HUD在民用飛機中的應用

趙文豪+黃龍楊

摘 要：隨著民航產業飛速發展，民航運輸成為現代交通運輸中不可或缺的重要組成部分，但是民用飛機的運行受到多種因素限制，文章介紹了航行新技術HUD的優點，和目前存在制約著民用飛機HUD運行的因素，以及目前HUD在民用飛機中的應用。

關鍵詞：HUD；民用飛機；應用

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

1 HUD設備簡介

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，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HGS的一部分，是安裝在駕駛艙的一種輔助設備，平視顯示指引系統是有頭頂組件、組合顯示器、系統信號牌、控制面板、HGS計算機組成。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不同的工作狀態。

2 HUD運行的優越性

2.1 降低運行標準方面

以往，面對能見度低于運行標準的情況，航班只能延誤、取消或備降，而使用HUD設備則可降低運行標準，提高航班正點率，最大限度節省運營成本，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，在地面設施簡化的情況下降低運行標準，提高航空公司的運行標準，提高經濟效益。飛行員可以直接通過目視前方獲得飛行狀態信息，無須低頭看顯示儀表，保證飛行員對飛行狀態的實時了解，增強了飛行員的情景意識，借助HUD設備目視功能，飛行員可以盡早建立目視下滑印象；同時HGS把常規儀表的飛行姿態指引改為軌跡指引，而且信號靈敏度高，飛行安全系數高，飛行員的視野更寬廣，還可以與目前推廣的RNP技術有機結合在一起，最大限度的提高了操縱精度；同時平視顯示系統加入合成目視增強系統（EVS）或者合成目視功能（SVS），實時的顯示地形信息，這就是增強飛行視景系統（EFVS），一方面使用飛行增強視景系統可以增強飛行員情景意識和狀態感知能力，提高飛行品質；另一方面可以提高低能見度的運行能力，引入“增強飛行能見度”這一概念，即飛行中從飛機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。

2.2 與傳統儀表相比方面

與傳統儀表相比較HUD操縱界面更加直觀方便，具體優越性為飛行員可以通過操縱界面直接了解飛行狀況，對飛機進行緊急處理：

（1）當常規儀表出現APCH WARN（進近警告）時，傳統儀表需要飛行員強制復飛，但是在HUD上500ft以下自主啟動穩定近監視功能，降低了運行標準，提高了飛行效率。

（2）IDLE（慢車）信號，當HGS監控到飛機現在可以收光油門，給出此信息，防止帶油門接地，避免誘發飛機的著陸跳躍和減速板不正常放出，最終導致飛機重著陸和擦機尾等事故。

（3）BANK WARN（坡度警告）當飛機處于起飛或者進近階段時，100ft下坡度大于5度開始顯現，提醒飛行員提前進行坡度調整。

（4）TAIL STRIKE（擦機尾警告）信號，當檢測到繼續增加姿態可能出現擦機尾，此時飛機應該復飛。

（5）PITCH LIMIT（俯仰極限符號）信號，當飛機在起飛抬前輪過快時，給出擦機尾的極限姿態，避免出現危險狀況。

（6）RWY REMAINING（剩余跑到長度）信號，當飛機在起飛或者降落階段時，提示剩余跑到長度，保證飛機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啟用自主進近監視功能，在進近下降到190ft時，開始比較并逐漸使用HGS計算機根據下滑軌跡計算的“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導航接收設備，進近耦合進行偏差比較，從而延長下劃線。

3 HUD應用以及存在的問題

3.1 HUD在民用機場的應用

民航降落標準從低到高分為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、國際多個機場具備基于HUD設備進行特殊批準的RVR200米起飛和降落標準Ⅰ類及Ⅱ類（RVR350）落地的運行資質，像鄭州機場、青島流亭機場、濟南遙墻機場、貴州龍洞堡機場均已實現HUD在特殊Ⅱ類的試飛。

HUD的推廣對我國民航運行標準修訂具有深遠影響，作為先進設備和航行新技術的結合體，HUD設備具備“降低運行標準、改善飛行品質、創新訓練模式”等優越性：降低運行標準、提高航班正點率，降低運行標準，提高航班正點率，最大限度節省運營成本，滿足旅客出行需求；改善飛行品質、提高安全裕度，通過使用HUD設備，飛行員可以關注到傳統儀表無法提供的信息，大量節省了飛行員精力，此外，立足于HUD設備的便捷操作和數據統計的完善，可以增強飛行員信心、加快飛行員成長、提高飛行情景意識，改善著陸品質等方面，均取得顯著效果；創新訓練模式、降低訓練成本，在使用HUD設備完成低能見度特殊運行的訓練過程中，充分結合復訓科目，保證訓練質量、降低訓練成本、嚴格資質管控 ，實現全新突破。

隨著航行新技術的發展，民航局推廣的HUD新技術，是在不增加機場地面設施設備投入的前提下，充分發揮機場即有軟硬件的能力，在航空公司的協助下，降低機場硬件改造費用和運行保障費用，有效降低機場的運行標準，從而提升機場的運行保障能力，民航局要求國內所有航空公司全部加裝HUD設備，對HUD技術大力推廣。HUD平視顯示技術主要在飛機的起飛和降落階段使用，通常情況下飛機在降落過程中難度較大，安裝了HUD設備，就可以在飛機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。飛機在起飛過程中，沒有安裝HUD設備的航空公司的起飛標準是400米，而安裝HUD的飛機的起飛標準可以降低到200米，使用HUD技術實現200米低能見度起飛，降低了航空公司的運行標準，同時也提高了運行質量和效率；在目視參考受到天氣條件限制下利用HUD進行飛行活動，在旅客眼中，也就是提高了航班的準點率，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發展的因素

隨著HUD技術的推廣，同時出現了好多制約著HUD發展的因素，首先就是HUD的使用率偏低，HGS飛行次數基數小，嚴重影響HGS真實運行品質的分析結果。造成這一現象的客觀原因是一方面飛行員訓練管理規定剛飛左座的見習正駕駛和剛飛右座的見習副駕駛操縱飛機時不使用HGS飛行，另一方面，個別機場ILS（儀表著陸系統）信號質量差，有時會產生進近警告（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資格與機長資格掛鉤，建立個人使用HGS情況數據庫。其次，HUD運行真實數據失真，無法真實掌握HUD運行的品格差異，也不能實際反應HUD的優越性，起始HGS使用方面的數據來源于飛行任務書，但由于任務書填寫方法不統一，表達不規范等問題，使用數據統計并不完整；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；HUD特殊批準的Ⅰ類運行時間短，真實低于Ⅰ類運行標準的氣象條件少，實際運行數據不足，或駕駛員漏填數據。航空公司采取修訂運行類手冊，完善各部門HGS運行數據方面的職責，修改HGS飛行記錄方式，由填寫任務書改為公司譯碼直接提取數據，發布運行管理通告，向駕駛員宣傳貫徹在真實降低標準Ⅰ類運行后如實記錄運行情況。機場啟動特殊批準的Ⅰ類運行信息傳遞流程有待優化，信息傳遞流程質量直接關系到飛行安全，在不降低工作效率的前提下，應盡量不增加信息交換環節，特殊批準的Ⅰ類運行屬于新生的運行類型，具體運行內容無現成經驗可供借鑒，對目前信息傳遞流程，機組在準備執行特殊批準的Ⅰ類運行是感到程序繁瑣且信息反饋不及時等問題。

4 發展與展望

隨著民用航空的高速發展，如何提高航空運輸的效率、保證飛行安全是民航發展的追求，高速發展的民航業令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，在不大修機場設備情況下，引進航空新技術提高航空安全與降低機場運行標準成為未來發展的一個趨勢。積極開發探索HUD在民用飛機上的應用，令該項技術在民用航空發展中發揮更大作用。

參考文獻：

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