借助于HUD新技術的安全特性和降低運行标準的優勢，使航空營運人不僅提高了安全水平，而且提高了航班的準點率，避免了航班的複飛備降，有效地改善航空公司的運營效率，減少因流量激增或天氣狀況等原因導緻的航班延誤和取消，打造一個兼顧安全與效率的飛行環境。

2015年3月16日，山航在上海浦東機場成功實施基于HUD的II類标準着陸。這是中國民航首次使用HUD技術實施II類運行，标志着HUD的應用進入一個全新階段。此前不久，山航使用HUD技術在濟南機場成功實現了RVR200米低能見起飛，開啟了HUD技術應用實踐的新突破。

一、HUD背景及系統介紹

HUD是飛機平視顯示器英文翻譯的簡稱（Head Up Display），它是一種機載光學顯示系統。HUD利用計算機将地面導航以及飛行姿态信息集成顯示在平視顯示器上，它可以在飛行員正前方的視野範圍内顯示飛行信息，如同很多科幻電影中經常會出現的類似“透明顯示器”。

（1）軍事領域。HUD技術發源于此，除了顯示常規的飛行參數、姿态信息，最重要是與火控系統結合，大大提高作戰效率。HUD顯示技術朝HMS（Helmet Mounted Display頭盔顯示系統）發展。HMS優勢例舉：1.視場更大，與CVS（Combined Visual System）結合，能獲得更好的地形感知能力；2.離軸攻擊，航炮可随頭盔轉動。

圖1：系統結構圖

圖2：HUD顯示界面

中國民航局希望通過HUD這項新技術在全行業應用，逐步提升我國民航安全品質和提高運行效率，幫助解決民航運輸系統在快速發展中所面臨的諸多挑戰。航空公司和機場也按照中國民航局制定的《HUD發展路線圖》的要求逐步推廣使用，在2025年前全部安裝HUD設備。

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二、HUD的技術優勢

HUD新航行技術的引進與推進，為我國民航運行帶來安全效益是顯而易見的，其使用中具有以下幾方面優勢：

1.降低機場運行标準，提高運營人全天候運行能力。HUD高性能的飛行電子設備可減少對地面基礎設施的某些要求，并帶來降低着陸天氣标準的可能性，與可靠的ILS和低能見度運行程序相結合，允許航空營運人在I類精密進近地面設施上實施更低天氣标準的增強Ⅰ、Ⅱ類運行。在起飛方面：HUD為飛行員提供完成起飛操縱所需的全部信息，期間無需俯視傳統座艙儀表。這相較于無HUD飛機，有更高的安全性。在高速階段，即便短暫的低頭俯視儀表，都會使飛行員對外界情況失去感知，并須數秒才能恢複。在低能見運行中更是如此。許多報告顯示，采用HUD飛行的飛行員，因無需俯視儀表的優勢，已無數次從跑道入侵和跑道交通沖突情況下，将飛機挽救于損毀；在着陸方面：采用HUD監控自動着陸系統，提供給飛行員盲降輸入的預期值，使之在進近中保持對信息的知悉。雖然飛行員不在自駕的主動控制環之内，但HUD結合盲降仍能給飛行員足夠的情景意識。

2．提高運行品質，增加飛行員情景意識。情境意識即提供大量符号為飛行員呈現飛機的航迹、慣性和性能等飛行參數。其中某些信息飛行員無法從下顯中獲得，但如果增加到擡頭顯示中，飛行員通過掃視便可顯著增強對飛機實時飛行狀态的意識。該信息或許看起來次要，但如果連續地合并到飛行掃視中，并與主要信息相結合，将告知飛行員更為細節的飛機性能狀态，這是傳統低頭顯示設備無法提供的。HUD能提供優越的情景意識，秘訣在于從HUD可獲悉精準的細節信息。飛行員可通過所獲得實時的飛行狀态進行預測，使得飛機的操縱穩定性也得以增強。為使飛行員保持對HUD運行的穩定性和熟練度，必須使其受訓為将HUD作為整個飛行時間的顯示設備或作為所有飛行階段的首要飛行參考。

3.實時性能監控，保證飛行安全。HUD也提供一個專用的流程功能，該功能保證低能見度着陸運行的安全和完整性。在這些關鍵運行中，HUD監視進近的穩定性和精度以保證把飛機以适當的方式過渡到預期的接地區。這個過程是通過周期性地評估幾個關鍵的飛機狀态變量（垂直速度、空速、ILS偏差、ILS軌道橫向速度等）來完成的。在一個狀态變量超出了設立的限度的情況下，HUD自動地顯示一個警告符以警示機組一個複飛勢在必行。除了在進近中監視狀态變量，HUD也監視這類着陸，即這類着陸可能導緻接地發生在離跑道中心線太遠的地方或者接地發生在跑道接地區之前的地方。

4.HUD與RNP結合，提高運行能力。HUD變常規儀表的飛機姿态指引為軌迹指引，而且信号靈敏度高，飛行員視野廣，可以與目前正在推廣的RNP技術有機的結合起來，最大限度地提高了人工操作的飛行精度，簡化地面設施的情況下降低運行标準，提高航空公司的運行能力。

5.顯示重要的輔助提示，形成閉環運行。首先當飛機的俯仰角度接近擦尾角度或在起飛擡輪過程中（低于離地高度10英尺）俯仰率過大，HUD将會顯示擦尾俯仰限制符号。其次HUD的運營人正逐漸感受到HUD在單發程序上帶來的可觀安全效益。HUD組合器上顯示的信息是基于飛機慣性特性，它更直觀靈敏，使飛行員用更少的時間來鑒别發動機是否失效，以便及時穩定飛機。再次一些風切變警告信息顯示在飛機參考符号上方，以字母“WINDSHEAR”表示；當近地警告系統GPWS探測到風切變，該風切變警告符号顯示。最後HUD也能顯示飛機在起飛滑跑或着陸時剩餘跑道長度，其顯示以每500英尺（或者米，取決于設定）為間隔的數字标尺，該符号模拟了跑道标識：每經過一個标識，距離減少500英尺。

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三、HUD與其他技術融合

航空新技術發展日新月異，随着HUD技術的發展，逐漸出現了可以加裝在HUD上的新技術，如EVS、SVS、GLS等等。

1. SVS（Synthetic Vision System）合成視景系統。“增強視景系統（SVS）是通過一種電子方式，為機組顯示外部地形場景”SVS圖像是計算機生成，并非外界“實時”圖像（EVFS是“實時”圖像）需要地形及障礙物數據庫，并需要精确的導航解決方案（實現實時位置與數據庫精确疊加）。

2.EVS（Enhanced Vision System）增強視景系統。利用一種電子方式，向航空器駕駛員提供經傳感器産生的或增強的外部環境圖像（例如：毫米波雷達、FLIR紅外前視儀等）。EVS可以單獨使用，也可以和HUD融合使用，通過平視鏡向飛行員提供跑道特征與周圍地形和障礙物等圖像多種特性。當其與HUD融合使用時，就形成增強飛行視景系統（EFVS： Enhanced Flight Vision System），這是一種圖像傳感技術，以增強圖像的形式，将外部環境實時的展現給飛機駕駛員，如圖3所示。

圖3：屏顯系統HUD 增強視覺系統（EVS）=增強飛行視景系統EFVS

3.CVS（Combined Vision Systems）組合視景系統。這也是未來的技術發展趨勢，通過合成視景系統與增強飛行視景系統完美融合，能夠通過有效提升飛行員環境識别能力來提升飛行安全和效率，減少因惡劣天氣而造成的飛行線路臨時改變、航班取消或飛行時間延長等狀況，從而減少飛行成本的增加和安全隐患。

4. 衛星定位導航着陸系統（GLS：GBAS Landing System），即地基導航着陸系統。HUD提高内部産生的飛行指令，允許Ⅲ類條件下的進近、着陸。目前這些飛行引導命令利用的是ILS導航信息，然後也可以将HUD配置成利用GLS信息實現指導功能。

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四、總結

随着我國民航業快速發展，航空運輸量不斷增長，航班準點率再次成為社會關注點之一，而頻繁發生的惡劣天氣則為這個熱點蒙上了愈加沉重的陰霾。借助于HUD新技術的安全特性和降低運行标準的優勢，使航空營運人不僅提高了安全水平，而且提高了航班的準點率，避免了航班的複飛備降，有效地改善航空公司的運營效率，減少因流量激增或天氣狀況等原因導緻的航班延誤和取消，打造一個兼顧安全與效率的飛行環境。

（來源：民航資源網）

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