HUD與GLS結合降低標準的可行性分析

吳明奎

摘 要：安全是飛行工作的生命線，降低風險標準，提升飛行安全是航空飛行的重要任務。該文從HUD的應用現狀及GLS的引入發展前景出發，結合影響飛行安全的主要風險，進行HUD與GLS相結合降低標準的討論。根據HUD和GLS的特點，從加強各自優勢開發、增強結合度，加強組織監督、落實安全教育，確保兩者結合的安全性設計及提升飛行戰斗力等幾個方面提出了可行性建議。按照當前中國航空飛行安全發展的態勢，GUD與GLS相結合是必然之勢，將降低標準提升飛行安全創造經濟效益，全面提升中國航空飛行的全天候安全運行，同時兩者相結合存在的一些應用問題還需進一步研究解決。

關鍵詞：HUD GLS 降低標準 飛行安全

中圖分類號：V243.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0045-02

1 HUD與GLS簡述

1.1 HUD的功能原理及基本構架

1.1.1 功能原理

HUD在實際的應用過程中，主要是通過對光學反射原理的集中利用，形成投影來顯示飛行的相關數據。而投影過程中所使用的玻璃片位于和飛行員視線水平位置，飛行員通過HUD向前看的時候，由于焦距被設置為無限遠，所以可以隨時對外界信息進行觀察，并且不受HUD玻璃的影響。這種設計方式實際上是為了降低由于飛行員低頭所帶來的飛行操作失誤，并且由于有效地降低了人眼調節焦距的不適感，極大地方便了飛行員獲取外界信息。

1.1.2 基本構架

HUD的基本架構包含兩個部分：影像顯示和資料處理。

這里我們所說的影像顯示的位置為飛行員和座艙罩之間，通常情況下和飛行員的視線平行。資料處理裝置將所形成的資料提供給顯示裝置，然后由顯示裝置對其進行處理后進行投影，從而顯示在玻璃上。通常情況下顯示裝置都配有控制面板，對影像輸出進行有效控制。資料處理單元實際上是指飛機上一種將數據和信息進行匯總和基本處理的裝置，可自行根據預先設定的模式將這些信息進行符號化處理。雖然部分產品中將影像輸出和訊號處理分離成兩個單位，但是本質上是沒有不同的。

1.2 GLS系統特點及優勢

GLS和傳統的微波著陸系統（MLS）以及儀表著陸系統（ILS）相比，無論是在體制還是在具體的工作模式上都有著自身鮮明的特點。同時這種系統在實際的應用過程中，由于工作建立在衛星所提供的數據之上，所以具有如下幾方面的優勢。

（1）由于數據可靠性和實時性更高，因此曲線進近成為可能，同時該系統的應用可靈活設置下滑航徑，因此對于空域容量的提升也有一定的積極意義。

（2）單一系統能夠為多條跑道的導航提供支持，這對于機場建設成本以及后續的維護成本的降低有著重要的積極作用。

（3）恒定下滑角最終進近（CDFA）可以通過該系統實現，并且提供了起飛階段的水平航跡導航支持。

（4）全天候飛行能力，對于飛行的整體安全性的提升起到了重要的促進作用。

（5）對于臨界區、清障區和敏感區的要求較低。

（6）支持垂直起降等多種起降方式。

（7）通常情況下，該系統由于地面設備簡單，因此地面站提及較小，極大地提升了戰術設置的靈活性。

（8）為導航提供實時監控，滑行階段具有全天候導航和堅實能力等。

2 HUD與GLS結合降低標準的可行性分析

2.1 增強飛行情景意識，減少飛行技術誤差

通過HUD，飛行員能夠更為輕松而快捷地獲得飛行過程中所必須的各種關鍵數據，并且獲得數據無需低頭操作，這對于飛行員情景意識的增強顯然是具有非常重要的積極作用的，也有利于規避飛行狀態的丟失。除此之外，這種設計對于飛行員飛行技術誤差的減少也具有一定的現實意義。例如柯林斯的HGS，為飛行員提供了更為廣闊的視野空間，對于人工操作的飛行諸元精度的強化效果明顯。

2.2 有助于實施穩定進近，減少重著陸和擦機尾事件的發生

相關部門提供的統計數據顯示，HUD和GLS相結合為基礎的新標準執行過程中，三級事件的發生概率得到了有效控制，僅為5.44%，而未使用HUD的該數據則為6.94%，從這一數據上來說，HUD投入應用之后，三級事件發生率降低了21.6%。

2.3 能夠精確預測接地點，Ⅰ類ILS信號在190英尺（約57.9 m）以下就不再可靠

這里我們以HGS為例進行分析。在AⅢ模式下，飛機進近190英尺之后，系統開始從飛機當前的飛行姿態和導航數據出發，設定趨勢下劃線并對其盲降信號進行模擬，而當地面距離140英尺之后，盲降信號停止，而是通過計算機根據當前飛行姿態所提供的引導軌跡來進行導航。通過HUD與GLS的綜合運用，對于飛行整體質量的提升有著重要的積極作用，這也是國際民航對其降低標準的重要原因。這樣一來，不僅有效地降低了機場建設改造的費用，同時由于航班正點率得到了改善，因此航空公司的績效水平也將有明顯提升?，F階段，我國國內已經有相當一部分航空公司掌握了特殊Ⅰ類運行的實施資質；而山航作為HUD試點單位，HUD的使用經驗非常豐富，尤其是RVR200 m起飛能力，更是領先于國內其他民航公司。而根據民航提供的報道顯示，2016年2月12日，山東濟南機場大霧，能見度已經達到RVR（跑道視程）100 m左右，而這相對于該機場的RVR400 m起降標準來說差距巨大。當日10：00，能見度有所提升，達到了200 m，山航采用HUD RVR200 m起飛程序安全起飛。實際上，這是國內首例應用HUD技術在RVR200 m條件下起飛案例，對于國內民航起飛技術的發展有著里程碑式的意義。

3 HUD與GLS相結合要解決的問題

通過上文的介紹我們可以發現，飛行品質在HUD與GLS相結合的條件下能夠得到有效提升，但是該技術在實際的應用過程中，還應對以下問題給予更多的關注。

3.1 重新對飛行程序進行評估

必須以二類精密進近程序為基礎對進近復飛程序加以評估，從而保證其超障情況達到相關要求。除此之外，還必須對各種輔助設備加以嚴密關注，具體來說應包括：切換頻率為s級的電源和監控系統；簡易的Ⅰ類進近燈光系統；接地區RVR?，F在機坪區域應完全按照機場現場指揮要求運行。所以，保證機組、空管、機場之間的信息交互通常是其重要前提。

3.2 建立地面運行程序

Follow Me車引導是低能見度條件下引導飛機滑行的重要手段，但是在應用了HUD與GLS相結合的技術之后，有效地提升了低能見度的運行能力，這對于機場回流量的提升顯然是非常重要的。而這種情況下，單一的Follow Me車引導方式已經難以滿足實際的要求，因此地面運行程序就成為必須重點解決的問題。

4 結語

HUD與GLS的結合，對于飛行員整體飛行品質的提升有著重要的積極意義，不僅能夠提升航行的整體安全性能，同時對于飛行操作工作的簡化也有一定的積極意義。特別是復雜天氣下飛行能力的提升，更是HUD與GLS的結合的主要特點。當前我國的航空事業中，已經有了HUD的初步應用，但是大范圍推廣還尚需時日。但是我們已經積累了豐富的HUD和GLS經驗，兩者聯合降低標準是完全可行的。

參考文獻

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