中国民航HUD的应用和发展浅析

李凤鸣　陈晨

【摘 要】平视显示器（HUD）是中国民航近期重点推行的四大新技术之一，在提升飞行安全和航班准点方面具有重要作用。本文简要介绍了HUD的工作原理，重点分析了HUD的两大主要优点——降低运行标准和改善飞行品质，详细阐述了HUD在中国民航的发展状况，为了解HUD提供了参考。

【关键词】HUD；运行标准；飞行品质；安全

0 概述

HUD（Head-Up Display），即平视显示器，所谓平视，是指飞行员在飞行中不需要低头就能够看到他所需要的飞行参数。HUD由一块经过特殊处理的平视镜、头顶投影仪、计算机、显示面板组成，安装在驾驶舱中，与飞机的仪表着陆系统接收机、飞行管理系统（FMS）、高度和速度表、飞行控制系统、机载防撞系统（TCAS）、风切变告警（GPWS）等系统相连，如图1所示。HUD不仅能显示基本的飞行信息（如飞行参数、姿态信息、导航信息等），还能显示特殊的告警信息（如擦机尾余度、TCAS安全区、迎角限制等）[1]。这些参数的显示焦距被设定在无限远距离上，可以自然的和外界环境融合（如图2）。飞行中，飞行员无需频繁的抬头或低头，可增强飞行情景意识，减轻机组工作负荷，减少飞行技术误差，对提升飞行品质和飞行安全具有重要的意义。

1 HUD的主要优点

1.1 HUD的显著优点——降低运行最低标准

HUD系统收集并评估重要的飞行数据（比如姿态、空速、下滑角、高度等），提供飞机在整个进近、着陆或复飞阶段的平视显示引导，使飞行员在任何跑道、各种气象条件下都能够精确地控制飞机状态参数、准确地预测接地点，从而可降低实际运行的最低标准，如图3。对于Ι类运行，着陆最低运行标准由原来的决断高度（DH）60米/跑道视距（RVR）550米降低到DH45/RVR450米。另一方面，特殊批准的I类运行可以在没有接地区灯（TDZ）和跑道中线灯的跑道上实施；同时安装HUD后可以在I类仪表着陆系统上实施特殊II类运行，因而降低了对机场设备的要求。

譬如，某航班从北京飞往济南，需遵从以下三个标准：

标准1：机长被授权的最低着陆标准为II类精密进近最低标准，即RVR 350米；

标准2：飞机的机载导航设备精度最低满足CAT IIIA的标准，即RVR 175米；

标准3：济南01号跑道的最低着陆运行标准为RVR 550米。

为安全起见，这三个标准的最大值就是该航班的落地最低标准，即RVR550米。也就是说，不管机长被授权标准与飞机的能力如何，当济南01号跑道的RVR小于550米时，飞机只能返航或备降，只有当RVR大于550米时，飞机才能落地。而装备HUD的飞机在满足适航要求的情况下，飞行员经过HUD训练，在具备条件的机场，最低可以使用在I类导航设备执行II类着陆标准，即RVR350米的标准。

简单地说，着陆最低运行标准的降低，最明显的优势就是当遇到大雨或者大雾天气，飞机按照标准Ι类运行（DH45米/RVR550米）不能进近时，完全可以按照特殊批准的Ι类运行（DH45/RVR450米）继续进近，甚至可以按照II类运行（DH30/RVR350米），完成着陆。另一方面，从起飞来讲，通过HUD指引来引导起飞，把地面滑跑符号放在航向道引导提示符上来跟踪航向道引导，可实现低能见度起飞（RVR200米甚至更低），降低了起飞运行标准。最低运行标准越低，航班正常性越高。

1.2 改善飞行品质，提高安全运行能力

飞机起飞重量越大，滑跑距离越长，离地速度也就越大。当高速滑跑时，即便是以最快的速度低头扫视一眼仪表盘，也会中断外部视景，特别是在低能见度起飞时更为显著，造成不安全隐患。HUD的使用，飞行员可以在整个起飞过程中保持平视，避免了与外部视景的中断，增加了安全裕度。

此外，HUD还可引导精确着陆，可防止飞机在进近时平飘时间过长，可显示剩余跑道长度，可进行风切变改出指引，可有效防止飞机擦机尾（如图4）等等。在民航起飞和着陆事故中，68%的事故可以通过使用HUD避免或降低事故危害程度[2]。实际上，HUD可以作为一个全天候的显示器，在飞行的各个阶段发挥作用。

HUD的使用带来的直接效益就是提升航空运行安全水平，改善航班正常性，提高准点率，方便人们出行的同时为公司带来显著的经济效益。2015年11月10日、12日、14日，济南、青岛机场受大雾影响。山航启用基于HUD设备的RVR200米运行程序，顺利保障25个航班准时出港；三天内共累计借助HUD设备起降38班次，航班平均正点率提升10%；11月28日，乌鲁木齐大雾，山航使用HUD设备保障航班正常进出港，执行率100%，而当天该机场航班执行率仅为77.7%。HUD在飞行安全和航班准点率方面发挥着巨大的价值。

2 中国民航HUD的发展

2004年7月16日，中国民用航空局（CAAC）下发了《使用飞机平视引导系统实施II类或低于I类运行的特殊批准程序》（AC121-15），为中国民航HUD的引进和使用奠定了法规基础。2006年修订后于5月19日下发了《特殊批准的II类或低于I类运行最低标准的程序》（AC-91FS-03）。2009年开始，CAAC再次修订该咨询通告，并于2010年10月26日下发了《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-91-FS-2010-03R1），详细介绍了使用HUD进行特殊批准的I类运行、标准II类运行、特殊批准的II类运行和标准III类运行的资格审批及要求，为之后HUD的大力推行奠定了坚实基础。

2005年，山东航空公司在其购买的B737飞机上选装了HUD，着手引进该项新技术。山航也因此成为中国民航HUD的最早用户，当然也是第一家申请HUD运行的航空公司。山航使用HUD以后，大幅地改善了整体三级事件的发生率，尤其能预防平飘距离长和低空大坡度事件[3]。山航HUD使用的丰富经验与良好效益，极大地促进了HUD在中国民航的推广。

2012年CAAC发布了《平视显示器应用发展路线图》，详细描述了HUD的发展计划，提出了总体的战略目标与时间节点，明确了相关运行要求，阐释了机场及基础设施规范，评估了现有机队使用HUD的能力，提出了机队加改装计划。中国民航HUD推广应用分为三个阶段：近期（2013-2015）、中期（2016-2020）和远期（2021-2025）。近期的计划是在10%预交付的新飞机与适用的现役飞机上加装HUD；在30%具有标准仪表进近程序的机场I类仪表着陆系统上公布特殊I类运行标准。中期重点是在50%的现役飞机上加装HUD设备，在所有具备条件的机场公布特殊I类、特殊II类进近着陆和起飞最低标准。远期目标是在所有飞机上全面应用HUD和EVS（增强视景系统）技术，同时推动与其他新技术的融合和发展，所有适用的机场都按照HUD和EVS运行要求公布最低标准[2]。

民航局于2014年底成立航行新技术应用与发展工作委员会，切实强化对航行新技术建设及应用工作的整体领导和和系统把握，将平视显示器（HUD）确定为近期重点推行的四项新技术之一。截止至2016年4月，中国民航具备HUD设备的飞机超过300架，占运输飞机总数（2648架）的11.3%；其中，山航波音737机型全机队加装HUD。已有20个机场具备了HUD特殊I类运行标准，着陆最低标准由原来的DH60/RVR550降低到DH45/RVR450米，4个机场（青岛、济南、烟台、乌鲁木齐）具备了HUD特殊II类运行标准（DH30/RVR350米）和RVR200米起飞标准。

2016年1月，飞行员协会联合柯林斯公司在中国民航飞行学院举办了HUD培训；民航局飞标司航务处4月份举办的三期航务监察员复训中，也着重介绍了HUD；4月26-28日，飞标司航务处组织各地区管理局、监管局和公司相关部门在大连召开“使用飞机平视引导系统实施Ⅱ类或低于Ⅰ类运行的特殊批准程序”讨论会，着手修订该咨询通告。5月19-20日，柯林斯公司在厦门组织HGS技术研讨会，介绍HUD的最新成果和讨论继续扩大HUD的实际应用，CAAC派代表参加。2016年，中国民航将在62个机场公布HUD特殊I类标准（DH45米/RVR450米）；在4个机场（上海/虹桥、郑州/新郑、海口/美兰、贵阳/龙洞堡）公布HUD特殊II类标准（DH30/RVR350米）。

3 结语

平视显示器（HUD）是民航局决定推广的四大航行新技术之一。随着HUD应用的逐步深入，HUD对提升飞行安全裕度、改善航班正常的价值日益得到大家的认可。HUD的大力推广将会为中国民航带来丰厚的收益和长远的影响。

【参考文献】

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

[2]中国民用航空局.平视显示器应用发展路线图[R].北京，2012.

[3]周宁，孟令光.HUD——提升飞行安全的有力工具[J].中国民用航空，2012，12：31-34.