平視顯示系統(tǒng)在波音737NG上的應用與維護特點

劉晨+王志良+吳成寶

摘要： 平視顯示系統(tǒng)（HUD System， Head-up display system）是一種以光電技術為基礎的新型航電技術，現(xiàn)已越來越廣泛地應用于民用航空領域。文中全面詮釋了HUD系統(tǒng)的組成與功能，并介紹了該技術在波音737型飛機上的應用，闡述了新技術應用下的維護特點。文章最后還指出了該技術的發(fā)展方向和展望。

Abstract： Head-up display system is a new type of avionics technology by taking electrooptical technology as the foundation， which has been widely used in the field of civil aviation. This paper explains the composition and function of HUD system， introduces the application of this technology in the Boeing 737 aircraft and expounds the characteristics of maintenance under the new technology. At the end of the paper， the development direction and prospect of the technology are also pointed out.

關鍵詞： 平視顯示器；光電技術；顯示系統(tǒng)

Key words： head-up display；electrooptical technology；display system

中圖分類號：V243.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）31-0122-03

0 引言

傳統(tǒng)的儀表指示系統(tǒng)，以波音737NG飛機CDS通用顯示系統(tǒng)為例，在布局上呈T字形結構以集中飛機狀態(tài)參數(shù)。在整個飛行過程，尤其起飛和降落期間，飛行員在操縱飛機同時，眼睛需要不斷地察看顯示器，又要不斷地觀察窗外，顯示器和窗外視景交替切換，容易產(chǎn)生瞬間視覺中斷。

平視顯示（Head Up Display，HUD）最早是應用在戰(zhàn)斗機上的一項技術[1]，它將各種飛行參數(shù)和武器瞄準信息等以字符和圖像的方式通過準直光學系統(tǒng)，投影到飛行員眼中。飛行員只要保持直立坐姿，雙眼平視前方的HUD玻璃合成儀，就能實時觀察到飛機前方飛行環(huán)境，又能清晰地獲取大部分重要飛行信息，大大增強了飛行員情景意識和飛機狀態(tài)統(tǒng)籌能力。本文工作主要介紹該系統(tǒng)的組成和功能，介紹該技術在波音737飛機上的應用和維護情況，并指出該技術的未來發(fā)展方向。對廣大機務工作者在進行波音737飛機維護時提供一些參考建議。

1 波音737NG 平視顯示系統(tǒng)組成和功能應用

HUD System平視顯示系統(tǒng)，基本組成如圖1所示，通過HUD計算機歸集飛機各系統(tǒng)重要飛行參數(shù)，處理發(fā)送到OHU頭頂投影裝置，轉換成單色光信號投射到前方的玻璃合成儀，同時，外界視景透射穿過玻璃合成儀，圖像疊加，形成帶飛行參數(shù)的視景合成體。

波音737NG HUD SYSTEM 平視顯示系統(tǒng)選裝單系統(tǒng)[2]，HUD裝在機長一側，具體組成如圖2所示。

2 波音737NG 平視顯示系統(tǒng)顯示新特點

波音737NG平視顯示系統(tǒng)獲取了和傳統(tǒng)儀表系統(tǒng)一樣重要的關鍵飛行參數(shù)[3]，如圖3所示，包括主飛行顯示PFD和導航顯示ND上顯示的飛行信息、飛機空速、地速、姿態(tài)、高度、航向等內(nèi)容。

波音737NG平視顯示系統(tǒng)還會利用自身計算機處理和生成一些重要飛行數(shù)據(jù)和指引信息，顯示出一些傳統(tǒng)儀表無法顯示符號和數(shù)據(jù)，包括：風切變改出、剩余跑道長度、防擦機尾、飛行矢量數(shù)據(jù)、加減速度提示、飛行引導提示符等。

在合成儀上顯示的關鍵飛行符號，關系到飛機安全飛行，如圖4所示，HUD計算機內(nèi)部設立一個獨立模塊-系統(tǒng)監(jiān)控模塊，來監(jiān)控關鍵飛行符號顯示狀態(tài)，監(jiān)控飛行符號在合成儀顯示位置。

3 波音737NG 平視顯示系統(tǒng)維護特點

平視顯示系統(tǒng)作為光電結合的技術應用，系統(tǒng)維護方面也有它自身的一些特點。

首先，可以通過HUD計算機對整個系統(tǒng)部件監(jiān)控和測試，如圖5所示，HUD計算機以故障燈形式呈現(xiàn)。

其次，可以通過HUD控制面板、MCDU 來進行HUD系統(tǒng)交互測試，如圖6所示，在測試的過程，HUD控制面板和MCDU呈現(xiàn)測試狀態(tài)信息。同時，玻璃合成儀會調(diào)出測試頁面。

如圖7所示，測試頁面分為10個項目頁[3]：①軟硬件件號；②HUD系統(tǒng)起飛或進近引導能力；③記錄故障；④傳感器數(shù)據(jù)；⑤存在故障；⑥HUD計算機模塊件號；⑦飛機識別信息；⑧HUD顯示測試；⑨操作構型；⑩軟件裝載。

在維護系統(tǒng)時，更換系統(tǒng)組件或遇見軟件故障，需要執(zhí)行軟件裝載[3]，如圖8所示，可以選擇測試頁面項目10，給HUD System裝載OPS操作軟件和OPC構型軟件。

4 HUD System發(fā)展和未來技術展望

4.1 波音787 HUD System

出廠配置雙平視顯示系統(tǒng)，機長和副駕各一套。作為綜合模塊化應用最大化的波音787，PDS主顯示系統(tǒng)整合統(tǒng)籌管理下視顯示系統(tǒng)和平視顯示系統(tǒng)[5]。

如圖9所示，波音787顯示功能由CCR柜內(nèi)DCAF-功能執(zhí)行，完成飛機數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理計算，控制信號輸出到圖片產(chǎn)生卡GG，GG負責數(shù)據(jù)轉換成顯示信號，分別送到下視顯示器和平視顯示系統(tǒng)。顯示系統(tǒng)的測試和監(jiān)控由CCR柜內(nèi)CMCF-中央維護計算功能負責。

4.2 增強視景系統(tǒng)（EVS）

EVS能夠顯示真實外部實景的視頻圖像，該圖像由紅外（IR）傳感器（或同類圖像傳感器）產(chǎn)生，傳感器安裝在航空器的前部（可捕獲前方外景的清晰視野）[6]。EVS圖像可單獨使用，也可與HUD融合使用，通過平視合成儀向飛行員提供跑道特征（如：跑道燈光）以及周圍地形和障礙物特征的圖像。提供增強的視覺圖像的目的，是為了提高駕駛員夜間和低能見度條件下情景意識。隨著增強型飛行視景系統(tǒng)（EFVS）的安裝，圖像傳感器和HUD的運行優(yōu)勢正在確立。

4.3合成視景系統(tǒng)（SVS）

HUD支持合成視景系統(tǒng)。SVS視景在飛機航電設備內(nèi)部產(chǎn)生，以飛機的位置和姿態(tài)為基準，并以存儲的地形、跑道、障礙物數(shù)據(jù)庫為基礎[6]。SVS圖像覆蓋了飛行員通過HUD看到的真實世界，也會提高夜間和低能見度條件下情景意識。

參考文獻：

[1]楊寧，董海濤，楊忠.平視顯示器的裝機工程設計研究[J]. 電光與控制，2007，14（2）：117-118.

[2]BOEING 737 Training Manual， BOEING PROPRIETARY.

[3]潘少永.平視指引系統(tǒng)及其在民用飛機中的應用[J].民用飛機設計與研究，2007.

[4]Head-up Guidance Systems， Rockwell Collins PROPRIETARY， 2016.

[5]BOEING 787 Training Manual， BOEING PROPRIETARY.

[6]中國民航平視顯示器（HUD）應用路線圖，草案V1.3，中國民用航空局.