HUD与GLS结合降低标准的可行性分析

吴明奎

摘 要：安全是飞行工作的生命线，降低风险标准，提升飞行安全是航空飞行的重要任务。该文从HUD的应用现状及GLS的引入发展前景出发，结合影响飞行安全的主要风险，进行HUD与GLS相结合降低标准的讨论。根据HUD和GLS的特点，从加强各自优势开发、增强结合度，加强组织监督、落实安全教育，确保两者结合的安全性设计及提升飞行战斗力等几个方面提出了可行性建议。按照当前中国航空飞行安全发展的态势，GUD与GLS相结合是必然之势，将降低标准提升飞行安全创造经济效益，全面提升中国航空飞行的全天候安全运行，同时两者相结合存在的一些应用问题还需进一步研究解决。

关键词：HUD GLS 降低标准 飞行安全

中图分类号：V243.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0045-02

1 HUD与GLS简述

1.1 HUD的功能原理及基本构架

1.1.1 功能原理

HUD在实际的应用过程中，主要是通过对光学反射原理的集中利用，形成投影来显示飞行的相关数据。而投影过程中所使用的玻璃片位于和飞行员视线水平位置，飞行员通过HUD向前看的时候，由于焦距被设置为无限远，所以可以随时对外界信息进行观察，并且不受HUD玻璃的影响。这种设计方式实际上是为了降低由于飞行员低头所带来的飞行操作失误，并且由于有效地降低了人眼调节焦距的不适感，极大地方便了飞行员获取外界信息。

1.1.2 基本构架

HUD的基本架构包含两个部分：影像显示和资料处理。

这里我们所说的影像显示的位置为飞行员和座舱罩之间，通常情况下和飞行员的视线平行。资料处理装置将所形成的资料提供给显示装置，然后由显示装置对其进行处理后进行投影，从而显示在玻璃上。通常情况下显示装置都配有控制面板，对影像输出进行有效控制。资料处理单元实际上是指飞机上一种将数据和信息进行汇总和基本处理的装置，可自行根据预先设定的模式将这些信息进行符号化处理。虽然部分产品中将影像输出和讯号处理分离成两个单位，但是本质上是没有不同的。

1.2 GLS系统特点及优势

GLS和传统的微波着陆系统（MLS）以及仪表着陆系统（ILS）相比，无论是在体制还是在具体的工作模式上都有着自身鲜明的特点。同时这种系统在实际的应用过程中，由于工作建立在卫星所提供的数据之上，所以具有如下几方面的优势。

（1）由于数据可靠性和实时性更高，因此曲线进近成为可能，同时该系统的应用可灵活设置下滑航径，因此对于空域容量的提升也有一定的积极意义。

（2）单一系统能够为多条跑道的导航提供支持，这对于机场建设成本以及后续的维护成本的降低有着重要的积极作用。

（3）恒定下滑角最终进近（CDFA）可以通过该系统实现，并且提供了起飞阶段的水平航迹导航支持。

（4）全天候飞行能力，对于飞行的整体安全性的提升起到了重要的促进作用。

（5）对于临界区、清障区和敏感区的要求较低。

（6）支持垂直起降等多种起降方式。

（7）通常情况下，该系统由于地面设备简单，因此地面站提及较小，极大地提升了战术设置的灵活性。

（8）为导航提供实时监控，滑行阶段具有全天候导航和坚实能力等。

2 HUD与GLS结合降低标准的可行性分析

2.1 增强飞行情景意识，减少飞行技术误差

通过HUD，飞行员能够更为轻松而快捷地获得飞行过程中所必须的各种关键数据，并且获得数据无需低头操作，这对于飞行员情景意识的增强显然是具有非常重要的积极作用的，也有利于规避飞行状态的丢失。除此之外，这种设计对于飞行员飞行技术误差的减少也具有一定的现实意义。例如柯林斯的HGS，为飞行员提供了更为广阔的视野空间，对于人工操作的飞行诸元精度的强化效果明显。

2.2 有助于实施稳定进近，减少重着陆和擦机尾事件的发生

相关部门提供的统计数据显示，HUD和GLS相结合为基础的新标准执行过程中，三级事件的发生概率得到了有效控制，仅为5.44%，而未使用HUD的该数据则为6.94%，从这一数据上来说，HUD投入应用之后，三级事件发生率降低了21.6%。

2.3 能够精确预测接地点，Ⅰ类ILS信号在190英尺（约57.9 m）以下就不再可靠

这里我们以HGS为例进行分析。在AⅢ模式下，飞机进近190英尺之后，系统开始从飞机当前的飞行姿态和导航数据出发，设定趋势下划线并对其盲降信号进行模拟，而当地面距离140英尺之后，盲降信号停止，而是通过计算机根据当前飞行姿态所提供的引导轨迹来进行导航。通过HUD与GLS的综合运用，对于飞行整体质量的提升有着重要的积极作用，这也是国际民航对其降低标准的重要原因。这样一来，不仅有效地降低了机场建设改造的费用，同时由于航班正点率得到了改善，因此航空公司的绩效水平也将有明显提升。现阶段，我国国内已经有相当一部分航空公司掌握了特殊Ⅰ类运行的实施资质；而山航作为HUD试点单位，HUD的使用经验非常丰富，尤其是RVR200 m起飞能力，更是领先于国内其他民航公司。而根据民航提供的报道显示，2016年2月12日，山东济南机场大雾，能见度已经达到RVR（跑道视程）100 m左右，而这相对于该机场的RVR400 m起降标准来说差距巨大。当日10：00，能见度有所提升，达到了200 m，山航采用HUD RVR200 m起飞程序安全起飞。实际上，这是国内首例应用HUD技术在RVR200 m条件下起飞案例，对于国内民航起飞技术的发展有着里程碑式的意义。

3 HUD与GLS相结合要解决的问题

通过上文的介绍我们可以发现，飞行品质在HUD与GLS相结合的条件下能够得到有效提升，但是该技术在实际的应用过程中，还应对以下问题给予更多的关注。

3.1 重新对飞行程序进行评估

必须以二类精密进近程序为基础对进近复飞程序加以评估，从而保证其超障情况达到相关要求。除此之外，还必须对各种辅助设备加以严密关注，具体来说应包括：切换频率为s级的电源和监控系统；简易的Ⅰ类进近灯光系统；接地区RVR。现在机坪区域应完全按照机场现场指挥要求运行。所以，保证机组、空管、机场之间的信息交互通常是其重要前提。

3.2 建立地面运行程序

Follow Me车引导是低能见度条件下引导飞机滑行的重要手段，但是在应用了HUD与GLS相结合的技术之后，有效地提升了低能见度的运行能力，这对于机场回流量的提升显然是非常重要的。而这种情况下，单一的Follow Me车引导方式已经难以满足实际的要求，因此地面运行程序就成为必须重点解决的问题。

4 结语

HUD与GLS的结合，对于飞行员整体飞行品质的提升有着重要的积极意义，不仅能够提升航行的整体安全性能，同时对于飞行操作工作的简化也有一定的积极意义。特别是复杂天气下飞行能力的提升，更是HUD与GLS的结合的主要特点。当前我国的航空事业中，已经有了HUD的初步应用，但是大范围推广还尚需时日。但是我们已经积累了丰富的HUD和GLS经验，两者联合降低标准是完全可行的。

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（3）：95-99.

[2] 杨秀芝.平视显示器的设计[J].福州大学学报：自然科学版，2000（4）：29-32.

[3] 刘小磊.民航领域HUD技术浅析[J].科技资讯，2014（13）：228.