Jak funguje HUD displej?

HUD – Head Up Display – je prostředek k prezentaci informací pilotovi v linii jeho vnějšího výhledu dopředu, který promítá klíčová data letového přístroje na malou „průhlednou“ obrazovku umístěnou těsně před linií pohledu pilota. dopředu z letadla.

První kolimátory a nyní holografická technologie způsobují, že se obraz na obrazovce jeví jako daleko před letadlem, takže pilot nemusí měnit zaostření očí, aby viděl obrazovku, která může být vzdálená jen 20 cm. Hlavní výhoda toho byla viděna jako usnadnění, v obou směrech, přechod mezi ovládáním letadla odkazem na přístrojovou desku a odkazem na vnější podněty. Úhledně také usnadňuje kombinaci těchto zdrojů pro jednopilotní provoz.

Není překvapením, že vojenské aplikace vedly, ale po zavedení první civilní aplikace HUD v roce 1993 se aplikace všeobecného letectví i leteckých společností rozrůstají a v současnosti mají všechny nejnovější typy letadel s více posádkami možnosti systému HUD. HUD na civilních letounech s více posádkami byl omezen na jednostrannou instalaci, přičemž zcela nezávislé duální instalace měly pouze vojenské transportní letouny Boeing C-17 a Lockheed C130J. Nyní však poptávka zákazníků vedla k vývoji duálního LCD naváděcího systému pro Embraer 190. Všichni hlavní výrobci avioniky, kteří původně vyvíjeli vybavení pro vojenský trh, nyní dodávají i na civilní trh. Existuje několik alternativních názvů pro HUD, včetně VGS – vizuální naváděcí systém, HGS – naváděcí systém průčelí nahoru a HFDS – letový zobrazovací systém průhľadu.

Součásti systému HUD

Počítač pro příjem dat o letadle a generování symboliky zobrazení.
Horní jednotka pro upevnění katodové trubice (CRT), která promítá sestavený obraz na průhlednou obrazovku před pilotem.
Průhledná obrazovka – nazývaná slučovač – což je „holografický optický prvek“ vyrobený ze skla nebo plastu, který odráží promítaný obraz směrem k pilotovým očím, aniž by rušil průchod okolního světla.
Ovládací panel, který umožňuje pilotovi výběr různých možností zobrazení a zadávání dat nepřijímaných a integrovaných počítačem ze senzorů letadla.
Panel hlášení, který poskytuje informace o stavu HUD a varování.

obsah HUD

První HUD obvykle poskytoval kombinaci situačních a naváděcích dat. Většina z toho byla převzata z PFD head-down displeje (HDD) nebo ekvivalentních analogových přístrojů. Od počátků systému elektronických letových přístrojů se velikost obrazovek HDD EFIS značně zvýšila, takže mnohem více informací může být zobrazeno na primárním letovém displeji (PFD), a tedy také na odpovídajícím HUD. K původní rychlosti letu, nadmořské výšce, lokalizátoru a klouzavosti se rychle připojily klíčové odvozené informace o energetickém stavu letadla — vektor dráhy letu (trend) (FPV) . Poté následovala značka dráhy letu, vektor trendu vzdušné rychlosti, indikace úhlu náběhu a pomyslné zobrazení drah. Některé systémy mají také některé nebo všechny signály vzplanutí při přistání, varování před nárazem ocasní plochy, detekci neobvyklé polohy a střihu větru a navádění pro zotavení, indikace přetažení a výstrahy a upozornění Airborne Collision Avoidance System (ACAS). Pro přistání nebo přerušený vzlet za nízké viditelnosti může být zobrazení zbývající vzdálenosti dráhy a zpomalení na zemi zásadní pomůckou pro zabránění vybočení z dráhy. Jeden aktuálně dostupný displej zpomalení poskytuje brzdný výkon jako 1, 2, 3 nebo MAX, které přímo odpovídají nastavení automatické brzdy, takže pro přistávací rolování je zajištěno jasné zobrazení jakéhokoli neočekávaného stavu znečištění povrchu dráhy.

ČTĚTE VÍCE

Proč se můj Tahoe třese?

Potenciální potíže s HUDS

Při používání HUD byly běžně identifikovány dva klíčové problémy, které je důležité řešit během specifického výcviku letové posádky nezbytného pro jeho použití:

zachycení pozornosti, také známé jako tunelování, při kterém se piloti mohou soustředit na displej HUD s vyloučením adekvátního odkazu na události nebo informace mimo letadlo
kritické informace na vnější scéně letadla jsou zakryty zobrazením na displeji; Konstrukčním řešením je udržet množství symbolů dostatečně nízké, aby se zabránilo nepořádku. Snížení nepořádku může také pomoci s upoutáním pozornosti.

Technický vývoj HUD

ARINC 764 vydaný v roce 2005 je technickou normou pro avioniku HUD. Popisuje fyzikální tvarové faktory, vhodné rozměry, definici elektrického rozhraní a typické funkce HUD. Technický vývoj HUD je zaměřen na dvě oblasti: první je integrace funkcí Enhanced Vision System (EVS) a možná Synthetic Vision Systems (SVS) (SVS); druhý, s ohledem na menší letadla, jako je VLJ, je alternativou k systému promítání obrazu CRT.

Připojení zdroje obrazu LCD ke slučovacímu sklu namísto použití CRT projekce bylo původně zaměřeno na úsporu hmotnosti pomocí technologie podobné té, která se používá v digitálním mediálním projektoru, který také vyžaduje nižší napětí napájení nebo běží „za tepla“. Tento alternativní proces generování obrazu nyní přijaly jak Airbus (A340-600), tak Boeing (B787), stejně jako Embraer (ERJ 190). Metoda LCD je schopna poskytnout širší zorné pole než CRT; to by mělo umožnit pilotovi správně vidět informace při silnějším bočním větru a snadněji řídit nájezdový úhel a energii během kroužení a jiných nestandardních přiblížení. Má se také za to, že pravděpodobně zvýší celkovou spolehlivost systému a vytvoří jak ostřejší obraz, tak obecně lepší podání odstínů šedé v jasném okolním světle.

Sběr dat EVS je založen na dopředných infračervených (FLIR) senzorech umístěných v přídi letadla, které zachycují tepelné snímky přibližovacích a přistávacích světel, které vyzařují asi třikrát více infračervené energie než okolní světlo. Prezentace EDS nemusí zahrnovat HUD, ale nabízí značné výhody systému HUD. Detekovaný světelný obraz je elektronicky zpracován a zobrazen na HUD tak, aby odpovídal zbytku zobrazení HUD. Například dráhová světla by se objevila v obrysu dráhy generovaném HUD. Infračervené senzory fungují v suchém vzduchu mnohem lépe než ve vlhkém vzduchu, a přestože je možné pronikání mlhy a mraků, protože podmínky se zhoršují směrem k husté oblačnosti nebo husté mlze, výkon se snižuje na nulu. V rámci tohoto obecného vzoru závisí rozsah popsaného obrazu na použité vlnové délce senzoru. Nejlepšího celkového pronikání počasí a také nejlepšího zobrazení lokalizovaných špičkových emisí z osvětlení je dosaženo při relativně krátké vlnové délce 1-5 mikronů, kterou používají iridium-antimonidové senzory. 8-14 mikronů používaných alternativní technologií mikrobolometru, která snímá infračervené záření pomocí teplotních změn, které vyvolává, proniká o něco méně, ale poskytuje lepší obraz o detailech pozadí, jako je terén a letištní nebezpečí, jako je překážka přistávací dráhy nebo vniknutí. Budoucí EVS bude pravděpodobně zahrnovat také vývoj a certifikaci radaru s milimetrovými vlnami pro ještě větší průnik do počasí. Problém, který je zde třeba vyřešit, je však to, že stejně jako všechny meteorologické radary vyžaduje nezpracovaný výstup dobu interpretace, což je v rozporu s nezbytným dodáním „okamžitého obrazu“ prostřednictvím HUD. LCD displej spíše než zdroj CRT nyní je upřednostňován pro prezentaci snímků HUD EVS kvůli ostřejšímu rozlišení a lepšímu výkonu ve stupních šedi v jasném světle, jak bylo zmíněno dříve. To bude důležité, pokud má být detekce bezprostředního nebezpečí vniknutí na dráhu účinná.

ČTĚTE VÍCE

Jak ručně nastartujete Volkswagen Passat?

SVS vyžaduje zobrazení obrázků sestavených z palubní databáze. Je atraktivní, protože nepodléhá omezením senzorů, ale je citlivý na integritu databáze. Zda se pravděpodobně objeví jako součást typického systému HUD, zatím není jasné. Pokud má být prezentace na displeji použitelná, určitě je třeba vyřešit některé složité problémy. Někteří výrobci již upřednostňují použití HUD SVS vedle HUD použití EVS. NASA se v rámci svého projektu Integrated Intelligent Flight Deck Technologies (IIFDT), který je součástí programu NASA Aviation Safety Program (AvSP), zabývá SVS a její možnou integrací s HUD/EVS, viz některé problémy v tomto dokumentu.

Výhody bezpečnosti

„Aplikované“ výhody HUD pro bezpečnost letu dopravních letadel byly vnímány především jako zlepšení situačního povědomí pro let za omezené (nebo noční) viditelnosti v blízkosti viditelného terénu, vody, pozemních překážek nebo jiných letadel; je to proto, že je možné udržovat vnější dohled bez ztráty přístupu ke klíčovým přístrojům letadla. To platí pro počáteční stoupání po vzletu, ale platí to zejména pro přibližovací a přistávací fázi letu, což je místo, kde dochází k většině všech leteckých nehod – a k většině smrtelných nehod řízených letů do terénu (CFIT) letadel veřejné dopravy. . Zde může HUD pro pilota vizualizovat jakoukoli „mezera“, která může existovat mezi požadovanou trajektorií letadla k bezpečnému přistání a projekcí důsledků aktuálního stavu letadla zobrazením projektovaného bodu dotyku.

Studie Flight Safety Foundation (FSF) (viz další čtení) se zabývala 1079 dopravními nehodami civilních proudových letadel, ke kterým došlo v letech 1959 až 1989, ještě předtím, než byly HUD převládající. Dospěl k závěru, že pokud by HUD namontovala a obsluhovala řádně vyškolená letová posádka, mohlo by to zabránit nebo pozitivně ovlivnit 33 % nehod s celkovými ztrátami a 29 % nehod s „velkými částečnými ztrátami“. Pracovní skupina FSF pro snižování nehodovosti při přiblížení a přistání (ALAR) doporučila, aby letecké společnosti i provozovatelé business-jetů instalovali HUD, které zobrazují úhel náběhu a údaje o trendu vzdušné rychlosti, aby se zlepšilo povědomí letové posádky o energetickém stavu jejich letadla (viz Další informace ). Aktuální globální cestovní mapa bezpečnosti letectví zahrnuje HUD v doporučeních pro lepší využití technologie ke zvýšení bezpečnosti provozu letadel během přiblížení a přistání.

ČTĚTE VÍCE

Jaká třída auta je Fiat 500X?

Nižší přibližovací minima

HUD byl již dříve používán jako alternativní ruční letový prostředek k provádění automatického přistání podle přístrojového přistávacího systému (ILS) Cat 3a za snížené viditelnosti, hlavně kvůli nižším nákladům na údržbu systému a lepší spolehlivosti než „tradiční“ systém automatického přistání. To také umožnilo provádět tato přiblížení za nízké viditelnosti na přistávací dráhy bez obvyklého pozemního vybavení a redundance potřebné k podpoře přiblížení ILS v těchto podmínkách. Certifikace Federálního úřadu pro letectví (FAA) je nyní také selektivně udělována systémům EVS HUD pro použití nižších minim, než jaká byla zveřejněna pro obě přiblížení s přímým nájezdem pomocí přístrojového přistávacího systému Cat 1 (ILS) a nepřesných přiblížení létaných pomocí postupů pro kontinuální Finální přiblížení sestupu (CDFA). Oba jsou schopni použít DH 100 stop nad referenční prahovou výškou, než je vyžadováno standardní získání vizuální reference.