平视显示系统在波音737NG上的应用与维护特点
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摘要： 平视显示系统（HUD System， Head-up display system）是一种以光电技术为基础的新型航电技术，现已越来越广泛地应用于民用航空领域。文中全面诠释了HUD系统的组成与功能，并介绍了该技术在波音737型飞机上的应用，阐述了新技术应用下的维护特点。文章最后还指出了该技术的发展方向和展望。
Abstract： Head-up display system is a new type of avionics technology by taking electrooptical technology as the foundation， which has been widely used in the field of civil aviation. This paper explains the composition and function of HUD system， introduces the application of this technology in the Boeing 737 aircraft and expounds the characteristics of maintenance under the new technology. At the end of the paper， the development direction and prospect of the technology are also pointed out.
关键词： 平视显示器；光电技术；显示系统
Key words： head-up display；electrooptical technology；display system
中图分类号：V243.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）31-0122-03
0 引言
传统的仪表指示系统，以波音737ng飞机CDS通用显示系统为例，在布局上呈T字形结构以集中飞机状态参数。在整个飞行过程，尤其起飞和降落期间，飞行员在操纵飞机同时，眼睛需要不断地察看显示器，又要不断地观察窗外，显示器和窗外视景交替切换，容易产生瞬间视觉中断。
平视显示（Head Up Display，HUD）最早是应用在战斗机上的一项技术[1]，它将各种飞行参数和武器瞄准信息等以字符和图像的方式通过准直光学系统，投影到飞行员眼中。飞行员只要保持直立坐姿，双眼平视前方的HUD玻璃合成仪，就能实时观察到飞机前方飞行环境，又能清晰地获取大部分重要飞行信息，大大增强了飞行员情景意识和飞机状态统筹能力。本文工作主要介绍该系统的组成和功能，介绍该技术在波音737飞机上的应用和维护情况，并指出该技术的未来发展方向。对广大机务工作者在进行波音737飞机维护时提供一些参考建议。
1 波音737NG 平视显示系统组成和功能应用
HUD System平视显示系统，基本组成如图1所示，通过HUD计算机归集飞机各系统重要飞行参数，处理发送到OHU头顶投影装置，转换成单色光信号投射到前方的玻璃合成仪，同时，外界视景透射穿过玻璃合成仪，图像叠加，形成带飞行参数的视景合成体。
波音737NG HUD SYSTEM 平视显示系统选装单系统[2]，HUD装在机长一侧，具体组成如图2所示。
2 波音737NG 平视显示系统显示新特点
波音737NG平视显示系统获取了和传统仪表系统一样重要的关键飞行参数[3]，如图3所示，包括主飞行显示PFD和导航显示ND上显示的飞行信息、飞机空速、地速、姿态、高度、航向等内容。
波音737NG平视显示系统还会利用自身计算机处理和生成一些重要飞行数据和指引信息，显示出一些传统仪表无法显示符号和数据，包括：风切变改出、剩余跑道长度、防擦机尾、飞行矢量数据、加减速度提示、飞行引导提示符等。
在合成仪上显示的关键飞行符号，关系到飞机安全飞行，如图4所示，HUD计算机内部设立一个独立模块-系统监控模块，来监控关键飞行符号显示状态，监控飞行符号在合成仪显示位置。
3 波音737NG 平视显示系统维护特点
平视显示系统作为光电结合的技术应用，系统维护方面也有它自身的一些特点。
首先，可以通过HUD计算机对整个系统部件监控和测试，如图5所示，HUD计算机以故障灯形式呈现。
其次，可以通过HUD控制面板、MCDU 来进行HUD系统交互测试，如图6所示，在测试的过程，HUD控制面板和MCDU呈现测试状态信息。同时，玻璃合成仪会调出测试页面。
如图7所示，测试页面分为10个项目页[3]：①软硬件件号；②HUD系统起飞或进近引导能力；③记录故障；④传感器数据；⑤存在故障；⑥HUD计算机模块件号；⑦飞机识别信息；⑧HUD显示测试；⑨操作构型；⑩软件装载。
在维护系统时，更换系统组件或遇见软件故障，需要执行软件装载[3]，如图8所示，可以选择测试页面项目10，给HUD System装载OPS操作软件和OPC构型软件。
4 HUD System发展和未来技术展望
4.1 波音787 HUD System
出厂配置双平视显示系统，机长和副驾各一套。作为综合模块化应用最大化的波音787，PDS主显示系统整合统筹管理下视显示系统和平视显示系统[5]。
如图9所示，波音787显示功能由CCR柜内DCAF-功能执行，完成飞机数据收集、数据处理计算，控制信号输出到图片产生卡GG，GG负责数据转换成显示信号，分别送到下视显示器和平视显示系统。显示系统的测试和监控由CCR柜内CMCF-中央维护计算功能负责。
4.2 增强视景系统（EVS）
EVS能够显示真实外部实景的视频图像，该图像由红外（IR）传感器（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）[6]。EVS图像可单独使用，也可与HUD融合使用，通过平视合成仪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。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。
4.3合成视景系统（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[6]。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。
参考文献：
[1]杨宁，董海涛，杨忠.平视显示器的装机工程设计研究[J]. 电光与控制，2007，14（2）：117-118.
[2]BOEING 737 Training Manual， BOEING PROPRIETARY.
[3]潘少永.平视指引系统及其在民用飞机中的应用[J].民用飞机设计与研究，2007.
[4]Head-up Guidance Systems， Rockwell Collins PROPRIETARY， 2016.
[5]BOEING 787 Training Manual， BOEING PROPRIETARY.
[6]中国民航平视显示器（HUD）应用路线图，草案V1.3，中国民用航空局.