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平视显示器(HUD)应用路线图

发布日期:2023/10/10 20:24:26 浏览:112

平视显示器(以下简称HUD)技术源于军工技术。自上世纪八十年代初,HUD开始应用于民用干线飞机,并日趋成为驾驶舱的重要组成部分。

HUD是一种可以把飞行数据投射到驾驶员正前方透明显示组件上的系统,使驾驶员保持平视姿态获取飞行信息。典型的HUD由显示组件、控制组件、传感器、计算机和电源等组成,可接收机载导航系统或飞行指引系统的信息,使得飞机飞行航迹、惯性加速度、人工地平仪等各种符号,与外部视景的相应特征保持一致。HUD通过显示组件,将所显示的飞行航迹符号同飞行员透过飞机前挡风玻璃看到的视景结合在一起。罗克韦尔柯林斯平视指引系统(HGS?)是一种航空器的正形投影HUD,可以向飞行员提供自身系统产生的着陆引导。在起飞和降落阶段还可以在HGS上显示引导符号。

增强型目视系统(EVS)通过图像传感器获得外部景象电子实时图像,将信息显示在HUD上,或独立使用,向飞行提供跑道特征(例如:跑道照明)以及周围地形和障碍物特征的图像,提高夜间和低能见度条件下飞行时的情景意识。

平视显示器(HUD)与自动着陆系统,机载电子系统增加了飞机运行能力,可降低着陆和起飞最低天气标准。与可靠的ILS和低能见度运行程序相结合,经局方特殊批准允许航空营运人在I类仪表着陆地面设施上实施特殊批准的I类、II类、III类运行。

1.2HUD应用的优势

l增强飞行情景意识;

l减少飞行技术误差;

l有助于实施稳定进近;

l减少重着陆和擦机尾事件的发生;

l为空中交通防撞系统、风切变及非正常姿态等状况提供识别和改出指引;

l改善全天候运行和航班正常性;

l提高对能源状况的感知能力,改善能源管理;

l提供着陆减速信息,减少制动组件磨损;

l精确预测接地点,提供擦机尾警告、非正常姿态改出信息,改善飞行品质。

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1.3ICAO建议

国际民航组织(ICAO)在附件6《航空器运行》(第一卷)中,明确了HUD和EVS、SVS的作用和应用优势,以及HUD技术应用的相关要求。

第二章路线图目的

2.1决策和计划

本路线图阐述了中国民航局的决策和计划,提出了总体战略目标和时间框架,明确了相关的运行要求,阐释了机场和基础设施规范,分析了现有机队支持HUD应用的能力,提出了机队改装规划,展望了HUD与其它相关技术的融合与发展。

2.2沟通和理解

HUD应用涉及与国际民航和其他国家民航局之间的交流与合作,涉及与航空公司、空管、机场、航空器制造商,及航电设备制造商等相关部门之间的沟通与理解,增加透明度,避免重复适航和运行批准。让所有参与者了解在本路线图提出的时间框架内,中国民航HUD应用的内容、步骤和阶段,满足运行和管理要求。

2.3职责和分工

HUD应用将为中国民航飞行运行带来明显安全效益。本路线图规定了HUD应用参与者的职责和要求,说明可获取的安全和经济效益,有助于分析和确认HUD应用所面临的问题,以支持国家和民航局重要战略性决策和投资。中国民航局将在HUD年度计划中明确具体实施工作内容。

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第三章中国民航运输系统

3.1现状

中国民航目前运输总周转量已位居世界第二位。2010年,全行业共完成运输总周转量538亿吨公里,其中完成旅客运输量2.68亿人次,完成货物运输563万吨,国内定期航班运输机场175个,旅客吞吐量超过1000万人次的机场数量达到16个,首都/国际机场客运和上海/浦东机场,货运总量分别位列世界第二和第三名,民航定期航班航线总数1880条,航线运输类的飞机1597架,共有16家航空公司开通了至54个国家和地区110个城市的定期航线。

长期以来,中国民航始终坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的工作方针,不断建立健全安全法规和监管体系,取得了显著成绩。进入民航“十二五”规划以来,民航基础设施大幅改善,保障能力显著提高。预计“十二五”末,民用运输机场总数将达到230个以上,航空运输通达能力显著增强。同时,民航服务水平不断提高,建立了旨在保护消费者利益的一系列规章制度,推行优质服务,保证航班正常。

3.2挑战

中国民航航空运输系统在快速发展过程中面临着诸多挑战,包括:空域受限、机场容量饱和、运输总量大幅度增长、飞机机队数量快速增加等安全运行因素。

l航空公司安全

中国经济的快速增长,拉动了国内航空运输业发展,飞机和驾驶员数量大幅度增加,旅客出行对航班正点率的要求更高,航空公司安全和运行压力越来越大。考虑到运营成本问题,航空公司在低能见度运行和新技术应用方面资金投入少;驾驶员应对复杂地形和不利天气的飞行训练不足;对飞机的运行风险控制能力较低,使当今安全管理和航班正点运行与效益之间的矛盾日益突显。

l保障

目前,我国具备保障低能见度运行条件的机场数量不足。当出现严重影响飞行运行的天气条件时,航班大面积延误和旅客滞留等现象日益严重,使用传统运行模式对地面设施的依赖程度高,导致机场运行保障面临很大压力。机场基础设施投入和地面运行保障能力

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不足,按照传统方式建设和/或将现有I类运行的机场改造成II类运行标准的机场,资金投入量大、技术难度高。

特殊机场受地形和气象条件的影响,导致传统陆基导航设施难以满足运行需要,机场建设和保障投资巨大,维护成本高。在特殊机场实际飞行过程中,给驾驶员建立对外界环境的有效监控带来困难。

3.3未来发展

未来中国民用航空运输总量,仍将以年均10以上的速度增长。到2020年,运输总周转量预计将达到1400亿吨公里以上,旅客运输量将超过7亿人次,旅客周转量在国家综合交通运输体系中所占比重达到25以上。民航航线网络将继续扩大,民用运输机场数量达到240个以上,通用航空机场数量也将不断增多。

在世界民用航空运输系统发展过程中,航行新技术将在飞行安全和运行效益方面起主导作用。近年来PBN、ADS-B、EFB、HUD/EVS等航行新技术,逐渐在民用航空飞行运行中得到广泛应用。HUD/EVS、EFVS、SVS等技术的应用,可降低机场运行最低标准和提高飞机在低能见度条件下运行能力,进一步提升飞行安全品质和运行效率。

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第四章应用实施

4.1总体目标

l提高航空安全水平;

l改善飞行品质;

l减小机场基础设施升级负担,提升运行保障效能;

l提高航班正点率,增进社会效益。

4.2关键任务

l在飞机和模拟机上装备HUD,增加培训、制定运行程序;

l在机场公布使用HUD运行最低标准,提高飞行运行安全品质;

l在所有合适的机场实施特殊批准的I类标准的运行;

l在所有合适的机场I类仪表着陆系统设施上,实施特殊批准的II类运行。

4.3工作内容

4.3.1政策与标准制定

(1)现有法规标准

l《一般运行和飞行规则》CCAR91部

l《民用航空机场运行最低标准的制定与实施》(CCAR97部)

l《民用航空机场运行最低标准制定与实施准则》(AC-97-FS-2011-01)

l《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)

(2)修订相关航空规章使涵盖HUD/EVS运行相关的政策标准;

(3)完善HUD/EVS应用程序,获得航空公司、机场公司、空中交通管制等单位的运行支持;制定航空运营人和机场公司实施运行最低标准的资格认定程序。

(3)确定关键机场的实施计划,提出达标时间表,确保使用HUD的航空运营人在获得运行资格批准后得以顺利实施运行。

4.3.2机场运行评估

机场运行评估主要包括以下内容:

l前期评估:机场净空、设施、标志标识等;

l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;

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l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;

l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。

4.3.3航空运营人补充合格审定

航空运营人实施HUD运行,应确保航空器安装的HUD设备符合适航要求,制定运行和维护程序,完成相关人员的运行资格培训,向局方提出运行申请并获得批准后方可运行。

4.3.4宣传与培训

在HUD实施进程中,民航局将加强宣传与培训工作,由指定的HUD培训中心及相关单位承担。培训对象包括局方、空管、机场、航空运营人等单位和相关人员。培训材料将及时更新,确保参训人员及时了解和掌握HUD的最新进展和技术信息。各院校应将HUD理论纳入教学体系,在飞行训练中设置HUD训练科目(如适用)。

4.3.5国际协调与合作

中国民航运输系统是世界民航运输体系的重要组成部分,中国民航HUD应用需保持与国际间的协调与合作,内容包括:

l与其它国家、地区民航主管部门协调与合作,避免国家、地区之间重复性适航和运行批准;

l与国外运营人和航空协会之间沟通,使其了解中国HUD运行的实施进展与要求;

l与航空器制造商协调,了解航空器性能发展,提出中国机载设备的配备要求;

l与HUD/EVS航电制造商合作,了解HUD/EVS特性和运行安全效益;

l向ICAO通报中国实施HUD进展情况,提出国际发展建议;

l应邀指导相关国家和地区的HUD实施。

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第五章应用时间表

中国民航HUD应用分为三个阶段,即:近期(2012–2014)、中期(2015–2017)、远期(2018–2020)。近期重点是在20的运输飞机上装备HUD,在所需的飞机上安装HUD/EVS,在航空运营人主运行基地机场公布特殊I类和起飞最低标准,在所需机场的I类仪表着陆系统上实施II类运行,完成航空运营人标准II类和特殊I类运行资格审定;中期重点是在50的运输飞机上安装HUD设备和所需的飞机上安装HUD/EVS,完成航空运营人的运行资格审定,在所有具备条件的机场进近图中公布特殊I类、低能见度起飞和II类运行最低标准;远期重点是在所有运输飞机上全面推进HUD/EVS技术的应用,与PBN、GBAS着陆系统(GLS)等技术相融合,在所有适用的机场进近图中公布HUD/EVS运行最低标准。

图5-1中国HUD应用实施阶段示意图

玻璃换成了显示屏

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5.1近期(2012-2014)

中国民航局在推进HUD应用的过程中,将为航空运营人、机场公司提供多方面的支持和协助。

新航空器

航空运营人应认识到,飞机HUD设备的加改装工作是HUD技术应用的基本前提。目前正在生产的飞机基本具备装备HUD条件,要求航空运营人订购的新飞机至少安装单套HUD设备及其所需的飞机上安装HUD/EVS。

现役航空器

鼓励并支持航空运营人现役飞机上加装HUD并获得运行

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