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      平視顯示器及增強型視景系統(tǒng)簡介

      2015-10-13 21:31:27祝翊
      山東工業(yè)技術(shù) 2015年20期
      關(guān)鍵詞:作用

      祝翊

      摘要:民航新技術(shù)平視顯示器原理和作用簡介,國內(nèi)民航的推廣,THALES平視顯示器組成。

      關(guān)鍵詞:平視顯示器;增強型視景系統(tǒng);作用

      0引言

      最近一段時期,民航引進了大量先進技術(shù),平視顯示器(HUD)和增強視景系統(tǒng)即是其中之一,本文結(jié)合THALES 產(chǎn)品對這一技術(shù)作以簡單介紹。

      1平視顯示器原理及國內(nèi)推廣路線

      平視顯示器(Head Up Display),簡稱HUD,是60年代出現(xiàn)的一種綜合電子顯示設(shè)備,首先用到軍用飛機上,80年代于麥道80系列飛機投入試用,近年來開始大規(guī)模投入使用。

      它利用計算機圖形顯示技術(shù)將飛行參數(shù)、導(dǎo)航及報警信息,以圖形和簡單字符方式,利用光學(xué)部件投射到座艙正前方組合玻璃上的光/電顯示裝置上,信息投射在無限遠處,飛行員從而無需將真實飛行環(huán)境在駕駛艙內(nèi)二次聚焦成像,且信息以“正形投影”方式成像,所以飛行員可保持平視狀態(tài)注視平視顯示器上的飛行儀表和導(dǎo)航信息,根據(jù)HUD飛行指引FD(FLIGHT DIRECT),HUD上的數(shù)據(jù)和風擋外疊加實景,及時修正飛行姿態(tài),顯著改善飛行品質(zhì)和精度,減輕飛行員負擔,提高飛行員環(huán)境感知能力(situation awareness),增強飛行安全。特別是民航客機在起飛和降落過程中,飛行員同時要操作飛機和低空聯(lián)絡(luò),頻繁的交錯觀察艙內(nèi)儀表和外部環(huán)境,很容易注意力分散,動作不仔細,利用平視顯示器可以提高著陸精度,提高其將成功率,而且平視顯示器和增強視景系統(tǒng)的結(jié)合能實現(xiàn)低能見度起降,提高航班正點率,降低航空公司的運營成本。由于以上優(yōu)點,ICAO(國際民航組織)建議各國民航當局將平視顯示技術(shù)作為提高飛行安全品質(zhì)的措施之一,并進行推廣。我國民用航空總局在2012年發(fā)布了《平視顯示器應(yīng)用發(fā)展路線圖》,中國民航分三步逐步推廣HUD技術(shù),第一階段在2014年前,鼓勵并支持航空運營人現(xiàn)役飛機加裝并獲得運行資格。30%的機場HUD運行前期評估,當評估符合運行條件后,在進近圖中公布特殊I類運行最低標準和起飛最低標準。第二階段,應(yīng)在新購飛機上至少安裝單套HUD設(shè)備,2018年底需要在50%的服役航空器上加裝HUD系統(tǒng),2017年底前,完成國內(nèi)所有機場HUD評估,對設(shè)備,設(shè)施做相應(yīng)升級,公布在I類儀表著陸系統(tǒng)上實施特殊I類,II類和起飛最低標準。在減少機場設(shè)施成本的同時,獲得相同的運行優(yōu)勢,使機場具備更高的運行保障能力。第三步到2020年中國的航空運營人所有合格的航空器至少安裝并運行單套HUD和EVS。所有改擴,新建機場合格I類運行跑道均應(yīng)具備使用HUD實施II類運行的能力,經(jīng)過評估后可具備III類運行條件,可根據(jù)運行需要在進近圖中公布適用的最低標準。

      2THALES平視顯示器組成及部件功用

      THALES平視顯示器由HPU(HUD Projector unit),HCU(HUD Combiner unit),PMM(Personalization Memory Moduel),HUDC(HUD Computer)和控制面板組成。HUD投射組件HPU安裝在機長頭頂板上,根據(jù)HUDC數(shù)據(jù)生成投射在HCU上圖像,并且完成環(huán)境參數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換。HCU由一塊顯示圖像的透明玻璃,一個收藏和放下機構(gòu),一個用于監(jiān)測HCU機械位置校準的電子機械傳感器,以及環(huán)境亮度器構(gòu)成。HUDC是平視顯示器系統(tǒng)的核心部件,它收集和處理飛機發(fā)送和HUD系統(tǒng)請求的數(shù)據(jù),負責顯示字符的設(shè)定,顯示圖形的處理,自檢,自動補償電子軸線,軟件上傳等功能。PMM存儲電子軸線數(shù)據(jù),用于保持HUD所顯示的飛行信息與外部視景投影精準的匹配??刂泼姘灏惭b在機長前面的遮光板上,用于HCU亮度調(diào)節(jié)及參數(shù)的設(shè)定。

      3平視顯示器的重要作用

      平視顯示器在飛機整個運行階段:滑行,起飛,爬升,巡航,下降,進近著陸和滑跑都能發(fā)揮重要作用。

      (1)飛機在候機樓滑行到跑道的滑行過程中,平視顯示器可以實現(xiàn)場面導(dǎo)引,飛行員根據(jù)導(dǎo)引符號控制飛機在滑行道上安全,準確的滑行,在低能見度情況下滑行時,平視顯示器與視景增強系統(tǒng)結(jié)合,幫助飛行員擴大觀察范圍,大大減少飛機在滑行道及交叉口發(fā)生的意外事故,避免滑錯滑行道和跑道。對于繁忙的機場,可以有效調(diào)高整個機場的運行效率和吞吐量。

      (2)飛行員在操作飛機起飛時,同時要觀察儀表和外部視景,很容易在高速滑跑中因低頭看儀表而導(dǎo)致的對外部視景的中斷,從而發(fā)生危險,特別是在低能見度情況下的起飛。另外,利用HUD的迎角和仰角提示可以準確控制飛機姿態(tài),避免擦機尾事故的發(fā)生。低能見度起飛導(dǎo)引是HUD 特有的功能,HUD利用FMGC產(chǎn)生的飛行指引信號指引飛行員實現(xiàn)低能見度的起飛。

      (3)在爬升,巡航及下降等飛行階段,HUD可以幫助飛行員快速識別異常和危險狀態(tài),避免危險事故發(fā)生,在空中防撞系統(tǒng)發(fā)出RA告警時,HUD可以直觀地顯示操縱提示符號,在飛行員不用低頭看其他儀表的情況下,根據(jù)指引符號操縱飛機避開危險區(qū)域。

      (4)在目視進近時,HUD顯示的參考下滑道,飛行軌跡矢量能幫助飛行員做出正確的判斷,減少飛行員負擔,在儀表著陸進近時,使飛行員保持平視飛行,使飛行更安全。HUD降低了最小起飛和著陸天氣標準,結(jié)合儀表著陸系統(tǒng)的運用,經(jīng)過局方的特殊批準,航空公司可以在I類儀表著陸實施特殊批準的I類、II類、III類運行。目前國內(nèi)大多數(shù)的機場只能實施傳統(tǒng)的I類運行,在遇到惡劣天氣的情況下,飛機不能滿足運行最帶天氣標準,從而造成大面積的航班延誤。HUD可在I類儀表著陸系統(tǒng)上降低最低標準,中國民航批準的HUD運行標準為特殊批準I類(RVR 450米,決斷高度45米)。

      增強視景系統(tǒng)就是把機載紅外傳感器或者毫米波雷達給出的圖像和飛行以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)重疊在平視顯示器上。由于紅外傳感器的成像受云、霧、霾、雪、夜間等氣象條件的影響較小,因此,在目視能見度受限的情況下,利用增強視景系統(tǒng)能夠增強飛行能見度,提高飛行環(huán)境感知能力,使飛機具備全天候起降能力。

      4結(jié)束語

      隨著民航科技的進步,未來幾年必然會出現(xiàn)一個技術(shù)大的飛躍,作為一個一線技術(shù)人員,我認為隨時跟蹤新知識,新技術(shù)還是很有必要的,最近分局舉辦民航新技術(shù)講座,粗略了解下HUD和增強視景技術(shù),望大家指正。endprint

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