使用HUD實(shí)施特殊批準(zhǔn)II類運(yùn)行機(jī)場(chǎng)評(píng)估方法的初步研究

羅皓明

摘 要：HUD（head up display）是一種機(jī)載光學(xué)顯示系統(tǒng)，可以把飛行數(shù)據(jù)投射到駕駛員視野正前方的顯示組件上，以提高飛行品質(zhì)和低能見(jiàn)度條件下的運(yùn)行能力，是一項(xiàng)在中國(guó)民用航空飛行中積極推廣應(yīng)用的航行新技術(shù)。文章主要介紹HUD的工作原理及使用優(yōu)勢(shì)，在使用HUD實(shí)施特殊批準(zhǔn)II類運(yùn)行時(shí)，對(duì)機(jī)場(chǎng)評(píng)估要求部分的評(píng)估內(nèi)容進(jìn)行初步研究。

關(guān)鍵詞：平視顯示器 特殊II類 機(jī)場(chǎng)評(píng)估

中圖分類號(hào)：V24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（a）-0001-03

1 HUD（平視顯示器）

HUD也稱平視顯示器，該項(xiàng)技術(shù)源于軍工技術(shù)，后應(yīng)用于民用飛機(jī)。HUD可以把飛行過(guò)程中的飛行數(shù)據(jù)投射到駕駛員正前方的透明顯示組件上，駕駛員可以以平視姿態(tài)在其前方視野范圍內(nèi)讀取飛行信息。HUD主要由顯示系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩大部分組成。其中顯示系統(tǒng)即位于駕駛員視野正前方的一塊透明顯示器，可以將駕駛員在飛行過(guò)程中前方所見(jiàn)視景，與HUD接收到的經(jīng)圖形化處理后的飛行數(shù)據(jù)相結(jié)合；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要包括控制組件、傳感器、計(jì)算機(jī)等，可以輸入飛行過(guò)程中儀表著陸系統(tǒng)、飛行管理系統(tǒng)、高度表、速度表等產(chǎn)生的飛行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)圖形化處理后轉(zhuǎn)化為更直觀的圖形符號(hào)，投射到顯示系統(tǒng)上。

HUD還可以結(jié)合EVS（Enhanced Vision System）增強(qiáng)視景系統(tǒng)使用，通過(guò)圖像傳感器獲得外部景象，將跑道特征、周圍障礙物和地形特征等信息顯示在HUD上，以提高駕駛員在夜間和低能見(jiàn)度條件下飛行時(shí)的情景意識(shí)。

2 HUD的使用優(yōu)勢(shì)

2.1 增強(qiáng)飛行情景意識(shí)

HUD在各飛行階段都可以為駕駛員提供增強(qiáng)的情景意識(shí)和狀態(tài)管理能力。由于所有關(guān)鍵的飛行狀態(tài)信息都可以投影于HUD顯示器上，并與前方視野結(jié)合，可以減少駕駛員頻繁俯視讀取儀表信息的動(dòng)作，保持平視飛行。這樣，駕駛員可以更好地將注意力集中于當(dāng)前環(huán)境的真實(shí)信息，而不需要在前方視野與儀表之間來(lái)回掃視，防止目視參照信息的丟失，顯著增強(qiáng)飛行情景意識(shí)。

2.2 改善飛行品質(zhì)

使用HUD設(shè)備可進(jìn)行起飛、爬升、巡航、下降和進(jìn)近等階段的飛行操作，借助HUD的不同工作模式，可以用來(lái)進(jìn)行I/II/III 類精密進(jìn)近、非精密儀表進(jìn)近和目視進(jìn)近。例如，在起飛階段，HUD能夠提供起飛引導(dǎo)，將飛行員起飛操縱過(guò)程中所需全部?jī)x表信息投射于顯示系統(tǒng)，與前方視野疊加，特別是在低能見(jiàn)度天氣條件下，可在視覺(jué)上提供補(bǔ)充的航向引導(dǎo)，保持對(duì)準(zhǔn)跑道并顯示跑道剩余長(zhǎng)度。進(jìn)近階段，

2.3 提高運(yùn)行保障能力

使用HUD且通過(guò)民航局的特殊批準(zhǔn)，可在標(biāo)準(zhǔn)為I類的儀表著陸系統(tǒng)上實(shí)施II類、III類精密進(jìn)近。飛機(jī)下降過(guò)程中，HUD的計(jì)算機(jī)可將獲取到的信息對(duì)比，不斷修正ILS信號(hào)，根據(jù)下降過(guò)程中前一段的下滑軌跡計(jì)算一條虛擬下滑道，投射在HUD顯示組件上并指引飛機(jī)按下滑道飛行。這是在低能見(jiàn)度天氣條件下，降低最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，保證航班正常運(yùn)行的有效措施。我國(guó)大多數(shù)機(jī)場(chǎng)只有I類儀表著陸系統(tǒng)，實(shí)施特殊I類及II類運(yùn)行，并與低能見(jiàn)度運(yùn)行程序結(jié)合，可以顯著提高機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行保障能力。

3 實(shí)施特殊批準(zhǔn)II類運(yùn)行的機(jī)場(chǎng)評(píng)估

目前我國(guó)絕大多數(shù)機(jī)場(chǎng)都具備I類運(yùn)行能力，若在此類機(jī)場(chǎng)上對(duì)通信導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，根據(jù)中國(guó)民航航空局飛行標(biāo)準(zhǔn)司《使用平視顯示器實(shí)施II類或低于標(biāo)準(zhǔn)I類運(yùn)行的評(píng)估和批準(zhǔn)程序》，可以I類機(jī)場(chǎng)實(shí)施特殊II類運(yùn)行，以提高機(jī)場(chǎng)運(yùn)行保障能力。I類運(yùn)行和II類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，如表1。

根據(jù)咨詢通告AC-91-FS-2014-03R2《使用平視顯示器的運(yùn)行評(píng)估與批準(zhǔn)程序》，在使用HUD實(shí)施特殊II類精密進(jìn)近運(yùn)行前必須滿足“使用HUD實(shí)施特殊II類運(yùn)行”中的要求，主要包括對(duì)航空器運(yùn)營(yíng)人、機(jī)場(chǎng)評(píng)估的要求、運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的批準(zhǔn)與公布等。本文對(duì)機(jī)場(chǎng)評(píng)估部分的主要內(nèi)容進(jìn)行研究。

3.1 燈光系統(tǒng)及輔助設(shè)備評(píng)估

根據(jù)咨詢通告AC-91-FS-2014-03R2，使用HUD實(shí)施低能見(jiàn)度起飛時(shí)，機(jī)場(chǎng)燈光系統(tǒng)及輔助設(shè)備需滿足一定的要求，見(jiàn)表2。

3.2 ILS評(píng)估

使用HUD實(shí)施特殊II類精密進(jìn)近運(yùn)行，需要對(duì)儀表著陸系統(tǒng)的臨界區(qū)、敏感區(qū)，航向臺(tái)信號(hào)等進(jìn)行評(píng)估，以保證對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的影響降到最低，且能通過(guò)II類信號(hào)性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行飛行校驗(yàn)，具體評(píng)估內(nèi)容，見(jiàn)表3。

3.3 HUD運(yùn)行障礙物與地面運(yùn)行程序評(píng)估

除了滿足燈光系統(tǒng)及儀表著陸系統(tǒng)相關(guān)要求以外，還要按照“使用HUD實(shí)施特殊批準(zhǔn)II類運(yùn)行”對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空、儀表飛行程序、地面運(yùn)行程序的評(píng)估要求對(duì)運(yùn)行障礙物進(jìn)行評(píng)估，具體評(píng)估內(nèi)容，見(jiàn)表4。

4 結(jié)語(yǔ)

文章介紹了HUD的工作原理及使用優(yōu)勢(shì)，主要研究了使用HUD實(shí)施降低標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空、飛行程序、燈光等相關(guān)設(shè)施進(jìn)行必要評(píng)估的評(píng)估內(nèi)容。隨著HUD在空中交通管制和飛行運(yùn)行各領(lǐng)域的深入應(yīng)用，可以持續(xù)提升飛行安全，改善飛行品質(zhì)。特別是對(duì)于大多數(shù)正處于航班量急速增長(zhǎng)的機(jī)場(chǎng)，HUD的使用是降低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，提高機(jī)場(chǎng)運(yùn)行保障能力的有效舉措。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)民航局飛行標(biāo)準(zhǔn)司.使用平視顯示器實(shí)施II類或低于標(biāo)準(zhǔn)I類運(yùn)行的評(píng)估和批準(zhǔn)程序[Z].

[2] 中國(guó)民用航空局.平視顯示器應(yīng)用發(fā)展路線圖[Z].

[3] 劉小磊.民航領(lǐng)域HUD技術(shù)淺析[J].科技資訊，2014 （13）：228.

[4] 向小軍，趙趕超.HUD——提升飛行品質(zhì)的一把利器[J].科技與創(chuàng)新，2016（16）：21-22.