Design characteristics to reduce inadvertent cross-axis coupling during side stick handling of aircraft pitch and roll axis control

Integrating a manual flight control inceptor with coupled axes such as the side stick within a flight deck creates challenges for the pilot to input a one-axis command without inadvertently inducing inputs in the opposite axis. The present paper studies three design features of the side stick and armrest setup believed to help reduce inadvertent cross-axis coupling occurrences. Design features address the aimed pilot population anthropometry (1.57m woman to 1.9m male)and their variability in upper segment measurements. Seven pilots of varying anthropometric sizes were asked to perform one-axis manoeuvres in pitch and roll for each setup configuration. To compare the setups both the duration and the definite integral of the unintended cross-axis input were processed and analyzed for each manoeuvre. Findings show that a short armrest reduces the occurrences of cross-axis input for the roll manoeuvre, whereas the side stick skew reduces inadvertent cross-axis coupling for the pitch manoeuvres.

Résumé

L'intégration d'un contrôle de vol tel que le mini-manche latéral (side stick) dans une cabine de pilotage occasionne des difficultés pour le pilote au niveau de la manœuvrabilité de l'avion. Il est plus difficile d'induire une commande dans un axe sans le faire par inadvertance dans l'axe opposé. Ce couplage des axes par inadvertance se fait plus facilement puisque les axes de roulis et de tangage (pitch) sont couplés. Le présent travail adresse trois caractéristiques de conception pour le montage du mini-manche latéral et de l'accoudoir pouvant aider à diminuer le couplage des axes par inadvertance. Les caractéristiques de conception prennent en considération la variabilité anthropométrique de la population pilote visée (1.57m femme à 1.9m homme). Sept pilotes ayant des mesures anthropométriques variées ont participé au test. Les tâches de vol demandées étaient des tâches sur un seul axe, soit en roulis ou en tangage qui ont été répétées pour chaque configuration. Pour comparer les configurations la variable durée ainsi que l'intégrale du couplage par inadvertance ont été analysées pour chaque manœuvre. Les résultats démontrent qu'un petit accoudoir, ne supportant qu'une partie de l'avant bras, diminue le couplage par inadvertance en roulis et la rotation de la boîte du mini-manche latéral vers l'extérieur diminue le couplage par inadvertance pour des manœuvres tangage.» «