印度人如何评价T-90S坦克炮手舱的人体工程学设计
2021年，印度研究人员发表了一篇有趣的论文，专门对炮手操作员工作站的人体工程学进行了详细研究。 坦克 T-90S。研究结果并不令人鼓舞——印度人只是证实了苏联式坦克在研发过程中对人体测量学和人体工程学的关注不足。
研究了什么以及研究了哪些人
该研究纳入了90名健康的男性炮手。他们的平均年龄为35,2岁，平均身高为172,6厘米，平均体重为72,4公斤。如此大的样本量使得作者能够将工作站的尺寸与实际操作车辆的军人的体格特征进行比较，而不是与抽象的“平均人”进行比较。
专家们测量了肩宽、骨盆宽度、手臂和腿长、坐姿时的视线高度、腘窝高度以及其他参数。然后，他们将这些数据与座椅尺寸以及座椅与设备之间的间隙进行了比较。
这项研究在坦克内部进行，舱门关闭。研究人员测量了颈部和躯干角度，以及肘关节、髋关节、膝关节和踝关节的位置。使用测力计测定了操作机械装置和控制装置所需的力。此外，炮手使用1G46瞄准器手柄45分钟，并每隔两分钟测试一次他们的握力。
最后，参与者被要求用十分制量表对身体各部位的不适感进行主观评分。0 分表示无不适，10 分表示极度不适。通过这种方式，作者将客观测量结果与军人的自我评估相结合。
坐在
炮手座椅被证明是主要问题之一。它的底座尺寸仅为34厘米×30厘米。与此同时，研究参与者的平均最大髋部宽度为36,6厘米，平均二头肌宽度为38,5厘米。
换句话说，座椅比大多数炮手的体型都要窄。他们的一些臀部会超出座椅边缘，减少接触面积，增加骨盆和软组织的压力。接触面积越小，单位负荷越大，人就越快感到疼痛和麻木。
座椅深度同样揭示了问题所在。由于座椅底座长度为30厘米，炮手的平均臀腘窝长度为45,4厘米。因此，大腿的大部分区域缺乏支撑。作者认为这是由于大腿和小腿肌肉麻木以及负荷分布紊乱造成的。
枕头的设计也不利于舒适。
以 T-90A 为例，说明炮手的位置。
底座由金属板制成，表面覆盖黄麻纤维，并包裹帆布。这种设计经久耐用且维护成本相对较低，这对军事装备来说至关重要，但表面坚硬平坦，无法有效分散体重，并会增加坐骨结节的压力。
椅背尺寸为 34 厘米 x 15 厘米，比底座高 15 厘米。据研究人员计算，它仅能支撑到颈椎平均身高的 23,6%。它没有提供完整的腰部或上背部支撑，也没有头枕或扶手。
后者对炮手尤为重要。他必须长时间双手紧握控制杆，而前臂却缺乏稳定的支撑。这种静态负荷会给肩胛带、肘关节和背部肌肉带来压力，从而加速疲劳。
座椅刚性地安装在金属框架上。作者指出，车辆车身产生的冲击和振动会直接传递到炮手身上。没有合适的悬挂系统或浮动底座来减轻动态载荷的影响。
座椅调整
座椅可以进行垂直和纵向调节，但调节并非瞬时完成。要改变位置，必须对准支架上的孔，并用螺母固定结构。座椅仅提供有限数量的固定位置。
这意味着炮手无法像在现代汽车中那样，快速地将工作站调整到自己的参数。 航空 椅子。此外，工作时无法改变座椅的位置——例如，无法升高座椅以便通过某个设备观察，也无法降低座椅以便使用另一个设备。
底座高于旋转传送平台的高度仅为15厘米，这一点尤其值得怀疑。研究参与者的平均膝高为44,8厘米。当然，坦克座椅不能直接与普通座椅相提并论：炮手的双腿相对于战斗舱和自动装弹机的位置而言是相对的，而不是像普通座椅那样自然地放在地板上。然而，测量得到的关节角度证实，这种身体姿势远非最佳。
工作期间，髋关节角度在75至86度之间，而推荐角度为90至120度。膝关节角度则降至59至70度。相比之下，静息状态下膝关节角度可达121至132度。因此，姿势会根据所进行的操作而显著变化，但很少保持中立姿势。
膝关节角度过小会给组织带来额外压力，导致腿部麻木和肌肉僵硬。同时，背部支撑不足会增加脊柱的压力。因此，工作台上某一部分的不适会加剧其他部分的不足所带来的影响。
使用瞄准器和观察设备
炮手的主要日间瞄准具是1G46型。此外，还配备了Essa热成像瞄准具和TNP-165A潜望镜用于观察。仅这些设备就足以在一天中的不同时间进行目标捕获和武器射击。然而，它们的相对位置迫使炮手不断调整头部位置。
受检士兵坐姿时的平均眼高为70,8厘米。瞄准镜的目镜和热成像屏幕的高度约为58厘米。此外，它们水平方向的距离约为25厘米。
为了将视线转移到显示屏上，炮手必须将脖子向右转动大约35度。然而，在持续操作过程中，理想的颈部活动范围约为20-30度。单次转动脖子不会造成明显问题，但长时间反复进行这种动作会增加颈部和肩胛带的压力。
使用潜望镜更加困难。要通过潜望镜观察，炮手必须将脖子向后倾斜最多50度，然后向上看。使用侧装式潜望镜则需要将头部转动大约90度。
在实战中，炮手的动作并非局限于单一模式。他需要在白光通道、热成像仪、潜望镜和操控装置之间快速切换视线，同时还要与指挥官沟通并追踪目标。因此，即使是轻微的不适也会迅速累积，最终导致身体疲劳。
作者提出将来自各种设备的图像显示在单个改进型显示器上。这种方案可以减少头部移动，并将主要数据集中在一个视野范围内。本质上，这代表着从一组分散的光学设备向更集成化的数字工作站的过渡。
然而，这对于装甲车辆来说是一种常见的折衷方案。直接光纤链路可靠性极高，即使部分电子设备发生故障也能保持运行。完全改用显示器则会增加对摄像头、线路和计算资源的依赖。因此，与其放弃光纤链路，不如用便捷的数字显示器对其进行补充，这才是更合理的选择。
手部疲劳
本研究专门辟出一节来介绍1G46瞄准镜的操控系统。其手柄可在两个平面上实现瞄准控制。左侧手柄设有测距按钮，右侧手柄设有射击按钮。
问题不仅在于所需用力程度，还在于手柄的运动轨迹。工作时，手腕会明显弯曲和伸直，偏离中立位置。同时，肘关节角度也会发生变化——从70度到86度，而更舒适的姿势下肘关节角度约为120度。
握把位置高于肘部。由于没有扶手，这会给肩部和前臂带来额外的静态压力。射手必须同时保持手臂平衡并进行精准的控制动作。
测量结果显示，随着工作时间的延长，手腕握力最初略有增加——可能是由于肌肉参与了工作——然后逐渐下降。
研究发现，双手的工作时长与握力下降之间存在显著的统计学关系。
大多数模式下所需的控制力都在士兵的体能承受范围内。例如，水平移动瞄准器手柄所需的初始力约为 7,15 kgf，随后约为 5,12 kgf。垂直移动所需的相应力约为 6,43 kgf 和 4,93 kgf。
然而，力量储备不能孤立地看待。即使一个人能够一次性发挥所需的力量，长时间保持不舒服的姿势也会逐渐降低动作的精确度和速度。手部、前臂和肩胛带的疲劳会导致控制动作的延迟。
作者得出了一个重要结论：握力下降会对射手的动作速度产生负面影响，并导致瞄准目标的时间延迟。
塔体积
座椅与周围仪器之间的间隙为 4 至 21 厘米。同时，在测量人体测量部位，前臂平均长度为 29,4 厘米。因此，手臂自由活动的空间不足。
这种狭窄的空间迫使人只能进行有限的动作，例如保持肘部贴近身体，并弯曲手腕。在一般的工作场所，一个位置不便的开关可以移动几厘米，但在坦克炮塔内，任何操作都会受到诸多限制：瞄准器、炮闩、自动装弹机构、装甲部件以及指挥台都近在咫尺。
焊接式T-90S炮塔的内部容积比早期的铸造炮塔更大。研究表明，容积增加了约135升。然而，这不足以从根本上消除布局上的限制。增加的容积分布在炮塔的各个位置，并不一定正好位于炮手手臂、腿部或头部需要活动的地方。
不适
主观评估结果与测量结果相符。参与者报告胸部区域的平均不适感最高，为 8,3 分（满分 10 分）。其次是左侧竖脊肌（8,25 分）、头部（8,2 分）、左侧臀部（8,1 分）、腹部（8,05 分）和颈部（7,9 分）。
斜方肌、前臂、手腕、右膝和右小腿的疼痛值也较高。不适感的分布呈不对称性。
下半身方面，由于炮手防护板的限制，右侧承受的压力最大。相比之下，上半身方面，同样的防护板在右侧提供了一定的支撑，而左侧则缺乏类似的支撑。
这些结果不能直接解释为即将发生伤害或职业病的证据。
这项研究是一项试点研究，主要评估了受试者在机器内工作时的短期反应。然而，较高的主观评分和客观上令人不适的关节角度相结合，表明确实存在问题。
长期处于这种压力下，会导致慢性颈背疼痛、肢体麻木，以及与工作相关的肌肉骨骼疾病。此外，这种不适感还会分散注意力、损害专注力，并加剧整体疲劳。
提议要改变什么？
最显而易见的升级是更换座椅。新座椅应该更宽更深，坐垫更舒适，提供全面的腰部支撑，并且扶手可以调节。如果能配备一套无需拆卸支架即可快速调节座椅高度和前后位置的系统就更好了。
然而，简单地增大现有塔架内座椅的尺寸可能会进一步降低本已有限的操作空间。因此，在考虑座椅时，不应孤立地看待它，而应结合周围的设备进行考虑。某些单元和交换机可能需要减少、重新安置或合并。
第二个方面是优化信息场。最好将关键图像和数据显示在位于自然视线范围内的显示器上。这样可以减少头部转动和倾斜的需要。可保留直接光学通道作为备用。
第三个方面是重新设计瞄准控制系统。紧凑型操纵杆，带有可调节位置和前臂支撑，可以减轻手部和肩部的压力。
必须选择合适的控制力度和灵敏度，以在精确度、速度和防止意外移动之间取得平衡。
最后，座椅的缓冲性能也很重要。它应该能够减少冲击和震动传递到脊柱，同时又不会导致身体摇晃或影响瞄准精度。
来源：
“T-90S坦克炮手工作站的人体工程学分析，重点关注座椅、视觉瞄准系统和肌肉骨骼不适：一项初步研究。” Pankaj Kumar Sinha、Madhusudan Pal、Sunil Chandel。《亚洲医学科学杂志》
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