中國民航HUD的應用和發展淺析

李鳳鳴　陳晨

【摘 要】平視顯示器（HUD）是中國民航近期重點推行的四大新技術之一，在提升飛行安全和航班準點方面具有重要作用。本文簡要介紹了HUD的工作原理，重點分析了HUD的兩大主要優點——降低運行標準和改善飛行品質，詳細闡述了HUD在中國民航的發展狀況，為了解HUD提供了參考。

【關鍵詞】HUD；運行標準；飛行品質；安全

0 概述

HUD（Head-Up Display），即平視顯示器，所謂平視，是指飛行員在飛行中不需要低頭就能夠看到他所需要的飛行參數。HUD由一塊經過特殊處理的平視鏡、頭頂投影儀、計算機、顯示面板組成，安裝在駕駛艙中，與飛機的儀表著陸系統接收機、飛行管理系統（FMS）、高度和速度表、飛行控制系統、機載防撞系統（TCAS）、風切變告警（GPWS）等系統相連，如圖1所示。HUD不僅能顯示基本的飛行信息（如飛行參數、姿態信息、導航信息等），還能顯示特殊的告警信息（如擦機尾余度、TCAS安全區、迎角限制等）[1]。這些參數的顯示焦距被設定在無限遠距離上，可以自然的和外界環境融合（如圖2）。飛行中，飛行員無需頻繁的抬頭或低頭，可增強飛行情景意識，減輕機組工作負荷，減少飛行技術誤差，對提升飛行品質和飛行安全具有重要的意義。

1 HUD的主要優點

1.1 HUD的顯著優點——降低運行最低標準

HUD系統收集并評估重要的飛行數據（比如姿態、空速、下滑角、高度等），提供飛機在整個進近、著陸或復飛階段的平視顯示引導，使飛行員在任何跑道、各種氣象條件下都能夠精確地控制飛機狀態參數、準確地預測接地點，從而可降低實際運行的最低標準，如圖3。對于Ι類運行，著陸最低運行標準由原來的決斷高度（DH）60米/跑道視距（RVR）550米降低到DH45/RVR450米。另一方面，特殊批準的I類運行可以在沒有接地區燈（TDZ）和跑道中線燈的跑道上實施；同時安裝HUD后可以在I類儀表著陸系統上實施特殊II類運行，因而降低了對機場設備的要求。

譬如，某航班從北京飛往濟南，需遵從以下三個標準：

標準1：機長被授權的最低著陸標準為II類精密進近最低標準，即RVR 350米；

標準2：飛機的機載導航設備精度最低滿足CAT IIIA的標準，即RVR 175米；

標準3：濟南01號跑道的最低著陸運行標準為RVR 550米。

為安全起見，這三個標準的最大值就是該航班的落地最低標準，即RVR550米。也就是說，不管機長被授權標準與飛機的能力如何，當濟南01號跑道的RVR小于550米時，飛機只能返航或備降，只有當RVR大于550米時，飛機才能落地。而裝備HUD的飛機在滿足適航要求的情況下，飛行員經過HUD訓練，在具備條件的機場，最低可以使用在I類導航設備執行II類著陸標準，即RVR350米的標準。

簡單地說，著陸最低運行標準的降低，最明顯的優勢就是當遇到大雨或者大霧天氣，飛機按照標準Ι類運行（DH45米/RVR550米）不能進近時，完全可以按照特殊批準的Ι類運行（DH45/RVR450米）繼續進近，甚至可以按照II類運行（DH30/RVR350米），完成著陸。另一方面，從起飛來講，通過HUD指引來引導起飛，把地面滑跑符號放在航向道引導提示符上來跟蹤航向道引導，可實現低能見度起飛（RVR200米甚至更低），降低了起飛運行標準。最低運行標準越低，航班正常性越高。

1.2 改善飛行品質，提高安全運行能力

飛機起飛重量越大，滑跑距離越長，離地速度也就越大。當高速滑跑時，即便是以最快的速度低頭掃視一眼儀表盤，也會中斷外部視景，特別是在低能見度起飛時更為顯著，造成不安全隱患。HUD的使用，飛行員可以在整個起飛過程中保持平視，避免了與外部視景的中斷，增加了安全裕度。

此外，HUD還可引導精確著陸，可防止飛機在進近時平飄時間過長，可顯示剩余跑道長度，可進行風切變改出指引，可有效防止飛機擦機尾（如圖4）等等。在民航起飛和著陸事故中，68%的事故可以通過使用HUD避免或降低事故危害程度[2]。實際上，HUD可以作為一個全天候的顯示器，在飛行的各個階段發揮作用。

HUD的使用帶來的直接效益就是提升航空運行安全水平，改善航班正常性，提高準點率，方便人們出行的同時為公司帶來顯著的經濟效益。2015年11月10日、12日、14日，濟南、青島機場受大霧影響。山航啟用基于HUD設備的RVR200米運行程序，順利保障25個航班準時出港；三天內共累計借助HUD設備起降38班次，航班平均正點率提升10%；11月28日，烏魯木齊大霧，山航使用HUD設備保障航班正常進出港，執行率100%，而當天該機場航班執行率僅為77.7%。HUD在飛行安全和航班準點率方面發揮著巨大的價值。

2 中國民航HUD的發展

2004年7月16日，中國民用航空局（CAAC）下發了《使用飛機平視引導系統實施II類或低于I類運行的特殊批準程序》（AC121-15），為中國民航HUD的引進和使用奠定了法規基礎。2006年修訂后于5月19日下發了《特殊批準的II類或低于I類運行最低標準的程序》（AC-91FS-03）。2009年開始，CAAC再次修訂該咨詢通告，并于2010年10月26日下發了《使用平視顯示器實施II類或低于標準I類運行的評估和批準程序》（AC-91-FS-2010-03R1），詳細介紹了使用HUD進行特殊批準的I類運行、標準II類運行、特殊批準的II類運行和標準III類運行的資格審批及要求，為之后HUD的大力推行奠定了堅實基礎。

2005年，山東航空公司在其購買的B737飛機上選裝了HUD，著手引進該項新技術。山航也因此成為中國民航HUD的最早用戶，當然也是第一家申請HUD運行的航空公司。山航使用HUD以后，大幅地改善了整體三級事件的發生率，尤其能預防平飄距離長和低空大坡度事件[3]。山航HUD使用的豐富經驗與良好效益，極大地促進了HUD在中國民航的推廣。

2012年CAAC發布了《平視顯示器應用發展路線圖》，詳細描述了HUD的發展計劃，提出了總體的戰略目標與時間節點，明確了相關運行要求，闡釋了機場及基礎設施規范，評估了現有機隊使用HUD的能力，提出了機隊加改裝計劃。中國民航HUD推廣應用分為三個階段：近期（2013-2015）、中期（2016-2020）和遠期（2021-2025）。近期的計劃是在10%預交付的新飛機與適用的現役飛機上加裝HUD；在30%具有標準儀表進近程序的機場I類儀表著陸系統上公布特殊I類運行標準。中期重點是在50%的現役飛機上加裝HUD設備，在所有具備條件的機場公布特殊I類、特殊II類進近著陸和起飛最低標準。遠期目標是在所有飛機上全面應用HUD和EVS（增強視景系統）技術，同時推動與其他新技術的融合和發展，所有適用的機場都按照HUD和EVS運行要求公布最低標準[2]。

民航局于2014年底成立航行新技術應用與發展工作委員會，切實強化對航行新技術建設及應用工作的整體領導和和系統把握，將平視顯示器（HUD）確定為近期重點推行的四項新技術之一。截止至2016年4月，中國民航具備HUD設備的飛機超過300架，占運輸飛機總數（2648架）的11.3%；其中，山航波音737機型全機隊加裝HUD。已有20個機場具備了HUD特殊I類運行標準，著陸最低標準由原來的DH60/RVR550降低到DH45/RVR450米，4個機場（青島、濟南、煙臺、烏魯木齊）具備了HUD特殊II類運行標準（DH30/RVR350米）和RVR200米起飛標準。

2016年1月，飛行員協會聯合柯林斯公司在中國民航飛行學院舉辦了HUD培訓；民航局飛標司航務處4月份舉辦的三期航務監察員復訓中，也著重介紹了HUD；4月26-28日，飛標司航務處組織各地區管理局、監管局和公司相關部門在大連召開“使用飛機平視引導系統實施Ⅱ類或低于Ⅰ類運行的特殊批準程序”討論會，著手修訂該咨詢通告。5月19-20日，柯林斯公司在廈門組織HGS技術研討會，介紹HUD的最新成果和討論繼續擴大HUD的實際應用，CAAC派代表參加。2016年，中國民航將在62個機場公布HUD特殊I類標準（DH45米/RVR450米）；在4個機場（上海/虹橋、鄭州/新鄭、?？?美蘭、貴陽/龍洞堡）公布HUD特殊II類標準（DH30/RVR350米）。

3 結語

平視顯示器（HUD）是民航局決定推廣的四大航行新技術之一。隨著HUD應用的逐步深入，HUD對提升飛行安全裕度、改善航班正常的價值日益得到大家的認可。HUD的大力推廣將會為中國民航帶來豐厚的收益和長遠的影響。

【參考文獻】

[1]劉小磊.民航領域HUD技術淺析[J].科技資訊，2014，13：228.

[2]中國民用航空局.平視顯示器應用發展路線圖[R].北京，2012.

[3]周寧，孟令光.HUD——提升飛行安全的有力工具[J].中國民用航空，2012，12：31-34.