平视显示器(HUD) 应用路线图

 

 

 

 

 

 

 

 

CAAC

 

 

中国民航

平视显示器(HUD 应用路线图

(草案V1.3)

 

 

 

 

Civil Aviation Administration of China

 

 

 

 

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第一章   HUD......................................................................................................................... 1

1.1  视显示器.................................................................................................................... 1

1.2  HUD用的优势............................................................................................................. 1

1.3  ICAO建........................................................................................................................ 2

第二章   线图目的.................................................................................................................... 2

2.1 决策和....................................................................................................................... 2

2.2 沟通和理解...................................................................................................................... 2

2.3 职责和分工...................................................................................................................... 2

第三章   中国民航运........................................................................................................ 3

3.1 .................................................................................................................................... 3

3.2 ................................................................................................................................... 3

3.3 未来........................................................................................................................... 4

第四章   ........................................................................................................................ 5

4.1 体目............................................................................................................................ 5

4.2 ........................................................................................................................... 5

4.3 工作内容........................................................................................................................... 5

第五章   时间..................................................................................................................... 7

5.1 近期(2012-2014)............................................................................................................. 8

5.2 中期(2015-2017)............................................................................................................. 8

5.3 期(2018-2020)............................................................................................................. 9

第六章   航空器HUD运行能力.................................................................................................... 10

6.1 有机队总体情况.......................................................................................................... 10

6.2 HUD能力........................................................................................................... 12

2

6.3 未来航空器HUD...................................................................................................... 12

6.4 改装.................................................................................................................. 13

第七章   HUD运行............................................................................................................... 14

7.1 运行......................................................................................................................... 14

7.2 改造.................................................................................................................. 14

第八章   安全渡原.............................................................................................................. 16

第九章   未来与其它技的融合.............................................................................................. 17

9.1 强视景系(EVS)....................................................................................................... 17

9.2 合成景系(SVS)...................................................................................................... 17

9.3 精密近程序(APV).............................................................................................. 17

9.4 GBAS着(GLS)...................................................................................................... 18

第十章   HUD路线图的修......................................................................................................... 19

附件A:HUD技术简.................................................................................................................... 20

附件B:.............................................................................................................................. 29


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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第一章 HUD

1.1 平视显示器

平视显示器(以下简称 HUD)技术源于军工技术。自上世纪八十年代初,HUD 开始应用 于民用干线飞机,并日趋成为驾驶舱的重要组成部分。

HUD 是一种可以把飞行数据投射到驾驶员正前方透明显示组件上的系统,使驾驶员保 持平视姿态获取飞行信息。典型的 HUD 由显示组件、控制组件、传感器、计算机和电源等 组成,可接收机载导航系统或飞行指引系统的信息,使得飞机飞行航迹、惯性加速度、人 工地平仪等各种符号,与外部视景的相应特征保持一致。HUD 通过显示组件,将所显示的 飞行航迹符号同飞行员透过飞机前挡风玻璃看到的视景结合在一起。罗克韦尔柯林斯平视 指引系统(HGS®)是一种航空器的正形投影 HUD,可以向飞行员提供自身系统产生的着陆引 导。在起飞和降落阶段还可以在 HGS 上显示引导符号。

增强型目视系统(EVS)通过图像传感器获得外部景象电子实时图像,将信息显示在 HUD 上,或独立使用,向飞行提供跑道特征(例如:跑道照明)以及周围地形和障碍物特 征的图像,提高夜间和低能见度条件下飞行时的情景意识。

平视显示器(HUD)与自动着陆系统,机载电子系统增加了飞机运行能力,可降低着陆 和起飞最低天气标准。与可靠的 ILS 和低能见度运行程序相结合,经局方特殊批准允许航 空营运人在 I 类仪表着陆地面设施上实施特殊批准的 I 类、II 类、III 类运行。

1.2 HUD 用的优势

l    增强飞行情景意识;

l    减少飞行技术误差;

l    有助于实施稳定进近;

l    减少重着陆和擦机尾事件的发生;

l    为空中交通防撞系统、风切变及非正常姿态等状况提供识别和改出指引;

l    改善全天候运行和航班正常性;

l    提高对能源状况的感知能力,改善能源管理;

l    提供着陆减速信息,减少制动组件磨损;

l    精确预测接地点,提供擦机尾警告、非正常姿态改出信息,改善飞行品质。

 

 

 

 

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1.3 ICAO

国际民航组织(ICAO)在附件 6《航空器运行》(第一卷)中,明确了 HUD EVSSVS 的作用和应用优势,以及 HUD 技术应用的相关要求。

 

第二章 线图目的

2.1 决策和

本路线图阐述了中国民航局的决策和计划,提出了总体战略目标和时间框架,明确了 相关的运行要求,阐释了机场和基础设施规范,分析了现有机队支持 HUD 应用的能力,提 出了机队改装规划,展望了 HUD 与其它相关技术的融合与发展。

 

2.2 沟通和理解

HUD 应用涉及与国际民航和其他国家民航局之间的交流与合作,涉及与航空公司、空 管、机场、航空器制造商,及航电设备制造商等相关部门之间的沟通与理解,增加透明度, 避免重复适航和运行批准。让所有参与者了解在本路线图提出的时间框架内,中国民航 HUD 应用的内容、步骤和阶段,满足运行和管理要求。

 

2.3 职责和分工

HUD 应用将为中国民航飞行运行带来明显安全效益。本路线图规定了 HUD 应用参与者 的职责和要求,说明可获取的安全和经济效益,有助于分析和确认 HUD 应用所面临的问题, 以支持国家和民航局重要战略性决策和投资。中国民航局将在 HUD 年度计划中明确具体实 施工作内容。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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第三章 中国民航运

3.1

中国民航目前运输总周转量已位居世界第二位。2010年,全行业共完成运输总周转量 538亿吨公里,其中完成旅客运输量2.68亿人次,完成货物运输563万吨,国内定期航班运 输机场175个,旅客吞吐量超过1000万人次的机场数量达到16个,首都/国际机场客运和上 /浦东机场,货运总量分别位列世界第二和第三名,民航定期航班航线总数1880条,航线 运输类的飞机1597架,共有16家航空公司开通了至54个国家和地区110个城市的定期航线。

 

长期以来,中国民航始终坚持安全第一,预防为主,综合治理的工作方针,不断 建立健全安全法规和监管体系,取得了显著成绩。进入民航十二五规划以来,民航基 础设施大幅改善,保障能力显著提高。预计十二五末,民用运输机场总数将达到230 个以上,航空运输通达能力显著增强。同时,民航服务水平不断提高,建立了旨在保护消 费者利益的一系列规章制度,推行优质服务,保证航班正常。

 

3.2

中国民航航空运输系统在快速发展过程中面临着诸多挑战,包括:空域受限、机场容 量饱和、运输总量大幅度增长、飞机机队数量快速增加等安全运行因素。

 

l  航空公司安全

 

中国经济的快速增长,拉动了国内航空运输业发展,飞机和驾驶员数量大幅度增加, 旅客出行对航班正点率的要求更高,航空公司安全和运行压力越来越大。考虑到运营成本 问题,航空公司在低能见度运行和新技术应用方面资金投入少;驾驶员应对复杂地形和不 利天气的飞行训练不足;对飞机的运行风险控制能力较低,使当今安全管理和航班正点运 行与效益之间的矛盾日益突显。

 

l  保障

 

目前,我国具备保障低能见度运行条件的机场数量不足。当出现严重影响飞行运行的 天气条件时,航班大面积延误和旅客滞留等现象日益严重,使用传统运行模式对地面设施 的依赖程度高,导致机场运行保障面临很大压力。机场基础设施投入和地面运行保障能力

 

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不足,按照传统方式建设和/或将现有I类运行的机场改造成II类运行标准的机场,资金投 入量大、技术难度高。

 

特殊机场受地形和气象条件的影响,导致传统陆基导航设施难以满足运行需要,机场 建设和保障投资巨大,维护成本高。在特殊机场实际飞行过程中,给驾驶员建立对外界环 境的有效监控带来困难。

 

3.3 未来

未来中国民用航空运输总量,仍将以年均10%以上的速度增长。到2020年,运输总周转 量预计将达到1400亿吨公里以上,旅客运输量将超过7亿人次,旅客周转量在国家综合交通 运输体系中所占比重达到25%以上。民航航线网络将继续扩大,民用运输机场数量达到240 个以上,通用航空机场数量也将不断增多。

 

在世界民用航空运输系统发展过程中,航行新技术将在飞行安全和运行效益方面起主 导作用。近年来PBNADS-BEFBHUD/EVS等航行新技术,逐渐在民用航空飞行运行中得 到广泛应用。HUD/EVSEFVSSVS等技术的应用,可降低机场运行最低标准和提高飞机在 低能见度条件下运行能力,进一步提升飞行安全品质和运行效率。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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第四章

4.1 体目

l    提高航空安全水平;

l    改善飞行品质;

l    减小机场基础设施升级负担,提升运行保障效能;

l    提高航班正点率,增进社会效益。

 

4.2

l    在飞机和模拟机上装备 HUD,增加培训、制定运行程序;

l    在机场公布使用 HUD 运行最低标准,提高飞行运行安全品质;

l    在所有合适的机场实施特殊批准的 I 类标准的运行;

l    在所有合适的机场 I 类仪表着陆系统设施上,实施特殊批准的 II 类运行。

 

4.3 工作内容

4.3.1 政策与准制定

1)现有法规标准

l    《一般运行和飞行规则》CCAR91

l    《民用航空机场运行最低标准的制定与实施》(CCAR97 部)

l    《民用航空机场运行最低标准制定与实施准则》(AC-97-FS-2011-01

l    《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-91FS-2010-03R1

2)修订相关航空规章使涵盖HUD/EVS运行相关的政策标准;

3)完善HUD/EVS应用程序,获得航空公司、机场公司、空中交通管制等单位的运行 支持;制定航空运营人和机场公司实施运行最低标准的资格认定程序。

3)确定关键机场的实施计划,提出达标时间表,确保使用HUD的航空运营人在获得 运行资格批准后得以顺利实施运行。

4.3.2 运行

机场运行评估主要包括以下内容:

l    前期评估:机场净空、设施、标志标识等;

l    机场运行:净空处理(按需要)、标志标识变更、编制机场运行保障程序等;

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l    导航、助航等设备、设施性能:满足民航局相关规章标准,以及 ICAO 附件 10《航 空电信》等要求;

l    机场地面运行保障:现有程序符合实施 HUD 运行标准的保障要求等。

4.3.3 航空运充合格

航空运营人实施HUD运行,应确保航空器安装的HUD设备符合适航要求,制定运行和维 护程序,完成相关人员的运行资格培训,向局方提出运行申请并获得批准后方可运行。

 

4.3.4 宣与培

HUD实施进程中,民航局将加强宣传与培训工作,由指定的HUD培训中心及相关单位 承担。培训对象包括局方、空管、机场、航空运营人等单位和相关人员。培训材料将及时 更新,确保参训人员及时了解和掌握HUD的最新进展和技术信息。各院校应将HUD理论纳入 教学体系,在飞行训练中设置HUD训练科目(如适用)。

 

4.3.5 国际协调与合作

中国民航运输系统是世界民航运输体系的重要组成部分中国民航HUD应用需保持与国 际间的协调与合作,内容包括:

l    与其它国家、地区民航主管部门协调与合作,避免国家、地区之间重复性适航和运 行批准;

l    与国外运营人和航空协会之间沟通,使其了解中国 HUD 运行的实施进展与要求;

l    与航空器制造商协调,了解航空器性能发展,提出中国机载设备的配备要求;

l    HUD/EVS 航电制造商合作,了解 HUD/EVS 特性和运行安全效益;

l    ICAO 通报中国实施 HUD 进展情况,提出国际发展建议;

l    应邀指导相关国家和地区的 HUD 实施。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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第五章 时间

中国民航HUD应用分为三个阶段,即:近期(2012–2014)、中期(2015–2017)、远期 (2018–2020)。近期重点是在20%的运输飞机上装备HUD,在所需的飞机上安装HUD/EVS,在 航空运营人主运行基地机场公布特殊I类和起飞最低标准,在所需机场的I类仪表着陆系统 上实施II类运行,完成航空运营人标准II类和特殊I类运行资格审定;中期重点是在50% 运输飞机上安装HUD设备和所需的飞机上安装HUD/EVS,完成航空运营人的运行资格审定, 在所有具备条件的机场进近图中公布特殊I类、低能见度起飞和II类运行最低标准;远期重 点是在所有运输飞机上全面推进HUD/EVS技术的应用,与PBNGBAS着陆系统(GLS)等技术相 融合,在所有适用的机场进近图中公布HUD/EVS运行最低标准。

 

5-1 中国HUD应用实施阶段示意图

 
 

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5.1 近期(2012-2014)

中国民航局在推进HUD应用的过程中,将为航空运营人、机场公司提供多方面的支持和 协助。

 

新航空器

航空运营人应认识到,飞机HUD设备的加改装工作是HUD技术应用的基本前提。目前正 在生产的飞机基本具备装备HUD条件,要求航空运营人订购的新飞机至少安装单套HUD设备 及其所需的飞机上安装HUD/EVS

 

役航空器

鼓励并支持航空运营人现役飞机上加装HUD并获得运行资格航空运营人应在2013年前 完成规划,2020年底前所有飞机的加改装,确保飞机能力满足中国民航HUD/EVS应用发展规 划要求,以及在境外机场运行的需要。已确定在中期将退役的航空器可不加改装。

 

航空运

航空运营人建立HUD运行能力,应确保其HUD/EVS设备符合中国民航局的适航要求,制 定相关运行程序和维护大纲,完成飞行、维修和签派人员有关HUD运行的训练,向局方提出 运行申请,获得运行资格。

 

机改造、引

在部分全动模拟机上配备HUD设备,其数量应与要求进行HUD运行的驾驶员数量匹配, 以满足训练的需要。

 

2014年底前,将完成全国30%的机场HUD运行前期评估,当评估符合运行条件时,在进 近图中公布特殊I类运行最低标准和起飞最低标准。

 

5.2 中期(2015-2017)

新航空器

航空运营人在订购新飞机时应考虑至少安装单套HUD设备。

 

役航空器

航空运营人在50%的现役飞机上加改装HUD设备和所需飞机的EVS

 

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航空运

航空运营人应确保其HUD设备符合相关适航要求,建立HUD运行能力,修订运行程序和 维护大纲,完成飞行、维修、签派人员的HUD训练,向局方提出运行申请,获得批准后方可 运行。

 

机改造、引

在全动模拟机上配备HUD设备,其数量应与要求进行HUD运行的驾驶员数量匹配,以满 足训练的需要。

 

2017年底前,完成国内所有机场HUD运行评估,对设备、设施做相应升级,公布在I 仪表着陆系统上实施特殊I类、II类和起飞最低标准。在减少机场设施成本的同时,获得相 同的运行优势,使机场具备更高的运行保障能力。

 

融合

中国民航将开始调研HUD与其他技术融合的可能,初期重点放在成熟和现有的技术上, 如:APVGLSEVSSVS技术等。

 

5.3 期(2018-2020)

航空器

中国的航空运营人所有合格的航空器至少安装并运行单套HUDEVS,中国民航局鼓励 航空运营人在飞机设备选装时安装双套HUD

 

航空运

随着HUD技术的普及应用,使用HUD运行应作为航空运营人所必备的运行能力之一。

 

所有改扩、新建机场合格 I 类运行跑道均应具备使用 HUD 实施 II 类运行的能力,经过 评估后可具备 III 类运行条件,可根据运行需要在进近图中公布适用的最低标准。

 

融合

在远期,中国民航将继续扩大和完善 HUD 与其他技术的融合。

 

 

 

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第六章 航空器 HUD 运行能力

所有在中国民航实施HUD运行的飞机,应装备相应的HUD设备,成为提升飞机运行能 力和飞行安全必需的组成部分。

 

航空器配备HUD设备,应遵循从实际出发、科学决策、整体规划、逐步应用的基本原则。 航空运营人引进飞机或对现役飞机进行HUD加改装时,应遵守中国民航局的技术标准。

 

6.1 有机队总体情况

截至20119月,全行业在册运输飞机1629架,其中:波音系列飞机837架,空客系列 飞机718架,巴西公司飞机48架,庞巴迪公司飞机23架,ATR3架等。

 

6-1 中国民航各型运输机市场比例

 

 
 


 

 

波音飞机

737NG

737CL

747‐200

747‐400

757

767

777

MD‐11

MD‐90

562

133

3

39

47

17

30

3

3

 
 

 

空客飞机

A300

A319

A320

A321

A330

A340

11

152

325

122

89

19

 
 

 

注:本路线图及本章内容中的数据,不包含香港、澳门、台湾的数据。


 

6.2 HUD能力

目前大部分干线飞机执行HUD飞行的能力正日益提高。下面是目前拥有航空干线HUD 决方案的供应商名单。

 

6-1 干线飞机HUD解决方案及供应商

 

飞机机型

选择单套 HUD

选择双套 HUD

HUD 供应商

空客

A319/320/321 A330/340 A350

A380

 

 

-

 

 

Thales

波音

737NG

757

777

787

 

-

 

-

标准

 

 

罗克韦尔柯林斯

庞巴迪

Q400 CRJ

700/900/1000

CSeries

 

 

-

-

 

 

罗克韦尔柯林斯

中国商飞

C919

 

-

 

标准

中航集团

巴西航空工业公司

E-Jet

 

 

罗克韦尔柯林斯

 

截至20119月底的统计表明,中国机队中已有50架飞机配备了单套HUD系统,这50 飞机均为737NG系列飞机。

 

6.3 未来航空器HUD

目前主要航空干线飞机制造商,对其新设计的机型均提供HUD安装选项,其中部分制造 商将HUD设备作为标准配置。

中国民航认可制造商对任何未来飞机提供HUD提供安装选项的做法,鼓励制造商将HUD 作为标准配置提供而不仅仅作为选项。


 

6.4 改装

目前,主要的飞机制造厂商为尚未交付的多数型号飞机提供HUD选项,并为现役飞机提 供升级服务。随着新飞机的引进和旧飞机的退役,以及中国民航对服役机队结构和飞机构 型调整,未来几年中,飞机的HUD能力将会持续提高。

 

航空运营人应根据中国民航HUD实施路线图中的近期、中期和远期目标,对现役飞机的 HUD能力进行评估,制定购买计划和改装方案,确保飞机能力满足HUD运行要求。

 

中国民航局在实施HUD过程中,鼓励并支持航空运营人达到HUD实施目标。


 

 

第七章 HUD 运行

7.1 运行

7.1.1 I 运行

目前,我国绝大多数机场都具备I类运行能力,仪表着陆系统(ILS)和助航设施符合I 类运行要求,飞行程序、机场净空和运行最低标准符合航空规章要求。对于这类机场在完 成适用HUD运行要求评估后,即可满足飞机使用HUD实施特殊I类运行要求。

 

7.1.2 II 运行

截止201112月,可供实施II类运行的机场有北京/首都、上海/浦东、西安/咸阳、成 /双流共4个机场。除此之外,还有部分机场正在进行II类运行标准的建设和升级改造, 成为可支持标准II类运行的机场。

 

标准III类机场的导航和助航设施,能满足相应类别运行的要求。现代机型新增加的 HUD机载设备,提高了飞机的运行能力。新的机载系统加上现代可靠的仪表着陆系统(ILS) 与低能见度运行程序相结合,经中国民航局的特殊批准,可在原先支持I类(CAT- I)基本 运行的跑道上实施II类(CAT-II)运行,实现降低标准的可能。

 

7.2 改造

7.2.1 特殊批准的 I 运行

民航局颁布的规章阐释对跑道、仪表着陆设备的要求,以及降低最低运行标准所需要 的特别程序和批准等内容。在机场公布特殊批准的I类运行最低标准需完成相应的评估,认 为适合进行特殊批准I类运行,方可实施。具体工作包括:

 

1)计划实施HUD运行保障的机场,应当由机场所在地局方飞行标准部门牵头,组成 由机场、空管、航空公司等部门参加项目小组,根据《使用平视显示器实施II类或低于标 I类运行的评估和批准程序》(AC-91FS-2010-03R1)相关要求对机场仪表着陆系统、敏 感区、助航灯光系统、跑道标志标示、飞行程序等进行校验与评估,制定用于HUD实施所必 需的职责与协调程序,经批准公布最低运行标准。


 

2)当机场满足规章的要求时,中国民航局将在进近航图中公布批准的特殊I类运行 最低运行标准,并包含使用平视显示器(HUD)运行,需得到局方的特殊批准的文字说 明。

 

7.2.2 I 类仪表着 II 运行

在机场I类仪表着陆系统上公布实施特殊II类运行的最低标准应当按照民航局颁布的 规章标准对机场进行评估和做相应的升级改造这种升级改造仅用于某些必需的项目内容,

 

1)选择在I类设备上实施II类运行的机场时须重点考虑以下因素:

 

l   机场的航班数量及在全国交通运输系统中的战略地位;

 

l   降低运行最低标准后,可以实现改善运行的天数;

 

l   满足规章要求的现有设备和资源;

 

l   可在降低运行最低标准的机场运行的航空器名单。

 

2)选择在 I 类仪表着陆系统上实施特殊批准的 II 类运行,参与运行的各单位应当 按照《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-91FS-2010-03R1)检查内容对相应项目进行评估和检查,确认各项均满足运行要求, 填写检查单由飞行标准部门做出评估和判断,符合运行条件时,由机场公司提出在相应的 跑道上公布特殊批准的 II 类运行最低标准。

3)在机场进近图中公布经批准的特殊 II 类运行最低标准和相应的运行程序。

 

7.2.3 特别检查任落

对经过评估认为适合在I类仪表着陆系统上实施II类运行的机场,须进行特别检查,并 在检查结束后实施某些必要的变更。每个领域的责任应得到明确落实,完成所需的检查单 项目并由适当机构认可签字,表示在I类设备上实施II类运行的评估工作已经完成。


 

 

第八章 安全渡原

目前中国民航机队 HUD 装备率较低,在未来一段时间内,具有 HUD 能力的航空器和 不具有 HUD 能力的航空器将并存运行。中国民航局将在一些机场上优先批准 HUD 运行,以 加速对传统运行模式的替代。

 

为了确保平稳过渡到全面使用 HUD 运行,中国民航局将考虑下述安全过渡原则:

 

l   给予航空运营人足够的过渡时间升级或加装设备;

 

l   给予机场足够的过渡时间建立HUD运行保障能力;

 

l   进行安全评估以及定期检查,制定应急预案,确保持续安全;

 

l   航空公司、机场、空管等相关部门,按计划开展HUD相关知识培训。


 

 

第九章 未来与其它技的融合

9.1 增强视景系(EVS)

EVS能够显示真实外部实景的视频图像该图像由红外(IR)传感(或同类图像传感器) 产生,传感器安装在航空器的前部(可捕获前方外景的清晰视野)。EVS图像可单独使用, 也可与HUD融合使用,通过平视镜向飞行员提供跑道特征(如:跑道灯光)以及周围地形和 障碍物特征的图像。

 

提供增强的视觉图像的目的,是为了提高驾驶员夜间和低能见度条件下情景意识。然 而,随着增强型飞行视景系统(EFVS)的安装,图像传感器和HUD的运行优势正在确立。FAA 已批准在使用EFVS运行时,只要飞行员可清晰辨识某些目视参考,直线进近时可以下降到 决断高度(DA)或最低下降高度(MDA)以下、接地区标高(TDZE100英尺以上,而不是 通过使用II类或III类进近方式来实现。在接地区标高(TDZE)以上100英尺处,目视参考 必须以自然视线进行确认。此外EASA规定,当飞行员使用EFVS时,不允许降低决断高度(DA 或最低下降高度(MDA),只允许减少跑道视程(RVR)。

 

9.2 合成景系(SVS)

HUD支持合成视景系统。SVS视景在飞机航电设备内部产生,以飞机的位置和姿态为基 准,并以存储的地形、跑道、障碍物数据库为基础。SVS图像覆盖了飞行员通过HUD看到的 真实世界,也会提高夜间和低能见度条件下情景意识。

 

9.3 精密近程序(APV)

HUD作为主要飞行信息显示的一部分,重复显示了航空器机载飞行控制系统(FCS)提供 的飞行指引信息。利用HUD上显示的航空器飞行控制信息时,也包括对类精密进近程序在内 PBN运行数据的监控,确保航空器持续保持PBN运行精度要求。

 

飞行指引仪以及与APV运行相关的信息,以引导提示的形式出现在HUD上,而该引导提 示的设置也考虑了飞行航迹符号。HUD也显示飞行指引和自动驾驶工作状态,包括APV过渡 模式到捕获模式。与PFD上的显示方式相同,在HUD上也能显示与APV相关的警告信息(例如 偏离正常轨迹)。


 

9.4 GBAS着(GLS)

HUD 提供内部产生的飞行指引命令,允许 III 类条件下的进近、着陆、滑行。目前这 些飞行引导命令利用的是 ILS 导航信息,然而也可以将 HUD 配置成利用 GLS 信息实现其指 引功能。


 

 

第十章 HUD 线图的修

 

本文件为中国民航HUD应用路线图第一版,将根据需要公布本路线图的更新版本。中国 民航局欢迎对本路线图提出建议和意见。


 

 

附件 A:HUD 术简

HUD在各飞行阶段为驾驶员提供增强的情景意识和状态管理能力减少了驾驶员在飞行 中频繁俯视看仪表的动作,使其可以始终保持平视飞行。HUD上所有关键的飞行信息都与驾 驶员外部视野保持正形投影,使驾驶员在任何跑道、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。

ICAO 附件6认可了HUD运行特点和对安全效益的作用。不同的HUD产品在功能上略有区 别。本附件以美国罗克韦尔柯林斯公司HUD/HGS和法国泰雷兹公司的HUD为例,具体阐述HUD 在飞行安全方面和运行方面的优势。

HUD/HGS利用高度完整的计算机架构,收集并评估重要的飞行数据,比如姿态、空速、 高度和导航设备信息等,从而计算出指引着陆的信息。适当的时机,HUD/HGS也显示特别的 符号组,帮助驾驶员对各种紧急情况做出迅速、准确的反应。

在各个飞行阶段,HUD/HGS可以用作全天候的飞行显示器,其优势是增强情景意识和提 高飞行品质。根据最新研究结论,在所有民航起飞和着陆事故中,68%的事故可以通过使用 HGS避免或降低事故危害程度。

HUD/HGS通常由下列主要的航线可更换组件(LRU)组成:合成显示器、头顶部件、计 算机、系统信号牌、控制面板。

 

附件A -1 HGS系统组件

 
  说明: 4000 LRU w HCP Nov 08.jpg


 

HGS 的安全优势

保持平视起飞

HGS给驾驶员提供这样的能力,即在不需要低头观察传统仪表的情况下完成起飞动作。 这样的安全水平是传统仪表所不能达到的。在高速滑跑时,即便是以最快的速度扫视一次 下部传统仪表也会导致与外部世界的视景中断,而驾驶员必须花费几秒钟才能恢复该情景 意识。在低能见度运行中尤其是这样。在已经收到的很多使用HUD起飞的事件报告中,驾驶 员因为在起飞中不用向下看,避免了飞机被外来物危险接近或者跑道上的交通冲突。

实行低能见度起飞(LVTO

LVTOHGS的一个特有功能,它可以提供给驾驶员使用HGS指引来引导起飞的能力。当 实施低能见度运行时,驾驶员可以获得最低可用的起飞最低标准。驾驶员通过把地面滑跑 符号放在航向道引导提示符上来跟踪航向道引导。

使用性延伸的下滑道

 

附件A -2 HGS延伸下滑道

 
 

AⅢ模式下,延伸的下滑道是这样计算的,即利用惯导地速和参考下滑道来确定一个

参考垂直速度,该速度被整合后给出一个参考高度,该高度对沿着地面轨迹飞行方向的下 滑道波束的中心作参考。参考高度在140英尺处被初始化,之后被连续计算,并与飞机的修 正后的高度相比较来产生垂直偏差的指示在初始化处存在的下滑道偏差被包括在计算中。 从初始化处即140英尺处开始的四秒钟内控制逻辑线性地消除下滑道偏差并且逐渐忽略延


 

伸的偏差。对于大多数飞机,这种逐渐化过程导致在仅低于100英尺AGL(比地面高)处就 完全把下滑道偏差从垂直引导计算中去消除。

精确的目视进近下滑角指示

下滑道参考线在所有进近模式中都可被驾驶员使用,选择范围是0.00到-9.99度,并 且有能力建立一条目视下降轨迹到任何跑道上,该参考线在没有装备下滑角度指示器的机 场特别有用。在夜间进近到没有VASI(目视进近下滑道指示器)或PAPI(精密进近下滑指 示器)或类似设备的跑道,即黑洞进近,是特别困难的,并造成了很多CFIT(可控飞 行撞地)事故。有下滑道参考线的HGS就减少了在这些进近中的不安全事件。

 

示起跑道剩余

对于起飞,在下列情况下 HGS 会显示跑道剩余长度:

l   HGS模式是PRI(主模式)

l   两个VHF/NAV接收器都被调谐到同一个有效的ILS频率

l 飞机对正跑道(航向道偏差小于1个点并且磁航向在MCP(模式控制面板)选择的航 10度以内)

l 跑道长度范围为7500英尺-13500英尺 跑道剩余长度数值被初始化为HCPHGS控制面板)跑道长度减去150英尺,因此在HCP

上输入的跑道长度数值应该对应于从对正跑道起的剩余跑道距离(即:对于一个在跑道中 部的起飞,只有在转入点之后剩余的那部分跑道才能被输入)。假设开始时的150英尺地面 滑跑距离是从0加速到20海里/小时所需要的使用这个假设是因为在低速时IRU(惯导组件) 的地速输出是不准确的,而在起飞滑跑前当飞机在跑道入口处等待时,这种不准确性可能 导致跑道剩余长度被错误地计算递减长时间的地速低于20海里/小时的初始地面滑跑将导 致在跑道剩余长度显示中出现一个相应的错误。当地速大于20海里/小时的时候,HGS持续 计算跑道剩余长度,即把IRU(惯导组件)地速的积分结果从其数值中减去。跑道剩余长度 将被持续显示直到飞机离地,或者在RTO(中断起飞)中减速到小于20海里/小时,或者如 IRU地速变得无效。

 

AⅢ模式

AⅢ模式进近中,HGS根据飞机的几何形状,以及ICAO附件10关于在II类和IIIILS 设施上跑道入口穿越高度的限制(5060英尺AGL),探测主起落架是否穿越跑道入口。如 果考虑在IILS装备上的AⅢ模式操作(例如,在IILS上的II类运行)并且跑道入口穿越 高度少于50英尺或大于60英尺,在跑道剩余长度读数中应考虑相应的误差。由HGSAⅢ模 式提供的引导和监控,确保在跑道入口处飞机的下滑道偏差在2点以内。由于这个原因,跑 道剩余长度仅在AⅢ模式进近后的滑跑时显示。


 

主起落架至下滑道发射器的距离的计算是基于轮毂高度下滑道偏差HCP参考下滑道、 俯仰姿态、以及下滑道天线相对于主起落架的几何关系。

 

附件A -3 AⅢ模式进近下滑道偏差

 

 
 

下滑道波束

跑道入口

 

HGS计算出的主起落架至下滑道发射器的距离为1050英尺的时候就假设飞机在跑道 入口之上。跑道剩余长度数值被初始化为HCP跑道长度,并且以起飞中的同样的方法递减, 即对IRU地速积分计算。对于着陆,在HCP上输入的跑道长度应该是跑道入口之后的可用着 陆长度。

 

附件A -4 跑道剩余长度

 

跑道长度 ∫ IRU 地速 dt

ay Length - òIRU Ground S


 

跑道剩余长度读数在接地时立即显示,并且一直显示直到IRU地速小于20海里/小时或者飞 机从跑道脱离(即航向道横向偏差大于80英尺,并且磁航向与MCP选择的航向间的角度大于 15度)。在穿越跑道入口后IRU地速变得无效的情况时,跑道剩余长度读数消失。

防止擦机尾

附件A-5中擦尾俯仰极限“ ”符号开始显示并与飞机参考符号相比较,表示 飞机正处于或接近擦尾的俯仰极限。如果该擦尾符号与飞机参考符号相接触,就会发生擦 尾现象。在起飞中(包括在接地和复飞中)该擦尾俯仰极限符号显示距离擦尾的俯仰角裕 度。如果飞机俯仰角度接近擦尾角度或者在起飞抬前轮(低于10英尺AGL)时俯仰角速度过 大,擦尾俯仰极限符号就被显示。

附件A-6中,在着陆中擦尾警告信息表示如果继续增加姿态就会擦尾。在进近中,在 轮毂高度低于100英尺时擦尾监控功能自主启动,直到飞机接地。

 

附件A -5 擦机尾符号

 

 
 


 

附件A -6 擦机尾告警

 
  说明: Description: BOE'G05

 

直观的能量管理

飞机沿着飞行轨迹的惯性加速(或减速)是由飞行轨迹加速度符号“>”来表示的。该 符号表示所有影响飞机的力的总和,包括推力、阻力、以及飞机正在穿过的气流,该符号 由惯性参考系统无延迟地提供并被显示。

在飞行中,飞行加速度符号被放在飞行轨迹符号的左边。当飞行轨迹加速度符号高于 飞行轨迹符号的机翼时,飞机在加速;当低于飞行轨迹机翼时,飞机在减速。要保持稳定 状态(既不加速也不减速),飞行轨迹加速度符号必须放在指向飞行轨迹机翼的位置,它 可以被用来很有效地控制速度或飞行轨迹角度。

 

附件A -7 飞行轨迹加速度符号

 
  说明: power


 

该信息的独特应用是使得驾驶员在所有状态和条件下很精确地控制飞机速度。 除了飞行中的能量管理HGS还以自动刹车系统算法的方式提供减速管理该算法在HGS

计算机中独立运行。由于增加了跑道剩余长度,现在驾驶员拥有很直观的方法来监控和管 理起飞和着陆时飞机在跑道上的减速率。

有效应对风

该符号提供一个飞机可能或已经进入风切变的指示。风切变警告信息显示在飞机参考 符号的正上方并且由“WINDSHEAR”这些字母组成。风切变警告信息的显示是GPWS(近地警 告系统)探测到风切变后的显示之一。

 

附件A -8 风切变告警

 
 

快速识别非正常姿态并改出

HGS的非正常姿态(UA)显示是用来帮助驾驶员识别并改出。UA图符集是以类似于姿态 指引仪(ADI)的方式显示姿态信息。根据飞机的姿态,该非正常姿态图符集被自动启动或 停止。当UA图符集在工作时,UA图符集取代当前选择的运行模式图符集(HCP继续显示当前 选择的运行模式图符集、状态和数据输入功能)。该显示非常直观,因此驾驶员能够立即 对飞机的不正常姿态做出反应,而不需要观测后再判断的过程。


 

附件A -9 非正常姿态显示

       
  说明: HGS4000 - Unusual Att  
 

 

柔和响应空中交通防撞系统决策咨询(TCAS/ RA

 

TCAS/ RA告警中,HGS会显示一组直观、易于理解的符号,让驾驶员柔和地进入明确 指定的安全指示框内并避免进入非安全区,而无需低头观察传统仪表。

 

附件A -10 TCAS决策咨询

 
  说明: TCAS Resolution II


 

HGS的运行优势

目前世界上的许多民航当局都批准了HGS专有的运行标准。下面是中国民航批准的HGS 低于标准I类运行的标准(参考AC 91-FS-2010-03R1)。

 

 

-HGS RVR

最低运行标准

-HGS 最低

决断高(DH

HGS RVR最低

运行标准

HGS最低

决断高(DH

CAT I ILS

550m

60m

450m

45m


 
 

中国民航平视显示器应用路线图 V1.3                                                                                                                         (草案)

 

 

附件 B:

APV                类精密进近程序

 

CAAC             中国民航局

 

CAT                ILS 类别(即:CAT I, CAT II, CAT III

 

EVS                增强视景系统

 

GBAS             地基增强系统

 

GLS                GBAS 着陆系统

 

HUD               平视显示器

 

HGS                平视指引系统

 

ILS                  仪表着陆系统

 

LRU                航线可更换组件

 

RA                  决策咨询

 

SVS                 合成视景系统

 

TCAS              空中交通防撞系统


附件: