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中國(guó)民航平視顯示器應(yīng)用路線圖CAAC中國(guó)民航平視顯示器應(yīng)用發(fā)展路線圖中國(guó)民用航空局前言 飛機(jī)平視顯示器(以下簡(jiǎn)稱HUD)是一項(xiàng)航行新技術(shù),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將地面導(dǎo)航和飛行姿態(tài)信息集成顯示在平視顯示器上,駕駛員可保持平視狀態(tài)注視平視鏡上的飛行儀表和導(dǎo)航數(shù)據(jù)跟隨HUD指引飛行。HUD平視鏡上的數(shù)據(jù)與飛機(jī)外界實(shí)景疊加,飛行員可隨時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)指示修正飛行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)精細(xì)化飛行,有效防止各類天氣條件下飛機(jī)平飄距離過(guò)長(zhǎng)和低空大坡度的事件。國(guó)際民航組織(ICAO)在附件6中確定了HUD技術(shù)的特性及其應(yīng)用,要求各國(guó)民航局利用這項(xiàng)技術(shù)改善飛行品質(zhì),提升航空安全水平。近年來(lái),我國(guó)航空運(yùn)輸量持續(xù)快速增長(zhǎng),天氣、機(jī)場(chǎng)設(shè)施等因素給保障飛行安全帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。中國(guó)民航在“建設(shè)民航強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略和“十二五”規(guī)劃中,明確指出加快推進(jìn)航行新技術(shù)應(yīng)用對(duì)確保民航快速發(fā)展過(guò)程中的持續(xù)安全具有積極作用和重大意義,并提出了總體目標(biāo)和要求,HUD是其中重點(diǎn)推進(jìn)的項(xiàng)目之一。本路線圖結(jié)合我國(guó)民航實(shí)際,提出了從2013年到2025年間的實(shí)施HUD政策和總體規(guī)劃。民航各相關(guān)單位應(yīng)組織有關(guān)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)和了解本路線圖,制定本地區(qū)和本單位的實(shí)施計(jì)劃,扎實(shí)推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)在飛行運(yùn)行中的應(yīng)用。目錄第一章 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 11.1 平視顯示器 11.2 HUD應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 11.3 ICAO建議 2第二章 路線圖目的 32.1決策和計(jì)劃 32.2溝通與理解 32.3職責(zé)與分工 3第三章 中國(guó)民航運(yùn)輸系統(tǒng) 43.1現(xiàn)狀 43.2挑戰(zhàn) 43.3未來(lái)發(fā)展 5第四章 應(yīng)用實(shí)施 64.1總體目標(biāo) 64.2關(guān)鍵任務(wù) 64.3工作內(nèi)容 6第五章 應(yīng)用時(shí)間表 85.1近期(2013-2015) 85.2中期(2016-2020) 95.3遠(yuǎn)期(2021-2025) 10第六章 航空器HUD運(yùn)行能力 116.1現(xiàn)有機(jī)隊(duì)總體情況 116.2可安裝HUD設(shè)備運(yùn)行的機(jī)型 126.3未來(lái)航空器HUD計(jì)劃 136.4機(jī)隊(duì)改裝計(jì)劃 14第七章 機(jī)場(chǎng)HUD運(yùn)行 157.1運(yùn)行現(xiàn)狀 157.2升級(jí)改造計(jì)劃 15第八章 安全過(guò)渡原則 17第九章 未來(lái)與其它技術(shù)的融合 189.1增強(qiáng)視景系統(tǒng)(EVS) 189.2合成視景系統(tǒng)(SVS) 189.3類精密進(jìn)近程序(APV) 189.4GBAS著陸系統(tǒng)(GLS) 19第十章 HUD路線圖的修訂 20附件A:HUD技術(shù)簡(jiǎn)介 21附件B:縮略語(yǔ) 30系統(tǒng)簡(jiǎn)介平視顯示器平視顯示器(簡(jiǎn)稱HUD)技術(shù)源于軍工技術(shù)。自上世紀(jì)八十年代初,HUD開始應(yīng)用于民用干線飛機(jī),并日趨成為駕駛艙的重要組成部分。HUD是一種可以把飛行數(shù)據(jù)投射到駕駛員正前方透明顯示組件上的系統(tǒng),使駕駛員保持平視姿態(tài)獲取飛行信息。典型的HUD由顯示組件、控制組件、傳感器、計(jì)算機(jī)和電源等組成,可接收機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)或飛行指引系統(tǒng)的信息,使飛機(jī)飛行航跡、慣性加速度、人工地平儀等各種符號(hào)與外部視景的相應(yīng)特征保持一致。使用HUD可降低著陸和起飛最低天氣標(biāo)準(zhǔn)。這些機(jī)載系統(tǒng)與可靠的ILS和低能見度運(yùn)行程序相結(jié)合,經(jīng)局方特殊批準(zhǔn)后,允許航空運(yùn)營(yíng)人在I類儀表著陸地面設(shè)施上實(shí)施特殊批準(zhǔn)的I類、II類、III類運(yùn)行。增強(qiáng)視景系統(tǒng)(EVS)通過(guò)圖像傳感器獲得外部景象的電子實(shí)時(shí)圖像,將信息顯示在HUD上,或獨(dú)立使用,向飛行提供跑道特征(例如:跑道照明)以及周圍地形和障礙物特征的圖像,提高夜間和低能見度條件下飛行時(shí)的情景意識(shí)。HUD和EVS的結(jié)合,是HUD發(fā)展的主要方向。HUD應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)增強(qiáng)飛行情景意識(shí);減少飛行技術(shù)誤差;有助于實(shí)施穩(wěn)定進(jìn)近;減少重著陸和擦機(jī)尾事件的發(fā)生;為空中交通防撞系統(tǒng)、風(fēng)切變及非正常姿態(tài)等狀況提供識(shí)別和改出指引;改善全天候運(yùn)行和航班正常性;提高對(duì)能源狀況的感知能力,改善能源管理;提供著陸減速信息,減少制動(dòng)組件磨損;精確預(yù)測(cè)接地點(diǎn),提供擦機(jī)尾警告、非正常姿態(tài)改出信息,改善飛行品質(zhì)。ICAO建議國(guó)際民航組織(ICAO)在附件6《航空器運(yùn)行》(第一卷)中,明確了HUD和EVS的作用和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及相關(guān)技術(shù)要求。路線圖目的2.1決策和計(jì)劃本路線圖闡述了中國(guó)民航局的決策和計(jì)劃,提出了總體戰(zhàn)略目標(biāo)和時(shí)間框架,明確了相關(guān)運(yùn)行要求,闡釋了機(jī)場(chǎng)和基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)范,分析了現(xiàn)有機(jī)隊(duì)支持HUD應(yīng)用的能力,提出了機(jī)隊(duì)改裝規(guī)劃,展望了HUD與其它相關(guān)技術(shù)的融合與發(fā)展。2.2溝通與理解HUD應(yīng)用涉及與國(guó)際民航組織和其他國(guó)家民航局之間的交流與合作,涉及與航空公司、空管、機(jī)場(chǎng)、航空器制造商以及航電設(shè)備制造商等相關(guān)部門之間的溝通與理解,增加透明度,避免重復(fù)適航和運(yùn)行批準(zhǔn)。讓所有參與者了解在本路線圖提出的時(shí)間框架內(nèi),中國(guó)民航HUD應(yīng)用的內(nèi)容、步驟和階段,滿足運(yùn)行和管理要求。2.3職責(zé)與分工為確保本項(xiàng)技術(shù)的順利推廣應(yīng)用,本路線圖規(guī)定了參與者的職責(zé)與分工。在實(shí)施過(guò)程中,民航局、地區(qū)管理局、航空公司、機(jī)場(chǎng)將按照職責(zé)與分工對(duì)HUD應(yīng)用做充分的分析并解決所面臨的問(wèn)題。中國(guó)民航局將按照HUD階段發(fā)展計(jì)劃,明確具體實(shí)施內(nèi)容。地區(qū)管理局、航空公司、機(jī)場(chǎng)公司有責(zé)任根據(jù)民航局推進(jìn)計(jì)劃,按職責(zé)與分工配合實(shí)施。中國(guó)民航運(yùn)輸系統(tǒng)3.1現(xiàn)狀總運(yùn)輸量。截至到2011年底,運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量577.44億噸公里,旅客周轉(zhuǎn)量403.53億噸公里,貨郵周轉(zhuǎn)量173.91億噸公里,國(guó)內(nèi)航線完成運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量380.61億噸公里。全國(guó)運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)完成起降架次597.97萬(wàn)架次,比上年增長(zhǎng)8.1%。飛機(jī)總架數(shù)。全行業(yè)運(yùn)輸飛機(jī)期末在冊(cè)架數(shù)1764架,比上年增加167架。通用航空在冊(cè)航空器總數(shù)達(dá)到1124架,其中教學(xué)訓(xùn)練用飛機(jī)303架。我國(guó)共有頒證運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)180個(gè),比上年增加5個(gè)。航線及運(yùn)輸航空企業(yè)。我國(guó)共有定期航班航線2290條,按重復(fù)距離計(jì)算的航線里程為512.77萬(wàn)公里,按不重復(fù)距離計(jì)算的航線里程為349.06萬(wàn)公里。運(yùn)輸航空公司共47家,其中:國(guó)有控股公司38家,民營(yíng)和民營(yíng)控股公司9飛行安全。2011年,全年發(fā)生事故征候230起,其中嚴(yán)重事故征候10起,同比下降44.4%,嚴(yán)重事故征候萬(wàn)時(shí)率為0.016,同比下降51.5%。通用航空事故征候11起,同比下降21.4%。航班正常性。航空公司計(jì)劃航班235.3萬(wàn)班,正常執(zhí)行181.5萬(wàn)班,航班正常率為77.2%。截至2011年12月長(zhǎng)期以來(lái),中國(guó)民航始終堅(jiān)持“安全第一,預(yù)防為主,綜合治理”的工作方針,不斷建立健全安全法規(guī)和監(jiān)管體系,取得了顯著成績(jī)。進(jìn)入民航“十二五”規(guī)劃以來(lái),民航基礎(chǔ)設(shè)施大幅改善,保障能力顯著提高。預(yù)計(jì)“十二五”末,民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)總數(shù)將達(dá)到230個(gè)以上,航空運(yùn)輸通達(dá)能力顯著增強(qiáng)。3.2挑戰(zhàn)中國(guó)民航航空運(yùn)輸系統(tǒng)在快速發(fā)展過(guò)程中面臨著諸多挑戰(zhàn),包括:空域受限、機(jī)場(chǎng)容量飽和、運(yùn)輸總量大幅度增長(zhǎng)、飛機(jī)機(jī)隊(duì)數(shù)量快速增加等安全運(yùn)行因素。航空公司安全壓力中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),拉動(dòng)了國(guó)內(nèi)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展,飛機(jī)和駕駛員數(shù)量大幅度增加,旅客出行對(duì)航班正點(diǎn)率的要求更高,由于天氣、流量控制、機(jī)場(chǎng)設(shè)施等原因造成大量航班延誤,航空公司安全和運(yùn)行壓力越來(lái)越大。由于考慮到運(yùn)營(yíng)成本問(wèn)題,航空公司在低能見度運(yùn)行和新技術(shù)應(yīng)用方面資金投入少;駕駛員技術(shù)術(shù)和應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形,不利天氣的能力不足,對(duì)飛機(jī)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制能力較低,使當(dāng)今安全管理和航班正點(diǎn)與效益之間的矛盾日益突顯。機(jī)場(chǎng)保障壓力目前,我國(guó)具備保障低能見度運(yùn)行條件的機(jī)場(chǎng)數(shù)量不足。當(dāng)出現(xiàn)影響飛行運(yùn)行的天氣條件時(shí),航班大面積延誤和旅客滯留等現(xiàn)象日益嚴(yán)重,使用傳統(tǒng)運(yùn)行模式對(duì)地面設(shè)施的依賴程度高,導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)運(yùn)行保障面臨很大壓力。機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施投入和地面運(yùn)行保障能力不足,按照傳統(tǒng)方式建設(shè)或?qū)F(xiàn)有I類運(yùn)行的機(jī)場(chǎng)改造成II類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)場(chǎng),資金投入量大、技術(shù)難度高。3.3未來(lái)發(fā)展未來(lái)中國(guó)民用航空運(yùn)輸總量,仍將以年均10%以上的速度增長(zhǎng)。到2020年,運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)到1400億噸公里以上,旅客運(yùn)輸量將超過(guò)7億人次,旅客周轉(zhuǎn)量在國(guó)家綜合交通運(yùn)輸體系中所占比重達(dá)到25%以上。民航航線網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)擴(kuò)大,民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)數(shù)量達(dá)到240個(gè)以上,通用航空機(jī)場(chǎng)數(shù)量也將不斷增多。
應(yīng)用實(shí)施4.1總體目標(biāo)提高航空安全水平;改善飛行品質(zhì);提升機(jī)場(chǎng)運(yùn)行保障能力;提高航班正點(diǎn)率,增進(jìn)社會(huì)效益。4.2關(guān)鍵任務(wù)在飛機(jī)和模擬機(jī)上裝備HUD,增加培訓(xùn),制定運(yùn)行程序;在機(jī)場(chǎng)公布使用HUD運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn),提高飛行運(yùn)行安全品質(zhì);在合適的機(jī)場(chǎng)實(shí)施特殊批準(zhǔn)的I類標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行;在合適的機(jī)場(chǎng)I類儀表著陸系統(tǒng)設(shè)施上,實(shí)施特殊批準(zhǔn)的II類運(yùn)行。4.3工作內(nèi)容4.3.1政策與標(biāo)準(zhǔn)制定(1)現(xiàn)有法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)《一般運(yùn)行和飛行規(guī)則》(CCAR91部);《民用航空機(jī)場(chǎng)運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施》(CCAR97部);《民用航空機(jī)場(chǎng)運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)制定與實(shí)施準(zhǔn)則》(AC-97-FS-2011-01);《使用平視顯示器實(shí)施II類或低于標(biāo)準(zhǔn)I類運(yùn)行的評(píng)估和批準(zhǔn)程序》(AC-91FS-2010-03R1);(2)修訂相關(guān)航空規(guī)章使其涵蓋HUD/EVS運(yùn)行相關(guān)的政策與標(biāo)準(zhǔn);(3)完善HUD/EVS應(yīng)用程序,獲得航空公司、機(jī)場(chǎng)公司、空中交通管制等單位的運(yùn)行支持;制定航空運(yùn)營(yíng)人和機(jī)場(chǎng)公司實(shí)施運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)的資格認(rèn)定程序;(3)確定關(guān)鍵機(jī)場(chǎng)的實(shí)施計(jì)劃,提出完成時(shí)間表,確保使用HUD的航空運(yùn)營(yíng)人在獲得運(yùn)行資格批準(zhǔn)后得以順利實(shí)施運(yùn)行。4.3.2機(jī)場(chǎng)運(yùn)行評(píng)估機(jī)場(chǎng)運(yùn)行評(píng)估主要包括以下內(nèi)容:前期評(píng)估:評(píng)估機(jī)場(chǎng)進(jìn)近航路下和起飛航段凈空、助航燈光系統(tǒng)、敏感區(qū)保護(hù)及控制、標(biāo)志標(biāo)識(shí)等;機(jī)場(chǎng)運(yùn)行:凈空處理(按需要)、標(biāo)志標(biāo)識(shí)變更、根據(jù)運(yùn)行種類編制地面程序等;導(dǎo)航、助航等設(shè)備、設(shè)施性能:滿足民航局相關(guān)規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)以及ICAO附件10《航空電信》等要求;機(jī)場(chǎng)地面運(yùn)行保障:現(xiàn)有程序符合實(shí)施HUD運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的保障要求;飛行程序:根據(jù)運(yùn)行類別要求,評(píng)估飛行程序是否滿足HUD運(yùn)行要求等。4.3.3航空運(yùn)營(yíng)人補(bǔ)充合格審定航空運(yùn)營(yíng)人實(shí)施HUD運(yùn)行,應(yīng)確保航空器安裝的HUD設(shè)備符合適航要求,制定運(yùn)行和維護(hù)程序,完成相關(guān)人員的運(yùn)行資格培訓(xùn),向局方提出運(yùn)行申請(qǐng)并獲得運(yùn)行規(guī)范的批準(zhǔn)后方可運(yùn)行。4.3.4宣傳與培訓(xùn)在HUD實(shí)施進(jìn)程中,民航局將加強(qiáng)宣傳與培訓(xùn)工作。培訓(xùn)對(duì)象包括局方、空管、機(jī)場(chǎng)、航空運(yùn)營(yíng)人等單位和相關(guān)人員。培訓(xùn)材料將及時(shí)更新,確保參訓(xùn)人員及時(shí)了解和掌握HUD的最新進(jìn)展和技術(shù)信息。各院校應(yīng)將HUD理論納入教學(xué)體系,在飛行訓(xùn)練中設(shè)置HUD訓(xùn)練科目(如適用)。4.3.5國(guó)際協(xié)調(diào)與合作中國(guó)民航HUD應(yīng)用需保持與國(guó)際間的協(xié)調(diào)與合作,內(nèi)容包括:與其它國(guó)家、地區(qū)民航當(dāng)局協(xié)調(diào)與合作,避免國(guó)家、地區(qū)間重復(fù)性適航和運(yùn)行批準(zhǔn);與國(guó)外運(yùn)營(yíng)人和航空協(xié)會(huì)之間溝通,使其了解中國(guó)HUD運(yùn)行的實(shí)施進(jìn)展與要求;與航空器制造商協(xié)調(diào),了解航空器性能發(fā)展,提出中國(guó)機(jī)載設(shè)備的配備要求;與HUD/EVS航電制造商合作,了解HUD/EVS特性和運(yùn)行安全效益;向ICAO通報(bào)中國(guó)實(shí)施HUD進(jìn)展情況,提出國(guó)際發(fā)展建議。
應(yīng)用時(shí)間表中國(guó)民航HUD應(yīng)用分為三個(gè)階段,即:近期(2013–2015)、中期(2016–2020)、遠(yuǎn)期(2021–2025)。近期重點(diǎn)是在10%擬交付的新飛機(jī)和適用的現(xiàn)役飛機(jī)上裝備HUD;在30%具有標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)近程序的機(jī)場(chǎng)I類儀表著陸系統(tǒng)上公布特殊I類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。中期重點(diǎn)是在50%的飛機(jī)上安裝HUD設(shè)備,鼓勵(lì)適用的飛機(jī)加裝EVS,在所有具備條件的機(jī)場(chǎng)進(jìn)近圖中公布特殊I類、II類和低能見度起飛運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn);完成航空運(yùn)營(yíng)人的運(yùn)行資格審定;遠(yuǎn)期目標(biāo)是在所有飛機(jī)上全面推廣HUD和EVS技術(shù)的應(yīng)用,并與其他新技術(shù)相融合。圖5-1中國(guó)HUD應(yīng)用實(shí)施階段示意圖5.1近期(2013-2015)航空器鼓勵(lì)航空運(yùn)營(yíng)人在正在生產(chǎn)的飛機(jī)上裝備HUD機(jī)載設(shè)備,支持航空運(yùn)營(yíng)人在訂購(gòu)的新飛機(jī)應(yīng)安裝HUD設(shè)備及適用的EVS設(shè)備,在適用的現(xiàn)役飛機(jī)上加裝HUD。2015年底前實(shí)現(xiàn)在10%的飛機(jī)上加改裝HUD。航空運(yùn)營(yíng)人航空運(yùn)營(yíng)人應(yīng)主動(dòng)使飛機(jī)建立HUD運(yùn)行能力,確保所安裝的HUD和EVS設(shè)備符合中國(guó)民航局的適航要求。制定相關(guān)運(yùn)行程序和維護(hù)大綱,完成飛行、維修和簽派人員有關(guān)HUD運(yùn)行的訓(xùn)練,向局方提出運(yùn)行申請(qǐng),獲得運(yùn)行資格。模擬機(jī)改造、引進(jìn)在部分全動(dòng)模擬機(jī)上配備HUD設(shè)備,其數(shù)量應(yīng)與要求實(shí)施HUD運(yùn)行的駕駛員數(shù)量相匹配,以滿足HUD訓(xùn)練的需要。機(jī)場(chǎng)2015年底前,將完成全國(guó)30%的機(jī)場(chǎng)HUD運(yùn)行評(píng)估,并在進(jìn)近圖中公布特殊I類運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。5.2中期(2016-2020)航空器2020年底前,航空運(yùn)營(yíng)人在50%的飛機(jī)上(包括擬交付的新飛機(jī)和現(xiàn)役飛機(jī))加改裝HUD,在適用的飛機(jī)上加裝EVS。航空運(yùn)營(yíng)人航空運(yùn)營(yíng)人應(yīng)全面完成補(bǔ)充運(yùn)行合格審定,將HUD/EVS運(yùn)行視為常規(guī)運(yùn)行。模擬機(jī)改造、引進(jìn)在全動(dòng)模擬機(jī)上全面配備HUD設(shè)備。機(jī)場(chǎng)2020年底前,國(guó)內(nèi)所有機(jī)場(chǎng)將完成保障飛機(jī)使用HUD實(shí)施運(yùn)行的評(píng)估,對(duì)設(shè)備、設(shè)施做相應(yīng)升級(jí),確保在I類儀表著陸系統(tǒng)上實(shí)施特殊I類、II類運(yùn)行,提高機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行能力。技術(shù)融合中國(guó)民航將調(diào)研HUD與其他相關(guān)技術(shù)融合的可能性,重點(diǎn)放在成熟和現(xiàn)有的技術(shù)上,如:EVS、SVS、APV、GLS、技術(shù)等。5.3遠(yuǎn)期(2021-2025)航空器中國(guó)航空運(yùn)營(yíng)人所有審定合格的航空器安裝并運(yùn)行HUD和EVS。航空運(yùn)營(yíng)人隨著HUD技術(shù)的普及應(yīng)用,使用HUD運(yùn)行應(yīng)作為航空運(yùn)營(yíng)人所必備的運(yùn)行能力之一。機(jī)場(chǎng)所有新建、改擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)合格I類運(yùn)行跑道均應(yīng)具備使用HUD實(shí)施特殊II類運(yùn)行的能力,經(jīng)過(guò)評(píng)估后可具備III類運(yùn)行條件。技術(shù)融合在遠(yuǎn)期,中國(guó)民航將繼續(xù)擴(kuò)大和完善HUD與其他技術(shù)的融合。PAGE30航空器HUD運(yùn)行能力航空器配備HUD設(shè)備,應(yīng)遵循從實(shí)際出發(fā)、科學(xué)決策、整體規(guī)劃、逐步應(yīng)用的基本原則。航空運(yùn)營(yíng)人引進(jìn)飛機(jī)或?qū)ΜF(xiàn)役飛機(jī)進(jìn)行HUD加改裝時(shí),應(yīng)遵守中國(guó)民航局的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。6.1現(xiàn)有機(jī)隊(duì)總體情況截至2011年9月底,全行業(yè)在冊(cè)運(yùn)輸類飛機(jī)1629架,其中:波音系列飛機(jī)837架,空客系列飛機(jī)718架,巴西公司飛機(jī)48架,龐巴迪公司飛機(jī)23架,ATR型3架等。圖6-1中國(guó)民航各型運(yùn)輸機(jī)市場(chǎng)比例波音飛機(jī)737NG737CL747-200747-400757767777MD-11MD-9056213333947173033空客飛機(jī)A300A319A320A321A330A340111523251228919注:本路線圖及本章內(nèi)容中的數(shù)據(jù),不包含香港、澳門、臺(tái)灣的數(shù)據(jù)。6.2可安裝HUD設(shè)備運(yùn)行的機(jī)型目前,我國(guó)大部分實(shí)施定期載客、補(bǔ)充運(yùn)行及公務(wù)飛行的機(jī)型均具備安裝HUD實(shí)施運(yùn)行的條件,部分機(jī)型由于出廠年限早、老舊等原因,飛機(jī)制造商難以頒發(fā)服務(wù)通告(SB),因此這類機(jī)型及租賃、將退租的飛機(jī)可不考慮安裝。下面是HUD航電供應(yīng)商提供的適用安裝HUD實(shí)施運(yùn)行的機(jī)型名單及相應(yīng)的解決方案。表6-1干線飛機(jī)HUD解決方案及供應(yīng)商飛機(jī)機(jī)型選擇單套HUD選擇雙套HUDHUD供應(yīng)商空客A318/319/320/321A330/340A350A380是是是是是-是是Thales波音737NG757777787是是是-是-是標(biāo)準(zhǔn)羅克韋爾柯林斯龐巴迪Q400CRJ700/900/1000CSeries是是是--是羅克韋爾柯林斯中國(guó)商飛C919-標(biāo)準(zhǔn)中航集團(tuán)巴西航空工業(yè)公司E-Jet是是羅克韋爾柯林斯截至2011年12月底的統(tǒng)計(jì)表明,中國(guó)民航機(jī)隊(duì)中已有50架飛機(jī)配備了單套HUD系統(tǒng),均為737NG系列飛機(jī)。公務(wù)飛機(jī)具備HUD/EFVS的公務(wù)機(jī)共17架,新引進(jìn)5架A380型飛機(jī)和40架B787型飛機(jī)均具備HUD設(shè)備。6.3未來(lái)航空器HUD計(jì)劃目前主要干線航空飛機(jī)制造商,對(duì)其新設(shè)計(jì)的機(jī)型均提供HUD安裝選項(xiàng),其中部分制造商將HUD設(shè)備作為標(biāo)準(zhǔn)配置。6.4機(jī)隊(duì)改裝計(jì)劃目前,主要的飛機(jī)制造廠商為尚未交付的多數(shù)型號(hào)飛機(jī)提供HUD選項(xiàng),并為現(xiàn)役飛機(jī)提供升級(jí)服務(wù)。隨著新飛機(jī)引進(jìn)和舊飛機(jī)退役,以及中國(guó)民航對(duì)服役機(jī)隊(duì)結(jié)構(gòu)和飛機(jī)構(gòu)型調(diào)整,飛機(jī)HUD的應(yīng)用能力將會(huì)持續(xù)提高。航空運(yùn)營(yíng)人應(yīng)根據(jù)中國(guó)民航HUD實(shí)施路線圖中的近期、中期和遠(yuǎn)期目標(biāo),對(duì)現(xiàn)役飛機(jī)裝載HUD設(shè)備實(shí)施運(yùn)行的能力進(jìn)行評(píng)估,制定購(gòu)買計(jì)劃和改裝方案,確保適用的飛機(jī)能按照應(yīng)用計(jì)劃安裝,滿足HUD運(yùn)行要求。中國(guó)民航局在實(shí)施HUD過(guò)程中,鼓勵(lì)并支持航空運(yùn)營(yíng)人達(dá)到HUD的實(shí)施目標(biāo)。
機(jī)場(chǎng)HUD運(yùn)行7.1運(yùn)行現(xiàn)狀7.1.1 I類運(yùn)行目前,我國(guó)絕大多數(shù)機(jī)場(chǎng)都具備I類運(yùn)行能力,儀表著陸系統(tǒng)(ILS)和助航設(shè)施符合I類運(yùn)行要求,飛行程序、機(jī)場(chǎng)凈空和運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)符合航空規(guī)章要求。對(duì)于這類機(jī)場(chǎng)在完成適用HUD運(yùn)行要求評(píng)估后,即可滿足飛機(jī)使用HUD實(shí)施運(yùn)行的要求。7.1.2 II類運(yùn)行截止2011年12月,可供實(shí)施II類運(yùn)行的機(jī)場(chǎng)有北京/首都、上海/浦東、西安/咸陽(yáng)和成都/雙流共4個(gè)機(jī)場(chǎng)。除此之外,還有部分機(jī)場(chǎng)正在進(jìn)行II類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)和升級(jí)改造,以成為可支持標(biāo)準(zhǔn)II類運(yùn)行的機(jī)場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)I、II類機(jī)場(chǎng)的導(dǎo)航和助航設(shè)施,能滿足相應(yīng)類別運(yùn)行的要求。現(xiàn)代機(jī)型新增加的HUD機(jī)載設(shè)備,提高了飛機(jī)的運(yùn)行能力。新的機(jī)載系統(tǒng)加上現(xiàn)代可靠的儀表著陸系統(tǒng)(ILS),與低能見度運(yùn)行程序相結(jié)合,經(jīng)中國(guó)民航局的特殊批準(zhǔn),可在原先支持I類(CAT-I)基本運(yùn)行的跑道上實(shí)施II類(CAT-II)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)降低標(biāo)準(zhǔn)的可能。7.2升級(jí)改造計(jì)劃7.2.1特殊批準(zhǔn)的I類運(yùn)行民航局頒布的規(guī)章闡釋了對(duì)跑道、儀表著陸設(shè)備的要求,以及降低最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)所需要的特別程序和批準(zhǔn)等內(nèi)容。在機(jī)場(chǎng)公布特殊批準(zhǔn)的I類運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)需完成相應(yīng)的評(píng)估,認(rèn)為適合進(jìn)行特殊批準(zhǔn)I類運(yùn)行,方可實(shí)施。具體工作包括:(1)計(jì)劃實(shí)施HUD運(yùn)行保障的機(jī)場(chǎng),應(yīng)當(dāng)由機(jī)場(chǎng)所在地局方飛行標(biāo)準(zhǔn)部門牽頭,組成由機(jī)場(chǎng)、空管、航空公司等部門組成的項(xiàng)目小組,根據(jù)《使用平視顯示器實(shí)施II類或低于標(biāo)準(zhǔn)I類運(yùn)行的評(píng)估和批準(zhǔn)程序》(AC-91FS-2010-03R1)相關(guān)要求對(duì)機(jī)場(chǎng)儀表著陸系統(tǒng)、敏感區(qū)、助航燈光系統(tǒng)、跑道標(biāo)志標(biāo)識(shí)、飛行程序等進(jìn)行校驗(yàn)與評(píng)估,制定用于HUD實(shí)施所必需的職責(zé)與協(xié)調(diào)程序,經(jīng)批準(zhǔn)后公布最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。(2)當(dāng)機(jī)場(chǎng)滿足規(guī)章的要求時(shí),中國(guó)民航局將在進(jìn)近航圖中公布批準(zhǔn)的特殊I類運(yùn)行最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),并包含“使用平視顯示器(HUD)運(yùn)行,需得到局方的特殊批準(zhǔn)”的文字說(shuō)明。7.2.2在I類儀表著陸系統(tǒng)上實(shí)施II類運(yùn)行在機(jī)場(chǎng)I類儀表著陸系統(tǒng)上公布實(shí)施特殊II類運(yùn)行的最低標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)按照民航局頒布的規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行評(píng)估和做相應(yīng)的升級(jí)改造,這種升級(jí)改造僅用于某些必需的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。(1)機(jī)場(chǎng)選擇在I類設(shè)備上實(shí)施II類運(yùn)行時(shí)需重點(diǎn)考慮以下因素:機(jī)場(chǎng)的航班數(shù)量及在全國(guó)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的戰(zhàn)略地位;降低運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)后,可以改善運(yùn)行的天數(shù);滿足規(guī)章要求的現(xiàn)有設(shè)備和資源;可在降低運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的航空器名單。(2)選擇在I類儀表著陸系統(tǒng)上實(shí)施特殊批準(zhǔn)的II類運(yùn)行,參與運(yùn)行的各單位應(yīng)當(dāng)按照《使用平視顯示器實(shí)施II類或低于標(biāo)準(zhǔn)I類運(yùn)行的評(píng)估和批準(zhǔn)程序》(AC-91FS-2010-03R1)檢查內(nèi)容對(duì)相應(yīng)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估和檢查,確認(rèn)各項(xiàng)均滿足運(yùn)行要求,填寫檢查單由飛行標(biāo)準(zhǔn)部門做出評(píng)估和判斷,符合運(yùn)行條件時(shí),由機(jī)場(chǎng)公司提出在相應(yīng)的跑道上公布特殊批準(zhǔn)的II類運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)。(3)在機(jī)場(chǎng)進(jìn)近圖中公布經(jīng)批準(zhǔn)的特殊II類運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的運(yùn)行程序。7.2.3特別檢查及責(zé)任落實(shí)對(duì)經(jīng)過(guò)評(píng)估認(rèn)為適合在I類儀表著陸系統(tǒng)上實(shí)施II類運(yùn)行的機(jī)場(chǎng),須進(jìn)行特別檢查,并在檢查結(jié)束后實(shí)施某些必要的變更。每個(gè)領(lǐng)域的責(zé)任應(yīng)得到明確落實(shí),完成所需的檢查單項(xiàng)目并由適當(dāng)機(jī)構(gòu)認(rèn)可簽字,表示在I類設(shè)備上實(shí)施II類運(yùn)行的評(píng)估工作已經(jīng)完成。
安全過(guò)渡原則目前中國(guó)民航機(jī)隊(duì)HUD裝備率較低,在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),具有HUD能力的航空器和不具有HUD能力的航空器將并存運(yùn)行。中國(guó)民航局將在一些機(jī)場(chǎng)優(yōu)先批準(zhǔn)HUD運(yùn)行,以加速對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)行模式的替代。為了確保平穩(wěn)過(guò)渡到全面使用HUD運(yùn)行,中國(guó)民航局將考慮下述安全過(guò)渡原則:給予航空運(yùn)營(yíng)人足夠的過(guò)渡時(shí)間升級(jí)或加裝設(shè)備;給予機(jī)場(chǎng)足夠的過(guò)渡時(shí)間建立HUD運(yùn)行保障能力;進(jìn)行安全評(píng)估以及定期檢查,制定應(yīng)急預(yù)案,確保持續(xù)安全;航空公司、機(jī)場(chǎng)、空管等相關(guān)部門,按計(jì)劃開展HUD相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)。
未來(lái)與其它技術(shù)的融合9.1增強(qiáng)視景系統(tǒng)(EVS)EVS能夠顯示真實(shí)外部實(shí)景的視頻圖像,該圖像由紅外(IR)傳感器(或同類圖像傳感器)產(chǎn)生,傳感器安裝在航空器的前部(可捕獲前方外景的清晰視野)。EVS圖像可單獨(dú)使用,也可與HUD融合使用,通過(guò)平視鏡向飛行員提供跑道特征(如:跑道燈光)以及周圍地形和障礙物特征的圖像。提供增強(qiáng)的視覺圖像的目的,是為了提高駕駛員夜間和低能見度條件下情景意識(shí)。然而,隨著增強(qiáng)飛行視景系統(tǒng)(EFVS)的安裝,圖像傳感器和HUD的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)正在確立。FAA已批準(zhǔn)在使用EFVS運(yùn)行時(shí),只要飛行員可清晰辨識(shí)某些目視參考,直線進(jìn)近時(shí)可以下降到?jīng)Q斷高度(DA)或最低下降高度(MDA)以下、接地區(qū)標(biāo)高(TDZE)30米(100英尺)以上,而不是通過(guò)使用II類或III類進(jìn)近方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在接地區(qū)標(biāo)高(TDZE)以上30米(100英尺)處,目視參考必須以自然視線進(jìn)行確認(rèn)。此外EASA規(guī)定,當(dāng)飛行員使用EFVS時(shí),不允許降低決斷高度(DA)或最低下降高度(MDA),只允許減少跑道視程(9.2合成視景系統(tǒng)(SVS)HUD支持合成視景系統(tǒng)。SVS視景在飛機(jī)航電設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生,以飛機(jī)的位置和姿態(tài)為基準(zhǔn),并以存儲(chǔ)的地形、跑道、障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)。SVS圖像覆蓋了飛行員通過(guò)HUD看到的真實(shí)世界,也會(huì)提高夜間和低能見度條件下的情景意識(shí)。9.3類精密進(jìn)近程序(APV)HUD作為主要飛行信息顯示的一部分,重復(fù)顯示了航空器機(jī)載飛行控制系統(tǒng)(FCS)提供的飛行指引信息。HUD上顯示的航空器飛行控制信息,也包含了對(duì)包括類精密進(jìn)近程序在內(nèi)的PBN運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控,確保航空器持續(xù)保持PBN運(yùn)行精度要求。飛行指引儀以及與APV運(yùn)行相關(guān)的信息,以引導(dǎo)提示的形式出現(xiàn)在HUD上,而該引導(dǎo)提示的設(shè)置也考慮了飛行航跡符號(hào)。HUD也顯示飛行指引和自動(dòng)駕駛工作狀態(tài),包括APV過(guò)渡模式到捕獲模式。與PFD上的顯示方式相同,在HUD上也能顯示與APV相關(guān)的警告信息(例如偏離正常軌跡)。9.4GBAS著陸系統(tǒng)(GLS)HUD提供內(nèi)部產(chǎn)生的飛行指引命令,允許在III類運(yùn)行條件下的進(jìn)近、著陸和滑行。目前這些飛行引導(dǎo)命令利用的是ILS導(dǎo)航信息,然而也可以通過(guò)配置利用GLS信息實(shí)現(xiàn)其指引功能。
HUD路線圖的修訂本文件為中國(guó)民航HUD應(yīng)用路線圖第一版,將根據(jù)實(shí)施情況,對(duì)本路線圖內(nèi)容進(jìn)行適時(shí)更新。在實(shí)施過(guò)程中,歡迎各單位對(duì)本路線圖提出建議和意見。
附件A:HUD技術(shù)簡(jiǎn)介HUD在各飛行階段為駕駛員提供增強(qiáng)的情景意識(shí)和狀態(tài)管理,減少駕駛員在飛行中頻繁俯視看儀表的動(dòng)作,使其可以始終保持平視飛行。HUD上所有關(guān)鍵的飛行信息都與駕駛員外部視野保持正形投影,使駕駛員在任何跑道、各種氣象條件下都能夠精確地控制飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)接地點(diǎn)。ICAO附件6認(rèn)可了HUD運(yùn)行特點(diǎn)和對(duì)安全效益的作用。不同的HUD產(chǎn)品在功能上略有區(qū)別。本附件以美國(guó)羅克韋爾柯林斯公司的HGS和法國(guó)泰雷茲公司的HUD為例,具體闡述HUD在飛行安全方面和運(yùn)行方面的優(yōu)勢(shì)。HGS/HUD利用高度完整的計(jì)算機(jī)架構(gòu),收集并評(píng)估重要的飛行數(shù)據(jù),比如姿態(tài)、空速、高度和導(dǎo)航設(shè)備信息等,從而計(jì)算出指引著陸的信息。HGS/HUD還會(huì)在適合的時(shí)機(jī),顯示特別的符號(hào)組,幫助駕駛員對(duì)各種緊急情況做出迅速、準(zhǔn)確的反應(yīng)。在各個(gè)飛行階段,HGS/HUD可以用作全天候的飛行顯示器,其優(yōu)勢(shì)是增強(qiáng)情景意識(shí)和提高飛行品質(zhì)。根據(jù)最新研究結(jié)論,在所有民航起飛和著陸事故中,68%的事故可以通過(guò)使用HUD避免或降低事故危害程度。HGS/HUD通常由下列主要的航線可更換組件(LRU)組成:合成顯示器、頭頂部件、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)信號(hào)牌和控制面板。附件A圖-1HUD系統(tǒng)組件HUD的安全優(yōu)勢(shì)保持平視起飛HUD給駕駛員提供這樣的能力,即在不需要低頭觀察傳統(tǒng)儀表的情況下完成起飛動(dòng)作。這樣的安全水平是傳統(tǒng)儀表所不能達(dá)到的。在高速滑跑時(shí),即便是以最快的速度掃視一次下部傳統(tǒng)儀表也會(huì)導(dǎo)致與外部世界的視景中斷,而駕駛員必須花費(fèi)幾秒鐘才能恢復(fù)該情景意識(shí)。在低能見度運(yùn)行中尤其是這樣。在已經(jīng)收到的很多使用HUD起飛的事件報(bào)告中,駕駛員因?yàn)樵谄痫w中不用向下看,避免了飛機(jī)被外來(lái)物危險(xiǎn)接近或者跑道上的交通沖突。實(shí)行低能見度起飛(LVTO)LVTO是HUD的一個(gè)特有功能,它可以提供給駕駛員使用HUD指引來(lái)引導(dǎo)起飛的能力。當(dāng)實(shí)施低能見度運(yùn)行時(shí),駕駛員可以獲得最低可用的起飛最低標(biāo)準(zhǔn)。駕駛員通過(guò)把地面滑跑符號(hào)放在航向道引導(dǎo)提示符上來(lái)跟蹤航向道引導(dǎo)。使用慣性延伸的下滑道附件A圖-2HUD延伸下滑道在AⅢ模式下,延伸的下滑道是這樣計(jì)算的,即利用慣導(dǎo)地速和參考下滑道來(lái)確定一個(gè)參考垂直速度,該速度被整合后給出一個(gè)參考高度,該高度以沿著地面軌跡飛行方向的下滑道波束的中心為參考。參考高度在140英尺處被初始化,之后被連續(xù)計(jì)算,并與飛機(jī)的修正后的高度相比較來(lái)產(chǎn)生垂直偏差的指示。在初始化處存在的下滑道偏差被包括在計(jì)算中。從初始化處即140英尺處開始的四秒鐘內(nèi),控制邏輯線性地消除下滑道偏差并且逐漸忽略延伸的偏差。對(duì)于大多數(shù)飛機(jī),這種漸變過(guò)程導(dǎo)致在僅低于100精確的目視進(jìn)近下滑角指示下滑道參考線在所有進(jìn)近模式中都可被駕駛員使用,選擇范圍是0.00到-9.99度,并且有能力建立一條目視下降軌跡到任何跑道上,該參考線在沒有裝備下滑角度指示器的機(jī)場(chǎng)特別有用。在夜間進(jìn)近到?jīng)]有VASI(目視進(jìn)近坡度指示器)或PAPI(精密進(jìn)近航道指示器)或類似設(shè)備的跑道,即“黑洞進(jìn)近”,是特別困難的,并造成了很多CFIT(可控飛行撞地)事故。有下滑道參考線的HUD就減少了在這些進(jìn)近中的不安全事件。顯示起飛跑道剩余長(zhǎng)度對(duì)于起飛,在下列情況下HUD會(huì)顯示跑道剩余長(zhǎng)度:HUD模式是PRI(主模式)兩個(gè)VHF/NAV接收器都被調(diào)諧到同一個(gè)有效的ILS頻率飛機(jī)對(duì)正跑道(航向道偏差小于1個(gè)點(diǎn)并且磁航向在MCP(模式控制面板)選擇的航向10度以內(nèi))跑道長(zhǎng)度范圍為7500跑道剩余長(zhǎng)度數(shù)值被初始化為HCP(HUD控制面板)跑道長(zhǎng)度減去150英尺,因此在HCP上輸入的跑道長(zhǎng)度數(shù)值應(yīng)該對(duì)應(yīng)于從對(duì)正跑道起的剩余跑道距離(即:對(duì)于一個(gè)在跑道中部的起飛,只有在轉(zhuǎn)入點(diǎn)之后剩余的那部分跑道才能被輸入)。假設(shè)開始時(shí)的150英尺地面滑跑距離是從0加速到20海里/小時(shí)所需要的,使用這個(gè)假設(shè)是因?yàn)樵诘退贂r(shí)IRU(慣導(dǎo)組件)的地速輸出是不準(zhǔn)確的,而在起飛滑跑前當(dāng)飛機(jī)在跑道入口處等待時(shí),這種不準(zhǔn)確性可能導(dǎo)致跑道剩余長(zhǎng)度被錯(cuò)誤地計(jì)算遞減。長(zhǎng)時(shí)間的地速低于20海里/小時(shí)的初始地面滑跑將導(dǎo)致在跑道剩余長(zhǎng)度顯示中出現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)的錯(cuò)誤。當(dāng)?shù)厮俅笥?0海里/小時(shí)的時(shí)候,HUD持續(xù)計(jì)算跑道剩余長(zhǎng)度,即把IRU(慣導(dǎo)組件)地速的積分結(jié)果從其數(shù)值中減去。跑道剩余長(zhǎng)度將被持續(xù)顯示直到飛機(jī)離地,或者在RTO(中斷起飛)中減速到小于AⅢ模式進(jìn)近在AⅢ模式進(jìn)近中,HUD根據(jù)飛機(jī)的幾何形狀,以及ICAO附件10關(guān)于在II類和III類ILS設(shè)施上跑道入口穿越高度的限制(50-60英尺AGL),探測(cè)主起落架是否穿越跑道入口。如果考慮在I類ILS裝備上的AⅢ模式操作(例如,在I類ILS上的II類運(yùn)行)并且跑道入口穿越高度少于50英尺或大于60英尺,在跑道剩余長(zhǎng)度讀數(shù)中應(yīng)考慮相應(yīng)的誤差。由HUD的AⅢ模式提供的引導(dǎo)和監(jiān)控,確保在跑道入口處飛機(jī)的下滑道偏差在2主起落架至下滑道發(fā)射器的距離的計(jì)算是基于輪轂高度、下滑道偏差、HCP參考下滑道、俯仰姿態(tài)、以及下滑道天線相對(duì)于主起落架的幾何關(guān)系。附件A圖-3AⅢ模式進(jìn)近下滑道偏差當(dāng)HUD計(jì)算出的主起落架至下滑道發(fā)射器的距離為1050英尺的時(shí)候,就假設(shè)飛機(jī)在跑道入口之上。跑道剩余長(zhǎng)度數(shù)值被初始化為HCP跑道長(zhǎng)度,并且以起飛中的同樣的方法遞減,即對(duì)IRU地速積分計(jì)算。對(duì)于著陸,在HCP上輸入的跑道長(zhǎng)度應(yīng)該是跑道入口之后的可用著陸長(zhǎng)度。附件A圖-4跑道剩余長(zhǎng)度跑道長(zhǎng)度(下滑道地面交叉點(diǎn))跑道長(zhǎng)度-∫IRU地速跑道長(zhǎng)度(下滑道地面交叉點(diǎn))跑道長(zhǎng)度-∫IRU地速dt英尺跑道剩余長(zhǎng)度
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