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        HUD在民用飛機(jī)中的應(yīng)用

        2017-11-06 23:19:23趙文豪黃龍楊
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年32期
        關(guān)鍵詞:民用飛機(jī)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(yùn)輸成為現(xiàn)代交通運(yùn)輸中不可或缺的重要組成部分,但是民用飛機(jī)的運(yùn)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(diǎn),和目前存在制約著民用飛機(jī)HUD運(yùn)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(shí)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(jì)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(gè)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(yùn)行的優(yōu)越性

        2.1 降低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)方面

        以往,面對能見度低于運(yùn)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(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),提高航班正點(diǎn)率,最大限度節(jié)省運(yùn)營成本,滿足旅客出行需求,同時(shí)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(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),提高航空公司的運(yùn)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(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)時(shí)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(yùn)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(shí),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(yùn)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(shí),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(shí)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(shí),給出擦機(jī)尾的極限姿態(tài),避免出現(xiàn)危險(xiǎn)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(shí),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(shí),開始比較并逐漸使用HGS計(jì)算機(jī)根據(jù)下滑軌跡計(jì)算的“趨勢下劃線”,到140ft不再使用實(shí)際ILS下滑信號,這時(shí)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(gè)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(yùn)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(shí)現(xiàn)HUD在特殊Ⅱ類的試飛。

        HUD的推廣對我國民航運(yùn)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(yùn)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(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、提高航班正點(diǎn)率,降低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),提高航班正點(diǎn)率,最大限度節(jié)省運(yùn)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(jì)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(yùn)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(shí)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(fèi)用和運(yùn)行保障費(fèi)用,有效降低機(jī)場的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),從而提升機(jī)場的運(yùn)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(shí)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(shí)現(xiàn)200米低能見度起飛,降低了航空公司的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也提高了運(yùn)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(diǎn)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(shí)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(shí)運(yùn)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(shí)不使用HGS飛行,另一方面,個(gè)別機(jī)場ILS(儀表著陸系統(tǒng))信號質(zhì)量差,有時(shí)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(yùn)行政策,HGS資格與機(jī)長資格掛鉤,建立個(gè)人使用HGS情況數(shù)據(jù)庫。其次,HUD運(yùn)行真實(shí)數(shù)據(jù)失真,無法真實(shí)掌握HUD運(yùn)行的品格差異,也不能實(shí)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(jì)并不完整;同時(shí)公司譯碼能真實(shí)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(yùn)行時(shí)間短,真實(shí)低于Ⅰ類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的氣象條件少,實(shí)際運(yùn)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(yùn)行類手冊,完善各部門HGS運(yùn)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(yùn)行管理通告,向駕駛員宣傳貫徹在真實(shí)降低標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類運(yùn)行后如實(shí)記錄運(yùn)行情況。機(jī)場啟動特殊批準(zhǔn)的Ⅰ類運(yùn)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(yùn)行屬于新生的運(yùn)行類型,具體運(yùn)行內(nèi)容無現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)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(yùn)行是感到程序繁瑣且信息反饋不及時(shí)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)成為未來發(fā)展的一個(gè)趨勢。積極開發(fā)探索HUD在民用飛機(jī)上的應(yīng)用,令該項(xiàng)技術(shù)在民用航空發(fā)展中發(fā)揮更大作用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]周寧,孟令光.HUD——提升飛行安全的有力工具[J].中國民用航空,2012(12):31-34.

        [2]向小軍,高升.使用HUD在特殊Ⅱ類機(jī)場運(yùn)行的研究[J].中國管理信息化,2015,18(09):76-78.

        [3]李鳳鳴,陳晨.中國民航HUD的應(yīng)用和發(fā)展淺析[J].科技視界,2016(20):8-9.

        [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.endprint

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