聚焦智慧民航 | HUD：科技“复眼”为飞行护航

百科 2025-01-08 21:03 北京

冬天，一个热“雪”沸腾的季节。傍晚时分，雪花飘落在机场跑道上。对旅客来说，与雪天不期而遇令人感到兴奋。对飞行员而言，这份浪漫却暗藏挑战——在能见度较低的复杂天气下驾驶飞机，难度势必显著增大。此时，飞行员必须依靠各类设施设备以及精湛的飞行技术确保飞行安全。

除了冬季的暴雪天气，大雾、雷雨、沙尘以及夜间飞行也会导致能见度降低，对航班运行造成一定影响。为了在确保飞行安全的前提下更好地满足旅客对航班正常性的需求，中国民航不断引进新技术和新设备提高飞行品质，平视显示器（Head-Up Display，简称HUD）就是其中之一。

这项航行新技术能够将关键的飞行信息投射到飞行员正前方的“透明显示屏”上，使飞行员无须频繁低头查看仪表，便能准确掌握飞机的状态和位置，有效减少低能见度条件下的操作失误风险，从整体上提高安全水平和航班正常性。同时，随着科技的进步，在新的发展阶段，HUD也有望成为民航飞行迈向智能化的重要入口之一。

更清晰的视野

HUD就像是给飞机装上了复眼。这项技术能够实时向飞行员提供多维度的关键信息，帮助其更加准确地判断飞机位置和状态，从而在减少飞行技术误差、减少重着陆和擦机尾事件以及改善全天候运行等方面发挥显著作用。

“低头不见抬头见，航班正点随心愿。抬头不见回头见，复飞备降早决断。”这首小诗是两位民航业内人士在HUD试飞时描述其功效对答而作的。平视显示着陆系统（Head-Up Display Landing System，简称HUDLS）是一种脱胎于军用飞机光学瞄准镜的飞行引导系统，能够将包括地面导航和飞行姿态在内的飞行信息投射到飞行员正前方的平视显示器（HUD）上，使其在保持平视状态的同时，兼顾仪表参数和外界目视参考物，辅助飞行员根据相应要求完成人工着陆、人工起飞或与自动驾驶相结合的混合着陆。

HUD能够将关键的飞行信息投射到飞行员正前方的“透明显示屏”上

在民航领域，HUD通常有两种，一种是具备独立引导能力的HUDLS，另一种是使用经批准的与自动飞行控制系统（Auto Flight & Control System，简称AFCS）耦合的HUD系统。作为一项航行新技术，HUD就像是给飞机装上了复眼，能够实时向飞行员提供多维度的关键信息。中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所（以下简称“中航工业光电所”）HUD工程师介绍，除高度、速度、姿态、导航等常规主飞行信息外，HUD还能提供高精度飞行指引和特有的态势感知符号，帮助飞行员准确判断飞机位置和状态，从而减少飞行技术误差、减少重着陆和擦机尾事件等风险。

从上世纪80年代起，HUD开始应用于民航运输领域。2005年，山东航空率先在飞机上安装了HUD，成为该技术在我国应用的起点。2014年，HUD应用再上新台阶，民航局批准山东航空使用HUD在济南、青岛机场实施RVR200米起飞，以有效突破两个机场冬春季大雾天气下的放行瓶颈。

夜幕下运行的机场

此后10年间，越来越多的航空公司将HUD引入驾驶舱，这项技术持续在民航领域发挥重要作用。进入新发展阶段，科技的进步以及市场环境的变化给HUD应用带来了新的机遇和挑战。为适应这些变化，2024年12月19日，民航局飞行标准司发出《使用平视显示器（HUD）运行的评估与批准程序》咨询通告（以下简称《咨询通告》）征求意见稿，通过提供更加明确、具体的指南，满足航空公司根据自身情况灵活选择和高效使用HUD技术的需求。

在业内专家看来，HUD有助于实现航空公司、飞行员和旅客三方共赢。其中最重要的一点是，这套精密光学系统设备可以帮助飞行员看得更清楚、看得更准确、看得更明了。

对旅客来说，HUD所带来的好消息是能在一定程度上提高航班正常性。根据相关规定，安装有HUD机载设备的飞机，配合可靠的仪表着陆系统（ILS）和相应的地面运行程序、低能见度运行程序，经局方特殊批准后，航空运营人可在Ⅰ类仪表着陆地面设施上实施特殊批准的Ⅰ类、Ⅱ类运行。

“简而言之，使用HUD通常能够降低起飞和着陆最低天气标准”。业内专家表示，在有些机场遇到雷雨、大雾、暴雪、沙尘等低能见度天气时，大家偶尔会看到部分航空公司的航班顺利起降，而其他一些则不得不等待天气好转。造成这种差异的原因之一，可能正是飞机是否安装有HUD机载设备。“与没有安装此类设备的飞机相比，安装了HUD的飞机可以降低对地面设施的要求，在某些机场实现低能见度运行，减少航班延误和旅客滞留”。

大雾天气下，HUD叠加EVS的辅助成像

对航空公司和飞行员来说，HUD所带来的更大效益则是安全裕度和飞行品质的提高。在2012年发布的《平视显示器应用发展路线图》中，HUD的应用优势被总结为增强飞行情景意识，减少飞行技术误差，有助于实施稳定进近，减少重着陆和擦机尾事件的发生，为空中交通防撞、风切变及非正常姿态等状况提供识别和改出指引等，每一项都与运行安全密切相关。

中航工业光电所工程师介绍，HUD所见即所在的显示特点能够显著增强飞行员的情景意识，减轻机组的工作负荷。以飞机起降阶段为例。在没有HUD的情况下，飞行员需要频繁抬头、低头，通过不断切换视角兼顾高度、速度、天气以及所处环境等信息。有了HUD，这些信息都被整合到飞行员正前方的“透明显示屏”上。这块经过特殊工艺处理的高科技显示屏既能透射常规的外界可见光，又能反射特殊的投射光波，让飞行员可以同时看清飞行信息和外部视景，有效减少视线转移不当可能带来的安全隐患。

更标准的飞行

只有用过HUD的人，才能真正感受到这是一项多好的技术。我们的当务之急是抓紧时间、提供条件，让更多航空公司和飞行员把现有的HUD用起来。很多人担心，广泛应用HUD会让飞行员产生依赖。但实际情况恰恰相反，HUD可以帮助飞行员训练出更标准的飞行。

一次次视线转移看似微不足道，实则对飞行员判断飞机姿态、离地高度以及下降速度等至关重要。可见，提高飞行品质，不仅需要先进技术装备的支持，更需要飞行员保持良好的“飞行感觉”，而这种敏锐的感知力往往来自日复一日的规范飞行。

使用过HUD的飞行员，都对其精确引导能力印象深刻。在平视显示器上，“大圈”和“小圈”是两个重要的飞行引导符号，前者代表飞机的实际飞行轨迹，后者代表目标飞行路径。通过“大圈套小圈”的方法，飞行员可以直观判断当前状态与目标路径的偏差，从而高效、安全地进行飞行操作。

“在飞机的起飞和着陆阶段，HUD能够给飞行员提供标准的轨迹指引”。回忆起多年前首次进行HUD训练时的经历，一位飞行员告诉记者，为了帮助学员建立对HUD设备可靠性的认知，教员往往会在模拟机上设定一个极限条件，如能见度为零的运行环境，并要求学员在HUD的引导下完成着陆。“在这种能见度条件下，除了HUD上的信息，什么目视参考都没有。但是在训练结束复盘时，我发现自己完成了一个非常标准的着陆”。

HUD在公务机上的应用

“只有用过HUD的人，才能真正感受到这是一项多好的技术”。民航局飞行标准司工作人员告诉记者，当务之急是抓紧时间、提供条件，让更多航空公司和飞行员把现有的HUD用起来。

HUD不仅是一项高效的飞行辅助工具，从长远角度来看，对于提高整个民航业的安全教育水平也具有重要价值。“很多人担心，大规模应用HUD会让飞行员产生依赖，影响其驾驶水平。但实际情况恰恰相反，HUD可以帮助飞行员训练出更标准的飞行”。民航局飞行标准司工作人员告诉记者，作为民航飞行史上的一次重要突破，HUD推动了飞行方式从姿态指引向轨迹指引的转变。它能够根据航路上的气象条件、飞机的飞行姿态以及油门能量等信息进行连续修正引导，为飞行员提供各种条件下的标准化飞行方案。“当飞行员适应在正确的轨迹上飞行时，就能培养出很好的‘飞行感觉’。一旦轨迹出现偏离，就可以快速发现并修正”。

对此，不少飞行员表示赞同。上述飞行员告诉记者，HUD是一项感知灵敏度非常高的辅助飞行技术。“与很多人预想的不同，HUD虽然工作逻辑简单，但对操作有着很高的要求。以降落为例，它能够将操作信号的灵敏度放大8倍。也就是说，在使用HUD进行引导时，飞行员需要通过更加精准的操作实现精细化飞行。为获得和保持相应的HUD运行能力，飞行员需要定期进行包括理论学习和模拟机实操在内的系统性训练”。

近年来，随着我国民航业快速发展，各类航行新技术加速普及应用，HUD逐渐成为驾驶舱的重要组成部分。民航局发布的《2023年民航行业发展统计公报》显示，截至2023年底，全行业36家航空公司、1492架运输飞机具备HUD运行能力，119个机场具备HUD特殊Ⅰ类标准，23个机场具备HUD特殊Ⅱ类标准，17个机场具备HUD RVR150米起飞标准。

在本次《咨询通告》修订之前，民航局飞行标准司邀请业内专家深入走访或联系各大航空公司，广泛听取各方对于HUD应用的需求，并有针对性地进行完善，以确保新规定更加符合现实要求。

“行业快速发展，呈现出很多新趋势。例如，随着自动着陆系统的普及，一些航空公司对于HUD应用的需求更多集中在起飞场景。再如，有人担心在习惯使用HUD之后，一旦出现设备失效该怎么办……”民航局飞行标准司工作人员表示，针对这些情况，《咨询通告》在修订时都明确了相应措施。此外，本次修订还从HUD的使用条件、航空运营人要求、机场要求、飞行员资质要求等方面进行了优化，“目的就是希望航空公司和飞行员能够更加积极地把现有的HUD用起来”。

更积极的应用

今天我们已经没有时间像过去一样，用5年~10年来推广一项新技术了。以HUD为例，当我们还在向大家解释为什么要积极应用这项技术的时候，在波音、空客的一些机型上，它已经逐步成为“标配”。

在大力推动HUD等航行新技术落地应用背后，是行业主管部门对科技浪潮重塑传统交通运输业的紧迫感与使命感。

“今天我们已经没有时间像过去一样，用5年~10年来推广一项新技术了。”民航局飞行标准司工作人员表示，“以HUD为例，当我们还在向大家解释为什么要积极应用这项技术的时候，在波音、空客的一些机型上，它已经逐步成为‘标配’。”

装有HUD设备的波音737NG

（图片来源：中航工业光电所、柯林斯宇航等）

在国内，中航工业光电所作为机载航电设备研制单位，积极追赶这股科技革命发展浪潮。其工作人员表示，“中航工业光电所是目前国内唯一的机载HUD研制单位，自2008年起参与并承担国产民用飞机的HUD研制任务，并由此踏上了国产民机航电产品研发征程”。不仅如此，为满足航空公司需求，中航工业光电所经过多年努力，研制出适配现役飞机的HUD产品，并取得了民航局颁发的民用航空器技术标准规定批准书（CTSOA）和补充型号合格证（STC），具备了为现役进口飞机加装HUD的能力。

随着时间的推移，HUD不断进步和完善。中航工业光电所工作人员告诉记者，“HUD是先进驾驶舱视景技术的核心设备。目前，HUD结合更先进的增强飞行视景系统（EFVS）、综合视景系统（CVS），可以为航班运行提供更多增益，应该是未来发展的方向。中航工业光电所有能力根据主机厂和客户需求，提供定制化的系统解决方案”。

在国产航电企业集中精力对HUD核心技术进行攻关的同时，全球知名航电企业柯林斯宇航也在开拓中国市场的过程中迈出了重要一步。2024年11月，在第十五届中国国际航空航天博览会上，柯林斯宇航与上海华模科技有限公司（以下简称“华模科技”）举行了战略合作推进协议签约仪式，双方将在华模科技生产的模拟机上开展EFVS应用的前沿探索。这意味着柯林斯宇航的HUD设备将与中国航空制造企业进一步深化合作。

“通过上游制造领域，可以看到HUD进入飞机驾驶舱是大势所趋”。业内专家表示，新技术的规模化应用，往往是对发展需求的回应。“2024年，我国航空公司预计完成旅客运输量7.3亿人次，创历史新高。我们在为行业高质量发展取得新成效而鼓舞的同时，也不能忽略运输规模持续增长与资源能力保障不足仍是行业面临的主要矛盾”。近年来，我国航空运输量持续快速增长，但基础设施资源和运行保障资源不足等问题给飞行安全带来了挑战。在此背景下，加快推进航行新技术应用，对确保民航快速发展过程中的持续安全具有积极作用和重要意义。

“在谈论新技术时，我们必须将其放在现实语境中”。业内专家告诉记者，如今，各行各业都在被加速数字化。在民航业，数字天空、数字客舱、数字机场、数字运行中心等概念已经不再新鲜。而在未来数字化的驾驶舱内，飞行员甚至可能不再需要一块额外的“透明显示屏”，因为整个前风挡就是集合了多维度信息的巨大HUD。

“进入新发展阶段，以智慧塑造民航业全新未来，势在必行、迫在眉睫。”民航局飞行标准司工作人员进一步表示，在航行新技术广泛应用之前，行业主管部门需要把路走通、把示范做成、把准备做足做好。“同时，我们不能让新技术‘躲在角落里’。只有在暴雪天气下感受过HUD的轨迹指引，在夜晚的高原机场体验过HUD+EVS热源成像……才能更加深刻地理解新技术和新设备对于提高民航安全裕度、飞行品质、航班正点率和服务质量的重要作用。对民航业来说，好的技术一定是用出来的”。（中国民航报记者王艺超）

（本文刊载于中国民航报2025年1月8日5版）

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