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
PBN
、
ADS-B
、
EFB
、
HUD/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/EVS
、
EFVS
、
SVS
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。
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。
4.3.1
政策与
标
准制定
(
1
)现有法规标准
l
《一般运行和飞行规则》
CCAR91
部
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
机
场
运行
评
估
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;
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
营
人
补
充合格
审
定
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
传
与培
训
在
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
与
HUD/EVS
航电制造商合作,了解
HUD/EVS
特性和运行安全效益;
l
向
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。
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%
的
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
PBN
、
GBAS
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。
图
5-1
中国
HUD
应用实施阶段示意图
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
。
现
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
营
人
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。
模
拟
机改造、引
进
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。
7.2.1 特殊批准的
I
类
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
准
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
在
I
类仪
表着
陆
系
统
上
实
施
II
类
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
及
责
任落
实
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。
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
图
-1 HGS
系统组件
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
)
LVTO
是
HGS
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
惯
性延伸的下滑道
附件
A
图
-2 HGS
延伸下滑道
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。
显
示起
飞
跑道剩余
长
度
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
向
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
HCP
(
HGS
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
IR
U
(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
果
IRU
地速变得无效。
AⅢ模式
进
近
在
A
Ⅲ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
III
类
ILS
设施上跑道入口穿越高度的限制(
50
-
60
英尺
AGL
),探测主起落架是否穿越跑道入口。如
果考虑在
I
类
ILS
装备上的
A
Ⅲ模式操作(例如,在
I
类
ILS
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
HGS
的
A
Ⅲ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
A
Ⅲ模式进近后的滑跑时显示。
当
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
图
-4
跑道剩余长度
跑道长度
-
∫ IRU
地速
dt
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
图
-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
图
-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
图
-5
擦机尾符号
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
图
-7
飞行轨迹加速度符号
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
切
变
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
图
-8
风切变告警
柔和响应空中交通防撞系统决策咨询(
TCAS/ RA
)
在
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
图
-10 TCAS
决策咨询
中国民航平视显示器应用路线图
V1.3
(草案)