摘要：平顯系統(tǒng)能夠有效提高民機(jī)飛行員由儀表飛行向目視飛行的轉(zhuǎn)換能力。文章基于當(dāng)前主流平顯系統(tǒng)組成和架構(gòu)，結(jié)合平顯與下顯設(shè)計(jì)的異同，考慮顯示格式、告警特性和安裝構(gòu)型等因素，給出針對(duì)平顯顯示和告警設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī)；平顯系統(tǒng)；架構(gòu)設(shè)計(jì)；顯示設(shè)計(jì)；告警設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：V243 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.014

民機(jī)從儀表進(jìn)場(chǎng)轉(zhuǎn)向目視著陸時(shí)，飛行員需交替觀察前方場(chǎng)景和掃視座艙內(nèi)飛行儀表，在短時(shí)內(nèi)辨識(shí)著陸標(biāo)志以及準(zhǔn)確無誤完成降落，飛行員處于高度緊張和視覺疲勞狀態(tài)，增加工作負(fù)擔(dān)和飛行風(fēng)險(xiǎn)。平顯的出現(xiàn)有效解決了駕駛員交替觀察座艙儀表和跟蹤目標(biāo)引起的內(nèi)外視矛盾，飛行員利用平顯可以提高在不同能見度下進(jìn)行儀表飛行向目視飛行過渡的運(yùn)行能力，現(xiàn)代民用客機(jī)已逐步將平顯列為必裝設(shè)備。

1 定義

平顯系統(tǒng)是在飛行員與風(fēng)擋之間、處于飛行員前視界內(nèi)組合儀上投射主飛行信息的顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)使得飛行員能夠同時(shí)使用飛行信息和觀察風(fēng)擋外前向航跡，而無須掃視下視顯示器。

2 平顯系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 系統(tǒng)組成

平顯系統(tǒng)組成包括平顯計(jì)算機(jī)、投影裝置、組合儀、輸入裝置、指示裝置。

平顯計(jì)算機(jī)對(duì)來自各傳感器和其他飛機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，并生成符號(hào)信息，送到投影裝置和組合儀進(jìn)行顯示。平顯計(jì)算機(jī)可以是獨(dú)立航線可更換單元或以模塊形式集成在其他航電系統(tǒng)中。

投影裝置通過數(shù)字總線從平顯計(jì)算機(jī)接收?qǐng)D像、符號(hào)及視頻信息，經(jīng)光學(xué)組件準(zhǔn)直和校正后投影到組合儀上，供飛行員觀察。

組合儀是平顯系統(tǒng)的終端顯示裝置，其主要部件為一塊可見光透射率符合要求的透明光學(xué)玻璃，將聚焦在無窮遠(yuǎn)處的光學(xué)符號(hào)顯示在飛行員正前方。

輸入裝置一般安裝在組合儀或遮光罩上，用于平顯亮度調(diào)節(jié)和全字符模式/防擁模式選擇。

指示裝置用于向機(jī)組通告平顯系統(tǒng)當(dāng)前工作模式、工作狀態(tài)及相關(guān)告警信息。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

平顯架構(gòu)分為單平顯架構(gòu)、雙平顯架構(gòu)和集成式平顯架構(gòu)。平顯系統(tǒng)根據(jù)不同飛機(jī)的安裝要求和系統(tǒng)構(gòu)型配置架構(gòu)，同時(shí)考慮預(yù)定功能、安全性指標(biāo)、航電系統(tǒng)架構(gòu)、航電與非航電系統(tǒng)交聯(lián)方式等因素進(jìn)行靈活配置。圖1和圖2是單平顯架構(gòu)和雙平顯架構(gòu)示例，集成式平顯系統(tǒng)的計(jì)算模塊集成在其他航電系統(tǒng)中。

3 平顯顯示設(shè)計(jì)

平顯的信息顯示取決于其預(yù)期功能。在安裝平顯的駕駛艙顯控系統(tǒng)中，平顯顯示參數(shù)和格式的設(shè)計(jì)需要符合駕駛艙整體設(shè)計(jì)理念，既要與其他顯示設(shè)備（主要是下顯）在顯示格式上保持一致，又要考慮平顯本身特性進(jìn)行格式設(shè)計(jì)。

3.1 功能與模式

平顯實(shí)現(xiàn)的功能包括基本功能和擴(kuò)展功能。基本功能包括：（1）計(jì)算/顯示進(jìn)近和滑出指引；（2）計(jì)

算/顯示起飛指引；（3）顯示主飛行信息。擴(kuò)展功能包括：（1）顯示增強(qiáng)視景圖像；（2）顯示合成視景圖像；（3）場(chǎng)面導(dǎo)引；（4）作為主飛行顯示器。

平顯工作模式和符號(hào)顯示模式可以根據(jù)不同飛行階段自動(dòng)選擇或飛行員手動(dòng)選擇。

平顯工作模式一般有起飛模式、主模式、目視進(jìn)近模式、儀表進(jìn)近模式、滑行模式等，不同功能的平顯系統(tǒng)具備的工作模式不同。

平顯一般存在兩種符號(hào)顯示模式，即全字符模式和防擁模式，防擁模式下，空速和高度刻度帶由數(shù)字讀數(shù)替代，羅盤顯示消失。

3.2 平顯顯示參數(shù)

平顯作為主飛行顯示器時(shí)，主飛行參數(shù)與下顯保持一致，應(yīng)顯示姿態(tài)、空速、高度、低速和高速指示、垂直速度、飛行航跡矢量等。某些運(yùn)行和飛行階段不需要平顯提供完整符號(hào)顯示，如精密進(jìn)近階段，平顯空速和高度帶僅顯示數(shù)字。

平顯在顯示飛行導(dǎo)引信息協(xié)助飛行員進(jìn)行手動(dòng)操縱或監(jiān)控自動(dòng)駕駛時(shí)，應(yīng)顯示：（1）獨(dú)立數(shù)據(jù)源的航跡偏離指示；（2）自動(dòng)駕駛操作模式；（3）自動(dòng)駕駛接通狀態(tài)；（4）自動(dòng)駕駛脫開警告。

平顯在某些飛行階段需要顯示補(bǔ)充飛行參數(shù)時(shí)，應(yīng)顯示：（1）飛行航跡指示；（2）目標(biāo)空速基準(zhǔn)和速度限制指示；（3）目標(biāo)高度基準(zhǔn)和高度提示指示；（4）航向或航路基準(zhǔn)。

3.3 平顯信息顯示

平顯作為民機(jī)座艙顯示和控制系統(tǒng)的組成部分，應(yīng)與下顯保持格式一致，相同信息的平顯和下顯格式配置及布局需要傳遞同樣預(yù)期含義，以免造成機(jī)組的混淆、誤解及過大認(rèn)知負(fù)荷。平顯信息顯示格式要求如下：（1）平顯與下顯的符號(hào)格式應(yīng)兼容，包括形狀/外觀、特殊符號(hào)和相對(duì)位置；（2）平顯與下顯的字母數(shù)字具有相同分辨率、單位和標(biāo)志；（3）平顯與下顯的標(biāo)志、模式和告警消息使用相同術(shù)語；（4）平顯與下顯的模擬標(biāo)尺或刻度盤具有相同范圍和動(dòng)態(tài)運(yùn)行規(guī)則；（5）平顯與下顯的飛行導(dǎo)引系統(tǒng)模式和狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則應(yīng)一致；（6）平顯與下顯同時(shí)顯示某指令信息時(shí)的導(dǎo)引標(biāo)志和航跡偏離標(biāo)尺應(yīng)一致；（7）平顯與下顯的使用對(duì)象為同一飛行員時(shí)，其儀表飛行信息的傳感器系統(tǒng)源保持一致；（8）平顯與下顯的信息顯示差異不能阻礙飛行員在平顯和下顯之間轉(zhuǎn)換。應(yīng)列出平顯和下顯之間的轉(zhuǎn)換條件，模擬場(chǎng)景并評(píng)估所有可預(yù)期模式下的轉(zhuǎn)換能力。

3.4 平顯告警顯示

平顯和下顯的告警設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)每一層次告警制定和應(yīng)用統(tǒng)一的告警設(shè)計(jì)理念。但平顯與下顯存在固有不一致之處，如下顯使用彩色顯示，而平顯使用單色顯示，故平顯告警設(shè)計(jì)還需參考以下要求：（1）基于單色的注意吸引。考慮平顯為單色顯示裝置，平顯告警應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)顯示警告和警戒信息，并適當(dāng)運(yùn)用頻閃、圍框、亮度、尺寸和位置等注意吸引方式，以彌補(bǔ)其顏色編碼不足；（2）平顯的時(shí)間關(guān)鍵告警。對(duì)于需要依托平顯獲得適航批準(zhǔn)的飛行階段，飛行員主要通過平顯操縱飛機(jī)，應(yīng)在平顯中提供相關(guān)引導(dǎo)、警告及相關(guān)系統(tǒng)通告顯示，否則應(yīng)提供補(bǔ)償設(shè)計(jì)特征和操作程序，確保飛行員獲取等效且有效的目視告警信息并及時(shí)響應(yīng)。

3.5 雙平顯構(gòu)型要求

單平顯構(gòu)型時(shí)，操縱飛行員（PF）使用平顯作為主飛行顯示器，而監(jiān)控飛行員（PM）監(jiān)督下視儀表和告警系統(tǒng)上平顯未涵蓋的系統(tǒng)失效、模式和功能。雙平顯構(gòu)型時(shí)，兩名飛行員可能同時(shí)使用平顯，機(jī)組需要對(duì)平顯未涵蓋的關(guān)鍵信息保持同等水平警覺性。故對(duì)于安裝雙平顯的駕駛艙，應(yīng)制定雙平顯運(yùn)行規(guī)則，詳細(xì)列出PF和PM在所有飛行階段使用或監(jiān)控下顯和平顯的工作任務(wù)及相關(guān)責(zé)任，包括整個(gè)駕駛艙內(nèi)的操縱器件轉(zhuǎn)換以及所有飛行階段兩位飛行員同時(shí)使用平顯的條件。

雙平顯運(yùn)行規(guī)則應(yīng)規(guī)定：（1）在所有飛行階段對(duì)下視儀表進(jìn)行掃視的機(jī)組成員、掃視時(shí)段和頻度以及無法保證下視掃視時(shí)的補(bǔ)償設(shè)計(jì)；（2）為平顯作為主飛行顯示器無法提供的任何目視警告和警戒設(shè)計(jì)有效補(bǔ)償，以保持任務(wù)性能或安全性等級(jí)。

制定雙平顯運(yùn)行規(guī)則時(shí)，需全面復(fù)評(píng)告警功能，確保飛行機(jī)組及時(shí)獲得告警并做出響應(yīng)。復(fù)評(píng)應(yīng)覆蓋設(shè)

計(jì)/技術(shù)、告警吸引特征以及駕駛艙內(nèi)其他告警。

4 結(jié)語

本文介紹了民機(jī)平顯系統(tǒng)的組成和架構(gòu)以及不同構(gòu)型下平顯的顯示和告警設(shè)計(jì)要求，涵蓋了平顯與下顯設(shè)計(jì)的異同之處。隨著民機(jī)座艙顯示技術(shù)的進(jìn)步和系統(tǒng)集成度的提高，平顯系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要綜合考慮各方面因素，持續(xù)優(yōu)化。

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作者簡(jiǎn)介：許俊峰（1989-），男，江蘇南通人，上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院助理工程師，碩士，研究方向：民用飛機(jī)駕駛艙顯示與控制系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）