刘海涛

在科幻片中，我们经常可以看到这样的镜头：主人公坐在飞机驾驶舱内，用手在空中一划，一块小小的屏幕就出现在眼前。从这块小屏幕中可以看到数字化的飞行环境：飞行速度、飞行方向、飞机姿态等信息，飞行员通过屏幕的指引完成对飞机的操控。也许大家会认为这样的情景只会出现在科幻电影中，或者是模拟飞行的游戏中；事实上，我们已经实现了真实飞机的这种数字化操控，能让科幻电影构思和模拟飞行游戏成为一种飞行现实。而将模拟变为现实，则源于平视指引系统（HGS）及其显示装置平视显示器（HUD）的出现以及越来越广泛的应用。HGS的全称为Head-up Guidance System，是相对于飞行驾驶中必须低头（Head-down）查看各种仪表数据的一种系统称呼，使用中只要保持直立的坐姿，双眼平视前方就可以从风挡玻璃前的一块特殊玻璃制成的显示器上获取飞行的大部分数据参数。

平视指引系统最早出现在军用飞机上，美国空军的头盔显示系统是其中的代表作之一，战斗机驾驶员可以从他们头盔的护目镜中看到很多飞行数据参数和一些经过处理的外界障碍物、地形，他们使用的系统就是HGS和视景增强系统同其它一些经过处理的数据相叠加形成的图像。20世纪80年代，平视指引系统凭借能够提供较高的情景意识，减轻飞行员工作强度，以及提升航空公司经济和安全效益等特点而被引进民用市场，目前已成为波音787飞机的标准配置，空客A380的选装配置。

平视指引系统的核心设备非平视显示屏HUD莫属。HUD是当今民用航空运输飞机上安装的一种新设备。与军用领域将HUD集成到飞行员头盔上的护目镜不同，民用飞机上平视显示屏被设置为一块安装在驾驶舱前风挡玻璃上方并且具有透光性能的电子显示屏，通过投影技术将飞机姿态和操作信息投射在无穷远处并与外界视景叠加，为飞行员提供飞行指引。虽然安装了HUD设备的飞机看上去只是在驾驶舱多了块透视显示屏，但别小看这块显示屏。有了它，在飞机起降等人工驾驶阶段，飞行员不仅可以通过HUD看清外界的飞行环境，还可以看到投射在屏幕上的飞行信息、导航信息等。这样，飞行员就不用一边透过挡风玻璃观察外部参照物一边低头查看仪表，只需将所有的精力都集中到平视显示屏上，跟踪飞行指引，按照提供的飞行轨迹调整自己的飞行姿态，实现精细化飞行，提高飞行安全品质。它能使飞行员的每一次起飞和着陆都尽可能完美，从而有效避免重着陆和平飘，使旅客感觉更加平稳舒适。

众所周知，驾驶飞机是一项难度较高的专业性工作，飞行员除了需要具有出色的身体素质，还需要有过硬的心理素质。但是，由于飞机系统复杂，仪表繁多，特别是在恶劣天气影响下，复杂的仪表系统很容易分散飞行员的注意力，从而导致操作失误。而平视指引系统不仅可以提供飞机的飞行信息，还可以计算出最佳的飞行轨迹来指引飞行员对飞机进行操控。这样，飞行员的操作就可以变得更加简单，有效降低他们的工作强度，使飞行更加高效、更加安全。驾驶员通过HUD获得飞行状态信息，极大地增强了驾驶员的情景意识，防止丢失飞行状态；而平视指引系统能够变常规仪表的飞机姿态指引为轨迹指引，而且信号灵敏度高，驾驶员视角广阔，能够最大限度地提高人工操纵的飞行精度，这些特性在低能见度飞行和大雨天气着陆时尤为重要，提高了飞机的安全特性同时也减轻了飞行员的工作强度。

此外，HGS还可以有效地提升航空公司经济和安全效益。HGS可以在简化地面设施的情况下降低运行标准，改善复杂天气条件下的航班正点率，提高飞机在低能见度条件下的安全运行能力，从而为航空公司带来经济和安全方面的回报。有专家称：“在天气条件不好的情况下，没有装HGS的飞机可能需要复飞或者备降其他机场。如果安装了HGS，即便是在有些目视效果不是很好的天气情况下，我们也能完成降落。因为有的机场具备实施低于正常标准运行的资格，能够确保飞机在低能见度下也能安全起飞和着陆。”我们都知道，目前燃油费用很高，燃油成本会对航空公司带来很大压力，如果不用复飞不用备降，那么将给航空公司节约大量燃油成本。此外，很多航空公司安装平视指引系统主要是为了提高飞行安全运行能力。2009年美国飞行安全组织统计发现，有69%的起降事故和75%失去控制的事故，如果安装HGS都能很好地进行防范。山东航空公司作为国内首家在飞机上安装HGS的公司，在2005年引入该系统，随后开始运用,截至目前已有33架波音737飞机安装了这一设备。据山航相关负责人介绍，今年上半年，用于飞机品质监控的快速存取记录器（QAR）译码分析显示，山航三级事件下降了10%，当飞机平视指引系统使用率达到50%时，预计三级事件发生率可降低55%。虽然安全水平的提高有时并不能完全用量化的数据来表示，但有一点可以肯定，山航从2007年12月正式规定飞行员可以使用HGS以来，从未发生过事故征候或安全事故。这和HGS不无关系。这充分说明了该技术对航空公司的价值，也再次证明了新技术运用对提升航空安全的积极作用。

当然随着技术的进一步发展，平视指引系统正在朝着更加“游戏化”的方向发展，飞行员无需通过风挡玻璃观察外部参照物，完全通过一个显示屏就可以实现飞机起降的时代即将来临。综合视景系统（SVS）是平视指引系统的进一步延伸——依靠一个显示屏来完成辅助飞行员操控飞机的工作。但与HUD不同的是，综合视景系统的显示屏无需安装在挡风玻璃上，因为它可以通过预存好的三维地图和飞机机鼻上的红外摄像机拍摄的图像要有效地模拟外部景象，即使外部的能见度为0，飞行员依然可以凭借综合视景系统看清楚机场跑道和外部地形。目前综合视景技术还处在测试之中，但可以预见，该技术一旦投入应用，将大大提高飞行安全性，在提高飞行品质方面也会有重要的积极作用。