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1、民用飞机设计与研究CivilAircraftDesignandResearch民用飞机驾驶舱综述综合显示系统的发展趋势zongshu程金陵徐世宁严林芳(上海飞机设计研究院综合航电设计研究部,上海200436)摘要:世界范围内持续增长的空中运输对民用航空提出了巨大的挑战。尽管运输量增加,但事故数量却必须减少。为了实现这个宏伟的目标,必须对航电机载设备和驾驶舱人机接口进行改进。在分析合成视景系统和视景增强系统的基础上,指出在飞机的所有飞行阶段均能向飞行员提供最优化情景意识的综合监控和驾驶舱显示控制系统将是未来民用
2、飞机驾驶舱发展的必然趋势。关键词:合成视景;视景增强;驾驶舱显示系统;情景意识;可控飞行撞地动地探测飞机遇到的外在威胁,将来自不同传感器0引言和告警系统的信息融合并按优先级排序,开发综合可控飞行撞地(ControlledFlightintoTerrain,监控系统和新型驾驶舱显示格式,从而在所有的飞CFIT)即飞机与地形相撞,仍然是导致灾难性飞机行阶段都能够直观地为飞行员提供最优化的情景意事故的主要原因之一。可控飞行撞地事故的特征之识,是未来民用飞机驾驶舱综合显示控制的必然[1]一便是,飞行员在飞机功能正常且
3、状态可控的条件选择。下,由于对飞机相对于地形的位置判断错误等原因1合成视景系统而无意识地操纵飞机与地形相撞。考虑到飞机外部复杂的地理环境,情景意识的不足将增加发生事故1.1合成视景驾驶舱显示的由来及功用的风险。此外,由于空中交通的增加,周边其他飞机合成视景驾驶舱显示系统的定义:将传统电子也会对飞行安全造成巨大威胁,如飞机来往之间产飞行仪表系统(ElectronicFlightInstrumentSystem,生的涡流会对飞机产生危险。此外,复杂的气象状EFIS)的上蓝下棕背景取而代之,在主飞行显示器况,如紊流
4、、雷暴天气的出现也会对乘客和机组的安(PrimaryFlightDisplay,PFD)上显示由数据库合成全造成威胁。的三维飞机前方飞行环境,同时在导航显示器(Nav2为了应对这些外在的威胁,很多年来,适航运行igationDisplay,ND)上显示带阴影地形图的飞机下中强制要求安装气象雷达、交通告警及防撞系统方地形正投影。图1为集成了基本地形着色和直观(TrafficAlertandCollisionAvoidanceSystem,TCAS)地形警告的PFD显示。这种合成的地形显示不受及类似地形防撞模块(
5、GroundCollisionAvoidance气象状况的影响,有助于飞行机组判断飞机相对地Module,GCAM)的地形提示与警告系统(Terrain形的位置。在低能见度条件下,这一优点更为突出。AwarenessandWarningSystem,TAWS)或增强型近PFD上显示的地形与外部实际环境是“一致的”,因地警告系统(EnhancedGroundProximityWarning此,飞行员在集成了合成视景之后的PFD上看到的System,EGPWS)等航电设备或系统。对于老式飞地形与理想可见度下看到的
6、外部真实地形是一致机,改装了上述系统后,在驾驶舱里必须加装额外的的。大量的飞行模拟器试验和飞行试验已经证明显示,而这些新添的显示在人机工效上都不是很理了,合成视景驾驶舱显示系统能够使飞行机组直观想。对飞行员来说,监控这些新添加的显示,实际上地获取地形信息。增加了他们的工作负荷,因为他们得基于许多分散合成视景地形显示发展的主要驱动力是为了避的信息在脑海里形成对外部情景的感知模型。而即免地形冲突,特别是避免可控飞行撞地事故。如图便对于较新的飞机来说,尽管上述系统已经与驾驶2所示,合成视景导航显示综合了水平状态显示
7、舱显示系统(CockpitDisplaySystem,CDS)集成,在(HorizontalSituationDisplay,HSD)和垂直状态显示航电设备及驾驶舱人机接口领域仍然有很大的改进(VerticalSituationDisplay,VSD),从而提供了直观与提升潜力,尤其是在避免可控飞行撞地事故方面。的导航指南。可能会有人认为,在目前的市场上,利为了创新性地解决上述问题,战略地、前瞻性主用TAWS系统已经可以解决可控飞行撞地问题。1民用飞机设计与研究2009年第4期到目前为止,装备了TAWS的飞机
8、没有一架是因为关于合成视景系统,一个常见的误解是,它违背可控飞行撞地而坠毁的。但是,TAWS仅能提供低了所谓的“静暗驾驶舱”理念。“静暗驾驶舱”要求级的地形显示,而且主要是提供临界告警,并不能补仅显示飞行员完成当前任务所需的信息。然而,偿情景意识的不足。而情景意识不足几乎是导致所“静暗驾驶舱”的要求主要针对传统的抽象二维符有可控飞行撞地事故的必然原因。此外,过多的告号和字母数字信息,这种信息要求机组
