HUD

向小軍　趙趕超

摘 要：HUD是近年來(lái)民航局主要推廣的航行新技術(shù)之一，它的出現(xiàn)提高了飛行品質(zhì)，讓飛行變得更簡(jiǎn)單、更安全。首先從HUD在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和幾個(gè)真實(shí)案例入手來(lái)說(shuō)明HUD這項(xiàng)新技術(shù)給整個(gè)民航業(yè)所帶來(lái)的好處，并且搜集了航空公司和飛行員在使用HUD的過(guò)程中所產(chǎn)生的一些疑惑；其次針對(duì)飛行員們產(chǎn)生的疑惑作了進(jìn)一步的解答；最后對(duì)HUD生產(chǎn)廠(chǎng)商提出了一些改進(jìn)建議。旨在更好地推廣HUD這項(xiàng)新技術(shù)，讓航空公司和飛行員更好地接受和使用這項(xiàng)新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：HUD；飛行品質(zhì)；航行新技術(shù)；飛行信息

中圖分類(lèi)號(hào)：V328 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.021

隨著當(dāng)今航行新技術(shù)的廣泛普及，越來(lái)越多的航空公司意識(shí)到航行新技術(shù)所帶來(lái)的效益，其中，HUD的推廣使得航班的正點(diǎn)率大幅提高，航班的備降次數(shù)大為減少，提高了航空公司的運(yùn)營(yíng)效益。飛行員可以不用低頭查看儀表，隨時(shí)隨地根據(jù)投影到HUD上的數(shù)據(jù)指示來(lái)修正飛機(jī)的飛行姿態(tài)，特別是在進(jìn)近階段，它的出現(xiàn)極大地提升了飛行員的情景意識(shí)及飛行品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化飛行。但是，任何一件事物都不可能做到完美，只能越來(lái)越接近完美，HUD也是一樣。比如，它對(duì)于飛行員的坐姿就有要求，不能太高，也不能太低。本文討論了加裝HUD所帶來(lái)的好處以及使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的不足之處。

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

HUD最早出現(xiàn)時(shí)用于軍機(jī)的瞄準(zhǔn)，在20世紀(jì)七八十年代使用較多，然后慢慢地從軍用領(lǐng)域過(guò)渡到了民用領(lǐng)域。如今，HUD在國(guó)外的民航領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)獲得了巨大的成功，得到了廣大飛行員以及大部分航空公司的認(rèn)可，ICAO也建議各國(guó)將HUD技術(shù)作為提高飛行安全品質(zhì)的措施之一來(lái)推廣。

山航在上海浦東機(jī)場(chǎng)成功實(shí)施基于HUD的II類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)著陸。這是中國(guó)民航首次使用HUD技術(shù)實(shí)施II類(lèi)運(yùn)行，標(biāo)志著HUD的應(yīng)用進(jìn)入一個(gè)全新階段。此前不久，山航使用HUD技術(shù)在濟(jì)南機(jī)場(chǎng)成功實(shí)現(xiàn)了RVR200 m低能見(jiàn)起飛，開(kāi)啟了HUD技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐的新突破。

2015-02-06T6：48，山東航空公司的一架5453號(hào)波音737-800飛機(jī)成功降落在青島國(guó)際機(jī)場(chǎng)的跑道上。這是中國(guó)民航首次使用HUD技術(shù)實(shí)施的特殊II類(lèi)驗(yàn)證試飛，并且取得了成功。這一次試飛的成功也使得山東航空和青島國(guó)際機(jī)場(chǎng)成為國(guó)內(nèi)首批試點(diǎn)單位。

2015-11-25凌晨，山東航空B-1986號(hào)波音737-800型飛機(jī)在烏魯木齊機(jī)場(chǎng)精準(zhǔn)著陸，標(biāo)志著新疆地區(qū)首次使用HUD特殊II類(lèi)驗(yàn)證試飛成功。烏魯木齊機(jī)場(chǎng)成為新疆地區(qū)首個(gè)具備使用HUD實(shí)施特殊批準(zhǔn)II類(lèi)著陸運(yùn)行能力的機(jī)場(chǎng)，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)第三個(gè)完成特殊批準(zhǔn)的II類(lèi)運(yùn)行試飛的機(jī)場(chǎng)。

目前，我國(guó)大約有10%的飛機(jī)使用了HUD，美國(guó)僅737機(jī)隊(duì)加裝HUD的比例就已經(jīng)達(dá)到了73.8%，而且美國(guó)最大的幾個(gè)航空公司的737機(jī)隊(duì)已經(jīng)全部加裝了HUD，原本不能飛Ⅲ類(lèi)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的老式飛機(jī)在加裝HUD之后，也可以實(shí)現(xiàn)安全飛行Ⅲ類(lèi)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。表1為運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。

2 HUD

近年來(lái)，我國(guó)許多城市遭到霧霾的侵襲，使得機(jī)場(chǎng)的能見(jiàn)度大大降低，受霧霾影響較為嚴(yán)重的地區(qū)，機(jī)場(chǎng)天氣甚至無(wú)法保證飛機(jī)起飛、降落所需的最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，造成大量航班的備降、延誤等情況。更為要緊的是，有的地區(qū)天氣變化迅速，比如烏魯木齊機(jī)場(chǎng)，往往會(huì)在短短幾分鐘內(nèi)形成大霧，機(jī)場(chǎng)的能見(jiàn)度從幾千米突然降到幾十米，使得航班無(wú)法正常起降。2015年，烏魯木齊機(jī)場(chǎng)使用HUD之后，經(jīng)常出現(xiàn)大霧天氣，能見(jiàn)度急劇下降，機(jī)場(chǎng)內(nèi)航班延誤現(xiàn)象十分嚴(yán)重，有好多飛機(jī)都在等，山航的飛機(jī)卻能夠不停地起飛。HUD的應(yīng)用這不僅提高了山航的運(yùn)營(yíng)效益，還提高了山航在旅客心中的形象。

2.1 HUD的工作原理

平視顯示系統(tǒng)使用電子組件和光學(xué)組件來(lái)計(jì)算、顯示飛行信息。飛行信息是以飛行符號(hào)的方式影射到飛行員前方的一個(gè)透明玻璃屏上的。這些飛行符號(hào)重疊，并且通過(guò)1號(hào)窗戶(hù)向外查看前方來(lái)使用。在人工飛行期間或者自動(dòng)飛行期間，自動(dòng)飛行指引系統(tǒng)接通時(shí)，可以使用平視顯示系統(tǒng)。當(dāng)人工使用時(shí)，內(nèi)部平視顯示指引用來(lái)控制飛行符號(hào)，它獨(dú)立于自動(dòng)飛行指引系統(tǒng)所獲得的或者所顯示的飛行指引儀指引信息。

在我國(guó)，越來(lái)越多的航空公司因?yàn)轱w機(jī)加裝了HUD，使其具備了特殊I類(lèi)、II類(lèi)進(jìn)近的資格。我國(guó)目前具備特殊II類(lèi)運(yùn)行資質(zhì)的機(jī)場(chǎng)有4個(gè)，分別為青島國(guó)際機(jī)場(chǎng)、濟(jì)南機(jī)場(chǎng)、烏魯木齊機(jī)場(chǎng)和煙臺(tái)機(jī)場(chǎng)。隨著HUD這項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)推進(jìn)，未來(lái)我國(guó)貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)、鄭州機(jī)場(chǎng)、?？跈C(jī)場(chǎng)、虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)也將陸續(xù)具備特殊II類(lèi)運(yùn)行的資質(zhì)。

2.2 HUD的優(yōu)點(diǎn)

HUD的出現(xiàn)可以改進(jìn)飛行安全品質(zhì)，改善飛機(jī)在低能見(jiàn)度條件下的運(yùn)行能力，減輕駕駛員在復(fù)雜飛行條件的心理負(fù)擔(dān)，克服地空風(fēng)切變，幫助順利改出，防止飛機(jī)平飄時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成擦機(jī)尾事件；與EVS共同使用，增強(qiáng)安全飛行信心；與RNP技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行軌跡監(jiān)控，改善著陸性能。

駕駛員通過(guò)HUD獲得飛行狀態(tài)信息，無(wú)需再低頭看常規(guī)儀表，極大地增強(qiáng)了駕駛員的情景意識(shí)，防止丟失飛行狀態(tài)。良好的安全特性也促成國(guó)際民航組織對(duì)HUD的運(yùn)行給予特殊政策——可以在簡(jiǎn)化地面設(shè)施的情況下降低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，改善正點(diǎn)率，提高航空公司的運(yùn)行能力。圖1為進(jìn)近著陸使用HUD前后進(jìn)近對(duì)比，圖2為使用HUD改善發(fā)動(dòng)機(jī)失效性能。

3 飛行員在使用HUD過(guò)程中的一些疑惑

由于該項(xiàng)技術(shù)是從國(guó)外引進(jìn)到國(guó)內(nèi)的，該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初考慮更多的是國(guó)外飛行員的操作習(xí)慣。因此，國(guó)內(nèi)飛行員在使用HUD時(shí)，普遍反映需要保持一定的坐姿才能夠看到HUD所呈現(xiàn)的全部信息，身體稍有偏動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致信息的缺失。試想一下，飛行員進(jìn)近時(shí)遇到緊急情況時(shí)，他們首先考慮的不是讓飛機(jī)對(duì)準(zhǔn)跑道，而是如何讓飛機(jī)穩(wěn)定下來(lái)。如果此時(shí)飛機(jī)大范圍地晃動(dòng)，那么，HUD的優(yōu)勢(shì)還能那么明顯嗎？

對(duì)于老機(jī)長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，他們?cè)谑畮啄辏踔炼畮啄昵耙呀?jīng)進(jìn)行了目視飛行和儀表飛行的嚴(yán)格訓(xùn)練，可以熟練應(yīng)對(duì)各種緊急情況；對(duì)于新機(jī)長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，一開(kāi)始就讓他們使用加裝了HUD的飛機(jī)訓(xùn)練，對(duì)于機(jī)隊(duì)的持續(xù)訓(xùn)練是不利的。如果中途HUD設(shè)備壞掉了，飛機(jī)的安全如何保證？答案在這里：飛行員還是要使用加裝了HUD和沒(méi)有加裝HUD的飛機(jī)分別訓(xùn)練。

使用HUD在進(jìn)行模擬機(jī)訓(xùn)練時(shí)，飛行員能準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)跑道，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)著陸。但是在實(shí)際飛行中，有飛行員反映透過(guò)HUD去找跑道時(shí)，相比于不看HUD去找跑道，出現(xiàn)了明顯的偏差，這是為什么呢？答案就在這里：我國(guó)的機(jī)場(chǎng)地形圖都是屬于國(guó)家機(jī)密，公布的機(jī)場(chǎng)跑道坐標(biāo)與實(shí)際是有所偏差的，甚至公布的是假跑道，需要飛行員進(jìn)行相關(guān)的角度修正才可以做到精準(zhǔn)著陸。國(guó)外的公司不可能拿到我國(guó)最準(zhǔn)確的坐標(biāo)信息。

使用HUD可以提供恒定的下降比例，提高了安全性。但是，現(xiàn)在隨著國(guó)際PBN的推進(jìn)，在軌跡設(shè)計(jì)環(huán)境中已經(jīng)全部改進(jìn)為垂直引導(dǎo)，為什么還要使用HUD呢？HUD從軍方的過(guò)渡中變成了現(xiàn)在的涂在視窗上的設(shè)計(jì)，但是現(xiàn)在的HUD還是按照過(guò)去年代的設(shè)計(jì)裝在框架中。以前的飛機(jī)都是參差不齊的機(jī)械式儀表，現(xiàn)在都是EFIS儀表，卻要我們回到過(guò)去靠著鏡子來(lái)看更多的儀表參數(shù)，而且還不能完全看到PFD和NB，那么A320在加裝HUD的情況下比現(xiàn)在空客的平面式布局和儀表通縮式布局的優(yōu)勢(shì)在哪，怎么說(shuō)服飛行員使用這個(gè)設(shè)備？答案在這里：飛行員習(xí)慣了沒(méi)有HUD的飛機(jī)，現(xiàn)在突然要飛加裝了HUD的飛機(jī)，主觀(guān)上是有抵觸心理的。這就像我們開(kāi)車(chē)一樣，剛開(kāi)始時(shí)大家都開(kāi)手動(dòng)擋，現(xiàn)在大家都習(xí)慣開(kāi)自動(dòng)擋。因?yàn)槲覀兘佑|并熟練掌握自動(dòng)擋的駕駛技巧之后真正地感受到了自動(dòng)擋帶給我們的便利。

4 總結(jié)

出現(xiàn)新東西時(shí)，我們就要辯論?，F(xiàn)在提出問(wèn)題比較多的人往往是以后意念最堅(jiān)定的人，我們中國(guó)飛行員已經(jīng)成長(zhǎng)起來(lái)了，不論是英語(yǔ)，還是專(zhuān)業(yè)課方面，已經(jīng)具備了很高的素質(zhì)，一旦學(xué)成了之后就是精英。我國(guó)民航對(duì)飛行安全水平的要求是相當(dāng)高的，所以局方、航空公司、生產(chǎn)廠(chǎng)商和高校要緊密配合起來(lái)，不斷地改進(jìn)產(chǎn)品、改進(jìn)設(shè)計(jì)，使得飛行員在日后的訓(xùn)練和使用過(guò)程中更快、更好地去適應(yīng)這項(xiàng)新技術(shù)。

總之，HUD帶給航空公司的效益是顯而易見(jiàn)的，在提高飛行品質(zhì)等方面也起到了巨大的作用。對(duì)于使用過(guò)HUD和即將使用HUD的公司和飛行員們提出的種種問(wèn)題，我們要不斷論證和改進(jìn)，同時(shí)我們也希望像泰雷茲這樣的公司能夠更多地考慮中國(guó)人的人體功效，讓HUD更適合中國(guó)人的操作習(xí)慣。這些并不是技術(shù)的改進(jìn)，而是產(chǎn)品的改進(jìn)。

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〔編輯：劉曉芳〕