下一代飞机驾驶舱：未来飞行员都是“钢铁侠”
驾驶着飞机在云端漫步是很多人的梦想，但繁多的操纵组件以及复杂的控制方式，使得驾驶飞机只能止于梦想。经过多年的变革和改进，民机驾驶舱已完成机械化向智能化的过渡。
但随着机载集成系统越来越多，大型民机飞行员往往需要长期的专业培训，才有能力驾驶飞机。即便如此，70%的民机事故还是来源于飞行员的操作失误，其中过于复杂的飞机驾驶舱设计是重要因素之一。因此，简洁化、便于操控、初具智能是下一代民机驾驶舱设计所追求的方向。也许未来飞行员都能化身电影中的“钢铁侠”，驾驶着“战甲”在空中翱翔。
“简洁”： 为飞行员提供更直观的操作环境
如今，大型民机驾驶舱的多屏幕机接口布局多为“4+1”（如波音B787）或“5+1”（如空客A350XWB）形式，屏幕尺寸也都在20英寸以下。过多的显示屏和过小的显示面积，一方面会增加功耗和载重，另一方面，飞行员视线及光标需要在多个屏幕间切换，操作性降低，并且显示屏能提供的信息量也受到限制。
同时，现代驾驶舱的显示控制系统异常复杂，仅飞行员起飞前的准备操作步骤就高达135个，不仅如此，典型的模式控制面板上就有24个控件，每个控件的操作方式更不止一种，因此未来驾驶舱亟须做到简洁。
简洁的驾驶舱即通过全触摸的超大液晶屏幕替代现代驾驶舱的液晶显示器+机械控制组件的方式，采用全新布局，为飞行员提供更加直观和谐的操作交互环境。
通过对多种显示画面布局进行了对比分析，权衡了触摸屏替代中央控制台和顶板机械组件的方案，并对15寸以上超宽显示屏、超薄曲面屏在驾驶舱中的应用可行性初步实验，在综合考虑目前显示器制造工业水平等因素的基础上，提出并实现了“3+1”（前仪表板上3块21英寸屏幕，中央控制台上1块18.5英寸屏幕）的布局方案并取消了光标控制装置、多功能键盘等硬件设备，顶板和中控台采用全触摸的方式，侧面辅以电子飞行包和监控屏幕组成了全玻璃化的驾驶舱。
通过以上布局，可以进一步减少飞机的功耗和载重，降低运营成本；另一方面，减少了飞行员在多个屏幕之间切换的频率，降低操作的复杂度，并且提升了飞行员从飞机屏幕上得到的信息量。
“智能”： 让驾驶舱更“懂”飞行员
针对驾驶舱显控系统中的智能化语音识别及控制技术，是现役大型民机显控系统的技术空白，语音控制是最自然最和谐的控制模式。在当前人工智能技术高速发展的影响下，语音识别及控制系统凭借其控制穿透性和易交互性的特点，将成为下一代民机驾驶舱首选的智能控制模式。
大型民机由于传感器以及其他系统设备较多，其显示系统所要显示的信息量非常巨大。不仅如此，随着航电系统设备的不断发展，很多新型的驾驶辅助设备也将安装在宽体客机上，因此驾驶员面对的信息量是非常庞大的，需要对多维的信息进行综合化显示处理。不仅如此，在某一时刻，飞机很多信息量表达的是同一个概念和状态，但是按照目前的飞行显示方式，将所有信息同时呈现给驾驶员，遇到某些危急时刻，反而会影响驾驶员判断，因此信息需要通过最为直观的方式呈现给驾驶员，使得驾驶员可以在第一时间最为准确地了解飞机状态，做出正确判断。
另外，智能化的显示控制技术也可以把飞行员从繁重的操作中解放出来，通过理解飞行员的语意、识别飞行员的手势，智能化的驾驶舱可以响应飞行员的控制指令，完成自动化的控制操作，达成飞行员的控制目标。
智能控制是下一代民机驾驶舱的亮点所在，就像钢铁侠身披的超智能钢铁战甲上的声控方式对其战斗能力的提升一样令人印象深刻。目前，该项技术已基本实现以语音命令控制前仪表板显示画面的切换并实现了飞行管理系统的全语音输入，能减少飞行员５０％以上的操作。而这仅仅是智能的开始，后续还将进一步加强语意理解的研发工作，进一步提高识别率，开发更加智能的系统，可自动完成一系列的组合操作，理解不同飞行员的不同语言习惯，让下一代的驾驶舱更“懂”飞行员。
“无界”： 仿佛置身空中高速公路
现代驾驶舱提供给飞行员的视界还仅仅局限于狭小的风挡，当突然遭遇恶劣天气或紧急情况时，飞行员往往难以无法判明飞机当前的态势，因此驾驶舱应为飞行员提供提升态势感知能力的设备来辅助飞行员进行决策。甚至未来这些设备还有望提高同等机场条件下飞机盲降等级。
无界的驾驶舱即借助先进的传感器、逼真的计算机图形渲染技术，为飞行员提供多种感知周围环境状况的手段，飞行员视线穿过云、雾、霾，使自己仿佛置身于全透明的驾驶舱中。平视显示系统（HUD）、增强现实眼（AR）镜、合成视景系统（SVS）、增强飞行视景系统（EFVS）、组合视景系统（CVS）通过红外成像技术、三维图形成像技术为飞行员提供全方位的飞行态势感知能力。
中国商飞北研中心航电技术研究部研发了以上系统的原理样机，其中SVS原理样机在传统的三维地形、机场、飞行数据的显示和地形、障碍物碰撞预警基础上、融入了可视飞行管道等功能，并提供了跑道边线和剩余长度的提示。同时，还实现了多波段和复杂气象环境下的红外呈现模拟仿真，完成了EFVS的原理样机研发，对以上两种系统的输出图像进行校正融合。通过在驾驶舱内的集成和实时飞行仿真验证，对上述系统提高飞行员态势感知的有效性进行了评估。未来，飞机除安装前置红外摄像机外，还可以安装多种特殊的摄像机为飞行员提供更广阔的视线范围。
左图CVS显示的飞行数据与PFD上显示的内容基本一致，左侧显示当前速度，右侧显示当前高度，中间区域显示地平线和飞行姿态，其他辅助数据还包括导航信息、加速度提醒、擦机尾警告、跑道边线提示和剩余跑道距离等等，CVS图中绿色线条组成的飞行管道提示飞行员当前的所需导航性能（RNP）和预测航迹，给飞行员带来仿佛置身于空中高速公路般的感受。
“互联”： 实时监控 扩充驾驶舱信息渠道 现代驾驶舱还未能提供飞机之间高效通讯的方式，没有建立起空中的信息共享平台。飞机与地面之间的通讯也仅限于无线电的方式，其通信频道拥挤、人为因素干扰等缺陷日益突出。因此未来驾驶舱应能提供飞机与飞机间、飞机与地面间高效的互联手段。
互联的驾驶舱即利用先进的地空宽带数据链、星基宽带数据链等技术方案，实现与飞机之间多维数据传输和共享，空地之间的视频通信以及大规模数据的实时传输。驾驶舱与驾驶舱之间的互联有助于进一步提高安全性，同时可提高飞行效率，例如航线前方的飞机将路线上的实时天气状况传递给航线后续的飞机，可使得飞行员尽早重新规划路线从而规避恶劣天气。视频通讯有助于空管员和飞行员之间更优的情景状态的理解。
近年以来，国内的一些通信公司紧密跟踪民用航空通信系统的技术发展，提出了多款基于民用通信技术或专有通信技术的空地互联通信解决方案，并就部分关键技术及产品原型进行了试验，但尚未达到商用的程度。在卫星通信方面，国内自主设计制造的适合于民航应用的宽带卫星通信系统的组网建设也尚处于前期研发阶段。
宽带数据链通信，可以避免使用语音通信手段时，因通信距离、通信质量、通信频道拥挤造成的通信不畅或误听误解语音含义带来的安全隐患；同时可以大大降低飞行机组和管制员的工作负荷，增强空域活动的安全裕度，减少飞行间隔；数据链设备经型号批准的飞机在经批准运行区域的使用，可以加大运行空域的交通流量，提高运行效益。
中国商飞北研中心概念驾驶舱
概念驾驶舱语音控制系统
概念驾驶舱增强飞行视野系统
概念驾驶舱宽带视频通讯
概念驾驶舱触摸控制系统