Введение

Кокпит или летная палуба – это пространство в передней части самолета или космического аппарата, откуда пилот управляет воздушным судном. Кокпит самолета оснащен приборами на приборной панели и органами управления, позволяющими пилоту осуществлять полет. В большинстве авиалайнеров кокпит отделен дверью от пассажирской кабины. После терактов 11 сентября 2001 года все крупные авиакомпании усилили защиту своих кокпитов, чтобы предотвратить доступ угонщиков.

Этимология

Слово "кокпит" впервые появилось как морской термин в XVII веке, не имея отношения к петушиным боям. Оно обозначало участок в кормовой части корабля, где находилось место боцмана – пилота небольшой "шлюпки", которую можно было отправить с корабля для абордажа другого судна или высадки людей на берег. Слово "боцман" (cockswain) происходит от староанглийских терминов, обозначающих "слугу лодки" (coque – французское слово для "раковины", а swain – староанглийское слово для мальчика или слуги). Позже в кокпите размещались мичманы и помощники капитана, а во время боя он служил местом работы корабельного врача и его помощников. Таким образом, к XVIII веку "кокпит" стал обозначать участок на нижней кормовой палубе военного корабля, куда доставляли раненых. Позднее этот же термин стали использовать для обозначения места управления парусным судном, поскольку оно также находится в кормовой части и часто представляет собой углубление или "ямку". Однако, существует и конвергентная этимология, связанная с петушиными боями. Согласно "Краткому словарю этимологии Барнхарта", здания в Лондоне, где работали королевские чиновники (казначейство и Тайный совет), назывались "Кокпит", поскольку они были построены на месте театра "Кокпит" (демонтированного в 1635 году), который, в свою очередь, был возведен на месте арены для петушиных боев, существовавшей до 1580-х годов. Таким образом, слово "кокпит" стало означать центр управления. Изначальное значение слова "кокпит", впервые зафиксированное в 1580-х годах, – "арена для петушиных боев", то есть место, где проводились петушиные бои. Это значение, несомненно, повлияло на оба направления развития термина, поскольку кокпит в этом смысле представлял собой замкнутое пространство, где возникало сильное напряжение. Слово "кокпит" стали неформально использовать для обозначения кабины водителя, особенно в высокопроизводительных автомобилях, и эта терминология официально используется для описания отсека, в котором находится водитель болида "Формулы-1". В авиалайнерах кокпит обычно называют кабиной пилотов, этот термин пришел из Королевских ВВС, где так называлась отдельная верхняя платформа в больших летающих лодках, где располагались пилот и второй пилот. Однако в США и многих других странах термин "кокпит" также используется для обозначения кабины пилотов авиалайнеров. Место пилота в гоночной моторной лодке также называют кокпитом.

Эргономика

Первый самолет с закрытой кабиной появился в 1912 году на Avro Type F; однако в начале 1920-х годов существовало множество пассажирских самолетов, в которых экипаж оставался на открытом воздухе, а пассажиры располагались в кабине. Военные бипланы и первые одномоторные истребители и штурмовики также имели открытые кабины, некоторые из них сохранялись до Второй мировой войны, когда закрытые кабины стали стандартом. Основным препятствием для создания закрытых кабин были материалы для изготовления окон. До появления перспекса в 1933 году окна изготавливались либо из безопасного стекла, которое было тяжелым, либо из нитрата целлюлозы (то есть, пироксилина), который быстро желтел и был чрезвычайно легковоспламеняющимся. В середине 1920-х годов многие авиастроители впервые начали использовать закрытые кабины. К ранним самолетам с закрытыми кабинами относятся Fokker F. VII 1924 года, немецкий транспортный Junkers W 34 1926 года, Ford Trimotor 1926 года, Lockheed Vega 1927 года, Spirit of St. Louis, а также пассажирские самолеты, производимые компаниями Douglas и Boeing в середине 1930-х годов. К середине 1950-х годов самолеты с открытыми кабинами практически исчезли, за исключением учебных самолетов, самолетов для опыления сельскохозяйственных угодий и самодельных конструкций. Окна кабины могут быть оснащены солнцезащитным козырьком. В большинстве кабин пилотов предусмотрены окна, которые можно открывать на земле. Почти все стеклянные окна в больших самолетах имеют антибликовое покрытие и встроенный нагревательный элемент для плавления льда. Небольшие самолеты могут быть оснащены прозрачным фонарем. В большинстве кабин пилотов штурвал или джойстик расположены центрально (центральная рукоятка), хотя в некоторых быстроходных военных самолетах боковая рукоятка расположена справа. В некоторых коммерческих авиалайнерах (например, Airbus, использующих концепцию "стеклянной кабины") оба пилота используют боковую рукоятку, расположенную по внешнему краю: рукоятка капитана слева, а место второго пилота – справа. За исключением некоторых вертолетов, правое сиденье в кабине самолета предназначено для второго пилота. Капитан или командир воздушного судна сидит на левом сиденье, чтобы иметь возможность управлять дроссельными заслонками и другими приборами на приборной панели правой рукой. Эта традиция сохраняется и по сей день, второй пилот располагается справа. Планировка кабины пилота, особенно в быстроходных военных самолетах, подверглась стандартизации как внутри самолета, так и между различными самолетами, производителями и даже странами. Важным нововведением стала схема "Basic Six", а затем "Basic T", разработанная с 1937 года Королевскими ВВС для оптимизации сканирования приборов пилотом. Эргономика и факторы, связанные с человеческим восприятием, играют важную роль в проектировании современных кабин пилотов. Расположение и функции элементов управления дисплеями кабины пилота предназначены для повышения ситуационной осведомленности пилота без перегрузки информацией. В прошлом многие кабины пилотов, особенно в истребителях, ограничивали размер пилотов, которые могли в них поместиться. Теперь кабины пилотов проектируются с учетом размеров от 1-го процентиля женщин до 99-го процентиля мужчин. В конструкции кабины быстроходного военного самолета традиционные "ручки и циферблаты" в основном отсутствуют. Приборные панели теперь почти полностью заменены электронными дисплеями, которые часто могут быть переконфигурированы для экономии места. Хотя некоторые аппаратные переключатели по-прежнему необходимы для обеспечения целостности и безопасности, многие традиционные элементы управления заменяются многофункциональными переконфигурируемыми элементами управления или так называемыми "мягкими клавишами". Элементы управления встроены в штурвал и дроссельную заслонку, чтобы пилот мог сохранять положение головы вверх и взгляд направленным вперед – концепция "Руки на штурвале и дросселе" (HOTAS). Эти элементы управления могут быть дополнительно расширены средствами управления, такими как указание взглядом с помощью системы наведения, установленной на шлеме, или прямой голосовой ввод (DVI). Усовершенствования в области звуковых дисплеев позволяют получать информацию о состоянии самолета непосредственно голосом и пространственно локализовать предупреждающие звуки для улучшения мониторинга систем самолета. Планировка панелей управления в современных авиалайнерах в значительной степени унифицирована в отрасли. Большинство элементов управления системами (например, электрическими, топливными, гидравлическими и системами наддува) обычно расположены на потолке на верхней панели. Радиооборудование обычно размещается на панели между сиденьями пилотов, известной как приборная панель. Автоматические системы управления полетом, такие как автопилот, обычно размещаются непосредственно под ветровым стеклом и над основной приборной панелью на козырьке. Центральной концепцией в проектировании кабины пилота является "Позиция глаз дизайнера" (DEP), с которой должны быть видны все дисплеи. Большинство современных кабин пилотов также включают в себя интегрированную систему предупреждений. Исследование, проведенное в 2013 году для оценки методов навигации по меню пользователя в кабине пилота, показало, что сенсорные экраны обеспечили "наилучшие результаты". После терактов 11 сентября 2001 года все крупные авиакомпании укрепили кабины пилотов, чтобы предотвратить доступ угонщиков.

Полетные приборы

В современной электронной кабине пилота к основным электронным приборам обычно относят MFD, PFD, ND, EICAS, FMS/CDU и резервные приборы.

МКП

Панель управления режимами, как правило, длинная узкая панель, расположенная по центру перед пилотом, может использоваться для управления курсом, скоростью, высотой, вертикальной скоростью, вертикальной и боковой навигацией. Она также может использоваться для включения и отключения автопилота и автотяги. Сама панель обычно называется "панелью приборного щитка". MCP – это обозначение Boeing (которое неформально стало общепринятым названием для этого блока/панели), обозначающее устройство, позволяющее выбирать и задавать параметры различных функций автоматического полета. Аналогичное устройство на самолетах Airbus называется FCU (блок управления полетом).

ПФД

Основной дисплей полета обычно располагается на видном месте, либо по центру, либо с обеих сторон кабины пилотов. Как правило, он включает в себя цифровое отображение указателя пространственной ориентации, указателей воздушной скорости и высоты (обычно в виде ленточного индикатора) и указателя вертикальной скорости. Во многих случаях на нем также отображаются индикатор курса и индикаторы отклонения по глиссаде ILS/VOR. Часто на дисплее присутствует индикация включенных и подготовленных режимов системы автоматического управления, а также выбранных значений высоты, скорости, вертикальной скорости и курса. Пилот может переключать его отображение с навигационным дисплеем (ND).

НД

Навигационный дисплей, который может располагаться рядом с ПФД, отображает маршрут и информацию о следующем путевом пункте, скорость и направление ветра. Пилот может выбрать его для отображения вместо ПФД.

EICAS/ECAM

Система индикации работы двигателей и оповещения экипажа (EICAS), применяемая Boeing и Embraer, или электронный централизованный монитор воздушного судна (ECAM), применяемый Airbus, позволяют пилоту контролировать следующую информацию: значения N1, N2 и N3, температуру топлива, расход топлива, состояние электрической системы, температуру и давление в кабине экипажа или салоне, положение органов управления и так далее. Пилот может выбирать отображаемую информацию нажатием кнопки.

FMS/MCDU

Пилот может использовать систему управления полетом, органы управления и/или дисплей для ввода и проверки следующей информации: план полета, управление скоростью, управление навигацией и т.д.

Резервные инструменты

В менее заметной части кабины пилота, на случай отказа других приборов, будет установлена автономная интегрированная система резервного приборного оборудования, работающая от батареи, а также магнитный компас, отображающие важнейшую информацию о полете, включая скорость, высоту, тангаж, крен и курс.

Технологии аэрокосмической промышленности

В США Федеральное управление гражданской авиации (FAA) и Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) изучали эргономические аспекты конструкции кабины пилотов и проводили расследования авиационных происшествий. Дисциплины, связанные с проектированием кабины, включают когнитивную науку, нейронауку, взаимодействие человека и компьютера, инженерную психологию, антропометрию и эргономику. В конструкции самолетов широко применяется полностью цифровая "стеклянная кабина". В таких конструкциях приборы и указатели, включая дисплеи навигационных карт, используют язык разметки пользовательского интерфейса, известный как ARINC 661. Этот стандарт определяет интерфейс между независимой системой отображения информации в кабине пилота, как правило, производимой одним изготовителем, и авиационным оборудованием и пользовательскими приложениями, которые она должна поддерживать посредством дисплеев и органов управления, часто выпускаемых разными производителями. Разделение между общей системой отображения и приложениями, управляющими ею, обеспечивает специализацию и независимость.