Индикация на лобовом стекле (ИЛС).

Индикация на лобовом стекле представляет собой проекционное устройство, экран которого размещается на линии визирования между пилотом и лобовым стеклом кабины.

Проецируемое изображение отражается от экрана в глаза пилота. Экран практически прозрачен, поэтому пилот видит индицируемое изображение на фоне окружающей обстановки, как бы парящую в воздухе перед самолетом.

С помощью оптики изображение коллимируют (collineo – направляю по прямой) – пучок лучей от проектора разворачивают так, что все лучи становятся параллельными, т.е. проецируют изображение в бесконечность. В результате пилот видит это изображение, словно оно находится на большом удалении, поэтому аккомодация глаз не требуется, и глаза меньше утомляются. Такие ИЛС получили название коллиматорных индикаторов. Кроме снижения утомляемости коллимация значительно ослабляет эффект дрожания изображения и делает его чётким на протяжении всего полета.

Вынесение индикации с приборной панели на уровень глаз пилота не отвлекает его от управления ЛА, особенно в сложных ситуациях: во время боя или при посадке. Пилот может больше времени находиться с поднятой головой, отсюда принятое за рубежом название ИЛС – «Head-Up Display».

Источником информации для ИЛС служит БЦВМ, которая принимает сигналы от сенсоров и другого оборудования, обрабатывает их и производит точный расчет параметров индикации определяющих положение символов и элементов изображения. Результирующую информацию БЦВМ передает в генератор символов, управляющие сигналы которого поступают в проектор.

Источником изображения в ИЛС служит проекционная электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), что обуславливает большие размеры индикатора (длина более 500мм). Хотя в последнее время активно ведутся разработки непосредственного проецирования данных ЖКИ на ИЛС.

           Если посмотреть на индикатор сверху, то будет виден экран ЭЛТ:

Плоский прозрачный экран одновременно пропускает лучи света от внешнего пространства и отражает в направлении пилота лучи света от проецируемого изображения. Таким образом, экран комбинирует оба изображения для пилота, поэтому его называют комбайнером (combiner).    

                                          Комбайнер

                                          ЭЛТ                                                       Зеркало

Экран ИЛС должен быть достаточно прозрачен с коэффициентом пропускания света не менее 80%, поэтому 20%, оставшиеся на долю проектора, требуют от него высокой яркости, как минимум, в 5 раз выше, чем у ЖКИ – до 5000 кд/м². В отличие же от ЖКИ, ИЛС имеет еще и дополнительное требование – обеспечение видимости изображения при прямом солнечном свете.

Обеспечить требуемую яркость проектора в ограниченном пространстве приборной панели очень сложно. Решением проблемы стало применение специального покрытия комбайнера, коэффициент отражения которого зависит от длины волны падающего на него света. В качестве проектора используется монохромная («одноцветовая») ЭЛТ, которая излучает узкополосный свет, обычно, из желто-зеленой области его спектра, а покрытие комбайнера имеет коэффициент отражения с явно выраженным пиком как раз для данной области спектра. Поэтому комбайнер эффективно отражает в глаза пилота изображение от ЭЛТ, в то же время, пропуская без помех лучи от внешней обстановки.

Из-за такого принципа действия все ИЛС – монохромные индикаторы. Предпринимаются попытки создания ИЛС с двумя и тремя пиками отражения – для двух и трех оттенков цветопередачи. Современные ИЛС обеспечивают яркость до 9000 кд/м².

           Последние достижения в области диэлектрических покрытий позволили создать ИЛС с синтезированной голограммой. Такая голограмма представляет собой несколько слоев прозрачного фоточувствительного диэлектрика с разными коэффициентами отражения. Когда коэффициент отражения изменяется от слоя к слою по синусоидальному закону, такое покрытие ведет себя как голограмма, отражая свет выбранной волны. Голограмма записывается двумя когерентными лазерными лучами.

           Первоначально ИЛС устанавливались на военные самолеты для упрощения прицеливания, поэтому назывались авиационно-стрелковыми прицелами.

                                                     Кабина истребителя F / A -18 (Hornet)

           Затем их стали применять и на гражданских самолетах как «искусственное зрение», позволяющее взлетать и садиться в сложных метеоусловиях. Применение ИЛС на гражданских самолетах имеет особенность в расположении: на боевых самолетах для безопасности катапультирования над головой пилота ничего нет, кроме прозрачной оболочки кабины, а в пассажирских самолетах кабина имеет потолок, что позволяет расположить проектор и оптический блок ИЛС в более удобном месте – над головой пилота. Т.к. пилот использует ИЛС в основном только при взлете и посадке, экран делают поворотным, чтобы пилот мог убрать его вверх или в сторону, когда он не нужен.

В последнее время из-за плотного графика работы аэропортов возросло количество столкновений самолетов между собой и с наземной техникой. По данным Федеральной авиационной администрации США количество подобных происшествий в американских аэропортах увеличилось более чем вдвое. В настоящее время активно внедряются новые системы, которые облегчают пилотам выбор траектории движения и сигнализируют об опасном сближении с другими ЛА: Surface Guidance System, Visual Guidance System и Runway Incursion Prevention System (RIPs). По мнению NASA такие системы управления движением в районе аэродромов с применением ИЛС должна в будущем стать стандартным оборудованием самолетов, таким же, каким сегодня стала система предупреждения столкновений в воздухе.  

Исходя из базы данных аэропорта и инструкций служб УВД (управления воздушным движением), полученных по цифровому каналу передачи данных, информация системы содержит траекторию движения, которую необходимо выдерживать. Формат изображения при этом должен содержать осевую линию и границы ВПП, директорный (нулевой) индекс, расстояние до поворота, цифровые счетчики заданной и фактической скоростей, курса, сигнализацию опасности столкновения.

                          Индикация системы управления движением.

Местоположение самолета в любой промежуток времени с максимально возможной точностью позиционирования (не хуже 1 метра) определяет спутниковая навигационная система GPS, или инерциальная навигационная система, сопряженная с GPS. Сведения о данном аэропорте (расположении рулёжек, ВПП и т.д.) берутся системой из базы данных аэропортов мира. Информация о других ЛА о занятости полос и возможных конфликтах поступает на БЦВМ от системы зависимого наблюдения ADS-B. В свою очередь, текущее положение данного самолета непрерывно передается по цифровому каналу для информирования УВД и других участников движения на аэродроме.

Помимо данного нововведения усовершенствуются также методы управления воздушным движением (см. п.1.3). Европейская компания Airbus (головной офис которой находится в Тулузе, Франция) с лета 2011 года внедряет систему виртуального радара ASMV, позволяющую увеличить трафик пассажирских перевозок почти в 4 раза без ущерба безопасности движения. При этом также сокращается расход топлива, поскольку траектория полета становится более «сжатой».

Дистанция между самолетами сократилась с 80 ml до 20 ml (до 36 km) или до 10 минут полёта.

1000 ft

(330 m)

                

Говоря о перспективах ИЛС, следует отметить, что с появлением нашлемных индикаторов, ИЛС сдают свои позиции на военных ЛА, однако, на пассажирских самолетах экспансия ИЛС только начинается.