专利名称：一种针对视界的飞机驾驶舱风挡设计方法
技术领域：
本发明涉及飞机设计，尤其涉及针对视界(视野)的飞机驾驶舱风挡设计方法。
背景技术：
在1997年9月23日发布，自1997年10月1日起实施的《中华人民共和国航空工 业标准-民用飞机驾驶舱视野要求》(HB7496-97)(以下简称《要求》)中，为保证在规定的 人体尺寸范围内和规定的驾驶舱布置形式下，为驾驶员安全操作提供足够宽阔、清晰的不 失真的视界，针对外视界、清晰视区、着陆视界、视界障碍甚至降雨和起雾时的视界等多个 方面定义了大量的规格参数，并要求从事飞机驾驶舱设计的各专业人员遵照执行。《要求》对飞机驾驶舱的各专业的设计人员的设计工作进行了限制和约束，但是， 由于其中定义的参数仅仅表示对制造出的飞机驾驶舱所形成的视界的要求，而并非是针对 飞机驾驶舱的各个专业所提供的设计参数，因此，设计人员在进行工作的时候，不能很好地 比较自己所做出的设计是否就满足了《要求》中关于驾驶舱视界的种种规定。鉴于此，亟需一种新的飞机驾驶舱风挡设计方法，来缩短以《要求》为例的适航标 准与实际设计工作之间的距离。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出，将二维的设计要求三维化、直观 化。此外，本发明还提出，利用精确拓扑变形技术来生成驾驶舱精确视界图，这是一种生成 视界图的新技术。具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种针对视界的飞机驾驶舱风挡设计方 法，包括以下步骤a.根据二维的飞机适航视界要求及参考信息，生成三维的虚拟的驾驶 舱参考视界；b.根据所述驾驶舱参考视界，进行所述飞机驾驶舱风挡的设计。其中，所述步骤b包括bl.根据所述飞机驾驶舱风挡的实际设计参数，生成三维 的驾驶舱实际视界；b2.将所述驾驶舱参考视界与所述驾驶舱实际视界相比较，以得到比 较结果；b3.基于所述比较结果来处理所述飞机驾驶舱风挡的所述实际设计参数。其中，所述步骤b2包括b21.基于所述三维的虚拟的驾驶舱参考视界获得二维的 虚拟的驾驶舱参考视界；b22.基于所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界获得二维的虚拟的 驾驶舱实际视界；b23.通过比较所述二维的虚拟的驾驶舱参考视界和所述二维的虚拟的 驾驶舱实际视界，来得到所述比较结果。其中，所述步骤b21包括基于精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱 参考视界来获得所述二维的虚拟的驾驶舱参考视界；所述步骤b22包括基于所述精确拓 扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界来获得所述二维的虚拟的驾驶舱实际视界。其中，所述虚拟的三维的驾驶舱参考视界以及所述虚拟的二维的虚拟驾驶舱参考 视界为外视界。
其中，所述虚拟的三维的驾驶舱实际视界以及所述虚拟的二维的驾驶舱实际视界 为外视界。其中，所述参考信息包括所述飞机驾驶舱的其它设计专业所产生的设计参数或要 求。根据本发明的另一方面，提供了一种针对视界的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中， 包括第一元件，用于根据二维的飞机适航视界要求及参考信息，生成三维的虚拟的驾驶舱 参考视界；第二元件，用于根据所述驾驶舱参考视界，进行所述飞机驾驶舱风挡的设计。其中，所述第二元件包括第一单元，用于根据所述飞机驾驶舱风挡的实际设计参 数，生成三维的驾驶舱实际视界；第二单元，用于将所述驾驶舱参考视界与所述驾驶舱实际 视界相比较，以得到比较结果；第三单元，用于基于所述比较结果来处理所述飞机驾驶舱风 挡的所述实际设计参数。其中，所述第二单元包括第一装置，用于基于所述三维的虚拟的驾驶舱参考视界 获得二维的虚拟的驾驶舱参考视界；第二装置，用于基于所述三维的虚拟的驾驶舱实际视 界获得二维的虚拟的驾驶舱实际视界；第三装置，用于通过比较所述二维的虚拟的驾驶舱 参考视界和所述二维的虚拟的驾驶舱实际视界，来得到所述比较结果。其中，所述第一装置还用于基于精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱 参考视界来获得所述二维的虚拟的驾驶舱参考视界；所述第二装置还用于基于所述精确 拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界来获得所述二维的虚拟的驾驶舱实际 视界。本发明与现有技术相比，消除了视界设计方面的盲目性，缩短了实现设计目标的 时间，在精度和效率上有了质的提升，同时，不同于传统的人工生成的方式，本发明还使得 程序可以自动生成飞机驾驶舱的视界图。
通过阅读以下结合附图对非限定性实施例的描述，本发明的其它目的、特征和优 点将变得更为明显和突出。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的装置或步骤特 征。图1为根据本发明一个具体实施例的针对视界的飞机驾驶舱风挡设计方法流程 图；图2示出了根据本发明一个具体实施例所生成的虚拟的三维的视界喇叭面；图3示出了图1所示的步骤Sll的内部流程；图4示出了图4所示的步骤Slll的内部流程；图5示出了根据本发明一个具体实施例所生成的虚拟的二维的驾驶舱参考视界 和虚拟的二维的驾驶舱实际视界；图6示出了根据本发明的一个具体实施例的针对视界的飞机驾驶舱风挡设计系 统框图。
具体实施例方式本发明示例性的实施方式将在以下内容中参考附图详述。在不偏离本发明的精神以及范围的情况下，本领域的技术人员可以实施本发明的这些或其他的改进和变化。为方便理解，对本文所涉及的一些术语作以解释如下今设计眼位设计眼位是驾驶员处于正常驾驶状态时，两眼之间连线的中点所在的位置，是飞 机承制方确定驾驶舱内部和外部视界以及驾驶舱几何尺寸而选择的一个设计基准点。今清晰视区不受结构、边缘连接材料或妨碍观察的其它任何材料阻碍的透明区域。令着陆视界为确保飞机安全，飞机以给定的姿态目视进场着陆时，驾驶员所必需的视界区域。今外视界驾驶舱风挡及其两侧透明区提供给驾驶员的对外视界。根据本发明的一个具体实施例的针对视界的飞机驾驶舱风挡设计方法的流程图 如图1所示，该方法始于步骤S10。在步骤Sl0中，用于设计的计算机设备根据二维的飞机适航视界要求(例如《要 求》)及参考信息，生成三维的虚拟的驾驶舱参考视界。这是本发明区别于现有的设计方案 的一个重要特征，因为如此，可以大大增加驾驶舱视界(例如外视界)设计过程的目标性。图2中示意性地描绘了一个飞机机头和采用本发明提供的方案所生成的三维的 虚拟的驾驶舱视界图。在图2中，使用了常用的x、y、z坐标系，并以相比于机头其它部分更 粗的线条勾勒出了驾驶室的风挡21。设计眼位标记为22。由图2可见，本发明创新地将原本平面化的一些设计参数首次立体化，即生成三 维的虚拟的驾驶舱参考视界20，如图中的虚线所包围的部分。于是，在实际设计工作中，本 发明为各专业的技术人员尤其是飞机驾驶室风挡的设计人员提供了如图2所示(但不限于 此)的非常立体的设计约束。本文中，这种三维的虚拟的驾驶舱参考视界也习惯地称为视 界喇叭面或喇叭面。不失一般性地，可以采用CAGD三维技术来精确地实现图2所示的这种三维的驾驶 舱视界要求。在图2所示的三维的虚拟的驾驶舱参考视界20的辅助下，在步骤Sll中，设计人 员可以非常直观地进行针对视界的飞机驾驶舱风挡设计。根据本发明的一个具体实施例，图1中的步骤Sll可以细化为图3所示的多个子 步骤，以下分别进行介绍。首先，在步骤SllO中，根据飞机驾驶舱风挡的实际设计参数，利用视界穹庐面和 视界标度面来生成三维的虚拟的驾驶舱实际视界，这一过程类似于步骤Sio中生成三维的 虚拟的驾驶舱参考视界的过程，只是其中所使用的参数是风挡设计人员提供的实际设计参数。应当理解，在本发明中，根据实际设计参数来生成三维的虚拟的驾驶舱实际视界 的操作并不依赖于是否已经预先生成了三维的虚拟的驾驶舱参考视界。通过执行步骤 S110，设计人员可以很好地掌握风挡大小、位置等因素对于驾驶员视界(不失一般性地为 外视界)的影响。当然，通过在同一三维空间中呈现出驾驶舱参考视界和驾驶舱实际视界，可以直观地让设计人员了解其实际设计出的产品所产生的视界与标准以及各其它专业的要求之 间的差异，从而更容易明确此后的设计和修改方向。其中，对于飞机风挡设计专业的技术人 员而言，其设计过程中所要考虑的其它专业的设计参数或要求所涉及的专业包括但不限于 以下-驾驶舱布置组主要负责机头驾驶舱内的各种设备、部件的布置设计；-驾驶舱结构组主要负责机头驾驶舱的结构(例如外形等)的设计；-材料组负责机头驾驶舱(包括风挡)材料的选择。有利地，根据本发明所生成的三维(以及之后提及的二维)视界图均可以被提供 给其它专业(尤其是与风挡设计密切关联的上述专业)设计人员，以供参考。步骤Slll中，计算机等自动化设备将上述的驾驶舱参考视界与驾驶舱实际视界 进行比较，从而得到比较结果，而这一比较结果将在步骤S112中用于对该飞机风挡的实际 设计参数例如位置、大小等等的后续处理。更具体地，步骤Slll通过图4中所示的内部流程来加以实现，以下是相应的介绍。在子步骤Sllll中，计算机设备基于步骤SlO中生成的三维的虚拟的驾驶舱参考 视界来获得二维的虚拟的驾驶舱参考视界，这一过程具体地可以利用精确拓扑变形技术， 通过曲面投影和参数化转移技术，精确生成二维环境中的虚拟的驾驶舱参考视界，如图5 中虚线所表示的区域52。其中，图5中的附图标记50表示了设计眼位的位置，其在横纵坐标轴上均处于零 点，在纵坐标上的零点两侧分布着向上角度(例如20度、40度60度等)和向下角度(例如
20度、40度等)，而在横坐标的零点两侧则分布了向左角度(例如20度、40度......140
度等)和向右角度(例如20度、40度等)。而在子步骤S1112中，计算机设备基于步骤SllO中生成的三维的虚拟的驾驶舱实 际视界获得二维的虚拟的驾驶舱实际视界，其中，优选地利用精确拓扑变形技术，通过曲面 投影和参数化转移技术，精确生成二维环境中的虚拟的驾驶舱实际视界，如图5中实线所 表示的各个区域51。本领域技术人员理解，本发明对步骤S1112和S1113没有严格的先后顺序要求，并 且二者之间是一种循环迭代的关系。十分方便地，在步骤S1113中，通过比通过比较所述二维的虚拟的驾驶舱参考视 界和所述二维的虚拟的驾驶舱实际视界，来得到所述比较结果。得到该比较结果以后，就可以执行步骤S112，处理飞机驾驶舱风挡的实际设计参 数，例如其尺寸、位置、大小等等，做出适应性的调整。优选地，上述虚拟的三维的驾驶舱参考视界以及所述虚拟的二维的虚拟驾驶舱参 考视界为外视界。优选地，上述虚拟的三维的驾驶舱实际视界以及所述虚拟的二维的驾驶舱实际视 界为外视界。图6示出了根据本发明的一个具体实施例的针对视界的飞机驾驶舱风挡设计系 统框图。所示系统6包括第一元件60，用于根据二维的飞机适航视界要求及参考信息，生 成三维的虚拟的驾驶舱参考视界；第二元件61，用于根据所述驾驶舱参考视界，进行所述 飞机驾驶舱风挡的设计。
其中，所述第二元件61包括第一单元610，用于根据所述飞机驾驶舱风挡的实际 设计参数，生成三维的驾驶舱实际视界；第二单元611，用于将所述驾驶舱参考视界与所述 驾驶舱实际视界相比较，以得到比较结果；第三单元612，用于基于所述比较结果来处理所 述飞机驾驶舱风挡的所述实际设计参数。其中，所述第二单元611包括第一装置6110，用于基于所述三维的虚拟的驾驶舱 参考视界获得二维的虚拟的驾驶舱参考视界；第二装置6111，用于基于所述三维的虚拟的 驾驶舱实际视界获得二维的虚拟的驾驶舱实际视界；第三装置6112，用于通过比较所述二 维的虚拟的驾驶舱参考视界和所述二维的虚拟的驾驶舱实际视界，来得到所述比较结果。其中，所述第一装置6110还用于基于精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的 驾驶舱参考视界来获得所述二维的虚拟的驾驶舱参考视界；所述第二装置6111还用于基 于所述精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界来获得所述二维的虚拟的 驾驶舱实际视界。优选地，上述虚拟的三维的驾驶舱参考视界以及所述虚拟的二维的虚拟驾驶舱参考视界为外视界。优选地，上述虚拟的三维的驾驶舱实际视界以及所述虚拟的二维的驾驶舱实际视界为外视界。本领域技术人员理解，上述的飞机驾驶舱风挡设计系统中的各个元件、单元、装置均可以通过软件来加以实现，也可以利用软件与硬件的结合例如安装了相应程序的计算机 设备来实现。以上对本发明的具体实施方式
进行了描述。需要说明的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变型或修改。
权利要求
一种针对视界的飞机驾驶舱风挡设计方法，包括以下步骤a.根据二维的飞机适航视界要求及参考信息，生成三维的虚拟的驾驶舱参考视界；b.根据所述驾驶舱参考视界，进行所述飞机驾驶舱风挡的设计。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤b包括bl.根据所述飞机驾驶舱风挡的实际设计参数，生成三维的驾驶舱实际视界； b2.将所述驾驶舱参考视界与所述驾驶舱实际视界相比较，以得到比较结果； b3.基于所述比较结果来处理所述飞机驾驶舱风挡的所述实际设计参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤b2包括b21.基于所述三维的虚拟的驾驶舱参考视界获得二维的虚拟的驾驶舱参考视界； b22.基于所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界获得二维的虚拟的驾驶舱实际视界； b23.通过比较所述二维的虚拟的驾驶舱参考视界和所述二维的虚拟的驾驶舱实际视 界，来得到所述比较结果。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述步骤b21包括基于精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱参考视界来获得所述二维的虚拟 的驾驶舱参考视界； 所述步骤b22包括基于所述精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界来获得所述二维的 虚拟的驾驶舱实际视界。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述虚拟的三维的驾驶舱参考视界 以及所述虚拟的二维的虚拟驾驶舱参考视界为外视界。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述虚拟的三维的驾驶舱实际视界 以及所述虚拟的二维的驾驶舱实际视界为外视界。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考信息包括所述飞机驾驶舱的其它设计 专业所产生的设计参数或要求。
8.一种针对视界的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中，包括第一元件，用于根据二维的飞机适航视界要求及参考信息，生成三维的虚拟的驾驶舱 参考视界；第二元件，用于根据所述驾驶舱参考视界，进行所述飞机驾驶舱风挡的设计。
9.根据权利要求8所述的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中，所述第二元件包括第一单元，用于根据所述飞机驾驶舱风挡的实际设计参数，生成三维的驾驶舱实际视界；第二单元，用于将所述驾驶舱参考视界与所述驾驶舱实际视界相比较，以得到比较结果；第三单元，用于基于所述比较结果来处理所述飞机驾驶舱风挡的所述实际设计参数。
10.根据权利要求9所述的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中，所述第二单元包括第一装置，用于基于所述三维的虚拟的驾驶舱参考视界获得二维的虚拟的驾驶舱参考 视界；第二装置，用于基于所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界获得二维的虚拟的驾驶舱实际 视界；第三装置，用于通过比较所述二维的虚拟的驾驶舱参考视界和所述二维的虚拟的驾驶 舱实际视界，来得到所述比较结果。
11.根据权利要求10所述的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中，所述第一装置还用于 基于精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱参考视界来获得所述二维的虚拟的驾驶舱参考视界；所述第二装置还用于基于所述精确拓扑变形技术，由所述三维的虚拟的驾驶舱实际视界来获得所述二维的 虚拟的驾驶舱实际视界。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中，所述虚拟的 三维的驾驶舱参考视界以及所述虚拟的二维的虚拟驾驶舱参考视界为外视界。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中，所述虚拟的 三维的驾驶舱实际视界以及所述虚拟的二维的驾驶舱实际视界为外视界。
14.根据权利要求8所述的飞机驾驶舱风挡设计系统，其中，所述参考信息包括所述飞 机驾驶舱的其它设计专业所产生的设计参数或要求。
全文摘要
本发明涉及针对视界的飞机驾驶舱风挡设计方法，为解决现有技术中的问题，本发明提出将二维的设计要求三维化、直观化。此外，本发明还提出，利用精确拓扑变形技术来生成驾驶舱精确视界图，这是一种生成视界图的新技术。
文档编号G06F17/50GK101989307SQ20091005565
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者曹喜锋, 殷爱萍, 王磊, 赵小辉, 陈学刚 申请人:中国商用飞机有限责任公司;中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究所