HUD在民用飛機(jī)中的應(yīng)用

趙文豪+黃龍楊

摘 要：隨著民航產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，民航運輸成為現(xiàn)代交通運輸中不可或缺的重要組成部分，但是民用飛機(jī)的運行受到多種因素限制，文章介紹了航行新技術(shù)HUD的優(yōu)點，和目前存在制約著民用飛機(jī)HUD運行的因素，以及目前HUD在民用飛機(jī)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：HUD；民用飛機(jī)；應(yīng)用

中圖分類號：V243.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）32-0161-02

1 HUD設(shè)備簡介

HUD（Head Up Display），全稱為平視顯示器，是目前民航局正在推廣的四大航行新技術(shù)之一，是把固有的飛行信息投射到飛行員前面的顯示器上，使飛行員方便快捷的了解飛行信息，同時在低能見度的條件下正常飛行，提升飛行品質(zhì)，促使飛行更加簡單、更加安全。平視顯示器HUD是平視顯示指引系統(tǒng)HGS的一部分，是安裝在駕駛艙的一種輔助設(shè)備，平視顯示指引系統(tǒng)是有頭頂組件、組合顯示器、系統(tǒng)信號牌、控制面板、HGS計算機(jī)組成。如圖1所示：

其中HGS組合器就是我們所說的平視顯示器，它位于飛行員和前風(fēng)擋玻璃之間，飛行員能夠看到從頭頂組件OHU投影過來的畫面。

組合器有三個位置：收起位、正常工作位和脫離位分別對應(yīng)不同的工作狀態(tài)。

2 HUD運行的優(yōu)越性

2.1 降低運行標(biāo)準(zhǔn)方面

以往，面對能見度低于運行標(biāo)準(zhǔn)的情況，航班只能延誤、取消或備降，而使用HUD設(shè)備則可降低運行標(biāo)準(zhǔn)，提高航班正點率，最大限度節(jié)省運營成本，滿足旅客出行需求，同時國家的大力提倡，以及HUD的安全特性，和國際民航組織給予的特殊政策照顧，在地面設(shè)施簡化的情況下降低運行標(biāo)準(zhǔn)，提高航空公司的運行標(biāo)準(zhǔn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。飛行員可以直接通過目視前方獲得飛行狀態(tài)信息，無須低頭看顯示儀表，保證飛行員對飛行狀態(tài)的實時了解，增強(qiáng)了飛行員的情景意識，借助HUD設(shè)備目視功能，飛行員可以盡早建立目視下滑印象；同時HGS把常規(guī)儀表的飛行姿態(tài)指引改為軌跡指引，而且信號靈敏度高，飛行安全系數(shù)高，飛行員的視野更寬廣，還可以與目前推廣的RNP技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，最大限度的提高了操縱精度；同時平視顯示系統(tǒng)加入合成目視增強(qiáng)系統(tǒng)（EVS）或者合成目視功能（SVS），實時的顯示地形信息，這就是增強(qiáng)飛行視景系統(tǒng)（EFVS），一方面使用飛行增強(qiáng)視景系統(tǒng)可以增強(qiáng)飛行員情景意識和狀態(tài)感知能力，提高飛行品質(zhì)；另一方面可以提高低能見度的運行能力，引入“增強(qiáng)飛行能見度”這一概念，即飛行中從飛機(jī)駕駛艙向前量起的平均水平距離，在此距離上，駕駛員使用EFVS在晝間或夜間可以清楚地分辨或識別主要地形目標(biāo)。

2.2 與傳統(tǒng)儀表相比方面

與傳統(tǒng)儀表相比較HUD操縱界面更加直觀方便，具體優(yōu)越性為飛行員可以通過操縱界面直接了解飛行狀況，對飛機(jī)進(jìn)行緊急處理：

（1）當(dāng)常規(guī)儀表出現(xiàn)APCH WARN（進(jìn)近警告）時，傳統(tǒng)儀表需要飛行員強(qiáng)制復(fù)飛，但是在HUD上500ft以下自主啟動穩(wěn)定近監(jiān)視功能，降低了運行標(biāo)準(zhǔn)，提高了飛行效率。

（2）IDLE（慢車）信號，當(dāng)HGS監(jiān)控到飛機(jī)現(xiàn)在可以收光油門，給出此信息，防止帶油門接地，避免誘發(fā)飛機(jī)的著陸跳躍和減速板不正常放出，最終導(dǎo)致飛機(jī)重著陸和擦機(jī)尾等事故。

（3）BANK WARN（坡度警告）當(dāng)飛機(jī)處于起飛或者進(jìn)近階段時，100ft下坡度大于5度開始顯現(xiàn)，提醒飛行員提前進(jìn)行坡度調(diào)整。

（4）TAIL STRIKE（擦機(jī)尾警告）信號，當(dāng)檢測到繼續(xù)增加姿態(tài)可能出現(xiàn)擦機(jī)尾，此時飛機(jī)應(yīng)該復(fù)飛。

（5）PITCH LIMIT（俯仰極限符號）信號，當(dāng)飛機(jī)在起飛抬前輪過快時，給出擦機(jī)尾的極限姿態(tài)，避免出現(xiàn)危險狀況。

（6）RWY REMAINING（剩余跑到長度）信號，當(dāng)飛機(jī)在起飛或者降落階段時，提示剩余跑到長度，保證飛機(jī)安全起飛和順利著陸。

（7）提供拉平指引，正常Ⅰ類ILS下滑信號在190ft以下不再可靠，AⅢ模式下，500ft啟用自主進(jìn)近監(jiān)視功能，在進(jìn)近下降到190ft時，開始比較并逐漸使用HGS計算機(jī)根據(jù)下滑軌跡計算的“趨勢下劃線”，到140ft不再使用實際ILS下滑信號，這時HGS需要兩套ILS導(dǎo)航接收設(shè)備，進(jìn)近耦合進(jìn)行偏差比較，從而延長下劃線。

3 HUD應(yīng)用以及存在的問題

3.1 HUD在民用機(jī)場的應(yīng)用

民航降落標(biāo)準(zhǔn)從低到高分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類（Ⅲ類又分為ABC三級，Ⅲ類C也就是我們說的盲降，DH（決斷高）和RVR（跑道視程）都是0米）。

目前國內(nèi)、國際多個機(jī)場具備基于HUD設(shè)備進(jìn)行特殊批準(zhǔn)的RVR200米起飛和降落標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類及Ⅱ類（RVR350）落地的運行資質(zhì)，像鄭州機(jī)場、青島流亭機(jī)場、濟(jì)南遙墻機(jī)場、貴州龍洞堡機(jī)場均已實現(xiàn)HUD在特殊Ⅱ類的試飛。

HUD的推廣對我國民航運行標(biāo)準(zhǔn)修訂具有深遠(yuǎn)影響，作為先進(jìn)設(shè)備和航行新技術(shù)的結(jié)合體，HUD設(shè)備具備“降低運行標(biāo)準(zhǔn)、改善飛行品質(zhì)、創(chuàng)新訓(xùn)練模式”等優(yōu)越性：降低運行標(biāo)準(zhǔn)、提高航班正點率，降低運行標(biāo)準(zhǔn)，提高航班正點率，最大限度節(jié)省運營成本，滿足旅客出行需求；改善飛行品質(zhì)、提高安全裕度，通過使用HUD設(shè)備，飛行員可以關(guān)注到傳統(tǒng)儀表無法提供的信息，大量節(jié)省了飛行員精力，此外，立足于HUD設(shè)備的便捷操作和數(shù)據(jù)統(tǒng)計的完善，可以增強(qiáng)飛行員信心、加快飛行員成長、提高飛行情景意識，改善著陸品質(zhì)等方面，均取得顯著效果；創(chuàng)新訓(xùn)練模式、降低訓(xùn)練成本，在使用HUD設(shè)備完成低能見度特殊運行的訓(xùn)練過程中，充分結(jié)合復(fù)訓(xùn)科目，保證訓(xùn)練質(zhì)量、降低訓(xùn)練成本、嚴(yán)格資質(zhì)管控 ，實現(xiàn)全新突破。

隨著航行新技術(shù)的發(fā)展，民航局推廣的HUD新技術(shù)，是在不增加機(jī)場地面設(shè)施設(shè)備投入的前提下，充分發(fā)揮機(jī)場即有軟硬件的能力，在航空公司的協(xié)助下，降低機(jī)場硬件改造費用和運行保障費用，有效降低機(jī)場的運行標(biāo)準(zhǔn)，從而提升機(jī)場的運行保障能力，民航局要求國內(nèi)所有航空公司全部加裝HUD設(shè)備，對HUD技術(shù)大力推廣。HUD平視顯示技術(shù)主要在飛機(jī)的起飛和降落階段使用，通常情況下飛機(jī)在降落過程中難度較大，安裝了HUD設(shè)備，就可以在飛機(jī)降落過程中的飛行能見度（VIS）由通常的500米、550米以及600米降到350米實施降落；云高也有通常的60米降低到30米。飛機(jī)在起飛過程中，沒有安裝HUD設(shè)備的航空公司的起飛標(biāo)準(zhǔn)是400米，而安裝HUD的飛機(jī)的起飛標(biāo)準(zhǔn)可以降低到200米，使用HUD技術(shù)實現(xiàn)200米低能見度起飛，降低了航空公司的運行標(biāo)準(zhǔn)，同時也提高了運行質(zhì)量和效率；在目視參考受到天氣條件限制下利用HUD進(jìn)行飛行活動，在旅客眼中，也就是提高了航班的準(zhǔn)點率，航班延誤減少了，自然而然的旅客地滿意程度提高了。endprint

3.2 制約HUD發(fā)展的因素

隨著HUD技術(shù)的推廣，同時出現(xiàn)了好多制約著HUD發(fā)展的因素，首先就是HUD的使用率偏低，HGS飛行次數(shù)基數(shù)小，嚴(yán)重影響HGS真實運行品質(zhì)的分析結(jié)果。造成這一現(xiàn)象的客觀原因是一方面飛行員訓(xùn)練管理規(guī)定剛飛左座的見習(xí)正駕駛和剛飛右座的見習(xí)副駕駛操縱飛機(jī)時不使用HGS飛行，另一方面，個別機(jī)場ILS（儀表著陸系統(tǒng)）信號質(zhì)量差，有時會產(chǎn)生進(jìn)近警告（APCH WARN），影響駕駛員使用HGS的積極性。針對這一問題，航空公司修訂運行政策，HGS資格與機(jī)長資格掛鉤，建立個人使用HGS情況數(shù)據(jù)庫。其次，HUD運行真實數(shù)據(jù)失真，無法真實掌握HUD運行的品格差異，也不能實際反應(yīng)HUD的優(yōu)越性，起始HGS使用方面的數(shù)據(jù)來源于飛行任務(wù)書，但由于任務(wù)書填寫方法不統(tǒng)一，表達(dá)不規(guī)范等問題，使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計并不完整；同時公司譯碼能真實反映HGS的使用情況，但由于流程缺失，HGS的查詢功能未開發(fā)；HUD特殊批準(zhǔn)的Ⅰ類運行時間短，真實低于Ⅰ類運行標(biāo)準(zhǔn)的氣象條件少，實際運行數(shù)據(jù)不足，或駕駛員漏填數(shù)據(jù)。航空公司采取修訂運行類手冊，完善各部門HGS運行數(shù)據(jù)方面的職責(zé)，修改HGS飛行記錄方式，由填寫任務(wù)書改為公司譯碼直接提取數(shù)據(jù)，發(fā)布運行管理通告，向駕駛員宣傳貫徹在真實降低標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類運行后如實記錄運行情況。機(jī)場啟動特殊批準(zhǔn)的Ⅰ類運行信息傳遞流程有待優(yōu)化，信息傳遞流程質(zhì)量直接關(guān)系到飛行安全，在不降低工作效率的前提下，應(yīng)盡量不增加信息交換環(huán)節(jié)，特殊批準(zhǔn)的Ⅰ類運行屬于新生的運行類型，具體運行內(nèi)容無現(xiàn)成經(jīng)驗可供借鑒，對目前信息傳遞流程，機(jī)組在準(zhǔn)備執(zhí)行特殊批準(zhǔn)的Ⅰ類運行是感到程序繁瑣且信息反饋不及時等問題。

4 發(fā)展與展望

隨著民用航空的高速發(fā)展，如何提高航空運輸?shù)男?、保證飛行安全是民航發(fā)展的追求，高速發(fā)展的民航業(yè)令HUD有了用武之地，ICAO以及民航局對HUD的推廣，HUD的使用提高了公司運行效益以及提高飛行安全系數(shù)，在不大修機(jī)場設(shè)備情況下，引進(jìn)航空新技術(shù)提高航空安全與降低機(jī)場運行標(biāo)準(zhǔn)成為未來發(fā)展的一個趨勢。積極開發(fā)探索HUD在民用飛機(jī)上的應(yīng)用，令該項技術(shù)在民用航空發(fā)展中發(fā)揮更大作用。

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