提问人：房中华
引言：目前，平视显示系统在现代民航运输飞机上的应用已越来越常见。 其优势是能够使飞机驾驶员保持平视状态，减少在飞行中频繁俯视看 仪表的动作，增强其在各飞行阶段的情景意识和状态管理，从而提高 飞行品质。借助它，飞机驾驶员可以飞出完整的飞行剖面线。 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
用平视显示系统避免或降低事故危害程度。
1.HUD技术简介
平视显示器（Head-up Display ，HUD），是一种利用计算机技术和 光电投影技术将飞行数据信息集成投射到飞机驾驶员正前方的透明显示组件上的显示器。HUD上所有的关键飞行信息都与飞机驾驶员外部视野保持正形投影，通过与飞机外界实景叠加，飞机驾驶员能够跟随HUD指引飞行。期间可随时根据数据指示修正飞行状态，精确控制状态参数、准确预测接地点，有效防止各类天气条件下的飞机平飘距离过长和低空大坡度事件，实现精细化飞行。
平视显示着陆系统（Head-up Display Landing System，HUDLS），是一种具备飞机进近着陆和复飞引导能力的平视显示系统，在飞机整个进近、着陆或复飞阶段都能够提供平视显示引导。
平视指引系统（ Head-up Guidance System，HGS），是由著名的 航空电子设备生产商美国罗克韦尔 ·柯林斯（Rockwell Collins）公司研发生产的一种飞机平视显示着陆系统，并被其注册商标（HGS® )。HGS 4000型平视指引系统可以为飞机驾驶员提供以下飞行信息：飞机姿态、高度、空速、导航数据、飞行路线、惯导飞行路线以及飞行指引。另外，在适合的时机还会显示特别的符号组， 帮助飞机驾驶员对各种紧急情况做出迅速、准确的反应。
2.HUD 技术在民用飞机上的应用
在民用飞机上使用平视显示器（HUD）技术具有以下优势：①增强飞行情景意识； ②减少飞行技术误差； ③有助于实施稳定进近； ④ 减少重着陆和擦机尾事件的发生； ⑤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； ⑥改善全天候运行和航班正 常性； ⑦提高对能源状况的感知能力，改善能源管理； ⑧提供着陆减速信息，减少制动组件磨损； ⑨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。
正常机场最低运行标准分别为起飞 RVR（跑道视程）400 米和降 落 RVR（跑道视程）550 米。使用平视显示器（HUD）运行的最大功 能是可以降低着陆和起飞的最低天气标准，实现低能见度下的飞机起 飞和降落，保证航班正常运行。机载的平视显示器（HUD）系统与可 靠的仪表着陆系统（ILS）以及低能见度运行程序相结合， 经民航局特 殊批准后，允许航空器的运营人在 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。也就是说，通过使用 HUD 运行， 航 空器的运营人可以执行 RVR200 米起飞和 RVR350 降落的特殊Ⅱ运行
标准。
目前，除波音和空客两大干线飞机巨头研制生产的系列干线客机 已基本安装平视显示系统外，在支线航空领域，庞巴迪宇航集团研制 生产的 CRJ 系列和巴西航空工业公司研制生产的 ERJ 系列飞机也逐渐
将平视显示系统列为必装设备。
对于中国民航来说，近年来随着航空运输量的持续快速增长，天气、机场设施等因素给飞行安全带来巨大挑战。在此形势下，为了提高航空安全水平，改善飞行品质，确保持续飞行安全，提升机场运行保障能力，提高航班正点率，增进社会效益，加快推进航行新技术——HUD 的应用具有重要作用和积极意义。目前， 在国内率先采用平 视显示系统的航空公司包括山东航空公司和厦门航空公司等，已使用的机型包括： CRJ200/700 、EMBRAER170/790 、B737-700/800、EMBRAER ERJ 145 等。
3.HGS 系统工作原理
HGS可以选装单套或者双套使用。综合考虑系统的实用性和经济性因素， 山航B737-700/800飞机全部选装单套HGS，故这里以单套选型为例进行说明。
3.1 HGS组成部件
HGS 4000 型平视指引系统主要包括以下五个航线可更换件（LRU）： HGS 计算机（HC）、头顶组件（OHU)、组合器（Combiner）、HGS 控制面板（HCP）、HGS 信号牌面板（HAP）。
(1)HGS计算机 (HGS Computer,HC)
HGS 计算机安装在电子电气 (EE)舱中，包括电源供应和驱动头顶组件的阴极射线管 ( CRT) 的信号放大、失真和几何校正的线路。
(2)头顶组件 (Overhead Unit,OHU)
头顶组件安装在左座的头顶，它包括阴极射线管 CRT 、LCD 显示 器和把符号图像投影到组合器上的光学投影设备，另外也包括组合器显示的亮度控制的电子线路。
(3)组合器 (Combiner)
组合器安装在左前风挡玻璃的上底梁机构，包含组合显示各类飞行符号的光学元件COE。
(4)HGS控制面板 (HGS Control Panel,HCP)HGS 控制面板 (HCP) 安装在后中央操纵台(P8)上。
(5)HGS 信号牌面板（HGS Annunciator Panel ，HAP）
HGS 信号牌面板安装在副驾驶的仪表面板上，有两种信号牌面板可供选装，一种是离散式六位面板信号牌，一种是数字式 HGS 信号牌面板。
3.2 工作原理
HGS 计算机（HC）提供飞机各种传感器的信号输入接口， 从航 空器传感器和设备中接收输入数据并且把此数据转换成符号，输出水 平、垂直、偏离信号以及亮度控制信号给显示屏。另外它也监控整个 系统，并且通过大量的自检（BITE）、输入确认和进近监控处理来监控进近性能。
头顶组件（OHU）的中转透镜可以聚焦飞行符号在目视的无穷远处。组合器（Combiner）可以反射从头顶组件投射来的光线，使得飞 机驾驶员在看风挡玻璃的同时可以光学地显示各类飞行符号。实际上， 它相当于一个波长选择镜，可以反射阴极射线管 CRT 的颜色（符号）而同时让其它的颜色透过玻璃。HGS 控制面板（HCP）用来选择 HGS 操作模式，设置下滑角度、跑道长度和标高以及测试和故障灯光提醒。HGS 信号牌面板（HAP）在三类进近、着陆以及滑跑操纵中为副 驾驶提供 HGS 的状态和警告显示， 包括： AIII 模式，滑跑和起飞指引，进近警告以及 HGS 故障提醒。
综合来讲，HGS在驾驶舱的前风挡内侧安装一块平视显示镜，利 用光电技术和计算机技术，将飞机状态数字化信息集成投影投射在无 穷远处并与外界视景正形叠加为飞机驾驶员提供各种关键飞行参数。 通过在飞机驾驶员正前方向视野范围内显示飞行信息，使其从俯视传统仪表的姿势中解脱出来，在飞行过程中保持平视飞行状态。
在各个飞行阶段， HUD 可以用作全天候的飞行显示器。选装单套 使用时， 一位飞机驾驶员(一般为机长)使用HUD, 另一位飞机驾驶 员(一般为副驾驶)监视常规的仪表着陆系统。选装双套使用时，另 一位飞机驾驶员(一般为副驾驶)监视第二显示器上的偏差。不过， 由于第二显示器上的符号标志是由旁路了HUD计算机的数据产生的， 所以它与透过风挡看到的实景不一致。然而，它所显示的数据处于监测状态之下，能够确保将误引导概率下降到10⁸ 的数量级。
3.3 操作模式
HGS 4000型平视指引系统 HGS 主要包含五种操作模式，总结如下：
由HGS 计算机或者DFCS 计算出的飞行指引指令在显示屏上显示， 指引源取决于何种生效的 HGS 方式。当飞机处于低能见度起飞， HGS 处在 AIII 模式或者主飞行方式时， 指引指令由 HGS 计算给出；滑跑模式时，指引指令也由 HGS 计算给出； 当 HGS 处于其它的方式，比 如：在 IMC 方式， 指引指令由 DFCS 给出。而在 VMC 方式下，没有指引指令给出，显示屏上显示限制信息。另外,在 AIII 模式和 IMC 模式下，允许显示相同的格式。
4 HGS 常见故障排除及飞机放行
4.1 进近时出现 APCH WARN 或 NO AIII
进近时出现APCH WARN或NO AIII信息可通过自检功能查找相关的故障历史。
故障历史一般分两类，一类是直接显示的故障代码，例如FC80;另一类是外部设备和操作原因，如LOC EXECEED 、RAL2INVALID、AUTO LAND LAND2/.LAND3 ENGAGE。因为HGS的AIⅢ模式对于机载设备和地面设备要求都比较严格，所以大部分故障历史都是间歇性的， 一般是由外部原因导致的。为减 少误拆，故障隔离手册 (FIM) 对这些故障的处理大部分都是先做自检，如果自检能够通过就可以认为是间歇性故障。并且，由于地面无 法模拟空中实际情况，航班过站处理类似故障时，若自检测试正常，可协调机组继续使用，以便于航后能够确认故障是否属于间歇性故障。在故障历史中， EFFECT 列表示故障现象， FAULT 列表示故障原因。排故时要根据机组反映的故障现象找对应的故障原因。
例如：B-5650飞机落地后机组曾反映进近时HGS信号牌面板（HAP）上的NO AIII灯亮，查看故障历史对应的原因是AUTOLAND LAND2/LAND3 ENGAGE，故障隔离手册（FIM）对此无解释，但在维修手册（AMM）系统描述部分（SDS）中有句话：“When LAND2/LAND3 mode is entered, HGS AIII is disabled.” 也就是说有LAND2/LAND3 自动着陆功能的飞机进近时衔接双通道自动驾驶， 自 动着陆功能就会生效， HGS AIII将失效， 此时若使用HUD将出现NOAIII警告。
4.2 HGS FAULT 灯亮
此故障灯亮表示 HGS 系统存在故障，此时在 HGS 计算机前面板 会有相关故障灯亮，若按压 TEST 在 HGS 控制面板也会有故障代码，
如下图：
而且，在故障历史里也会有相关故障代码，复位跳开关若自检通过可以认为是间歇性故障。另外，有些飞机调节HGS 亮度时会点亮HGS 控制面板的FAULT 灯， 自检有FC81 故障代码，此代码故障隔离手册(FIM) 指向HGS combiner, 但更换combiner 和computer 均无效，有时重装一下计算机故障就会消失。 排故工作中发现只有亮度旋钮在某个位置时才会点亮故障灯，而其他位置正常不影响使用。因此，怀疑是设计缺陷导致。
4.3 HGS 出现稳定故障
飞机过站 HGS 出现稳定故障可以参考“MEL34- 44 平视指引系统(HGS)” 进行放行：除了HGS 运行外，只要程序不要求使用，可以 不工作。系统不工作时，机务人员需要及时通知签派和飞行机组，不 能进行HGS标准运行，并在HGS 屏显组件上放置“HGS 不工作”标牌，
飞行机组不能使用飞行指引系统作为飞机进近的参考，也不得进行HGS 标准运行。系统恢复工作后，机务人员应及时通知签派， 即时恢
复规定的运行标准。
5 结语
加装平视指引系统（HGS）可以为航空公司带来可观的经济效益， 如增加飞行安全性能、 减少能见度低造成的航班延误、提高航班正点 率和飞机利用率、减少飞机耗损等，但同时也增加了飞机引进时的购 机成本、飞机系统的维护费用和维护工作量。正确掌握 HGS 的常见故 障信息及其处理方法，正确放行飞机，对于降低维护成本、减少航班
延误具有十分重要的作用。
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山航培训部飞行培训中心 赵树成
本文已发表在《现代制造技术与装备》2016年第10期，现在略有修改。
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