Warum ist die Cockpitsteuerung von Flugzeugen so kompliziert?

Ich würde argumentieren, dass die Steuerung eines Flugzeugs nicht kompliziert ist, sondern dass sie Ihnen einfach fremd ist.

In den allermeisten Fällen haben die verschiedenen Bedienelemente im Flugzeug eine Aufgabe: etwas ein- oder ausschalten. Sie sind eigentlich ziemlich einfach, aber was es Ihnen kompliziert erscheinen lässt, ist, dass es so viele von ihnen gibt. Wenn Sie mehr über das Flugzeug (insbesondere moderne) erfahren, werden Sie feststellen, dass diese einzelnen Steuerungen nach Systemen gruppiert sind, was eigentlich ziemlich sinnvoll ist.

Um es ins rechte Licht zu rücken, nehmen wir an, Sie hätten noch nie zuvor einen Laptop gesehen:

Dieses ... Ding (denken Sie daran, Sie haben noch nie zuvor eines gesehen!) hat 94 Knöpfe allein auf der Oberseite! Es hat alle möglichen kleinen Buchsen und Stecker an der Außenseite. Es hat Dinge, die von der Seite aufspringen. Es ist nur … kompliziert .

Dann weist jemand darauf hin, dass die meisten der Schaltflächen oben Schaltflächen sind, die Sie drücken können, um einen Buchstaben auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies nimmt dem komplizierten Durcheinander auf der Oberseite viel Rätsel auf, aber wenn Sie anfangen, mehr zu lernen, stellen Sie fest, dass einige der weniger häufigen Tasten nach Funktion gruppiert sind. Sie haben die Pfeiltasten, die Funktionstasten, die Tastenmodifikatoren, die CD-Steuerung ... Plötzlich scheint es nicht mehr ganz so kompliziert zu sein.

Sie beschweren sich bei Ihrem Freund, dass der Monitor (hey, wir haben ein schickes neues Wort gelernt!) etwas zu klein ist, und er schlägt vor, dass Sie einen externen Monitor anschließen. Wir können das schaffen?? Dafür ist dieser Port natürlich da. Cool, das ist jetzt ein Rätsel weniger. Das geht so weiter, und schon bald können Sie sogar eine andere Laptop-Marke mit anderen Tasten kaufen und es so ziemlich selbst herausfinden. Es dauert nicht lange... das Mysterium ist verschwunden und es ist nur ein Laptop-Computer.

Und so verhält es sich mit Flugzeugen. Neuere Flugzeuge werden mit weniger Schaltern und Anzeigen konstruiert. Werfen Sie einen Blick auf die Weiterentwicklung der Flugzeuge der Falcon 900-Serie:

Falke 900B

Falcon 900 EX

Falcon 900EX-EASy

Jede Iteration hat immer weniger Bedienelemente und Instrumente. Sie können sogar sagen, dass sie weniger kompliziert aussehen. Ich kann Ihnen jedoch versichern, dass jedes neuere Modell viel mehr Fähigkeiten hat und viel mehr lernen muss, um das Flugzeug zu verstehen und sicher zu fliegen. Sie verfügen jeweils über die volle Leistungsfähigkeit des Modells davor, zusammen mit zusätzlichen Funktionen und mehr zu lernen. Bestimmte Systeme haben keine Schalter oder Wählscheiben mehr und Sie müssen verschiedene Menüs durchsuchen, um darauf zuzugreifen.

Schein trügt.

Wie in einer früheren Antwort darauf hingewiesen wurde, ist das Cockpit eine Benutzeroberfläche. Ich glaube, dass es praktisch unmöglich ist, eine Benutzeroberfläche zu entwerfen, die sowohl für Anfänger als auch für erfahrene Benutzer benutzerfreundlich ist, und ich frage mich, ob Sie das wirklich wollen. Beispielsweise ist in einem leichten einmotorigen Flugzeug mit einem Treibstofftank ein einziger Ein-/Ausschalter für Treibstoff für den Anfänger verständlich und für den Erfahrenen angemessen. Dasselbe Flugzeug hat möglicherweise kein Hydrauliksystem, sodass keine hydraulischen Steuerungen erforderlich sind.

Stellen Sie sich nun ein Flugzeug mit neun Treibstofftanks, vier Hydrauliksystemen und acht Hydraulikpumpen vor. Möglicherweise könnten Sie es so konstruieren, dass, wenn alles funktioniert, ein einziger Ein- / Ausschalter für Kraftstoff und ein weiterer für Hydraulik funktionieren würde. Wenn Sie jedoch mit mehr als 400 Seelen an Bord über einem Ozean sind, brauchen Sie mehr als alles funktioniert gut oder alles funktioniert nicht gut. Sie müssen in der Lage sein, einen Teil der Systeme am Laufen zu halten, selbst wenn ein Teil davon ausgefallen ist, und dafür benötigen Sie Informationen zu jeder Komponente und die Fähigkeit, jede Komponente zu steuern und/oder zu isolieren, ganz zu schweigen von dem Verständnis der Komponenten und ihrer Funktionsweise zusammen und wie sich das Versagen des einen auf das Versagen des anderen auswirken kann.

Es wäre unvernünftig, von einem Neuling zu erwarten, dass er sich mit Ausfällen einzelner Systemkomponenten befasst, und es wäre unverantwortlich, einem Neuling die Verantwortung für eine solche Situation zu übertragen. Daher können und sollten wir von vornherein darauf verzichten, das System für Anfänger benutzerfreundlich zu gestalten.

Wir haben also vielleicht ein System, das für den Anfänger unverständlich erscheint, aber für die Person, die täglich damit arbeitet, die richtige Komplexität ist und sich so anfühlt.

Das erste Flugzeug, das ich regelmäßig als lizenzierter Pilot flog, war eine Cessna 150. Sie hatte schnell die richtige Größe. Eines Tages entschied ich, dass ich in einer Cessna 172 auschecken wollte, und dieses Flugzeug war ein „großes Flugzeug“ für den ersten oder zweiten Flug. Als ich in einem 182er auscheckte, hatte ich die Komplikation einer Propellersteuerung und eines Krümmerdruckmessers. Hmm, habe ich das wirklich gebraucht? Im Laufe der Jahre wurden die Flugzeuge größer, aber ich stellte fest, dass ich das Flugzeug, das ich flog, als genau die richtige Größe und nicht komplizierter ansah, als es für die anstehende Aufgabe sein musste.

Als sie eine 747 benutzten, um einen einzelnen Passagier, den Filmstar Rock Hudson, zurück in die USA zu transportieren, als er in Paris zusammenbrach, fand ich das nicht seltsam. Es war nur ein Flugzeug, und die 747 war das Flugzeug, das die richtige Größe für mich hatte.

99 % der Informationen, die von all diesen Messgeräten bereitgestellt werden, und 90 % der möglichen Positionen all dieser Bedienelemente sind bei einem typischen Flug nicht erforderlich. Sie KÖNNEN starten, fliegen und landen, nur mit den Instrumenten, die auf einem Ultraleichtflugzeug verwendet werden (oder weniger, wenn Sie an die Paramotor-Leute denken). Aber wenn etwas schief geht oder um ein bisschen mehr Effizienz herauszuholen, werden Sie zumindest einige dieser zusätzlichen Informationen und zusätzlichen Kontrolle benötigen, und Sie wissen nicht, welche Dinge Sie benötigen, bis etwas schief geht, also ist alles so unter der Voraussetzung.

Analog werden viele Leute, die Straßenautos aufmotzen, um damit Rennen zu fahren, viele zusätzliche Anzeigen und Bedienelemente einbauen, die normale Fahrer nicht wollen oder brauchen. Temperaturüberwachung für bestimmte Teile des Autos, Umschalter für verschiedene Ventile und Sensoren usw.

Die Steuerung eines Flugzeugs muss nicht kompliziert sein. Hier ist ein typisches modernes Segelflugzeug-Bedienfeld:

Diese Instrumente sind:

• (oben links) Variometer (zeigt relatives Steigen/Sinken, nur für Segelflugzeuge wirklich nützlich)
• (oben Mitte) Fluggeschwindigkeit (erforderlich)
• (oben rechts) Ein weiteres Variometer (in diesem Flugzeug ist eines mechanisch und eines elektronisch)
• (unten links) Höhenmesser (erforderlich)
• (Mitte) Kompass (erforderlich)
• (unten Mitte) Temperatur
• (unten rechts) UKW-Funksteuerung

Die oben mit (erforderlich) gekennzeichneten Instrumente sind das für jedes Flugzeug erforderliche Minimum. Die in diesem Bild nicht gezeigten Bedienelemente sind:

• Steuerknüppel
• Ruderpedale
• Druckluftbremse
• Landeradhebel

Jetzt haben Segelflugzeuge normalerweise keine Motoren, Kabinendrucksysteme, Hydrauliksteuerungen, Kraftstoffpumpen, Autopiloten, Navigationssysteme (ILS, VOR, DME usw.), HF-Funk, PA-System, Feuerunterdrückung und so weiter. Insbesondere ein modernes Strahltriebwerk (nur das Triebwerk) ist enorm kompliziert und hat viele mögliche Steuereingaben.

Im Gegensatz zu einem Straßenfahrzeug kann der Pilot, wenn in einem Flugzeug während des Fluges etwas schief geht, nicht einfach an den Straßenrand fahren und um Hilfe rufen (oder einfach aussteigen und in den Motorraum schauen). Der Pilot benötigt die volle Kontrolle über alle Flugzeugsysteme direkt aus dem Cockpit, um das Flugzeug im Notfall sicher steuern zu können.

Es gibt einen großen Unterschied beim Entwerfen einer Benutzeroberfläche für einen Erstbenutzer im Vergleich zu einem Experten. Ein Großteil des Flugzeugdesigns ist nur etwas für Experten, und die Designer sind bereit, eine steile Lernkurve zu durchlaufen, wenn dies die Effizienz, Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit verbessert, sobald jemand Erfahrung hat.

Ich würde auch anmerken:

• Weniger Bedienelemente bedeuten nicht einfacher. In einem Auto zum Beispiel kann ein Touchscreen-Display viel störender sein als ein nettes Set von Knöpfen.
• Gewohnheiten können mit verschiedenen Arten von Kontrollen und Orten leichter geformt werden. Designer lassen verschiedene Steuerelemente häufig absichtlich anders aussehen und sich anders anfühlen. Sie möchten zum Beispiel einen Schaltknauf und einen Klappenknauf nicht verwechseln, also haben sie unterschiedliche Formen. Dies kann auf den ersten Blick übermäßig verwirrend erscheinen, hilft aber wirklich beim Aufbau des Muskelgedächtnisses.
• Die Lage der Bedienelemente selbst kann sehr wichtig sein. Die Knöpfe und Schalter an der Decke werden wahrscheinlich weniger häufig verwendet und müssen daher nicht in direkter Sichtlinie sein.

Wie andere bereits betont haben, können Sie eine ziemlich einfache Instrumententafel haben, wenn Sie mit dem Nötigsten an Instrumenten in einem möglichst einfachen Flugzeug arbeiten.

Ich vermute jedoch, dass Sie sich mehr für Flugzeuge mit Panels wie diesem interessieren:

Wenn wir an diese Flugzeuge denken, sehen Sie tatsächlich die "vereinfachte" Version - oder zumindest die standardisierte Version.

Auf der (linken) Seite des Piloten befinden sich sechs Standard-Fluginstrumente: eine Fluggeschwindigkeitsanzeige, ein künstlicher Horizont und ein Höhenmesser in der oberen Reihe und ein Wendekoordinator, ein Richtungskreisel und eine vertikale Geschwindigkeitsanzeige in der unteren Reihe. Diese sechs Instrumente in diesem Layout sind "das Standard-Sixpack", und ohne auf die einzelnen Funktionen einzugehen, sollte es ausreichen zu sagen, dass sie die Instrumente sind, auf die sich ein Pilot im Flug am meisten beziehen wird, so die Designer direkt vor dem Piloten.
An der Unterseite der Seitenwand des Piloten befinden sich Schalter für Dinge wie die Innen- und Außenbeleuchtung und ein Schlüsselschalter für die Zündung (dieses spezielle Flugzeug hat ungefähr 10 Schalter - sie sind alle beschriftet, obwohl Sie die Beschriftungen nicht lesen können in diesem Bild).

Auf der (rechten) Seite des Co-Piloten befinden sich ein paar weitere Anzeigen, die alle mit dem Betrieb des Motors zu tun haben (das Äquivalent zu Tankanzeige, Öldruck, Kühlmitteltemperatur und Drehzahlmesser in einem Sportwagen), und zwei Reihen von Leistungsschaltern (anders als in einem Auto, wo der Sicherungskasten in einem Flugzeug versteckt ist, müssen Sie möglicherweise einen Unterbrecher zurücksetzen oder eine Sicherung im Flug ersetzen, damit sie draußen und zugänglich sind - und wie die Schalter sind sie alle beschriftet) .
Meistens werfen Sie während des Fluges nur gelegentlich einen Blick auf diese Seite des Panels - da Sie diese Informationen nicht ständig auf der "aus dem Weg" liegenden Seite sehen müssen.

Unten in der Mitte befindet sich der "Funkstapel" - ein Kompass (ganz oben) und ein Haufen Funkgeräte für Navigation, Kommunikation und ATC-Identifikation. Nicht "notwendig", aber hilfreich.
Zwischen den Sitzen sehen Sie ein Ventil zur Steuerung des Kraftstoffs (das große rote Ding) und eine Drosselklappe (der schwarze Hebel zwischen den Sitzen).

Während das Panel auf den ersten Blick einschüchternd wirkt, ist es wichtig, dass es ziemlich gut standardisiert ist: Sie können in ein anderes Flugzeug springen, sich ein paar Minuten umsehen und ungefähr wissen, wo sich alles befindet und wie es zu bedienen ist. Selbst ohne viel (irgendeine?) Erfahrung finden Sie wahrscheinlich alle die gleichen Instrumente an ungefähr der gleichen Stelle in diesem etwas robusteren Panel - der größte Unterschied besteht darin, dass es "Steuerjoche" anstelle von Stöcken gibt und einige hinzugefügt wurden Navigationsradios und -instrumente. Sogar dieses DC-3-Panel hat eine starke Ähnlichkeit mit dem ersten Panel oben, obwohl es ein viel komplexeres Flugzeug ist. (Das Originalbild des DC-3-Panels ist hier - klicken Sie sich durch und sehen Sie sich die Version in voller Größe an, Sie können alle Etiketten lesen).

In dieser Hinsicht ähnelt der Aufbau eines Flugzeugpanels dem Armaturenbrett eines Autos: Sie können Ihr ganzes Leben in einem Ford Mustang fahren (das erste Panel), aber wenn Sie sich in einen BMW der 5er-Serie setzen, wären die Bedienelemente und Instrumente vertraut zu Ihnen (das zweite Panel). Wenn Sie jemand in einen Schneepflug (das DC-3-Panel) geworfen hat, nehmen Sie sich vielleicht ein paar Minuten Zeit, um sich umzusehen und sicherzustellen, dass Sie wissen, wo sich alles befindet, aber Sie können die grundlegenden Bedienelemente und Anzeigen erkennen und wissen, was sie sind alle tun (was keineswegs bedeutet, dass Sie mit dem Fahren des Schneepflugs umgehen können und mehr als ich mit dem Fliegen einer DC-3 umgehen könnte, nur dass ein Großteil des Wissens übertragen wird).

Ich habe "Glasscheiben" -Flugzeuge in dieser Diskussion ignoriert, aber wenn Sie sich ein paar davon ansehen, werden Sie feststellen, dass sie alle ein ähnliches Layout haben (ein großer künstlicher Horizont mit "Bändern", die Fluggeschwindigkeit, Höhe und Kurs anzeigen). .

Das Zugunglück von 1948 in Wädenswil (Schweiz) erklärt wahrscheinlich, warum "aufgabenorientierte Schnittstellen" tatsächlich gefährlich sein können.

Dieser Zug hatte die gleiche Steuerung sowohl zum Beschleunigen als auch zum Abbremsen mit seinem Elektromotor, abhängig von der Position des separaten Schalters. In der Tat beschleunigen oder verlangsamen Sie, niemals beides. Warum zwei getrennte Bedienelemente? Ein winziger Schalter reicht aus.

Einmal, an einem steilen Gefälle, wählte der Fahrer nicht die richtige Position dieses Schalters und gab Vollgas, anstatt zu bremsen. 21 getötet. Wenn es zwei sehr unterschiedliche Steuerungen für Bremse und Beschleunigung gegeben hätte, wäre ein solcher Fehler viel weniger wahrscheinlich gewesen.

Wo es praktisch ist, kann es also besser sein, mehr Steuerelemente zu haben, die ihre Funktion nie ändern und immer dasselbe tun (oder anzeigen).

Das Design von Benutzeroberflächen ist komplex . Unglaublich komplex. In einem früheren Job konkurrierte mein Unternehmen auf dem Verbrauchermarkt mit einem etablierten Unternehmen mit Luft- und Raumfahrthintergrund. Das war sichtbar: Ihre Verbraucherprodukte sahen so komplex aus wie diese Cockpits. Unseres nicht, weil der Hauptdesigner außergewöhnlich war (denken Sie an das UI-Genie auf Apple-Niveau). Wir haben einiges von der Konkurrenz gelernt und verstanden, wie diese Schnittstelle behinderte, anstatt zu helfen.

Bedeutete das, dass unser Produkt einfacher war, weniger leisten konnte? Nein, eigentlich nicht. Der Hauptgrund war, dass unsere Benutzeroberfläche aufgabenorientiert statt funktionsorientiert war.

Wenn Sie sich die Falcon-Bilder oben ansehen, sehen Sie ein wenig von dieser Veränderung. Das klassische Cockpit ist funktionsorientiert. Für alles, was eine Steuerung braucht, gibt es ein Drehrad. Und mit vielen Funktionen gibt es viele Zifferblätter. Nicht wenige Anzeigen werden dupliziert, weil die Ausrüstung dupliziert wird. Um Terrys Beispiel zu nehmen: Wenn Sie 8 Kraftstofftanks haben, gibt es 8 Anzeigen.

Sie verwenden diese 8 Tankanzeigen jedoch häufig zusammen, selten isoliert. Beispielsweise summiert die Aufgabe "Restkraftstoff prüfen" die Ergebnisse; Die Aufgabe „Gewichtsverteilung prüfen“ konzentriert sich auf die Differenzen statt auf die Summe. Eine aufgabenorientierte Benutzeroberfläche funktioniert besser, wenn sie sich auf diese Aufgaben konzentriert.

Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass Sie in Kombination mit Glascockpits eine große Benutzeroberfläche für die jeweilige Aufgabe aufrufen können, da der gleiche Raum zu anderen Zeiten für andere Aufgaben wiederverwendet werden kann. Der klassische Satz von Knöpfen und Schaltern hat ein statisches Layout und muss sich den verfügbaren Platz teilen.

Betrachten Sie als Fall für diese aufgabenorientierte Benutzeroberfläche AF447. Die Piloten sahen sich mit einer Informationsüberflutung konfrontiert, konnten weder die Aufgabe identifizieren, die sie ausführen mussten (Erholung aus dem Strömungsabriss), noch die Daten, die sie dafür benötigten. Doch jeder Pilot konnte Ihnen bei einer Befragung sagen, wie Sie sich von einem Strömungsabriss erholen können, und das Flugzeug wusste definitiv, dass es sich in einem Strömungsabriss befand.

Zum Glück gibt es Hoffnung. Der Einsatz von Checklisten hat sich bewährt. Sie sind eng mit Aufgaben verknüpft. Nicht identisch, einige Checklisten bündeln mehrere Aufgaben, weil sie in derselben Flugphase, aber nicht aus demselben Grund stattfinden. Das Grundkonzept besteht jedoch darin, dass Sie eine Reihe von Überprüfungen und Aktionen ausführen, die zusammen ein einziges Ziel erreichen. Dieses konzeptionelle Modell, erweitert auf alle Aufgaben, sollte das Cockpit definieren, nicht so sehr die physische Hardware.

In Anlehnung an die Argumentation von MSaltersmöchte ich einige Punkte hinzufügen.

• Zunächst einmal gibt es keinen Marktdruck, die Schnittstellen einfach zu machen. Bei Autos, Booten und anderen Fahrzeugen sollten „normale“ Benutzer mit minimaler Schulung in der Lage sein, sie zu steuern, daher sind Auto- und Bootshersteller motiviert, ihr Produkt so einfach wie möglich verständlich zu machen. Einige machen das besser als andere, aber wenn man das mittlere Armaturenbrett alter Autos mit neuen Autos vergleicht, hat sich einiges geändert. Im Gegensatz zu Flugzeugen, salopp gesagt, hat man bereits akzeptiert, dass ein Pilot viel Training benötigt, sodass der starke Druck, die Steuerung zu vereinfachen und Arbeit auf einen Computer zu verlagern (von funktions- zu aufgabenorientiert), einfach nicht da ist.
• Zweitens muss die Luftfahrt mit enormen Sicherheitserwartungen leben. Eines der Ergebnisse davon ist - laut nur einem einzigen Experten, mit dem ich darüber gesprochen habe ... -, dass in der Entwicklung von Flugzeugen Änderungen an Hardware/Software auf der Steuerungsseite nur vorgenommen werden, wenn dies unbedingt erforderlich ist. Warum etwas ändern, das funktioniert? (auch wenn es so durchlöchert ist wie ein holländischer Käse) Und wie können Sie es ändern, wenn es eine riesige Checkliste mit Dingen gibt, die von einem menschlichen Piloten (rechtlich) erwartet werden (unabhängig davon, ob ein Computer für die Aufgabe besser geeignet ist).
• Und schließlich ist es umso schwieriger, in diesem Bereich innovativ zu sein, da Piloten eine so umfassende Ausbildung erhalten haben, da Menschen, die viel Zeit damit verbracht haben, etwas zu lernen, umso weniger wahrscheinlich aufgeben. Daher wäre es sinnlos, ein Flugzeug zu bauen, das man in der Hälfte der Zeit steuern könnte, da Senioren sich weigern würden, es zu steuern, und Junioren immer noch wissen würden, wie man die alten Flugzeuge steuert.

Na ja, nur ein paar Gedanken aus der UX/Market-Perspektive.

Seit Jahrzehnten ist die Konstruktionstheorie von Flugzeugen Zuverlässigkeit über alles andere. Wie andere Antworten gesagt haben, können Sie nicht einfach am Straßenrand anhalten, wenn Sie im Flug ein Problem haben. Das Abheben ist optional; Die Landung ist obligatorisch.

Mit dieser grundlegenden Denkweise werden Flugzeugcockpits nach einigen zentralen Prinzipien entworfen:

• Komplette Kontrolle. Gemäß den FAA-Vorschriften muss jedes elektrisch betriebene System an Bord eines Flugzeugs zumindest vom Cockpit aus ein- und ausgeschaltet werden können, selbst wenn dies nur über das Breaker Panel möglich ist. Es gibt Zeiten, in denen ein Instrument ein anderes stört oder wenn ein Instrument nicht richtig funktioniert und verwirrende Signale an das Bodenpersonal sendet. In solchen Fällen muss das betreffende Instrument deaktiviert werden. Darüber hinaus müssen Instrumente während des Flugs angepasst und sogar neu kalibriert werden, sodass die Möglichkeit dazu Teil ihrer Benutzeroberfläche sein muss. Schließlich können Kurzschlussausfälle während des Fluges die Batterie entladen oder die Lichtmaschine überlasten, und daher muss das betroffene System über das Leistungsschalterpanel deaktiviert werden, um den Kurzschluss zu stoppen.

• Grundsolide Zuverlässigkeit. Auch hier können Sie nicht einfach anhalten und einen Abschleppwagen rufen, wenn Ihr überaus schickes Fly-by-Wire-System beschließt, mitten im Flug eine Pause einzulegen. Jeder Schalter, Knopf und jedes Display im Cockpit muss für Tausende von Betriebsstunden ausgelegt sein.

• Bewährte Technologie über neue Süße. Der vorherige Punkt tendiert dazu, Designs mit einem etablierten Stammbaum zu bevorzugen, von ganzen Flugzeugzellen wie der ehrwürdigen Cessna 172 bis hin zu Design und Produktion der Kippschalter für die Außenbeleuchtung. In der Luftfahrtwelt taucht man nicht einfach mit einem schicken neuen Touchscreen auf und macht alles, was davor war, nutzlos. Wir verwenden immer noch Instrumententechnologie, die vor fast einem Jahrhundert zum Ende des Ersten Weltkriegs Standard in Flugzeugen war.

• Modulare Einfachheit. Innerhalb der Grenzen eines einzelnen Fluginstruments sollte alles an diesem Instrument für jemanden mit Grundkenntnissen darüber, wie dieses Gerät funktionieren soll, intuitiv sein, und dieses Wissen sollte so allgemein wie möglich sein. Dadurch kann die Gesamtzahl zusätzlicher Fluginstrumente und anderer Steuerungen wachsen, wenn das Flugzeug komplexer wird und die Bedingungen, unter denen es fliegt, anspruchsvoller werden, ohne diese grundlegende Einfachheit zu opfern.

Diese allgemeinen Konzepte eignen sich für ein Cockpit-Design, bei dem es ein einzigartiges Display für jede Information gibt, die Sie wissen müssen, und einen einzigartigen Schalter, Knopf, Knopf oder Hebel für jede Aufgabe, die Sie möglicherweise ausführen müssen.

Auf einem Segelflugzeug ist das nicht viel; Abgesehen von der Manipulation von Flugflächen sind Ihre Fluggeschwindigkeit, Höhe, Sinkrate und einige andere Messungen wichtig, und um mit jemandem außerhalb des Flugzeugs zu sprechen, benötigen Sie ein Funkgerät, aber da es keinen Motor gibt, gibt es keinen Gashebel, keinen Gemischknopf, keinen Drehzahlmesser und keine öldruckanzeige.

All diese Bedienelemente und Anzeigen werden notwendig, sobald Sie einen Motor haben, zusammen mit einem Magnetschalter zur Steuerung des Zündsystems, aber diese zusätzlichen Bedienelemente sind alles, was Sie in so etwas wie einem Ultraleichtflugzeug brauchen, wo Sie nur gut in den Tag fliegen Wetter.

Wenn Sie nachts fliegen, müssen Sie jetzt Ihre Lauf- und Landescheinwerfer sowie Kabinen- und Instrumentenbeleuchtung im Cockpit steuern.

Wenn Sie bei schlechtem Wetter fliegen, benötigen Sie ein paar Hilfsmittel mehr, wie einen künstlichen Horizont und Navigationssysteme, die entweder auf Funkbodenstationen oder Satelliten basieren.

Das Hinzufügen zusätzlicher Funktionen des Triebwerks erfordert die Mittel, um sie zu steuern. Propeller mit variabler Steigung (Konstantdrehzahl) erfordern eine Blattsteuerung im Cockpit, normalerweise neben dem Gashebel. Das Hinzufügen eines zweiten Motors bedeutet, dass Sie einen zweiten Gashebel, einen zweiten Gemischknopf und Drehzahl-/Ölanzeigen benötigen. Ein Upgrade auf Strahltriebwerke bedeutet, dass Sie eine Reihe zusätzlicher Überwachungsgeräte benötigen, und vor dem Aufkommen der Computerautomatisierung musste eine dritte Person auf dem Flugdeck sitzen, nur um die Strahltriebwerke eines großen Verkehrsflugzeugs zu überwachen und zu warten.

Wie Sie sehen können, steigt die Komplexität des Cockpits, wenn Sie die Komplexität der Maschine erhöhen. Ein modernes Verkehrsflugzeug ist in der Tat eine sehr komplexe Maschine mit Hunderten oder Tausenden von Kilometern elektrischer Verkabelung in einer modernen Fly-by-Wire-Flugzeugzelle wie der A380 oder 787. Eine 172 im Vergleich dazu nicht so sehr. Ein leichtes Sportflugzeug kann geradezu autoähnlich sein; Tachometer, Geschwindigkeitsmesser, Motortemperatur, Tankanzeige ... außer dem Höhenmesser hat praktisch alles, wozu Sie in einem Sportflugzeug Zugang hätten, ein direktes Gegenstück in Ihrem Auto.

Es gibt keine einheitliche Designphilosophie für Flugzeugcockpits. Das Cockpit ist eine „Benutzeroberfläche“. Einige sind einfach zu bedienen. Andere sind leistungsfähig, aber für Anfänger verwirrend. Einige implementieren Standards, so dass das Wissen von einem mit jedem angewendet werden kann. Einige sind Sammelsurium ohne Konsistenz in sich. Manche beginnen mit einem ausdrückbaren Ziel, erreichen es aber nicht. Einige sind Gebrauchsgegenstände mit Kontrollen und Anzeigen in einem regelmäßigen Muster oder Mustern ohne Rücksicht darauf, wie sie verstanden oder bedient werden. In vielen Fällen wird eine Absicht zu Beginn des Designs mit anderen Idealen, Anforderungen, informellen Normen und dergleichen verschmolzen. Günstig und einfach zu bauen und jahrzehntelang leicht zu warten, sind so real wie alle anderen Imperative.

In einem modernen Boeing-Transporter haben Pilot und Copilot jeweils ein halbkreisförmiges „Rad“, das sich nach links und rechts dreht, um die Querruder abzulenken und die Rollgeschwindigkeit zu regulieren. Das Rad wird zurückgezogen oder nach vorne geschoben, um die Aufzüge abzulenken, die den Anstellwinkel des Flugzeugflügels und damit unter Berücksichtigung des Triebwerksschubs die Geschwindigkeit des Fahrzeugs steuern, falls eine Stabilisierung zugelassen wird.

Die Räder und Säulen, die sie tragen, sind miteinander verbunden, so dass das Bewegen eines Steuerelements das andere bewegt. Es sei denn, ein mechanisches Missgeschick hat einen festgesetzt, in diesem Fall kann eine absichtlich zerbrechliche Verbindung gewaltsam gebrochen werden, sodass sie sich unabhängig bewegen können.

Beachten Sie, dass dasselbe physische Objekt zwei verschiedene Arten von Effekten erzeugt, einen eine Rate mit Null nahe der Mitte, einen eine Position, die die Physik bewirkt, um eine Rate zu steuern, mit Null jenseits eines Extrems (Geschwindigkeit), die nicht intuitiv damit verbunden ist . Die Geschwindigkeit wird auch sehr stark von der Drosselklappenstellung der Motoren beeinflusst.

In einem modernen Airbus-Transport dreht sich ein Einhandgriff an der Außenseite jedes Sitzes an seiner Basis und scheint das Flugzeug in die eine oder andere Richtung zu "richten", aber die Physik trennt immer noch den Rolleffekt, eine Rate, vom Effekt der Tonhöhe, eine Position, die bei Gleichgewichtsgeschwindigkeit eine Rete steuert, aber nicht die intuitiv offensichtliche. Der Griff des Kapitäns bewegt jedoch nicht den Griff des Copiloten, sodass es keine visuelle oder taktile Verbindung zwischen der Position der einen Steuerung und der anderen gibt. Wenn jeder in der entgegengesetzten Richtung des anderen bewegt wird, ist das Ergebnis eine Rollrate von null und ein Nickwinkel von null.

In einer F-16 von General Dynamics (jetzt Lockheed) befindet sich rechts vom Pilotensitz ein Einhandgriff, der sich nicht (in keiner signifikanten Weise) bewegt, aber die Richtung erkennt, in die der Pilot ihn drückt, und sich entsprechend bewegt Steuerflächen, um die gleiche Nick- und Rollsteuerung zu erreichen.

Als Blindfluginstrumente für Nacht und schlechtes Wetter erfunden wurden, legten die Behörden in Großbritannien fest, dass alle von der britischen Regierung gekauften Flugzeuge ihre Blindfluginstrumente in einer Standardanordnung von 2 Reihen mal 3 Spalten haben würden. Als deHavilland die Mosquito entwarf, den damals schnellsten Serien-Jagdbomber der Welt, entwarfen sie die Instrumententafel, indem sie die Tafel eines anderen Flugzeugs in der Mitte montierten und zusätzliche Schalter, Zifferblätter usw. auf zusätzlichen Tafeln links, rechts und unter dem " Basic 6". Die 'geliehene' Platte ist oben gebogen, um mit der Oberseite eines Rumpfes übereinzustimmen, aber nicht mit einer Mücke. Jeder gebaute Mosquito hat ein Panel mit der gleichen, nicht übereinstimmenden Kurve. Irgendwie lustig, wenn man weiß, dass man danach suchen muss.

Auch kulturelle Normen spielen eine große Rolle. Die USAF untersuchte in den 1960er Jahren Anzeigen mit beweglichem Band / festem Zeiger und kam zu dem Schluss, dass Piloten mit ihnen genauer arbeiten könnten als mit runden Instrumenten mit "Dampfmessern". Aber sie kosten mehr wegen kleinerer Volumina, mehr beweglicher Teile, sie passen nicht in ein einfaches, rundes Loch in der Platte und sie sind "anders". Moderne Glascockpits mischen simulierte bewegliche Bänder mit festen Nadeln und simulierte Zifferblätter mit beweglichen Nadeln. Die Instrumente für einige Cockpits von SpaceShip One waren horizontale Grafiken auf einem Laptop-Computer, die Zeitverläufe mit vertikalen Amplituden gewesen sein könnten ...

Kurz gesagt, die Luftfahrt, insbesondere auf kommerzieller Ebene, ist etwas komplexer als ein Auto oder ein anderes Fahrzeug, und selbst diese anderen Fahrzeugschnittstellen sind komplex, wenn Sie damit nicht vertraut sind.

Ein Auto kann viele Gegenstände enthalten, die auf jeden, der sich nicht auskennt, einschüchternd wirken, und genau wie in einem Flugzeugcockpit gibt es so viele davon, dass es keine Möglichkeit gibt, die meisten von ihnen „logisch“ anzuordnen oder zu eliminieren. Wofür werden eine Batteriespannungsanzeige, ein Drehzahlmesser und eine Öltemperaturanzeige verwendet? Was sind Schaltwippen? Was ist ein Kilometerzähler und warum sollte er in einem Auto sein, das bereits über GPS-Navigation verfügt? Warum habe ich eine separate Fuß- und Feststellbremse? Was macht diese Bluetooth-Telefontaste? Dann lassen Sie mich nicht einmal mit einigen der exotischen Bedienelemente in Rennwagen, Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen, Infotainment-Geräten usw. anfangen. So wie ein Auto kompliziert sein kann, würde ich in ähnlicher Weise erwarten, dass ein Cockpit jemandem mit Erfahrung vertraut ist es, aber komplex für jemanden, der es nicht gesehen hat.

Davon abgesehen sind Luftfahrt-Cockpits aus mehreren Gründen komplizierter, die in anderen Antworten nicht vollständig behandelt werden:

Navigation, Kommunikation etc. sind komplexer als bei anderen Fahrzeugen

Die Luftfahrt erfordert einige der gleichen Aufgaben wie ein Auto, die auf kompliziertere Weise funktionieren. Die Vereinfachung dieser Kontrollen würde oft eine Änderung der gesamten Luftfahrtindustrie erfordern, um Technologien in Einklang zu bringen und zu vereinfachen, die zu unterschiedlichen Zeiten, für unterschiedliche Zwecke, mit unterschiedlichen Stärken und Ausfallarten eingeführt wurden. Anstatt beispielsweise GPS und Koppelnavigation als einzige Navigationsoptionen wie in Ihrem Auto zu verwenden, können Sie in einem Flugzeug GPS, VOR, DME, ADF, ILS und manchmal sogar andere Navigationsoptionen haben, jede mit ihren eigenen Anzeigen und Bedienelementen. Anstatt nur Ihre Freisprech-Bluetooth-Verbindung zur Kommunikation zu verwenden, haben Sie jetzt die Möglichkeit, Transpondercodes festzulegen, eine Standby-Frequenz einzurichten und die Morsecode-Kennung der Station, die Sie anrufen, sowie mögliche Datenverbindungsoptionen wie z ACARS. Sehen Sie sich das Bild unten an, um ein Beispiel dafür zu sehen, wie kompliziert ein solcher Funkstapel sein kann. Statt Klimaanlagen für Sie und vielleicht sogar separate für den Beifahrer, haben Sie jetzt auch getrennte Bedienelemente für Kabine und Laderaum. Anstelle einer Toter-Winkel-Warnleuchte haben Sie TCAS und ADS-B, um Ihnen zu helfen, Verkehr zu vermeiden. Nicht alle Flugzeuge sind so komplizierter. Einfachere Fahrzeuge wie Segelflugzeuge haben weniger dieser komplexen Steuerungen.

Es gibt viele Funktionen, die ziemlich exklusiv für die Luftfahrt sind

Man könnte sagen, dass die Kontrollen aufgrund der Natur der Luftfahrt komplizierter sind. Aufgrund des Fliegens mit geringer Sicht benötigen Sie zusätzliche Indikatoren wie den künstlichen Horizont. Es gibt Indikatoren für die zusätzlichen Freiheitsgrade wie Schlupf, Anstellwinkel und Höhe. Ebenso gibt es in Flugzeugen mehr Steuerflächenkonfigurationen wie Klappen, Fahrwerk und Geschwindigkeitsbremsen als in anderen Transportmitteln. Auch hier sind viele dieser zusätzlichen Komplikationen bei einfacheren Flugzeugen wie Segelflugzeugen und Ultraleichtflugzeugen nicht erforderlich.

Dann gibt es die zusätzlichen Funktionen für Wartungssteuerungen, die das Cockpit komplizierter machen. Wie andere bereits betont haben, können Sie sich schnell in Sicherheit bringen, wenn an einem Auto oder Boot fast etwas kaputt geht. In einem Flugzeug ist das nicht wahr. Daher benötigen Sie Backup-Displays, kompliziertere Kraftstoffflusssteuerungen, Feuerlöscher, zusätzliche Messgeräte, um vor gefährlichen Situationen zu warnen, wie z. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie aus Sicherheitsgründen möglicherweise manuelle Steuerungen für Dinge benötigen, die automatisch sein könnten, zusätzliche Anzeigen und Anzeigen sowie zusätzliche Tasten und Schalter, um Sicherheitsfunktionen zu aktivieren.

Kurz gesagt, Flugzeugcockpits sind aus mehreren Gründen kompliziert. Erstens sind sie Ihnen fremd und wirken daher natürlich fremd und verwirrend. Zweitens hat die Luftfahrt einige komplexe und oft redundante Geräte entwickelt, um selbst einfache Aufgaben wie die Navigation zu erledigen. Eine Vereinfachung der Benutzeroberfläche würde also entweder das Entfernen wichtiger Funktionen oder das Standardisieren, Gruppieren und Vereinheitlichen von Branchentechnologien beinhalten, um Redundanzen zu beseitigen und gleichzeitig alle Stärken der einzelnen zu erhalten. Drittens ist die Luftfahrt als Industrie komplizierter. Das Navigieren in sechs Freiheitsgraden in großer Höhe bei Nullsicht erfordert etwas mehr Komplexität. Schließlich erfordern die hohen Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt mehr Bedienelemente und Anzeigen, um auch unter ungewöhnlichen Bedingungen und Ausfallarten ein sicheres Fliegen zu gewährleisten.

Die Designphilosophie lautet:

1. Halten Sie den Betrieb jedes Bedien- oder Anzeigeelements so zuverlässig wie möglich und so benutzerfreundlich wie möglich. Dass es in einigen Cockpits so viele Bedienelemente und Anzeigen gibt, spiegelt die Anzahl der Dinge wider, die gesteuert oder überwacht werden müssen.

2. Platzieren Sie die wichtigsten Dinge an der prominentesten Stelle, damit Sie sie leicht erreichen oder nachschlagen können. Bei einigen Dingen bedeutet dies eine Duplizierung sowohl für den Piloten als auch für den Co-Piloten, wodurch sich die Gesamtzahl der Elemente erhöht.

3. Wenn es sicherheitskritisch ist, stellen Sie sicher, dass es ein Backup hat. Dadurch kann die Anzahl der Bedienelemente und Anzeigen weiter erhöht werden.

Was für den Laien wie ein Wirrwarr aussieht, hat tatsächlich Logik. Wenn Sie die Logik und den Zweck der verschiedenen Bedienelemente und Anzeigen verstehen, werden Sie feststellen, dass es Gruppierungen und Standardpositionen für bestimmte Elemente gibt. Zum Beispiel: Flugzeuge mit nebeneinander angeordneten Sitzen platzieren die Triebwerkssteuerung immer in einer Konsole zwischen Pilot und Copilot. Motorinstrumente sind normalerweise über der Mittelkonsole platziert. Vorne und in der Mitte für den Piloten befindet sich der Fluglageanzeiger (künstlicher Horizont). Um ihn herum gruppiert sind verwandte Instrumente: Höhenanzeige, Fluggeschwindigkeitsanzeige, Kursanzeige, Steiggeschwindigkeit sowie Wende- und Querneigung; Es gibt nicht mehr als ein paar Standardlayouts für diese Instrumente. Die einzigen anderen Bedienelemente/Instrumente, die beschäftigt aussehen können, wären die Radio- und Navigationsgeräte - oft über der Mittelkonsole platziert, entweder über oder unter den Motorinstrumenten. Andere Bedienelemente und Anzeigen haben eine weniger standardmäßige Platzierung, da sie für einen Flugzeugtyp oder ein Flugzeugmodell spezifisch sein können.

Für das, was es wert ist: Ich habe vor vielen Jahren eine Privatpilotenlizenz erworben, habe nur sehr wenige Stunden geloggt, bin nur Cessna 152.172 und ein paar Modelle einmotoriger Piper geflogen. Alle diese Flugzeuge haben relativ einfache Bedienfelder. Trotzdem kann ich mir ein 747-Instrumentenbrett ansehen und mit etwas Zeit den Zweck von allem dort herausfinden. Dies liegt an der Standardisierung des Bedienfeldlayouts und der Standardisierung der Instrumentenbeschriftung. Ein künstlicher Horizont ist immer als solcher erkennbar, ebenso ein Höhenmesser, Fahrtmesser etc.. Triebwerksinstrumente sind im Allgemeinen (wenn auch kryptisch) mit dem Parameter beschriftet, den sie anzeigen.

Es gibt Fortschritte, bitte werfen Sie einen Blick auf die ICON A5 und die Cirrus Vision SF50- Cockpit-Steuerung.

Und ich stimme zu, dass viele Kontrollen und Kontrollen vor dem Flug vereinfacht oder computergeprüft werden könnten.

Der große Unterschied zwischen einem Auto (einfache Schnittstelle) und einem Flugzeug ist, wenn es ein Problem mit Ihrem Auto gibt, ziehen Sie es beiseite und mit einem Flugzeug fallen Sie vom Himmel :( obwohl Autogyros wie der Cavalon dieses Problem nicht haben :)