HUD與GLS結(jié)合降低標(biāo)準(zhǔn)的可行性分析

吳明奎

摘 要：安全是飛行工作的生命線，降低風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，提升飛行安全是航空飛行的重要任務(wù)。該文從HUD的應(yīng)用現(xiàn)狀及GLS的引入發(fā)展前景出發(fā)，結(jié)合影響飛行安全的主要風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行HUD與GLS相結(jié)合降低標(biāo)準(zhǔn)的討論。根據(jù)HUD和GLS的特點(diǎn)，從加強(qiáng)各自優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)、增強(qiáng)結(jié)合度，加強(qiáng)組織監(jiān)督、落實(shí)安全教育，確保兩者結(jié)合的安全性設(shè)計(jì)及提升飛行戰(zhàn)斗力等幾個(gè)方面提出了可行性建議。按照當(dāng)前中國(guó)航空飛行安全發(fā)展的態(tài)勢(shì)，GUD與GLS相結(jié)合是必然之勢(shì)，將降低標(biāo)準(zhǔn)提升飛行安全創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，全面提升中國(guó)航空飛行的全天候安全運(yùn)行，同時(shí)兩者相結(jié)合存在的一些應(yīng)用問(wèn)題還需進(jìn)一步研究解決。

關(guān)鍵詞：HUD GLS 降低標(biāo)準(zhǔn) 飛行安全

中圖分類號(hào)：V243.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（c）-0045-02

1 HUD與GLS簡(jiǎn)述

1.1 HUD的功能原理及基本構(gòu)架

1.1.1 功能原理

HUD在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)光學(xué)反射原理的集中利用，形成投影來(lái)顯示飛行的相關(guān)數(shù)據(jù)。而投影過(guò)程中所使用的玻璃片位于和飛行員視線水平位置，飛行員通過(guò)HUD向前看的時(shí)候，由于焦距被設(shè)置為無(wú)限遠(yuǎn)，所以可以隨時(shí)對(duì)外界信息進(jìn)行觀察，并且不受HUD玻璃的影響。這種設(shè)計(jì)方式實(shí)際上是為了降低由于飛行員低頭所帶來(lái)的飛行操作失誤，并且由于有效地降低了人眼調(diào)節(jié)焦距的不適感，極大地方便了飛行員獲取外界信息。

1.1.2 基本構(gòu)架

HUD的基本架構(gòu)包含兩個(gè)部分：影像顯示和資料處理。

這里我們所說(shuō)的影像顯示的位置為飛行員和座艙罩之間，通常情況下和飛行員的視線平行。資料處理裝置將所形成的資料提供給顯示裝置，然后由顯示裝置對(duì)其進(jìn)行處理后進(jìn)行投影，從而顯示在玻璃上。通常情況下顯示裝置都配有控制面板，對(duì)影像輸出進(jìn)行有效控制。資料處理單元實(shí)際上是指飛機(jī)上一種將數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行匯總和基本處理的裝置，可自行根據(jù)預(yù)先設(shè)定的模式將這些信息進(jìn)行符號(hào)化處理。雖然部分產(chǎn)品中將影像輸出和訊號(hào)處理分離成兩個(gè)單位，但是本質(zhì)上是沒(méi)有不同的。

1.2 GLS系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

GLS和傳統(tǒng)的微波著陸系統(tǒng)（MLS）以及儀表著陸系統(tǒng)（ILS）相比，無(wú)論是在體制還是在具體的工作模式上都有著自身鮮明的特點(diǎn)。同時(shí)這種系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，由于工作建立在衛(wèi)星所提供的數(shù)據(jù)之上，所以具有如下幾方面的優(yōu)勢(shì)。

（1）由于數(shù)據(jù)可靠性和實(shí)時(shí)性更高，因此曲線進(jìn)近成為可能，同時(shí)該系統(tǒng)的應(yīng)用可靈活設(shè)置下滑航徑，因此對(duì)于空域容量的提升也有一定的積極意義。

（2）單一系統(tǒng)能夠?yàn)槎鄺l跑道的導(dǎo)航提供支持，這對(duì)于機(jī)場(chǎng)建設(shè)成本以及后續(xù)的維護(hù)成本的降低有著重要的積極作用。

（3）恒定下滑角最終進(jìn)近（CDFA）可以通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并且提供了起飛階段的水平航跡導(dǎo)航支持。

（4）全天候飛行能力，對(duì)于飛行的整體安全性的提升起到了重要的促進(jìn)作用。

（5）對(duì)于臨界區(qū)、清障區(qū)和敏感區(qū)的要求較低。

（6）支持垂直起降等多種起降方式。

（7）通常情況下，該系統(tǒng)由于地面設(shè)備簡(jiǎn)單，因此地面站提及較小，極大地提升了戰(zhàn)術(shù)設(shè)置的靈活性。

（8）為導(dǎo)航提供實(shí)時(shí)監(jiān)控，滑行階段具有全天候?qū)Ш胶蛨?jiān)實(shí)能力等。

2 HUD與GLS結(jié)合降低標(biāo)準(zhǔn)的可行性分析

2.1 增強(qiáng)飛行情景意識(shí)，減少飛行技術(shù)誤差

通過(guò)HUD，飛行員能夠更為輕松而快捷地獲得飛行過(guò)程中所必須的各種關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并且獲得數(shù)據(jù)無(wú)需低頭操作，這對(duì)于飛行員情景意識(shí)的增強(qiáng)顯然是具有非常重要的積極作用的，也有利于規(guī)避飛行狀態(tài)的丟失。除此之外，這種設(shè)計(jì)對(duì)于飛行員飛行技術(shù)誤差的減少也具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。例如柯林斯的HGS，為飛行員提供了更為廣闊的視野空間，對(duì)于人工操作的飛行諸元精度的強(qiáng)化效果明顯。

2.2 有助于實(shí)施穩(wěn)定進(jìn)近，減少重著陸和擦機(jī)尾事件的發(fā)生

相關(guān)部門提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，HUD和GLS相結(jié)合為基礎(chǔ)的新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過(guò)程中，三級(jí)事件的發(fā)生概率得到了有效控制，僅為5.44%，而未使用HUD的該數(shù)據(jù)則為6.94%，從這一數(shù)據(jù)上來(lái)說(shuō)，HUD投入應(yīng)用之后，三級(jí)事件發(fā)生率降低了21.6%。

2.3 能夠精確預(yù)測(cè)接地點(diǎn)，Ⅰ類ILS信號(hào)在190英尺（約57.9 m）以下就不再可靠

這里我們以HGS為例進(jìn)行分析。在AⅢ模式下，飛機(jī)進(jìn)近190英尺之后，系統(tǒng)開(kāi)始從飛機(jī)當(dāng)前的飛行姿態(tài)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)出發(fā)，設(shè)定趨勢(shì)下劃線并對(duì)其盲降信號(hào)進(jìn)行模擬，而當(dāng)?shù)孛婢嚯x140英尺之后，盲降信號(hào)停止，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前飛行姿態(tài)所提供的引導(dǎo)軌跡來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航。通過(guò)HUD與GLS的綜合運(yùn)用，對(duì)于飛行整體質(zhì)量的提升有著重要的積極作用，這也是國(guó)際民航對(duì)其降低標(biāo)準(zhǔn)的重要原因。這樣一來(lái)，不僅有效地降低了機(jī)場(chǎng)建設(shè)改造的費(fèi)用，同時(shí)由于航班正點(diǎn)率得到了改善，因此航空公司的績(jī)效水平也將有明顯提升?，F(xiàn)階段，我國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有相當(dāng)一部分航空公司掌握了特殊Ⅰ類運(yùn)行的實(shí)施資質(zhì)；而山航作為HUD試點(diǎn)單位，HUD的使用經(jīng)驗(yàn)非常豐富，尤其是RVR200 m起飛能力，更是領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)其他民航公司。而根據(jù)民航提供的報(bào)道顯示，2016年2月12日，山東濟(jì)南機(jī)場(chǎng)大霧，能見(jiàn)度已經(jīng)達(dá)到RVR（跑道視程）100 m左右，而這相對(duì)于該機(jī)場(chǎng)的RVR400 m起降標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)差距巨大。當(dāng)日10：00，能見(jiàn)度有所提升，達(dá)到了200 m，山航采用HUD RVR200 m起飛程序安全起飛。實(shí)際上，這是國(guó)內(nèi)首例應(yīng)用HUD技術(shù)在RVR200 m條件下起飛案例，對(duì)于國(guó)內(nèi)民航起飛技術(shù)的發(fā)展有著里程碑式的意義。

3 HUD與GLS相結(jié)合要解決的問(wèn)題

通過(guò)上文的介紹我們可以發(fā)現(xiàn)，飛行品質(zhì)在HUD與GLS相結(jié)合的條件下能夠得到有效提升，但是該技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，還應(yīng)對(duì)以下問(wèn)題給予更多的關(guān)注。

3.1 重新對(duì)飛行程序進(jìn)行評(píng)估

必須以二類精密進(jìn)近程序?yàn)榛A(chǔ)對(duì)進(jìn)近復(fù)飛程序加以評(píng)估，從而保證其超障情況達(dá)到相關(guān)要求。除此之外，還必須對(duì)各種輔助設(shè)備加以嚴(yán)密關(guān)注，具體來(lái)說(shuō)應(yīng)包括：切換頻率為s級(jí)的電源和監(jiān)控系統(tǒng)；簡(jiǎn)易的Ⅰ類進(jìn)近燈光系統(tǒng)；接地區(qū)RVR?，F(xiàn)在機(jī)坪區(qū)域應(yīng)完全按照機(jī)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)指揮要求運(yùn)行。所以，保證機(jī)組、空管、機(jī)場(chǎng)之間的信息交互通常是其重要前提。

3.2 建立地面運(yùn)行程序

Follow Me車引導(dǎo)是低能見(jiàn)度條件下引導(dǎo)飛機(jī)滑行的重要手段，但是在應(yīng)用了HUD與GLS相結(jié)合的技術(shù)之后，有效地提升了低能見(jiàn)度的運(yùn)行能力，這對(duì)于機(jī)場(chǎng)回流量的提升顯然是非常重要的。而這種情況下，單一的Follow Me車引導(dǎo)方式已經(jīng)難以滿足實(shí)際的要求，因此地面運(yùn)行程序就成為必須重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

HUD與GLS的結(jié)合，對(duì)于飛行員整體飛行品質(zhì)的提升有著重要的積極意義，不僅能夠提升航行的整體安全性能，同時(shí)對(duì)于飛行操作工作的簡(jiǎn)化也有一定的積極意義。特別是復(fù)雜天氣下飛行能力的提升，更是HUD與GLS的結(jié)合的主要特點(diǎn)。當(dāng)前我國(guó)的航空事業(yè)中，已經(jīng)有了HUD的初步應(yīng)用，但是大范圍推廣還尚需時(shí)日。但是我們已經(jīng)積累了豐富的HUD和GLS經(jīng)驗(yàn)，兩者聯(lián)合降低標(biāo)準(zhǔn)是完全可行的。

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