距情况了解必备的主飞行显示仪表。先进战斗机采用的单片曲面全息显示屏广角全息平视显示器，视场为30°（水平）×20°（垂直），其单色高亮度小型阴极射线管，不仅能显示笔划形式字符而且能显示光栅扫描前视红外图像。 不过，平视显示器存在两大缺点。首先是体积偏大，占用了仪表板中上部较大的最佳视区，这就使仪表板无法再容纳大型下视显示器。其次是视场小，虽然广角全息平视显示器的视场已达到30°×20°量级，但仍满足不了大离轴角搜索、跟踪、瞄准和发射大离轴角制导武器的需要。 大离轴角空对空导弹的出现以及俄国米格-29和苏-27战斗机装备头盔瞄准具的刺激，使西方在九十年代初掀起了头盔显示器研制和使用的高潮。欧、美新研制和改型战斗机纷纷采用或计划采用头盔显示器。这些头盔显示器普遍采用12.7毫米直径高亮度单色阴极射线管，以笔划法显示飞行和武器瞄准字符，用于昼夜间作战，形成第二代昼间型头盔显示器；有的还能用光栅扫描显示大视场的前视红外图像进行昼夜全天候作战，形成第三代全天候型头盔显示器。 头盔显示器可以认为是安装在活动基座上的平视显示器。除了利用头位跟踪器为武器瞄准系统提供驾驶员视线指引信息之外，其显示功能与平视显示器基本相同。现阶段，头盔显示器尚需接受广泛和长期实际作战使用考验，难以完全取代平视显示器，实现视距战术情况了解，稳妥的方法是先以平视显示器为主和以头盔显示器为辅；进一步的发展是以头盔显示器为主和以低矮型平视显示器为辅；随着头盔显示器技术的成熟和性能提高，最终取代平视显示器。近年来，随着头盔显示器的快速发展，有预测说在5年内作战飞机和直升机可能不再需要平视显示器了，美国也正在考虑在JSF上用头盔显示器取代平视显示器。 超视距情况了解需大型下视显示器战斗机驾驶员的超视距情况了解，一般指本机周围大约300千米范围内球形空间内敌、友的作战态势，它需要借助机内外各种探测器和信息源获取信息。就当前美国战斗机而言，将主要通过机载雷达，电子战和联合战术信息分布系统获取的信息，分别显示在3个下视显示器上。以八十年代研制的现役F-15E战斗机为例，该机和F-18一样也采用"一平三下"的"Y"型驾驶舱仪表板布局，其电子战数据显示在左多功能显示器上，雷达数据则显示在右多功能显示器上，而联合战术信息分布系统的数据显示在中下彩色多功能显示器上。问题不仅仅在于3个主探测器的数据分别显示在3个显示器上，关键是存在3种不同比例尺和作用距离（电子战为80千米、雷达为130千米、联合战术信息分布系统为320千米）和2种视图（雷达为B型显示、电子战和联合战术信息分布系统为水平面视图）。这就需要驾驶员在头脑中对上述数据加以融合，无疑加重了工作负荷。 目前最切实可行的显示方案是，在地图显示的基础上叠加导航、战术和情报等数据，显示本机周围的俯视平面图，一般把这种多功能下视显示器称为战术情况显示器或情况显示器。当然，要解决不同作用距离和比例尺问题，必须要求显示器有足够大。 据美国全景驾驶舱控制/显示系统（PCCADS）计划中的研究结论，超视距全局情况了解最终应以"大图像"--横贯全仪表板的大屏幕显示器来实现。这种"大图像"显示器不仅可以显示平面视图，也可以显示3维视图；不仅可以显示全屏图像，也可以分屏或镶嵌插图。 由于当前还无法制造出高46厘米，宽61厘米（面积约为2806平方厘米）的大型直读式显示器（例如有源矩阵液晶显示器），所以提出了PCCADS 2000近期方案"驾驶舱"2000。这一近期方案最初采用一个25.4厘米×25.4厘米或更大的主多功能显示器，其左、右各装一个127毫米×127毫米或152毫米×152毫米的辅助多功能显示器；最后修改为并排装两个254毫米×254毫米或更大的多功能显示器。 应当指出，波音公司的JSF方案正是采用并排安装两个203毫米×254毫米矩形有源矩阵液晶显示多功能显示器，基本实现了"驾驶舱"2000近期方案，从而实现驾驶员超视距全局情况了解。 有源矩阵液晶显示器居统治地位飞机驾驶舱显示仪表的电子化，即玻璃驾驶舱始于采用阴极射线管。但是对于窄小的驾驶舱特别是战斗机驾驶舱来说，阴极射线管过于笨重，特别是纵向尺寸太大，使大型显示器安装受到限制。而平板显示器的纵向尺寸小，已成为取代阴极射线管的最佳候选显示器件。八十年代以来，有源矩阵液晶显示器技术迅速进步，日渐成熟，在平板显示器领域中逐渐占据统治地位。九十年代，自波音777客机全面采用非晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器以来，飞机驾驶舱显示仪表进入了液晶综合电子显示系统时代。与阴极射线管相比，有源矩阵液晶显示器具有体积、重量和功耗减半，可靠性倍增等显著优点。有源矩阵液晶显示器取代阴极射线管和常规机电仪表的发展趋势已不可逆转。 就机载显示器而言，目前在平板显示器大家族中，电致发光显示器（EL）和发光二极管显示器（LED）无法与有源矩阵液晶显示器相匹敌。近些年发展起来的场发射显示器（FED）以及新出现的有机发光二极管（OLED）虽然具有很诱人的优点，前景看好，但尚未解决某些重大技术关键，近期无法与液晶显示器抗衡。 不论新机研制还是老机改装，目前几乎都采用有源矩阵液晶显示器。值得一提是，军用机载液晶显示器与其他军用航空电子一样，由于要求苛刻而用量少，面临来源枯竭的困境，其制造厂商不是倒闭，就是不愿制造而转产民用显示器。这就迫使航空电子显示系统制造厂商和军方等用户纷纷采用开放系统结构（OSA）和商用成品（COTS）液晶显示器，直接或加以改造后用于客机、军用运输机，甚至高性能作战飞机。这也是当前重要的发展趋势。 结论现代战斗机驾驶舱仪表板"一平三下"的"Y"型布局的制约性因素在于： （1）平视显示器占据仪表板中上部最佳视区，因而难以在仪表板中央再容纳大型显示器； （2）有源矩阵液晶显示器当前的制造水平限制了下视显示器难以达到期望的254毫米×254毫米或更大尺寸。 用头盔显示器代替平视显示器，或者至少以头盔显示器为主以低矮型平视显示器为辅，从而让出仪表板中央的空间；同时制造出更大型有源矩阵液晶显示器，那么就能够在仪表板安装融合多探测器数据的大型多功能下视显示器，向"大图像"目标迈进一步。 应该说，头盔显示器和大型有源矩阵液晶显示器是未来驾驶舱显示系统改革的方向。
本文作者以一个试飞员的亲身体会和独特视角，从几个方面讨论了人机界面设计中应遵循的原则，并提出安全、高效、舒适的要求是相辅相成的观点
驾驶舱人机界面对飞行 的影响不仅是指其对飞行员体力、心理和意识活动的影响，而且将直接影响飞行员的工作效率和飞行安全。人机界面设计的复杂性在于，使用界面的是人，界面合适与否要通过人的使用来证明。
安全是人机界面设计的第一原则
飞行的安全性要求是飞行的第一要求。决定安全的因素极为复杂，有外界环境的因素，有飞机及各系统的因素，也有人的因素等等，其中人的因素最为复杂。评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行。
● 是否对飞行员有直接的生理伤害
飞行员的整个飞行过程包括进出驾驶舱、起飞、机动飞行、仪表飞行、武器发射、着陆、迫降、跳伞等，在这些过程中，人机界面可能会给飞行员的生理造成伤害，这是设计人员在驾驶舱的设计过程中要尽力避免的。例如：驾驶舱的裸露表面是否有尖锐表面，可能造成飞行员的肉体划伤；飞行员约束系统能否在高过载情况下（如冲击、撞击等）免除或尽量减轻飞行员遭受的过载和撞击损伤；在弹射跳伞时，驾驶舱系统是否会对飞行员造成直接或间接地伤害，如勒伤、划伤、碰伤，吹伤等；飞机设备是否易于破损而造成对飞行员的伤害，如舱盖破损、系统漏电、着火、减压、低温冻伤、缺氧等。
● 是否易于造成飞行员的错误
飞行员是人而不是机器，判断和使用上的错误在所难免，因此驾驶舱设计应具有一定的容错和防错性。例如：设备的功能模块化布局，使人机界面更加合理，具有逻辑性，避免飞行员的误动；危险开关的特别提示，提醒飞行员防止误动，位置也应放在特殊位置，尽量远离常用电门，并设置防错台阶，防止飞行员操纵其他电门时碰挂；在逻辑设计上下工夫，使飞行员的某些误动无效，如地面收起落架，空中放伞等；仪表、显示器的合理设计，避免飞行员的错误判读；危险状态和错误操纵的提示，使飞行员及时发现故障和错误，尽快改正。
● 能克服复杂环境带来的危险
环境对飞行的安全影响很大，要使飞机具有在复杂环境中飞行的能力，对于人机界面来说，最重要的是能够克服低能见度和云对飞行的影响。这就要求飞机的导航界面能够在低气象条件下准确地引导飞机飞向着陆机场，并安全着陆；驾驶舱的姿态画面良好，便于飞行员判明飞机姿态，不易造成飞行员错觉。
● 故障下的安全飞行
飞机的各个系统的故障在飞行中是不可避免的，从设计和工艺的角度，我们要尽可能地提高系统的可靠性，减少设备的故障率。同时从人机界面设计的角度，我们应该实现余度设计，对于重点的系统、显示器、仪表，要采用多余度设计，例如姿态显示有平显、电子飞行仪表、备份仪表等；起落架系统有正常放、应急放；弹射系统有正常弹射、应急弹射等。
高效是现代战争对军机的基本要求
从人机界面设计的角度讲，高效的要求应体现在以下几个方面。
● 显示系统应显示飞行员最关心的信息
传统飞机的驾驶舱显示系统提供的信息是非常有限的，飞行员的工作负荷普遍较高。现代航空电子系统和综合火控系统大大增加了驾驶舱显示系统的信息量，使得飞行员的工作负荷明显降低。如"一平三下"的多功能显示系统，声、光、文字信息一体化的综合告警系统等等。
如何有效地利用有限的驾驶舱空间，为飞行员提供更多有用的信息，也是设计人员和飞行员共同的课题。要根据不同的飞行阶段，为飞行员提供他们最需要的信息。例如在整个飞行过程中，姿态信息是飞行员最关心的，在巡航阶段飞行员最关心的是飞机的位置和飞机气动参数，因此在巡航阶段显示画面主要提供的应是姿态、气动和位置信息。在攻击作战阶段，飞行员最关心的是目标和武器方面的信息，因此显示画面除了必要的姿态和飞行参数外，主要应显示与攻击有关的信息。在飞机出现故障时，飞行员最关心的是故障信息。可见，显示系统要根据飞行员的需要，提供给他们最关心的信息。
● 提供一个友好的显示界面
驾驶舱的显示系统要提供给飞行员最直观、最形象的信息，目的是使飞行员迅速而准确地获取信息。如平显图像的标准化，导航画面的地图化，数字信息的模拟化，文字信息的汉化等等。从优化设计的角度，还要考虑显示画面的清晰度和逻辑性，各个画面的位置的合理安排，画面字符的可读性等。另外画面的切换和调整要方便快捷。为了真正实现人机界面的优化设计，飞行员应当参与驾驶舱的设计和评估。而且飞行员本身在评价人机界面时要客观全面，不能受传统飞机驾驶舱布局和以往的飞行习惯的局限。为了获得客观合理的评估意见，应请多名飞行员参与试验，以获得统计的数据。
● 飞行员要能够迅速有效地控制各个系统
驾驶舱内的电门、开关、把手数量较多、功能不一，使用也非常频繁。为了使飞行员能够迅速而正确地使用，在设计上应考虑根据功能的不同合理布置：操纵部件要有较好的可达性；采用HOTAS设计，飞行员手不离杆就能实现各个系统的开关和功能的转换； 常用的电门把手要安排在方便飞行员使用的位置； 操纵部件的使用要方便灵活；操纵部件的扳动或移动方向要符合飞行员的生理习惯。
舒适度是一个不可忽视的因素
现代科技以人为本，在现代军机的设计中也越来越多地考虑人的因素。人机界面的舒适与否不仅仅是感觉的问题，它也影响到人的心理和生理状况，直接关系到飞行员能力的发挥，甚至关系的飞行的安全，我们决不可小视。飞行员对舒适度的感知有理性的一面，更有感性的一面，这个问题非常复杂又不可回避。
视觉因素--和谐愉悦的驾驶舱外观
我们有这样的感受：和谐的色彩和形象给人一种平静愉悦的感觉，而灰暗杂乱的环境给人一种焦灼不安的感觉。飞行员对驾驶舱外观的感受也是同样的。在驾驶舱外观设计上应注意：界面外表要圆滑平整，显示器、仪表、设备的布置要和谐而有规律，驾驶舱内的色彩要和谐统一，飞行员的视野要开阔，驾驶舱内灯光要柔和。
听觉因素 -- 安静的驾驶舱
强烈的噪音会使人急躁并易于疲劳。驾驶舱的噪音是不可避免的，问题是怎样减小飞行员所承受的噪音。要分清噪音的来源，分别对待，即：提高通信系统的性能和质量，减小无线电噪音；调整发动机，减小发动机的噪音； 改进头盔提高头盔降噪功能；增加飞机的结构强度，避免飞机振动的嗡鸣声。
触觉因素 --座椅和飞行装备的舒适性
座椅和飞行装备的舒适性是人机界面舒适性的重要环节。它包括座椅的外形要与飞行员的身体相适宜，无挤压妨碍；伞带的松紧要适中，穿伞无不适感；头盔的大小、形状适宜，面罩柔软舒适； 抗荷服、代偿服穿着舒适，抗荷系统、代偿系统功能良好。
空间因素 -- 宽阔的驾驶舱
狭小的空间会给人一种压抑的感觉，飞行员对环境空间的感觉是非常灵敏的。给飞行员一个稍宽阔一点的环境，使他们有活动身体的空间是非常重要的，稍高一些的坐姿，使飞行员有一个开阔的视野，也会使飞行员产生一种空间开阔的感觉。这些都将利于改善飞行员的舒适感。
安全高效舒适之间的关系
在人机界面的设计中设计人员首先考虑的是功能和性能，也就是高效的原则，对安全和舒适的问题往往容易忽略，或不够重视。其实这三个方面是互相关联互相影响的，在设计过程中应该通盘考虑。
首先，一个安全的驾驶舱环境，能够减少飞行员的顾虑，使其把大部分精力用在飞行上，工作的效率必然会提高。否则，飞行员要考虑动作不要失误，不要看错数据，还要花很大的精力去飞行，工作负荷增加，效率也就必然很低。在一种不安的状态下飞行，飞行员的心理压力很大，工作负荷不可能减轻，在这种不良心态下飞行员很难有舒适的感觉。
反之，一个友好而高效的驾驶舱界面，使飞行员的飞行工作得心应手，高信息量的显示，使飞行员能够全面地监控飞机的各个系统。这样飞行员出现错误的概率就会降低，一旦出现故障也能及时发现正确处置。高效的驾驶舱界面使飞行员的工作负荷降低，减少疲劳，心理压力也较小，在一种愉悦的状态下飞行，飞行员自然有一种舒适的感觉。
舒适的驾驶舱环境能使飞行员精力旺盛，动作协调，发现问题迅速，头脑冷静，处理问题准确，这样，必然减少出现错误的机会。
因此，在驾驶舱人机界面的设计中要三者兼顾，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的驾驶舱界面。
其实研究战斗机的军事迷跟球迷是很像的，每当航展或新闻画面中出现新的战斗机飞行表演，旁边应该象球赛转播一样，显示该名球员（该架战斗机）的进攻与防守（基本性能）、成绩（实战经历）、个人经历（发展历程、服役状态）、而最出风头的战斗机往往是那些还能表演特殊技巧：如香蕉球、盘带过人……（眼镜蛇、尾冲、XX空翻……）之类的，甚至球迷们也会对球员的外表美丑品头论足（长得好看的战斗机也一定是好战斗机）。
然而战斗机飞行员由哪里决定他对战斗机的第一印象呢？当你穿上飞行服，戴上飞行盔，以每小时900公里的速度奔驰在3 000米的高空时，你看不到电视介绍的字幕，你看不到你的战斗机是美是丑， 你更不会注意这架飞机过去的历史，此时此地，你所看到的只有：座舱界面。
◆人机合一还是机人合一
计算机发明了几十年，在漫长的生涯里却局限在少数科研实验室或是大公司里，只能间接地影响社会。然而这几年从苹果电脑开始，继之有微软的发扬光大，“Windows”不但使人类更容易学习计算机。相对地，也使人类更愿意运用计算机，导致计算机对社会造成根本性的影响。
当人与计算机沟通需要背诵咒语般的指令，连枝微末节的程序都要清楚交代，甚至用打孔带输出结果的时候计算机注定是个主宰，当时只有经过训练，学会计算机语言的技术人员才能操作它。然而人性化的界面发展，使计算机软硬件必须贴近使用者的心思，体贴地建议或预设使用者的操作步骤，模仿美丽世界的图案制作的“图标”以便能让使用者看着方便。因此，早期的计算机顶多是“机人合一”，现代的计算机才能“人机合一”。
所以你对手上计算机软硬件的第一印象是什么？不是 CPU 有多快，而是键盘与鼠标好不好用，不是这个软件的程序只写了几行，而是这个软件的视窗界面好不好用。你对计算机的第一印象只是：计算机的界面好不好。
扯回战斗机设计，无论作战形态如何变化，战斗机的模样如何改变，飞行员进入空战最想知道的第一件事不是我的最大推力有多少或我的导弹可以飞多远，而是敌机在“我的”哪一边、友机在“我的”哪一边？“我”怎样才可以咬住敌机？“我”怎样可以逃离现场？“我”怎样可以最快速度开火？“我”有没有被瞄准？注意的是，飞机使用手册的资料：极限速度，极限性能，极限火力，都不是飞行员关心的，飞行员关心的是“我”、“现在”与“应该做什么”？
这种了解自我、掌握全局的能力在飞行员圈子中，称之为“SA”（Situation Awareness，中文有一个抽象的意译：状态意识），而战斗机无论发动机如何有力，雷达如何精密，其要提供飞行员状态意识信息，都只能经过战斗机与飞行员之间的界面，也就是坐舱设计。
假想你正驾驶着 MiG-29 战斗机从尾巴偷袭美帝入侵的 F-15。平显显示 IRST 找到的目标光点，请注意平显的目标光点不表示目标真的在那里，因为平显是将 IRST 搜索范围缩小到平显的范围，你要在脑中将光点的刻度换算出实际的相对位置，你才知道敌机真实的方位。
训练告诉你这表示敌机在 10 点钟上方，于是抬头可以看到敌机即将从那里出现，敌机正好出现在你头盔瞄准器中间，可是你还不能射击，你要低头切换仪表板上的几个按钮，导弹才能开火，不幸地敌机得到预警机的通知，一个急转，等你准备好，要再抬头锁定时，F-15 已经脱离导弹的攻击范围。
你不会屈服，MiG-29 作了一个漂亮的高 G 转弯，F-15 又出现在你面前，然而，敌机距离太远，所以你得改用雷达导引导弹。你再低头切换好几个钮，才转到雷达火控，此时俄国的伟大工程师让你不用操心，雷达锁定、敌友识别、完成射击解算后，会自动把致命的 R-27 导弹射出去。
然而，俄国工程师却忘了一件事，战斗机的计算机不会告诉你：你可不可以转弯，你何时可以转弯离开。工程师却留下一个机械钟给你，有本事就自己去算时间，然后设定“闹钟”。所以你必须直直冲向目标，以确保雷达能成功解算“线性碰撞”问题，并且发射后也不能轻易转向，否则可能会转到雷达无法照射的位置。
而跋扈轻敌的美帝飞行员也转向面对你，他的火控计算机不会自动射击，可是会在平显显示幕上用追踪框框住你，并显示导弹寻标器的锁定状态，现在射击的命中机率，让他自己抉择，美帝飞行员算准开火，平显上以界限标注有雷达的锁定角度限制，所以他只要小心不让战斗机超过界限可以自由转弯，以闪避你的导弹。平显上也会自动倒数记、计时，时间一到，导弹不是击落你了，就是被你闪掉了。然而因为你是不敢闪的，所以你只能勇往直前，缩短美帝导弹所需的飞行时间，而美帝战斗机转弯离开，消耗你的导弹燃料，直到导弹再也转不动为止。
从海湾战争到科索沃的空战都可以看到这件事实：美军的射程没有比 MiG-29 更远，甚至美军常常被 MiG-29 先一步锁定，但美军总能先开火，先闪躲，而敌机往往是勇往直前直到成为“火球”为止。
座舱界面的“输出”资料决定飞行员的状态意识能力，而飞行员必须经由座舱界面“输入”资料，战斗机才会攻击对手。因此座舱界面的设计优劣，决定了飞行员能不能“人机合一”（让战斗机去顺服飞行员的心意），还是“机人合一”（让飞行员去适应战斗机）。
◆第一代座舱：机人合一
正如计算机界面一样，一开始的界面根本没考虑到使用者，而只是设计机器的工程师顺手运用简单的科技就强迫使用者去适应。所幸一开始的战斗机除了飞机本身的资料（发动机、燃油、液压……）外也不能提供什么信息给飞行员，飞行员在空战中还是完全依赖肉眼的状态意识，所以座舱设计只要不挡到飞行员的视野，让飞行员可以完成复杂的发动机程序（Me 262），就算公德圆满。
◆第二代坐舱：座舱自动化
60 年代，原始数字计算机的逻辑判断能力使得战斗机工程师开始发挥他们的想象力。既然雷达可以看得更远，何必需要肉眼？既然计算机可以判断，何必需要人脑？
从二次大战开始，就有装备雷达的夜间战斗机出现。但当时的雷达又笨重又难用，除了夜间猎杀轰炸机之外，在战斗机空战中发挥不了什么作用。然而 60 年代的战斗机发动机推力足可让战斗机装备雷达仍维持机动性，加上空对空导弹可以配合雷达的长距离，则我们还需要什么枪炮瞄准？
故座舱界面的重要性开始突现出来，因为飞行员的搜索、接战，瞄准不再依赖肉眼，雷达幕提供的“电子状态意识”让飞行员可以看得更远。甚至飞行员也不需要用肉眼维持状态意识，地面的超大雷达可以监视空间中的每一架战斗机，替飞行员维持状态意识。
这导致座舱设计往两种极端发展，第一种是注意到机载雷达成为战斗机作战的关键，然而雷达侦测的范围加大，所产生的资料量也就加大，单凭一人驾驶不可能同时驾驶战斗机并操纵雷达的操作界面，所以战斗机需增加一名专人来操纵雷达，而对飞行员的作用有所低估。另一种极端同样也注意到飞行员工作量过大，然而却不愿意负担额外飞行员的“待遇”成本。对额外的雷达操作员一样享受飞行员待遇，但工作却只有操作雷达的状况有所不满。因此，对雷达操纵人员重视不够。
故有人相信当时的科学应该可以取代人力解决这个问题。编入飞行程序的数字计算机可以自行稳定飞机，甚至做一些简单的动作，因此只要有人可以告诉计算机该往哪里飞，计算机就可以取代飞行员而自行飞向目的地。因此飞行员只要专注在利用雷达猎杀敌机以及起飞降落就可以了，飞行的动作交给计算机。更精确一点的说法是：交给地面的管制员。当时美俄都有类似的数据链，拥有全空域状态意识的地面管制员，直接利用数据链可以命令战斗机飞向拦截目标。
既然雷达成为飞行员最重要的工具，雷达荧幕就成为飞行员最重要的界面，有个怪现象在 F-106 战斗机上，雷达荧幕不与机炮同轴来进行瞄准，听着都别扭。为什么要摆在正前方呢？由此我们可以发现一个概念，第一个决定显示界面好坏的，是界面的位置是否符合人体工学。界面必须先放在“舒适”的位置，飞行员才能“长时间”与“专心”使用。
第三代座舱：手握油门操纵杆
然而在越战中，美国飞行员却不欣赏他们的战斗机座舱。因为美国战斗机必须去进攻敌军的领土，所以远离了自己地面雷达与管制员的支持，得不到地面雷达对状态意识的支持。虽然地面管制员有时还是可以借由无线电来提供飞行员部分的状态意识，但是少数管制员要支援数十架升空飞机的情况下，无法一对一地利用数据链“遥控”战斗机作战。
所以象 F-8 这种单座战斗机就无法得到管制员协助飞行工作或拦截目标，而必须自己同时操纵雷达及战斗机。然而，F-8 仍然保留机炮，所以雷达荧幕并不能取代机炮瞄准的位置，因此海军飞行员发现，在勤务中，几乎没有时间来利用雷达拦截敌机。然而，双座战斗机 F-4 的后座武管官却常常利用雷达来搜索敌即并引导飞行员拦截。由此可看出，第二代座舱设计中双座原则是比较成功的。
但是即便是双座设计也不能解决一个问题：缠斗。原本的思想中，战斗机只需要在远距离利用雷达与导弹从容进行火控就好了。但在实战中发现，雷达与导弹的性能与可靠性远不如预期，则敌军还是可以轻松接近，强迫进入缠斗中。
一名狙击手瞄准时，必须选好稳固的架枪位置、拔草测风向、调匀呼吸以确定一发中的。然而一名突击队员破门而入时，什么射击前准备动作都是奢侈，拔枪、开保险、射击、子弹上膛的连串动作不能浪费一秒，否则就等于自杀。这也是视距外空战与缠斗的差别：飞行员必须把握咬住敌机的一瞬间射击，否则敌机就可能摆脱，甚至反过来击落你。因为缠斗要取得胜利，必须先估计敌机背后的位置，而在战斗机普遍超过音速的情况下，人的反应跟不上空战的变化，一个错判就很容易让自己的战斗机冲过对手。所以你必须在你仅有的一瞬间优势来击落对手。
然而第二代座舱除了本土拦截时可以利用“座舱自动化”而很方便外，当近战时，地面管制员与远程雷达失去作用，飞行员完全得依赖人工操作。飞行员却发现座舱的按钮位置从未仔细设计过，飞行员需要依照顺序切换许多不同位置的按钮才能开火，就好象拿着碍手的手动式单发装填狙击枪在屋内近距离枪战。
因此，美军发现座舱设计的思想错误，只有在极少数的状态下，才能设计出专用的自动系统（例如本土防空），然而战斗机开始服役时，未来的环境一旦不同于原本设定的环境，则你的自动系统就变成废物。
相反地人脑的学习能力可以应付日新月异的变化，因此，高度训练的人员能适应战场，而不是只会依循一定公式的自动机器。故机器的设计应该是如何让“人”使用起来顺手、快速、舒适，而不是想着如何取代“人”。
因此尽管美国在 F-4、F-15 等新一代战斗机上的 Link-4 仍然保有地面遥“遥控”的能力，但美军已经承认地面管制员的判断与反应能力远比不上战斗机上的飞行员的即时反应。而美国在 F-4E 556 次型上发明了一种战斗机设计中划时代的新原则：“手握式油门操纵杆”（HOTAS），充分将飞行员的反应传递给战斗机。
这是座舱界面的里程碑，并成为以后座舱设计的中心思想，正如同个人计算机界面不脱“键盘、鼠标、荧幕”一样。HOTAS 的概念是将所有的常用与火控所需按钮都装在操纵杆与油门推杆上，故飞行员进行飞行控制时，按个指头就可以轻松缩短了飞行员开火的时间，所以飞行员可以更早、更快开火，以及在复杂的空战动作中开火。二来，飞行员大部分的动作都只要动个手指就完成，所以长时间飞行的工作负荷就低得多。
另一个重要的革命是平显。利用新的光学科技，战斗机可以在不遮蔽前方视野的情况下，在透明片上显示许多资料，则许多原本难以消化的资料都可以利用这种新的资料输出界面而发挥效果。
首先，以往的前方视野必须就机炮瞄准具与雷达荧幕之间选择一种，使得飞行员不是只能偏重机炮攻击（如 F-8），就是只能偏重雷达攻击（如 F-106）。然而平显可以将雷达的追踪符号与资料直接投影在肉眼看到的目标 上头，因此飞行员得以利用最舒适的前方视野同时操纵两种火控系统。
这带来的益处不止是 1+1=2 而已，这使得电子状态意识与肉眼状态意识能互补不足。传统雷达荧幕的缺点是其是以“鸟瞰”的角度来显示，所以飞行员要在脑中换算成自己的坐标才能了解敌我的相对位置，然而肉眼的角度却不需要转换，所以能以反射动作就知道该如何控制战斗机以争取优势。因此飞行员利用平显上的雷达追踪框而非鸟瞰的显示幕更能做出正确的战术动作。
另一方面美军在越战发现，小型快速战斗机很容易离开飞行员的视野，或是混杂在背景中而成功逃逸。然而，战斗机大小对雷达侦测距离的影响不大，因此即便飞行员肉眼看不到目标，但投影在平显上的追踪框却仍然能标示出目标的视线方位，使飞行员仍可咬住小型敌机，或是在更远的距离目视到中型敌机。因此平显平衡了美军战斗机在缠斗中的“目视未发现目标”劣势。除了火控之外，平显使得飞行员头部能维持在最舒适的角度飞行，减低了长途飞行的生理负荷，则飞行员不会疲倦、失神、提高了作战效率与安全性。
不过前苏联却从越战中学的不一样的教训。苏联发现，第二代的自动化座舱成功让北越训练不足的飞行员击败雄壮的美军。因为北越在自己的领土作战，享受地面管制员的指挥。虽然北越缺乏完全自动化的数据链来协助飞行员飞行，但仍然利用语音通话构成严密的命令体系，拥有全域状态意识的管制员命令飞行员执行“战术动作”，使得训练不足的飞行员只要做好“飞行”本分就可以了。因此尽管北越大多数飞行员的空战技巧不高，却能在管制员的引导下抢占优势位置，对没有状态意识能力的美军机群进行突击。沉浸在成功的喜悦中，苏联把座舱更加自动化。
◆苏联的第三代座舱：“傻瓜”界面
由于苏联和美国战斗机的作战模式和作战思路的差异，就造成了两种不同类型的战斗机座舱界面，苏联的界面更倾向于自动化设计。“傻瓜”相机揭示机器设计的新想法，将大多数功能界面简化、自动化，好让使用者能不需训练，就拍出一定水准的照片。苏联的座舱设计方法也是相同，不去考虑复杂或特别的空战形态，只考虑最常见的空战方式，并针对这个方向构成最高程度的自动化。则大多数的飞行员，在大多数的任务中都能得到计算机的协助完成工作。所以人员的训练经费与时间降低，就可以利用庞大而易于补充的人力支援。
在座舱自动化设计方面，MiG-29 继承第二代单座座舱的数据链设计，其 Lauzer 双向数据链包含 E502-20/04 飞行导航系统、TESTER-UZ/LK 飞行资料处理器、ALMAZ-UP 信息处理器以及无线电、导航系统。这个系统让地面管制员可指引飞行员航线，甚至控制空战，也可以让战斗机把目前状态自动传回给地面管制员，但是不能进行战斗机与战斗机间的“横向传递”但苏联也发现让地面管制员“遥控”战斗机飞行是蛮愚蠢的主意，因为管制员少，而战斗机数量多，况且管制员还得训练到具备飞行员资格。故不像 MiG-23 可以“遥控”飞行，MiG-29 的数据链只能传递飞行指令给飞行员。其在平显与雷达显示幕上会显示管制员指示的飞行方向、速度、敌机资料等。然而，地面管制员还是可以控制战斗机的雷达操作模式、锁定目标、甚至打开加力等等。故地面管制员仍然控制 MiG-29 的战术动作，而让飞行员注意飞行动作就好了。苏联也怕缺乏训练的飞行员不小心进入失速螺旋或是空间迷向时，不会改出。仪表框上有一条“自动平飞”白线，压杆至白线就会回复平飞状态。
苏联彻底信仰超视距空战的原始理想，如果能在视距外发射导弹，就不用进行复杂的缠斗动作，则空战问题就可以简化成空间中的两点（目标与导弹）在何时何地碰撞的问题。而这种碰撞问题交由计算机去解远比人脑来得快，故 MiG-29 的射程系统有两种模式：人工模式、全自动模式。在全自动模式中，雷达会自动搜索目标、锁定、敌友识别、开火射击。再加上地面管制员可以引导战斗机接近目标，故拦截全程中，飞行员只要充当飞行控制器即可。
甚至飞行员连该发射几枚导弹都不用操心，武器发射的选择是：SALVO、SINGLE-0.5SALVO。前者模式中，导弹会以 1.6 秒的间隔自动连发两枚，如果飞行员选择机炮，则机炮会自动连发直到没有子弹。后者则会只发射一枚导弹，或是只连发 1.6 秒的机炮。值得注意的是苏联飞行员的训练是尽量运用前者，以在最远的距离尽快投射最大量火力。
另一个方向是界面简单化，没有必要的功能就把它取消、合并或简化，以免训练不足的使用者被界面弄得眼花缭乱。例如其雷达的控制，西方的设计是让飞行员可以选择左右 30 度、45 度、60 度的扫描，或者是由按钮转动雷达扫描范围的中心轴到任意方向。然而苏联不认为飞行员有必要自由选择扫描的轴向，所以其雷达轴向设定只有三种：左（左方 40 度）、中、右（右方 40 度）。扫描角度大小只有一种：+25 度。因此，这说明了 MiG-29 飞行员不能象西方飞行员那样自主选择可能有敌机的区域进行搜索，而必须依赖地面管制员的远程状态意识，预知 MiG-29 将在那个方向与敌机接触，而在三种扫描范围中选择其一。
MiG-29 也首度采用头盔瞄准具，使飞行员只要转头就可以替大搜索角度的 R-73 导弹进行标定。然而，这项系统使得飞行员不用考虑空战中最困难的“学问”——如何咬住敌机的后方。让飞行员可以由简单的动作就得到开火机会，甚至在一开战的头对头攻击中就击落敌机。
由此我们可以得知 MiG-29 的战术——由地面管制员引导到预计碰撞航线，由管制员控制战斗机雷达锁住目标，机上计算机算出射击解后自动射出最大火力，如果没中仍然直冲到敌机面前，以头盔瞄准器结束空战。如果还是没中，也不必在意，因为机上的武器也差不多射完了，直接回家，交由其他战斗机拦截。反正苏联有的是战斗机与飞行员，战斗机基本上成为“有人防空导弹”。
MiG-29 的平显可以显示雷达资料，但却不象西方是把目标符号投影在目标视线上，而是把鸟瞰角度的雷达影像直接投影在平显上。于是，苏联的平显不象西方一样，能让肉眼与雷达互相弥补。有种看着地图与对手“击剑”的感觉，虽然这种错觉可以利用训练来克服，但总不如直观的“实景”投影来的方便，在电光石火的空战中，可能转瞬即逝的优势会丧失。MiG-29 的座舱输入界面设计考虑到设计时间的缩短也稍显不足，在人工模式时，发射一枚导弹要切换 11 个按键（而 F-16 只要一个）。
不同的座舱界面甚至影响到飞行性能，飞行员发现 MiG-29 的滚轴率比 F-16 慢上许多，其实这与飞机的空气动力性能无关，而是因为 MiG-29 的操纵杆靠移动来输入飞行员的指令，故飞行员手臂要摆动很远才开始以全速滚转。而 F-16 的操纵杆只量测力量，飞行员肌肉一动，战斗机就知道该全速滚动了。
MiG-29 的头盔瞄准具可以说是划时代的重要发明。利用头盔瞄准具可以非常方便的瞄准目标，但目标是否进入射程飞行员必须先看一下平显上的显示，甚至还必须在低头完成 11 个按键的准备发射动作才能抬头瞄准敌机，则头盔瞄准在迎头攻击中的巨大优势就被繁琐的操作程序所抵消。
对于苏联的空战模式和作战思路，“傻瓜”设计思想相当正确，其中头盔瞄准、自动平飞驾驶按钮等也被欧美的下一代设计所效仿。然而苏联的设计，除了自动化作业的部分外，人工作业的界面缺乏整体规划。所以一旦地面管制无法协调飞行员，飞行员面对的就是相当碍手，相当不“配合”的操作界面。
为了进一步简化空勤人员的训练。因此苏联希望不同战斗机之间，甚至是不同时代的战斗机之间（MiG-23 与 MiG-29 的座舱仍有极高的相似性）的座舱界面尽量统一，不要有有太大的差异，以便让飞行员可以轻易地转换座机，甚至让老飞行员可以适应新战斗机。
由此可以看出，在苏联眼中的座舱界面其实有极重要的地位，尽管战斗机空气动力设计日新月异，但只要掌握住座舱界面不变，则战斗机在飞行员眼中就仍有极高的相似性。然而西方眼中的飞行员是无可替代的，所以要尽可能给飞行员争取最多的优势，只要有新的座舱科技可用，立刻运用在战斗机上。因此西方不同战斗机间的座舱绝对不同，F-16 是一个明显的例子。虽然苏联飞机的座舱界面按照西方的标准存在着一些问题，但是，这完全是两种不同的作战体系，苏联人没有必要把自己的座舱搞的像“电子游戏室”。如果苏联座舱界面使用西方的标准进行更加合理的人性化设计，凭借它的技术、科技实力相信也不是什么难事。
然而战斗机飞行员由哪里决定他对战斗机的第一印象呢？当你穿上飞行服，戴上飞行盔，以每小时900公里的速度奔驰在3 000米的高空时，你看不到电视介绍的字幕，你看不到你的战斗机是美是丑， 你更不会注意这架飞机过去的历史，此时此地，你所看到的只有：座舱界面。
◆人机合一还是机人合一
计算机发明了几十年，在漫长的生涯里却局限在少数科研实验室或是大公司里，只能间接地影响社会。然而这几年从苹果电脑开始，继之有微软的发扬光大，“Windows”不但使人类更容易学习计算机。相对地，也使人类更愿意运用计算机，导致计算机对社会造成根本性的影响。
当人与计算机沟通需要背诵咒语般的指令，连枝微末节的程序都要清楚交代，甚至用打孔带输出结果的时候计算机注定是个主宰，当时只有经过训练，学会计算机语言的技术人员才能操作它。然而人性化的界面发展，使计算机软硬件必须贴近使用者的心思，体贴地建议或预设使用者的操作步骤，模仿美丽世界的图案制作的“图标”以便能让使用者看着方便。因此，早期的计算机顶多是“机人合一”，现代的计算机才能“人机合一”。
所以你对手上计算机软硬件的第一印象是什么？不是 CPU 有多快，而是键盘与鼠标好不好用，不是这个软件的程序只写了几行，而是这个软件的视窗界面好不好用。你对计算机的第一印象只是：计算机的界面好不好。
扯回战斗机设计，无论作战形态如何变化，战斗机的模样如何改变，飞行员进入空战最想知道的第一件事不是我的最大推力有多少或我的导弹可以飞多远，而是敌机在“我的”哪一边、友机在“我的”哪一边？“我”怎样才可以咬住敌机？“我”怎样可以逃离现场？“我”怎样可以最快速度开火？“我”有没有被瞄准？注意的是，飞机使用手册的资料：极限速度，极限性能，极限火力，都不是飞行员关心的，飞行员关心的是“我”、“现在”与“应该做什么”？
这种了解自我、掌握全局的能力在飞行员圈子中，称之为“SA”（Situation Awareness，中文有一个抽象的意译：状态意识），而战斗机无论发动机如何有力，雷达如何精密，其要提供飞行员状态意识信息，都只能经过战斗机与飞行员之间的界面，也就是坐舱设计。
假想你正驾驶着 MiG-29 战斗机从尾巴偷袭美帝入侵的 F-15。平显显示 IRST 找到的目标光点，请注意平显的目标光点不表示目标真的在那里，因为平显是将 IRST 搜索范围缩小到平显的范围，你要在脑中将光点的刻度换算出实际的相对位置，你才知道敌机真实的方位。
训练告诉你这表示敌机在 10 点钟上方，于是抬头可以看到敌机即将从那里出现，敌机正好出现在你头盔瞄准器中间，可是你还不能射击，你要低头切换仪表板上的几个按钮，导弹才能开火，不幸地敌机得到预警机的通知，一个急转，等你准备好，要再抬头锁定时，F-15 已经脱离导弹的攻击范围。
你不会屈服，MiG-29 作了一个漂亮的高 G 转弯，F-15 又出现在你面前，然而，敌机距离太远，所以你得改用雷达导引导弹。你再低头切换好几个钮，才转到雷达火控，此时俄国的伟大工程师让你不用操心，雷达锁定、敌友识别、完成射击解算后，会自动把致命的 R-27 导弹射出去。
然而，俄国工程师却忘了一件事，战斗机的计算机不会告诉你：你可不可以转弯，你何时可以转弯离开。工程师却留下一个机械钟给你，有本事就自己去算时间，然后设定“闹钟”。所以你必须直直冲向目标，以确保雷达能成功解算“线性碰撞”问题，并且发射后也不能轻易转向，否则可能会转到雷达无法照射的位置。
而跋扈轻敌的美帝飞行员也转向面对你，他的火控计算机不会自动射击，可是会在平显显示幕上用追踪框框住你，并显示导弹寻标器的锁定状态，现在射击的命中机率，让他自己抉择，美帝飞行员算准开火，平显上以界限标注有雷达的锁定角度限制，所以他只要小心不让战斗机超过界限可以自由转弯，以闪避你的导弹。平显上也会自动倒数记、计时，时间一到，导弹不是击落你了，就是被你闪掉了。然而因为你是不敢闪的，所以你只能勇往直前，缩短美帝导弹所需的飞行时间，而美帝战斗机转弯离开，消耗你的导弹燃料，直到导弹再也转不动为止。
从海湾战争到科索沃的空战都可以看到这件事实：美军的射程没有比 MiG-29 更远，甚至美军常常被 MiG-29 先一步锁定，但美军总能先开火，先闪躲，而敌机往往是勇往直前直到成为“火球”为止。
座舱界面的“输出”资料决定飞行员的状态意识能力，而飞行员必须经由座舱界面“输入”资料，战斗机才会攻击对手。因此座舱界面的设计优劣，决定了飞行员能不能“人机合一”（让战斗机去顺服飞行员的心意），还是“机人合一”（让飞行员去适应战斗机）。
◆第一代座舱：机人合一
正如计算机界面一样，一开始的界面根本没考虑到使用者，而只是设计机器的工程师顺手运用简单的科技就强迫使用者去适应。所幸一开始的战斗机除了飞机本身的资料（发动机、燃油、液压……）外也不能提供什么信息给飞行员，飞行员在空战中还是完全依赖肉眼的状态意识，所以座舱设计只要不挡到飞行员的视野，让飞行员可以完成复杂的发动机程序（Me 262），就算公德圆满。
◆第二代坐舱：座舱自动化
60 年代，原始数字计算机的逻辑判断能力使得战斗机工程师开始发挥他们的想象力。既然雷达可以看得更远，何必需要肉眼？既然计算机可以判断，何必需要人脑？
从二次大战开始，就有装备雷达的夜间战斗机出现。但当时的雷达又笨重又难用，除了夜间猎杀轰炸机之外，在战斗机空战中发挥不了什么作用。然而 60 年代的战斗机发动机推力足可让战斗机装备雷达仍维持机动性，加上空对空导弹可以配合雷达的长距离，则我们还需要什么枪炮瞄准？
故座舱界面的重要性开始突现出来，因为飞行员的搜索、接战，瞄准不再依赖肉眼，雷达幕提供的“电子状态意识”让飞行员可以看得更远。甚至飞行员也不需要用肉眼维持状态意识，地面的超大雷达可以监视空间中的每一架战斗机，替飞行员维持状态意识。
这导致座舱设计往两种极端发展，第一种是注意到机载雷达成为战斗机作战的关键，然而雷达侦测的范围加大，所产生的资料量也就加大，单凭一人驾驶不可能同时驾驶战斗机并操纵雷达的操作界面，所以战斗机需增加一名专人来操纵雷达，而对飞行员的作用有所低估。另一种极端同样也注意到飞行员工作量过大，然而却不愿意负担额外飞行员的“待遇”成本。对额外的雷达操作员一样享受飞行员待遇，但工作却只有操作雷达的状况有所不满。因此，对雷达操纵人员重视不够。
故有人相信当时的科学应该可以取代人力解决这个问题。编入飞行程序的数字计算机可以自行稳定飞机，甚至做一些简单的动作，因此只要有人可以告诉计算机该往哪里飞，计算机就可以取代飞行员而自行飞向目的地。因此飞行员只要专注在利用雷达猎杀敌机以及起飞降落就可以了，飞行的动作交给计算机。更精确一点的说法是：交给地面的管制员。当时美俄都有类似的数据链，拥有全空域状态意识的地面管制员，直接利用数据链可以命令战斗机飞向拦截目标。
既然雷达成为飞行员最重要的工具，雷达荧幕就成为飞行员最重要的界面，有个怪现象在 F-106 战斗机上，雷达荧幕不与机炮同轴来进行瞄准，听着都别扭。为什么要摆在正前方呢？由此我们可以发现一个概念，第一个决定显示界面好坏的，是界面的位置是否符合人体工学。界面必须先放在“舒适”的位置，飞行员才能“长时间”与“专心”使用。
第三代座舱：手握油门操纵杆
然而在越战中，美国飞行员却不欣赏他们的战斗机座舱。因为美国战斗机必须去进攻敌军的领土，所以远离了自己地面雷达与管制员的支持，得不到地面雷达对状态意识的支持。虽然地面管制员有时还是可以借由无线电来提供飞行员部分的状态意识，但是少数管制员要支援数十架升空飞机的情况下，无法一对一地利用数据链“遥控”战斗机作战。
所以象 F-8 这种单座战斗机就无法得到管制员协助飞行工作或拦截目标，而必须自己同时操纵雷达及战斗机。然而，F-8 仍然保留机炮，所以雷达荧幕并不能取代机炮瞄准的位置，因此海军飞行员发现，在勤务中，几乎没有时间来利用雷达拦截敌机。然而，双座战斗机 F-4 的后座武管官却常常利用雷达来搜索敌即并引导飞行员拦截。由此可看出，第二代座舱设计中双座原则是比较成功的。
但是即便是双座设计也不能解决一个问题：缠斗。原本的思想中，战斗机只需要在远距离利用雷达与导弹从容进行火控就好了。但在实战中发现，雷达与导弹的性能与可靠性远不如预期，则敌军还是可以轻松接近，强迫进入缠斗中。
一名狙击手瞄准时，必须选好稳固的架枪位置、拔草测风向、调匀呼吸以确定一发中的。然而一名突击队员破门而入时，什么射击前准备动作都是奢侈，拔枪、开保险、射击、子弹上膛的连串动作不能浪费一秒，否则就等于自杀。这也是视距外空战与缠斗的差别：飞行员必须把握咬住敌机的一瞬间射击，否则敌机就可能摆脱，甚至反过来击落你。因为缠斗要取得胜利，必须先估计敌机背后的位置，而在战斗机普遍超过音速的情况下，人的反应跟不上空战的变化，一个错判就很容易让自己的战斗机冲过对手。所以你必须在你仅有的一瞬间优势来击落对手。
然而第二代座舱除了本土拦截时可以利用“座舱自动化”而很方便外，当近战时，地面管制员与远程雷达失去作用，飞行员完全得依赖人工操作。飞行员却发现座舱的按钮位置从未仔细设计过，飞行员需要依照顺序切换许多不同位置的按钮才能开火，就好象拿着碍手的手动式单发装填狙击枪在屋内近距离枪战。
因此，美军发现座舱设计的思想错误，只有在极少数的状态下，才能设计出专用的自动系统（例如本土防空），然而战斗机开始服役时，未来的环境一旦不同于原本设定的环境，则你的自动系统就变成废物。
相反地人脑的学习能力可以应付日新月异的变化，因此，高度训练的人员能适应战场，而不是只会依循一定公式的自动机器。故机器的设计应该是如何让“人”使用起来顺手、快速、舒适，而不是想着如何取代“人”。
因此尽管美国在 F-4、F-15 等新一代战斗机上的 Link-4 仍然保有地面遥“遥控”的能力，但美军已经承认地面管制员的判断与反应能力远比不上战斗机上的飞行员的即时反应。而美国在 F-4E 556 次型上发明了一种战斗机设计中划时代的新原则：“手握式油门操纵杆”（HOTAS），充分将飞行员的反应传递给战斗机。
这是座舱界面的里程碑，并成为以后座舱设计的中心思想，正如同个人计算机界面不脱“键盘、鼠标、荧幕”一样。HOTAS 的概念是将所有的常用与火控所需按钮都装在操纵杆与油门推杆上，故飞行员进行飞行控制时，按个指头就可以轻松缩短了飞行员开火的时间，所以飞行员可以更早、更快开火，以及在复杂的空战动作中开火。二来，飞行员大部分的动作都只要动个手指就完成，所以长时间飞行的工作负荷就低得多。
另一个重要的革命是平显。利用新的光学科技，战斗机可以在不遮蔽前方视野的情况下，在透明片上显示许多资料，则许多原本难以消化的资料都可以利用这种新的资料输出界面而发挥效果。
首先，以往的前方视野必须就机炮瞄准具与雷达荧幕之间选择一种，使得飞行员不是只能偏重机炮攻击（如 F-8），就是只能偏重雷达攻击（如 F-106）。然而平显可以将雷达的追踪符号与资料直接投影在肉眼看到的目标 上头，因此飞行员得以利用最舒适的前方视野同时操纵两种火控系统。
这带来的益处不止是 1+1=2 而已，这使得电子状态意识与肉眼状态意识能互补不足。传统雷达荧幕的缺点是其是以“鸟瞰”的角度来显示，所以飞行员要在脑中换算成自己的坐标才能了解敌我的相对位置，然而肉眼的角度却不需要转换，所以能以反射动作就知道该如何控制战斗机以争取优势。因此飞行员利用平显上的雷达追踪框而非鸟瞰的显示幕更能做出正确的战术动作。
另一方面美军在越战发现，小型快速战斗机很容易离开飞行员的视野，或是混杂在背景中而成功逃逸。然而，战斗机大小对雷达侦测距离的影响不大，因此即便飞行员肉眼看不到目标，但投影在平显上的追踪框却仍然能标示出目标的视线方位，使飞行员仍可咬住小型敌机，或是在更远的距离目视到中型敌机。因此平显平衡了美军战斗机在缠斗中的“目视未发现目标”劣势。除了火控之外，平显使得飞行员头部能维持在最舒适的角度飞行，减低了长途飞行的生理负荷，则飞行员不会疲倦、失神、提高了作战效率与安全性。
不过前苏联却从越战中学的不一样的教训。苏联发现，第二代的自动化座舱成功让北越训练不足的飞行员击败雄壮的美军。因为北越在自己的领土作战，享受地面管制员的指挥。虽然北越缺乏完全自动化的数据链来协助飞行员飞行，但仍然利用语音通话构成严密的命令体系，拥有全域状态意识的管制员命令飞行员执行“战术动作”，使得训练不足的飞行员只要做好“飞行”本分就可以了。因此尽管北越大多数飞行员的空战技巧不高，却能在管制员的引导下抢占优势位置，对没有状态意识能力的美军机群进行突击。沉浸在成功的喜悦中，苏联把座舱更加自动化。
◆苏联的第三代座舱：“傻瓜”界面
由于苏联和美国战斗机的作战模式和作战思路的差异，就造成了两种不同类型的战斗机座舱界面，苏联的界面更倾向于自动化设计。“傻瓜”相机揭示机器设计的新想法，将大多数功能界面简化、自动化，好让使用者能不需训练，就拍出一定水准的照片。苏联的座舱设计方法也是相同，不去考虑复杂或特别的空战形态，只考虑最常见的空战方式，并针对这个方向构成最高程度的自动化。则大多数的飞行员，在大多数的任务中都能得到计算机的协助完成工作。所以人员的训练经费与时间降低，就可以利用庞大而易于补充的人力支援。
在座舱自动化设计方面，MiG-29 继承第二代单座座舱的数据链设计，其 Lauzer 双向数据链包含 E502-20/04 飞行导航系统、TESTER-UZ/LK 飞行资料处理器、ALMAZ-UP 信息处理器以及无线电、导航系统。这个系统让地面管制员可指引飞行员航线，甚至控制空战，也可以让战斗机把目前状态自动传回给地面管制员，但是不能进行战斗机与战斗机间的“横向传递”但苏联也发现让地面管制员“遥控”战斗机飞行是蛮愚蠢的主意，因为管制员少，而战斗机数量多，况且管制员还得训练到具备飞行员资格。故不像 MiG-23 可以“遥控”飞行，MiG-29 的数据链只能传递飞行指令给飞行员。其在平显与雷达显示幕上会显示管制员指示的飞行方向、速度、敌机资料等。然而，地面管制员还是可以控制战斗机的雷达操作模式、锁定目标、甚至打开加力等等。故地面管制员仍然控制 MiG-29 的战术动作，而让飞行员注意飞行动作就好了。苏联也怕缺乏训练的飞行员不小心进入失速螺旋或是空间迷向时，不会改出。仪表框上有一条“自动平飞”白线，压杆至白线就会回复平飞状态。
苏联彻底信仰超视距空战的原始理想，如果能在视距外发射导弹，就不用进行复杂的缠斗动作，则空战问题就可以简化成空间中的两点（目标与导弹）在何时何地碰撞的问题。而这种碰撞问题交由计算机去解远比人脑来得快，故 MiG-29 的射程系统有两种模式：人工模式、全自动模式。在全自动模式中，雷达会自动搜索目标、锁定、敌友识别、开火射击。再加上地面管制员可以引导战斗机接近目标，故拦截全程中，飞行员只要充当飞行控制器即可。
甚至飞行员连该发射几枚导弹都不用操心，武器发射的选择是：SALVO、SINGLE-0.5SALVO。前者模式中，导弹会以 1.6 秒的间隔自动连发两枚，如果飞行员选择机炮，则机炮会自动连发直到没有子弹。后者则会只发射一枚导弹，或是只连发 1.6 秒的机炮。值得注意的是苏联飞行员的训练是尽量运用前者，以在最远的距离尽快投射最大量火力。
另一个方向是界面简单化，没有必要的功能就把它取消、合并或简化，以免训练不足的使用者被界面弄得眼花缭乱。例如其雷达的控制，西方的设计是让飞行员可以选择左右 30 度、45 度、60 度的扫描，或者是由按钮转动雷达扫描范围的中心轴到任意方向。然而苏联不认为飞行员有必要自由选择扫描的轴向，所以其雷达轴向设定只有三种：左（左方 40 度）、中、右（右方 40 度）。扫描角度大小只有一种：+25 度。因此，这说明了 MiG-29 飞行员不能象西方飞行员那样自主选择可能有敌机的区域进行搜索，而必须依赖地面管制员的远程状态意识，预知 MiG-29 将在那个方向与敌机接触，而在三种扫描范围中选择其一。
MiG-29 也首度采用头盔瞄准具，使飞行员只要转头就可以替大搜索角度的 R-73 导弹进行标定。然而，这项系统使得飞行员不用考虑空战中最困难的“学问”——如何咬住敌机的后方。让飞行员可以由简单的动作就得到开火机会，甚至在一开战的头对头攻击中就击落敌机。
由此我们可以得知 MiG-29 的战术——由地面管制员引导到预计碰撞航线，由管制员控制战斗机雷达锁住目标，机上计算机算出射击解后自动射出最大火力，如果没中仍然直冲到敌机面前，以头盔瞄准器结束空战。如果还是没中，也不必在意，因为机上的武器也差不多射完了，直接回家，交由其他战斗机拦截。反正苏联有的是战斗机与飞行员，战斗机基本上成为“有人防空导弹”。
MiG-29 的平显可以显示雷达资料，但却不象西方是把目标符号投影在目标视线上，而是把鸟瞰角度的雷达影像直接投影在平显上。于是，苏联的平显不象西方一样，能让肉眼与雷达互相弥补。有种看着地图与对手“击剑”的感觉，虽然这种错觉可以利用训练来克服，但总不如直观的“实景”投影来的方便，在电光石火的空战中，可能转瞬即逝的优势会丧失。MiG-29 的座舱输入界面设计考虑到设计时间的缩短也稍显不足，在人工模式时，发射一枚导弹要切换 11 个按键（而 F-16 只要一个）。
不同的座舱界面甚至影响到飞行性能，飞行员发现 MiG-29 的滚轴率比 F-16 慢上许多，其实这与飞机的空气动力性能无关，而是因为 MiG-29 的操纵杆靠移动来输入飞行员的指令，故飞行员手臂要摆动很远才开始以全速滚转。而 F-16 的操纵杆只量测力量，飞行员肌肉一动，战斗机就知道该全速滚动了。
MiG-29 的头盔瞄准具可以说是划时代的重要发明。利用头盔瞄准具可以非常方便的瞄准目标，但目标是否进入射程飞行员必须先看一下平显上的显示，甚至还必须在低头完成 11 个按键的准备发射动作才能抬头瞄准敌机，则头盔瞄准在迎头攻击中的巨大优势就被繁琐的操作程序所抵消。
对于苏联的空战模式和作战思路，“傻瓜”设计思想相当正确，其中头盔瞄准、自动平飞驾驶按钮等也被欧美的下一代设计所效仿。然而苏联的设计，除了自动化作业的部分外，人工作业的界面缺乏整体规划。所以一旦地面管制无法协调飞行员，飞行员面对的就是相当碍手，相当不“配合”的操作界面。
为了进一步简化空勤人员的训练。因此苏联希望不同战斗机之间，甚至是不同时代的战斗机之间（MiG-23 与 MiG-29 的座舱仍有极高的相似性）的座舱界面尽量统一，不要有有太大的差异，以便让飞行员可以轻易地转换座机，甚至让老飞行员可以适应新战斗机。
由此可以看出，在苏联眼中的座舱界面其实有极重要的地位，尽管战斗机空气动力设计日新月异，但只要掌握住座舱界面不变，则战斗机在飞行员眼中就仍有极高的相似性。然而西方眼中的飞行员是无可替代的，所以要尽可能给飞行员争取最多的优势，只要有新的座舱科技可用，立刻运用在战斗机上。因此西方不同战斗机间的座舱绝对不同，F-16 是一个明显的例子。虽然苏联飞机的座舱界面按照西方的标准存在着一些问题，但是，这完全是两种不同的作战体系，苏联人没有必要把自己的座舱搞的像“电子游戏室”。如果苏联座舱界面使用西方的标准进行更加合理的人性化设计，凭借它的技术、科技实力相信也不是什么难事。
2# 六翼炽天使
◆第四代座舱：玻璃座舱
人们原先相信只要导弹与雷达科技成熟，则再也没有必要进行近距离缠斗。但当雷达与导弹科技在80年代发展成熟，人们才发现两个错误：第一，如果你的对手一样有远程导弹呢，那空战的胜负关键究竟是什么，有人提出了解决方案：那就比谁的射程远，所以美国有 1,000 磅重的“不死鸟”导弹，俄国甚至实验过把 SA-6 地对空导弹直接装到战机上。然而这个答案解决不了第二个错误：导弹一样可以闪的。只要正确的时间，往正确的方向机动，再好的导弹也不能保证命中。于是超视距空战跟缠斗一样都成为“比快”的决斗，你并在进入他的射击范围之前溜走，则你就是赢家。故战机不用在一两公里的空间内厮杀，但仍需要在几十公里内的范围内观望、搜索、冲锋、逃逸。故西方国家体认到战机电子系统必须尽可能地提供各种“远程信息意识”：雷达、电子截收、通信、导航……给飞行员，以在数十公里外快速战斗。随着科技的进步，能提供的信息越来越多，但是怎样才能告诉飞行员而不会让他眼花缭乱呢。
个人计算机也遇到这种问题，计算机能够多工以后，能同时进行好几个工作，但要怎样才能让使用者同时操作好几个工作呢，答案就是视窗化，每个工作拥有独立的视窗，使用者切换不同的视窗就能清楚地操作不同的软件。而在战机上，这种概念就称之为“多功能显示屏”，飞行员有太多的信息需要知道，却不是随时都要知道“全部”的信息。因此利用数字显示屏，飞行员可以只将当时需要的信息叫出来，例如长途飞行时需要的是导航信息、发动机状况、飞机姿态，但空战时又可以切换到雷达图形、武器存量、威胁警报、座舱界面可以利用有限的仪表板面积展示最多的信息。另一种概念是图形界面，利用显示屏上的图形显示，我们可以把复杂的战术状况、飞机信息以一目了然的图表表示。这就是被称为“玻璃座舱”（Glass Cockpit）的新观念。有趣的是，玻璃座舱不止有益于飞行员利用电子状况意识，也有助于飞行员的肉眼状况意识。以色列的“狮”战机在生产计划受阻后，其原型被拿来实验玻璃座舱的概念。以色列工程师认为，尽管电子系统的远程状况意识能力大幅增强，但战机却也面临更多危险，许多静默的导弹（例如红外制导或是惯性制导的导弹）、火炮都可能逃过电子状况意识侦测。故座舱设计不止要让飞行员维持“抬头”（Head Up）作战，更要“头向外”（Head Out），也就是飞行员的实现随时可以四处扫描，以保持肉眼状况意识。这除了需要无“空间”障碍的气泡座舱罩外，也需要新的仪表板设计。飞行员必须能以最快的速度阅读完仪表板上显示的讯息，才能争取更多的“时间”注意外面的世界。
F-18 开始大量使用多功能显示屏，三具显示屏+抬头显示器+HOTAS 成为 80 年代战机座舱的标准配备。受益于民用计算机的蓬勃发展，新的计算机界面不但更便宜，也更方便。F-16 的中期延寿计划（MLU）进行时，就发现全彩的的液晶显示屏居然比单色的阴极射线管还便宜。彩色荧幕成为第二代玻璃座舱的标准，利用色彩，我们可以在二度空间的荧幕平面显示出第三度空间的荧幕平面上显示出第三度空间信息：例如地形等高线、敌机高度、目标国籍或种类等，因此座舱界面能塞入更多的信息。同时彩色图形也更容易突显出危险目标、贴在一起的目标光点，让飞行员更快从荧幕上得到必要信息：以争取更多“Head Out”的时间。另一个新标准是显示屏数目的突破，抬头显示器的下方增加一个显示屏的位置，称之为“平视显示屏”。回到人体工学的讨论上，我们知道抬头显示器是最舒适的位置，同时也是飞行员最常用的界面。而平视显示屏紧邻着抬头显示器，所以飞行员视线移动最小的距离就可以看到。因此无法显示在抬头显示器上的信息，可以将其中必要的部分显示在平视显示屏上。什么重要信息不能显示在抬头显示器上呢？抬头显示器的重要精神是不能破坏肉眼状况意识，所以象雷达的鸟瞰显示、，光电吊舱的高倍放大影象等电子状况意识无法与肉眼直接视线重合者，都不能放在抬头显示器上。而平视显示器在牺牲飞行员“Head Out”时间最小的情况下，提供必要的电子状况意识界面。除此之外，有很多命令是不能利用操纵杆输入的，例如：通信频率、导航坐标等，手控的平视显示器提供了方便的输入界面。座舱界面至此可谓完全奠定其重要性。90 年代许多的早期战机改进方案中，座舱界面的改进都是各计划必备的部分，至于气动力上的改进反倒是少见。由此可以看出各国空军眼中，第三代战机相较与第二代战机而言，“外表”上的气动力特征差别其实影响有限，然而“内装”的座舱界面却直接影响飞行员的飞行与战斗能力。
而新一代的战机更以“幻影”2000-5 型为首，率先采用玻璃座舱的第二代标准：平视显示屏+三具彩色显示屏，诸如 F-18E/F、Rafale 早期型都采用相同标准。甚至苏联瓦解后，积极对外推销战机，其不“时尚”的座舱界面令仰慕其气动力性能的“消费者”们却步，也开始积极在新的战机改进型中加入玻璃座舱概念。然而，受限于他的计算机界面科技，多半必须借助法国的座舱显示装备（如 MiG-29SMT 与 Su-30MKR、Su-30MKI 计划）。然而这种改进设计却流于盲目加装，硬在旧有的俄式座舱设计中塞入西方荧幕，如果没有整体设计飞行员的状况意识与按钮位置，还是没有抓住座舱设计的精神。
第五代座舱：智能座舱
座舱界面的下一个划时代科技突破将会是头盔显示器。虽然苏联率先采用头盔“瞄准器”，但却不会显示飞行或目标信息，所以飞行员还要低头检视仪表板。西方的头盔“显示器”，则充分利用头盔显示器可以“Head Out”的优势，将必要的飞行信息都显示在头盔上，则在空战中，飞行员连看抬头显示器都没有必要，可以从头到尾“Head Out”作战。波音公司在 JSF 的设计中更继续突破座舱设计的概念。“Head Out”概念使肉眼状况意识可以发挥到极致，然而仍有最后一个障碍：机身。无论是雷达、红外线空对空导弹的寻标器、IRST 现在都可以支援偏轴60度的状况意识能力，但是飞行员的肉眼却受限于机身，仰视没什么限制，俯视却只有 10-20 度。波音公司则在机身外装了全域视野的红外线摄影机，随着飞行员的实现移动摄影机的视野，投影到头盔显示器上。则飞行员甚至可以穿透仪表板去“看到”外面的世界，这种“穿透”（See Through）概念使飞行员的肉眼状况意识充分支援武器与感测器的偏轴能力，使肉眼状况意识只受限于飞行员的脖子。由于头盔显示器完全满足了肉眼状况意识的需求，所以波音公司的 JSF 取消了抬头显示器，而增加了平面显示屏的面积以加强电子状况意识的显示空间。玻璃座舱的概念如同秘书的多媒体报告，充分运用人体的感官以快速传递讯息，好让飞行员更快了解战术状况而做出决定。然而如果飞行员的心理状况不能在压力下做出明智的决定。敌我数十架战机在空中厮杀，上百枚导弹在空中穿梭，飞行员需要知道的信息量很大，然而飞行员真正需要做出的决定却很简单：“打，还是逃？”洛克希德·马丁公司设计 F-22 时，因此提出新的座舱概念：一句忠告，胜过上百笔信息。如果战机能给飞行员适当的忠告，则省去了飞行员判断错误的危险。因此 F-22 的座舱界面不是盲目提供给信息，而是如同投资顾问一样，只告诉你专家过滤分析的行动建议。
故F-22 的座舱显示界面在技术上没有大变化，在思想上却大为改观。它将目标分成三种：你该攻击的、你该防备的、你该注意的。在“该攻击”的荧幕上你可以看到你的射击包络线，目前的命中机率，射击的顺序建议。在“该防备”的荧幕上看到敌机（或导弹阵地）的相对位置，敌军的火力范围、侦测范围。在“该注意”的荧幕上你可以看到友机的相对位置、友机的状况，你的相对地理位置。智能界面大幅降低了飞行员的工作负荷，也使飞行员可以参与更大范围的战术决策。飞行员不仅可以控制自己的战机进行本分的任务，还可以经横向信息传递协调友军，或建议友军战术。F-22 编队领队机可以在荧幕上清楚看到友机的位置，并且用游标点一下就可以知道友机的武器状况，甚至可以指示友机攻击战术、分配目标。因此，以往地面管制员的指挥角色可以由编队的领队机代替。故战机不只是战争机器中的固定零件，也是可以与其他零件自由结合出新的战争机器。因此这种智能界面达到座舱设计的至高理想：“心中无机”而不只是“人机合一”。飞行员不只被局限在利用自己的战机作战，而且还能指挥友机，甚至友军的战舰、导弹作战。可利用的工具几乎没有限制，作战战术变化只受限于飞行员的“心”。
◆中国作战飞机座舱界面的发展
随着航空电子技术和具有中国特色的人机工程学理论的发展，我军装备和即将装备的各型主战飞机座舱界面的演变也走过了从传统到现代，从落后到先进的漫长道路。歼五、歼六系列飞机的传统机-电式仪表到歼七、歼八系列飞机的机-电、平显复合式座舱显示再到新歼的数字化“玻璃座舱”还有研制及预研中的头盔显示器及触摸式大屏幕高分辨率多功能液晶显示器。
在大量装备歼五、歼六飞机的那个年代，受技术条件的限制和特殊社会环境、政治背景的影响，其座舱界面没有脱离原有米格飞机机械-电子式仪表的传统框架、而且很难有自主的大规模创新和改造。八十年代，我国航空装备领域与国际间的交流与合作日益频繁，而与传统“米格”模式大相径庭的西方座舱界面设计理念也正是从这时起逐步为我国所接受。通过以歼七E、歼八B 和强五D 型飞机设计为代表的探索性验证。
◆歼七E 飞机是由成都飞机制造公司研制的一种单座轻型昼间歼击机，它是在歼七H 型飞机基础上改进设计的新机，主要改进目的在于提高歼七飞机的跨音速机动性能和起降性能。在座舱界面设计上，它是我军装备的第一代配有平视显示器的飞机。与歼七H 型飞机相比，该机采用平视显示器+武器瞄准控制计算机的火控系统替换了原来的陀螺稳定光学瞄准具，以平显为主要观察仪表，同时还换装了复合式地平仪、综合罗盘、升降转弯侧滑表、空速M数组合表等综合化程度较高航空仪表设备，加装了大气数据计算机、全向雷达告警器和飞行参数记录器。
◆歼八B 飞机是由沈阳飞机制造公司研制的一种单座双发全天候歼击机。在座舱界面设计上，与歼七E 飞机一样，它也是我军装备的第一代配有平视显示器的飞机。该机采用单脉冲雷达和连续波照射器+平显系统的火控系统替换了原来的陀螺稳定光学瞄准具，平显系统适用于空空导弹、火箭、炸弹和航炮的攻击瞄准，能显示与飞行有关的数据供飞行员使用，与雷达交联，可提供发射中距拦射空空导弹的相关参数，具有对多个目标进行超视距攻击的潜力。
◆强五D 飞机是由南昌飞机制造公司研制的一种单座双发全天候攻击机，它是在强五C 型飞机基础上改进研制的飞机。在座舱界面设计上，该机换装了一种新型光学射击、轰炸瞄准具，能对我军现役所有航空炸弹的平飞轰炸、延时轰炸、俯冲轰炸和航炮、火箭对地攻击、航炮对空攻击、对地连续攻击等弹道进行自动解算和瞄准。同时可在瞄准具上人工装定超越角，以供轰炸概略瞄准用。瞄准具在轰炸状态可由多普勒/GPS 组合导航系统通过输入纵风、侧风信号，以修正风速对轰炸投弹射程的影响。控制面板加装了红光照明设备，以适应夜间作战、训练的需要；加装了全向雷达告警器和飞行参数记录器。
九十年代，适应新的军事斗争形势需要，我军引进了一批 Su-27、Su-30 等新型作战飞机。这些新型作战飞机的座舱界面设计均具有第三代飞机的典型特征，即以一个或数个多功能显示器取代了原有的机-电式仪表设备，只留有少量的飞行必须参数的仪表设备作为系统故障时的应急仪表。典型的“双杆操纵”布局设计，彻底将飞行员的双手和双眼从纷繁复杂的仪表面板中解放出来，而将全部的精力用于空战。
由于我国在电子座舱的设计起步阶段受到西方的设计思想的影响较大，所以我国的设计方向还是更倾向于欧美化的座舱设计，这也是符合趋势的一种做法，其中也保持有自己特色的东西。总归来说，中国国产装备座舱界面系统也是非常重视人机融合方面的考虑。由于引进了一些不同体系的装备，对于这些系统的使用、更新和兼容改造可能是一个非常有意义的工作，这将会使中国的装备电子化、智能化的水平上一个新台阶。
九十年代末，新型主战飞机的研制已进入最后的攻坚阶段，我国自行研制的具有国际先进水平的全数字化“玻璃座舱”也已直接应用于该机。而目前，我国航空电子领域的专家们正致力于领先国际先进水平的头盔显示器和触摸式大屏幕高分辨率多功能液晶显示器的研制，可以预见，这些设备的研制成功，不但能够使我军下一代主战飞机在未来的作战中占尽先机，而且具有中国特色的座舱界面设计理念更会成为未来世界各国借鉴的一个成功典范。
◆第四代座舱：玻璃座舱
人们原先相信只要导弹与雷达科技成熟，则再也没有必要进行近距离缠斗。但当雷达与导弹科技在80年代发展成熟，人们才发现两个错误：第一，如果你的对手一样有远程导弹呢，那空战的胜负关键究竟是什么，有人提出了解决方案：那就比谁的射程远，所以美国有 1,000 磅重的“不死鸟”导弹，俄国甚至实验过把 SA-6 地对空导弹直接装到战机上。然而这个答案解决不了第二个错误：导弹一样可以闪的。只要正确的时间，往正确的方向机动，再好的导弹也不能保证命中。于是超视距空战跟缠斗一样都成为“比快”的决斗，你并在进入他的射击范围之前溜走，则你就是赢家。故战机不用在一两公里的空间内厮杀，但仍需要在几十公里内的范围内观望、搜索、冲锋、逃逸。故西方国家体认到战机电子系统必须尽可能地提供各种“远程信息意识”：雷达、电子截收、通信、导航……给飞行员，以在数十公里外快速战斗。随着科技的进步，能提供的信息越来越多，但是怎样才能告诉飞行员而不会让他眼花缭乱呢。
个人计算机也遇到这种问题，计算机能够多工以后，能同时进行好几个工作，但要怎样才能让使用者同时操作好几个工作呢，答案就是视窗化，每个工作拥有独立的视窗，使用者切换不同的视窗就能清楚地操作不同的软件。而在战机上，这种概念就称之为“多功能显示屏”，飞行员有太多的信息需要知道，却不是随时都要知道“全部”的信息。因此利用数字显示屏，飞行员可以只将当时需要的信息叫出来，例如长途飞行时需要的是导航信息、发动机状况、飞机姿态，但空战时又可以切换到雷达图形、武器存量、威胁警报、座舱界面可以利用有限的仪表板面积展示最多的信息。另一种概念是图形界面，利用显示屏上的图形显示，我们可以把复杂的战术状况、飞机信息以一目了然的图表表示。这就是被称为“玻璃座舱”（Glass Cockpit）的新观念。有趣的是，玻璃座舱不止有益于飞行员利用电子状况意识，也有助于飞行员的肉眼状况意识。以色列的“狮”战机在生产计划受阻后，其原型被拿来实验玻璃座舱的概念。以色列工程师认为，尽管电子系统的远程状况意识能力大幅增强，但战机却也面临更多危险，许多静默的导弹（例如红外制导或是惯性制导的导弹）、火炮都可能逃过电子状况意识侦测。故座舱设计不止要让飞行员维持“抬头”（Head Up）作战，更要“头向外”（Head Out），也就是飞行员的实现随时可以四处扫描，以保持肉眼状况意识。这除了需要无“空间”障碍的气泡座舱罩外，也需要新的仪表板设计。飞行员必须能以最快的速度阅读完仪表板上显示的讯息，才能争取更多的“时间”注意外面的世界。
F-18 开始大量使用多功能显示屏，三具显示屏+抬头显示器+HOTAS 成为 80 年代战机座舱的标准配备。受益于民用计算机的蓬勃发展，新的计算机界面不但更便宜，也更方便。F-16 的中期延寿计划（MLU）进行时，就发现全彩的的液晶显示屏居然比单色的阴极射线管还便宜。彩色荧幕成为第二代玻璃座舱的标准，利用色彩，我们可以在二度空间的荧幕平面显示出第三度空间的荧幕平面上显示出第三度空间信息：例如地形等高线、敌机高度、目标国籍或种类等，因此座舱界面能塞入更多的信息。同时彩色图形也更容易突显出危险目标、贴在一起的目标光点，让飞行员更快从荧幕上得到必要信息：以争取更多“Head Out”的时间。另一个新标准是显示屏数目的突破，抬头显示器的下方增加一个显示屏的位置，称之为“平视显示屏”。回到人体工学的讨论上，我们知道抬头显示器是最舒适的位置，同时也是飞行员最常用的界面。而平视显示屏紧邻着抬头显示器，所以飞行员视线移动最小的距离就可以看到。因此无法显示在抬头显示器上的信息，可以将其中必要的部分显示在平视显示屏上。什么重要信息不能显示在抬头显示器上呢？抬头显示器的重要精神是不能破坏肉眼状况意识，所以象雷达的鸟瞰显示、，光电吊舱的高倍放大影象等电子状况意识无法与肉眼直接视线重合者，都不能放在抬头显示器上。而平视显示器在牺牲飞行员“Head Out”时间最小的情况下，提供必要的电子状况意识界面。除此之外，有很多命令是不能利用操纵杆输入的，例如：通信频率、导航坐标等，手控的平视显示器提供了方便的输入界面。座舱界面至此可谓完全奠定其重要性。90 年代许多的早期战机改进方案中，座舱界面的改进都是各计划必备的部分，至于气动力上的改进反倒是少见。由此可以看出各国空军眼中，第三代战机相较与第二代战机而言，“外表”上的气动力特征差别其实影响有限，然而“内装”的座舱界面却直接影响飞行员的飞行与战斗能力。
而新一代的战机更以“幻影”2000-5 型为首，率先采用玻璃座舱的第二代标准：平视显示屏+三具彩色显示屏，诸如 F-18E/F、Rafale 早期型都采用相同标准。甚至苏联瓦解后，积极对外推销战机，其不“时尚”的座舱界面令仰慕其气动力性能的“消费者”们却步，也开始积极在新的战机改进型中加入玻璃座舱概念。然而，受限于他的计算机界面科技，多半必须借助法国的座舱显示装备（如 MiG-29SMT 与 Su-30MKR、Su-30MKI 计划）。然而这种改进设计却流于盲目加装，硬在旧有的俄式座舱设计中塞入西方荧幕，如果没有整体设计飞行员的状况意识与按钮位置，还是没有抓住座舱设计的精神。
第五代座舱：智能座舱
座舱界面的下一个划时代科技突破将会是头盔显示器。虽然苏联率先采用头盔“瞄准器”，但却不会显示飞行或目标信息，所以飞行员还要低头检视仪表板。西方的头盔“显示器”，则充分利用头盔显示器可以“Head Out”的优势，将必要的飞行信息都显示在头盔上，则在空战中，飞行员连看抬头显示器都没有必要，可以从头到尾“Head Out”作战。波音公司在 JSF 的设计中更继续突破座舱设计的概念。“Head Out”概念使肉眼状况意识可以发挥到极致，然而仍有最后一个障碍：机身。无论是雷达、红外线空对空导弹的寻标器、IRST 现在都可以支援偏轴60度的状况意识能力，但是飞行员的肉眼却受限于机身，仰视没什么限制，俯视却只有 10-20 度。波音公司则在机身外装了全域视野的红外线摄影机，随着飞行员的实现移动摄影机的视野，投影到头盔显示器上。则飞行员甚至可以穿透仪表板去“看到”外面的世界，这种“穿透”（See Through）概念使飞行员的肉眼状况意识充分支援武器与感测器的偏轴能力，使肉眼状况意识只受限于飞行员的脖子。由于头盔显示器完全满足了肉眼状况意识的需求，所以波音公司的 JSF 取消了抬头显示器，而增加了平面显示屏的面积以加强电子状况意识的显示空间。玻璃座舱的概念如同秘书的多媒体报告，充分运用人体的感官以快速传递讯息，好让飞行员更快了解战术状况而做出决定。然而如果飞行员的心理状况不能在压力下做出明智的决定。敌我数十架战机在空中厮杀，上百枚导弹在空中穿梭，飞行员需要知道的信息量很大，然而飞行员真正需要做出的决定却很简单：“打，还是逃？”洛克希德·马丁公司设计 F-22 时，因此提出新的座舱概念：一句忠告，胜过上百笔信息。如果战机能给飞行员适当的忠告，则省去了飞行员判断错误的危险。因此 F-22 的座舱界面不是盲目提供给信息，而是如同投资顾问一样，只告诉你专家过滤分析的行动建议。
故F-22 的座舱显示界面在技术上没有大变化，在思想上却大为改观。它将目标分成三种：你该攻击的、你该防备的、你该注意的。在“该攻击”的荧幕上你可以看到你的射击包络线，目前的命中机率，射击的顺序建议。在“该防备”的荧幕上看到敌机（或导弹阵地）的相对位置，敌军的火力范围、侦测范围。在“该注意”的荧幕上你可以看到友机的相对位置、友机的状况，你的相对地理位置。智能界面大幅降低了飞行员的工作负荷，也使飞行员可以参与更大范围的战术决策。飞行员不仅可以控制自己的战机进行本分的任务，还可以经横向信息传递协调友军，或建议友军战术。F-22 编队领队机可以在荧幕上清楚看到友机的位置，并且用游标点一下就可以知道友机的武器状况，甚至可以指示友机攻击战术、分配目标。因此，以往地面管制员的指挥角色可以由编队的领队机代替。故战机不只是战争机器中的固定零件，也是可以与其他零件自由结合出新的战争机器。因此这种智能界面达到座舱设计的至高理想：“心中无机”而不只是“人机合一”。飞行员不只被局限在利用自己的战机作战，而且还能指挥友机，甚至友军的战舰、导弹作战。可利用的工具几乎没有限制，作战战术变化只受限于飞行员的“心”。
◆中国作战飞机座舱界面的发展
随着航空电子技术和具有中国特色的人机工程学理论的发展，我军装备和即将装备的各型主战飞机座舱界面的演变也走过了从传统到现代，从落后到先进的漫长道路。歼五、歼六系列飞机的传统机-电式仪表到歼七、歼八系列飞机的机-电、平显复合式座舱显示再到新歼的数字化“玻璃座舱”还有研制及预研中的头盔显示器及触摸式大屏幕高分辨率多功能液晶显示器。
在大量装备歼五、歼六飞机的那个年代，受技术条件的限制和特殊社会环境、政治背景的影响，其座舱界面没有脱离原有米格飞机机械-电子式仪表的传统框架、而且很难有自主的大规模创新和改造。八十年代，我国航空装备领域与国际间的交流与合作日益频繁，而与传统“米格”模式大相径庭的西方座舱界面设计理念也正是从这时起逐步为我国所接受。通过以歼七E、歼八B 和强五D 型飞机设计为代表的探索性验证。
◆歼七E 飞机是由成都飞机制造公司研制的一种单座轻型昼间歼击机，它是在歼七H 型飞机基础上改进设计的新机，主要改进目的在于提高歼七飞机的跨音速机动性能和起降性能。在座舱界面设计上，它是我军装备的第一代配有平视显示器的飞机。与歼七H 型飞机相比，该机采用平视显示器+武器瞄准控制计算机的火控系统替换了原来的陀螺稳定光学瞄准具，以平显为主要观察仪表，同时还换装了复合式地平仪、综合罗盘、升降转弯侧滑表、空速M数组合表等综合化程度较高航空仪表设备，加装了大气数据计算机、全向雷达告警器和飞行参数记录器。
◆歼八B 飞机是由沈阳飞机制造公司研制的一种单座双发全天候歼击机。在座舱界面设计上，与歼七E 飞机一样，它也是我军装备的第一代配有平视显示器的飞机。该机采用单脉冲雷达和连续波照射器+平显系统的火控系统替换了原来的陀螺稳定光学瞄准具，平显系统适用于空空导弹、火箭、炸弹和航炮的攻击瞄准，能显示与飞行有关的数据供飞行员使用，与雷达交联，可提供发射中距拦射空空导弹的相关参数，具有对多个目标进行超视距攻击的潜力。
◆强五D 飞机是由南昌飞机制造公司研制的一种单座双发全天候攻击机，它是在强五C 型飞机基础上改进研制的飞机。在座舱界面设计上，该机换装了一种新型光学射击、轰炸瞄准具，能对我军现役所有航空炸弹的平飞轰炸、延时轰炸、俯冲轰炸和航炮、火箭对地攻击、航炮对空攻击、对地连续攻击等弹道进行自动解算和瞄准。同时可在瞄准具上人工装定超越角，以供轰炸概略瞄准用。瞄准具在轰炸状态可由多普勒/GPS 组合导航系统通过输入纵风、侧风信号，以修正风速对轰炸投弹射程的影响。控制面板加装了红光照明设备，以适应夜间作战、训练的需要；加装了全向雷达告警器和飞行参数记录器。
九十年代，适应新的军事斗争形势需要，我军引进了一批 Su-27、Su-30 等新型作战飞机。这些新型作战飞机的座舱界面设计均具有第三代飞机的典型特征，即以一个或数个多功能显示器取代了原有的机-电式仪表设备，只留有少量的飞行必须参数的仪表设备作为系统故障时的应急仪表。典型的“双杆操纵”布局设计，彻底将飞行员的双手和双眼从纷繁复杂的仪表面板中解放出来，而将全部的精力用于空战。
由于我国在电子座舱的设计起步阶段受到西方的设计思想的影响较大，所以我国的设计方向还是更倾向于欧美化的座舱设计，这也是符合趋势的一种做法，其中也保持有自己特色的东西。总归来说，中国国产装备座舱界面系统也是非常重视人机融合方面的考虑。由于引进了一些不同体系的装备，对于这些系统的使用、更新和兼容改造可能是一个非常有意义的工作，这将会使中国的装备电子化、智能化的水平上一个新台阶。
九十年代末，新型主战飞机的研制已进入最后的攻坚阶段，我国自行研制的具有国际先进水平的全数字化“玻璃座舱”也已直接应用于该机。而目前，我国航空电子领域的专家们正致力于领先国际先进水平的头盔显示器和触摸式大屏幕高分辨率多功能液晶显示器的研制，可以预见，这些设备的研制成功，不但能够使我军下一代主战飞机在未来的作战中占尽先机，而且具有中国特色的座舱界面设计理念更会成为未来世界各国借鉴的一个成功典范。
好长啊，搬个板凳慢慢看{:3_87:}
这个需要占位，慢慢看
文章确实很长