民航HUD在进近过程中的应用分析

民航HUD在进近过程中的应用分析

黄冠杰黄诚

中国民用航空飞行学院绵阳分院四川绵阳621000

引言

HUD在民机运行的滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进近着陆和滑跑等阶段都能发挥重要作用。飞行员通过HUD平视组合显示器获得飞行状态信息，无需再低头看常规仪表，极大地增强了飞行员的情景意识，防止丢失飞行状态。HGS变常规仪表的飞机姿态指引为轨迹指引，而且信号灵敏度高，飞行员视野广，可以与目前正在推广的RNP技术有机的结合起来，最大限度地提高了人工操纵的飞行诸元精度。

摘要

使用HUD后，把飞行员从传统的俯视看仪表的飞行方式中解放出来，使飞行员可以在平视的状态下获取关键飞行信息，在不需要低头观察传统仪表的情况下完成飞行，这既能减轻飞行员的工作负荷,又能提高飞行安全和飞行操纵效率。HUD通过向飞行员平视显示准直、等角的关键飞行信息,可以提高飞行员对姿态、速度、加速度、空间位置关系等飞行态势的感知能力，提高飞行操纵精度、减轻飞行技术误差[22]。特别是在起飞和进近着陆过程中，HUD的应用可以减少不稳定进近、重着陆、擦机尾、可控飞行撞地等事故的发生，使民机的起降过程更加安全。

一进近过程中，HUD有助于实施稳定进近

在使用HUD进行进近时，飞行员可以利用HUD上显示的与外部视界等角的飞行航迹矢量、参考下滑道等直观、精准的信息对进近着陆态势和偏差做出客观、准确的判断，这不但减轻了飞行员的负担，降低了对飞行员的要求，而且能够提高进近着陆的精度，降低危险发生的概率。下图3-5是在发动机停车、200英尺云高、1/2海里能见度、24海里每小时正侧风等条件下，使用HUD和未使用HUD的飞机在进近过程中的进近对比图。

进近过程中飞行轨迹对比，使用HUD的飞机进近过程中，8海里到6海里，这一段下滑道偏离较大，且更容易偏高。在使用HUD的进近图中，飞机在进近过程中，飞机在下滑道上未出现偏差。在速度这一项比较中，在8海里到4海里这一段，未使用HUD的进近飞行会出现0~20海里/小时的速度偏离且变化幅度比较大，而使用HUD的进近飞行中，会有差不多5海里/小时的速度偏离，且比较均匀。此外在在进近过程中的航向道上，使用HUD的飞行基本上无偏差，而未使用HUD的飞行从8海里到最终始终存在不同程度的偏差。因此，使用HUD进行进近的过程中飞行更为的精准，飞行中出现的偏差更小。

二HUD目视进近中的的应用优势

在传统的目视进近过程中，没有来自于地面的精密导航信息飞行员主要通过观察地面助降指示、飞机与跑道间的相对位置关系来主观感知进近着陆态势、判断偏差，并操纵飞行。由于飞行员的主观感知是模糊的，气象条件、机场环境，以及飞行员的技术水平、心理素质、身体状态等因素都会对飞行操纵精度产生影响，紧张、复杂的操纵过程也会放大上述因素的影响。因此，传统的目视进近过程，不但对飞行员要求很高，而且较难实现精确的控制，增大了危险发生的概率。在使用HUD进行目视进近时，飞行员可以利用HUD上显示的与外部视界等角的飞行航迹矢量、参考下滑道等直观、精准的信息对进近着陆态势和偏差做出客观、准确的判断，这不但减轻了飞行员的负担，降低了对飞行员的要求，而且能够提高进近着陆的精度，降低危险发生的概率。在利用HUD目视进近过程中，飞行员根据不同的态势操纵飞机就可以完成跑道对准，既简单方便又准确安全。

三HUD在仪表进近中的应用优势

在传统的仪表进近过程中，地面导航设施可以向飞机提供航向道和下滑道数据，飞行员通过飞行仪表来获取横向和垂直方向的偏差，从而控制飞机实施进近。在进近末端，飞行员需要由下视观察仪表飞行转换到平视飞行。由于人体生理机能的限制，从观察座舱仪表到观察外界时，眼球聚焦需要调整以适应视距和亮度的变化，会有瞬间看不清目标，这在进近着陆过程中是一个非常棘手的问题，特别是在接近拉平机动时，很容易发生危险。利用HUD进行仪表进近可以使飞行员一直保持平视飞行，不仅能够提高飞行精度，而且可以避免下视到平视的转换延迟，使飞行更加安全。

HUD是世界民航力推的一种新技术，其使用需要满足相应的要求，以来保障其顺利运行。国际民航组织（ICAO）在附件6《航空器运行》（第一卷）中，明确了HUD技术应用的相关要求。

四HUD运行所需要的保障

4.1航空器要具有HUD运行能力

所有在中国民航实施HUD运行的飞机，应装备相应的HUD设备，成为提升飞机运行能力和飞行安全必需的组成部分。航空器配备HUD设备，应遵循从实际出发、科学决策、整体规划、逐步应用的基本原则。航空运营人引进飞机或对现役飞机进行HUD加改装时，应遵守中国民航局的技术标准。

4.2航空运营人建立HUD运行能力

承运人应确保其HUD设备符合中国民航局的适航要求，制定相关运行程序和维护大纲，完成飞行、维修和签派人员有关HUD运行的训练，向局方提出运行申请，获得运行资格。在HUD实施进程中，从事HUD应用的相关人员，积极参与指定的HUD培训中心及相关单位承担的培训，以确保参训人员及时了解和掌握HUD的最新进展和技术信息。

4.3机场要满足HUD运行的要求

计划实施HUD运行保障的机场，应当由机场所在地局方飞行标准部门牵头，组成由机场、空管、航空公司等部门参加项目小组，根据《使用平视显示器实施II类或低于标准I类运行的评估和批准程序》（AC-91FS-2010-03R1）相关要求对机场仪表着陆系统、敏感区、助航灯光系统、跑道标志标示、飞行程序等进行校验与评估，制定用于HUD实施所必需的职责与协调程序，经批准公布最低运行标准。

机场运行评估主要包括以下内容:

前期评估：机场净空、设施、标志标识等；

（1）机场运行：净空处理（按需要）、标志标识变更、编制机场运行保障程序等；

（2）（3）导航、助航等设备、设施性能：满足民航局相关规章标准，以及ICAO附件10《航空电信》等要求；

（4）机场地面运行保障：现有程序符合实施HUD运行标准的保障要求等。

民航局颁布的规章阐释对跑道、仪表着陆设备的要求，以及降低最低运行标准所需要的特别程序和批准等内容。在机场公布特殊批准的I类运行最低标准需完成相应的评估，认为适合进行特殊批准I类运行，方可实施。选择在I类仪表着陆系统上实施特殊批准的II类运行，参与运行的各单位应当按照《使用平视显示器实施II类或低于标准I类运行的评估和批准程序》（AC-91FS-2010-03R1）检查内容对相应项目进行评估和检查，确认各项均满足运行要求，填写检查单由飞行标准部门做出评估和判断，符合运行条件时，由机场公司提出在相应的跑道上公布特殊批准的II类运行最低标准。目前，我国绝大多数机场都具备I类运行能力，仪表着陆系统（ILS）和助航设施符合I类运行要求，飞行程序、机场净空和运行最低标准符合航空规章要求。对于这类机场在完成适用HUD运行要求评估后，即可满足飞机使用HUD实施特殊I类运行要求。

五小结

HUD能够提高飞行操纵精度、增强飞行员的态势感知能力，使飞行员观察的得更清晰、飞得更准。尤其是在着陆过程，能使着陆更加的精准，有效地减少着陆过程中的偏差。并且HUD能够精确预测接地点，提供擦机尾警告、非正常姿态改出信息，从而改善飞行品质。

参考文献

[1]费益，季小琴，程金陵．平视显示系统在民用飞机上的应用［J］．电光与控制，2012，19(3):95-99．

[2]中国民用航空局飞行标准司．增强飞行视景系统适航与运行批准指南［S］．AC-91-S-2012-15，2012．