平视显示器( HUD)助力航空大发展

赵赶超　雷晶晶

摘要：平视显示器（ HUD）作为中国民用航空局主要推广的航行新技术之一，它在提高飞行品质以及增强飞行情景意识等方面起到重要的作用。介绍了HUD的发展史及其工作原理，列举了目前主流机型装配HUD的型号，然后以波音787为例，重点介绍了HUD的各个组件及控制，最后针对HUD给飞行品质带来的影响作出总结，旨在让HUD更好应用在中国民航。

关键词：平视显示器;波音787;飞行品质;情景意识

中图分类号：V243.6

文献标识码：A

DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2019.10.055

1 HUD简介

平视显示器（ HUD）是一种先进的机载显示系统，它可以把飞机的飞行信息准确地投射到飞行员视野正前方的透明显示器上，使飞行员在整个飞行过程中，始终保持平视状态飞行，不再频繁地低头俯视仪表或抬头关注外界目视参照物。这项新技术能极大地提高飞行员的飞行状态感知能力和精准操作能力，对提高飞行安全品质和低能见度条件下的运行安全水平具有十分重要的作用。HUD系统用于航空业的时间可追溯到20世纪二三十年代，最早用于军用飞机上，在20世纪80年代，美国阿拉斯加航空公司将这套军用飞机上的HUD技术用于民航航空干线飞机领域，解决了在复杂地形和天气条件下的航路及机场的飞行安全问题。见图1。经过20余年的发展，HUD被越来越多的航空公司所认可和选装，波音公司和空客公司都把HUD作为驾驶舱必备设备分别安装在波音787和空客A350飞机上。

2 波音787 HUD简介

美国波音公司最新机型787选装的HUD型号为HUDCOMBINER UNIT-HCU-2200，該型号产品为ROCKWELLCOLI。INS AIR TRANSPORT DIV所生产，787 -共装有两套平视显示器（HUD），每侧驾驶员各一套，这两套显示器彼此独立工作，目的是为了在一套设备发生故障时，可以参考另外一套设备。系统可以将飞行数据符号投影在一个位于飞行员前视野的透明玻璃“组合器”上，这能使飞行员通过前风挡玻璃向外观察，也能够看到仪表盘的关键数据。HUD和PFD从相同数据源接收飞行数据，因此HUD与PFD指示相同（重复），但是数据和格式符号可能不相同。

2.1 波音787 HUD头顶组件

头顶组件位于飞行员座位的头顶，每个头顶组件包括一个LCD投影仪和将飞行数据符号显示在组合器玻璃上的必要光学装置。HUD投影仪是单色的（绿色），所以显示在HUD组合器上的所有信息都为绿色。

2.2 波音787 HUD控制

符号和亮度控制是仅有的HUD专用控制。HUD系统没有ON/OFF电门，放出组合器时，投影仪即打开并显示相关信息符号。FMS、EFIS和MCP的操作控制决定输出到HUD和PFD的数据。符号控制电门位于每个驾驶盘的外侧，让飞行员可以在两种显示方式（全符号/简洁）间转换，电门只控制相应飞行员的一侧。亮度的控制有两种显示调节方式。拔出控制器，可人工调节显示亮度和对比度，背景光变化时，必须转动控制器人工调节显示亮度以保持相同的显示对比度。亮度控制器按入时，同样通过转动控制器初始设置显示亮度和对比度，背景光变化时，HUD系统自动调节亮度以保持一致的对比度。按需转动亮度控制器以获得不同的显示对比度。

2.3 波音787HUD组合器

玻璃组合器屏幕用可旋转双臂装置连接在前风挡上。把锁定手柄向右滑即可放出组合器。向下向前按压组合器组件可使组件通过弹簧拉力卡到所需位置。锁定机械装置确保组合器在收上的位置。收起组合器的方法是向上向后拉起组合器直到锁卡在锁住位。如组合器与投影仪没有对准，在组合器屏幕上飞机符号的左侧或右侧会显示ALIGN HUD信息。确保组合器已经置于止动位则信息将会消失。如遇到突然的连续减速，组合器会向前旋转并锁定在脱开位。这样可以防止飞行员头部与组合器发生撞击。前推组合器释放锁销的压力并向右滑动锁定手柄即可松开组合器，然后将组合器重新放置在所需位置。

3 HUD使用优势

增强了飞行员的情景意识，提高了飞行运行品质。以往由于飞机的仪表设备都设置在飞行员视线下方，飞机在进近、着陆时，飞行员必须靠建立目视参考判断飞机飞行的准确姿态和位置，判断飞机的下滑姿态及接地过程的准确性。在使用HUD设备后，飞行信息通过投影设备直接投射在显示器上，与外界视景叠加在一起，让飞行员保持平视姿态，在观察外界视景的同时，跟随飞行指引飞行，从根本上避免了飞行员丢失飞行状态的情况和凭经验飞行的传统习惯。

提高了全天候运行能力和航班正点率，降低了机场运行标准。HUD系统的飞行指引系统数据主要来自地面仪表着陆系统。在机场仪表着陆系统的航向、下滑信标指引工作正常的情况下，当出现低能见度天气时，飞行员只要跟随HUD的飞行指引飞行，按照HUD系统提供的指示精准操作飞机，到规定的决断高度建立目视参考后，就可准确地将飞机降落到指定跑道的接地区。

精确预测接地点位置，可采用连续下降方式（ CDFA）实施稳定进近。当飞机采用非精密方式进近时，可能需要飞行员实施一次或多次梯级下降，增加了飞行员工作负荷和在飞行关键阶段出现操作失误的可能性。HUD设备通过计算处理，可精确预测出跑道位置和接地点，并给出一条连续下降的垂直轨迹。飞行员通过使用系统提供的垂直导航和进近引导指示，可以保持恒定下滑轨迹直至接地，从而大幅度减少了飞机平飘时间过长和重着陆事件的发生率，有助于飞机安全、稳定地进近着陆，也给旅客带来平稳舒适的飞行体验。

参考文献：

[1]刘思远.突发情境下飞行员使用HUD的行为模式分析[D].天津：中国民航大学，2018.

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