玻璃驾驶舱开始飞行：评估飞机显示屏质量

2024年 7月 24日

话题:

作者:

Anne Corning

在航空业发展的早期，飞行员依靠纯粹的模拟驾驶舱仪表，通常由几个刻度盘和仪表盘组成，用于跟踪飞机的运行状态并进行导航。事实上，即使是在 20 世纪 50 年代，波音 707 等飞机的头顶上仍有一个透明的穹顶，以便机组人员利用星空来辅助导航。

随着 CRT 显示屏的发明以及计算机化和数字化技术在航空领域的应用，飞机制造商开始在驾驶舱内安装屏幕。例如，1991 年，"波音公司在 747-300 型飞机上将仪表盘和刻度盘的模拟（传统）驾驶舱改为了为 747-400配备 8 英寸阴极射线管（CRT）显示器的计算机化驾驶舱。结果是取消了 600 个表盘和仪表 "¹。

自 20 世纪 80 年代以来，随着液晶显示器等新技术的出现，飞机上出现了越来越多的显示屏，这些显示屏可以提供更清晰、更明亮的图像。数字航空电子系统的发展与汽车显示屏和计算机化系统的发展并驾齐驱。这些趋势催生了 "玻璃驾驶舱 "一词，用来描述包含一组显示屏的新型飞机。

传统模拟驾驶舱（左图）中的许多刻度盘、仪表和控制装置现已数字化，并整合到新型玻璃驾驶舱（右图）的显示屏上。
显示屏可以显示大量信息，而以前这些信息需要多个单独的仪表和刻度盘才能显示，这使得它们比传统仪表更轻便。

"玻璃驾驶舱将航空电子系统、导航数据库和飞行管理系统集成到一个无缝界面中，为飞行员提供了前所未有的自动化水平和效率。合成视觉、地形感知和气象雷达集成等先进功能进一步增强了飞行各阶段的安全性和决策能力 "²。

玻璃驾驶舱在提高飞行员的准确性、安全性、环境感知和效率方面功不可没。玻璃驾驶舱包括主飞行显示屏、多功能显示屏、备用显示屏和任务显示屏，截至 2022 年，玻璃驾驶舱市场规模已达 19 亿美元，预计到 2032 年将以 4.5% 的年复合增长率增长，达到 30 亿美元³。

在航空史上，军方引领潮流是常有的事，玻璃驾驶舱也不例外："军用飞机越来越多地使用多功能显示器，这是因为它们能为飞行员带来更多优势。当代军用飞机驾驶舱采用全玻璃、复杂的多功能显示器，以提高视频和成像能力。这使得飞行员可以查看各种视频源，包括外置监控处理单元和多媒体传感器。这些传感器包括摄像头、卫星跟踪、红外传感器，以及根据需要配备的武器装备 "⁴。

现代军用直升机的驾驶舱配备了大量的显示屏，所有显示屏都嵌入在坚固的外壳中，以承受潜在的恶劣飞行和作战条件。

将显示测量技术引入驾驶舱

驾驶舱中显示屏的增多意味着对显示质量检测和测量的需求增加。多年来，传统的模拟驾驶舱主要依靠背光符号和仪表。VIP™ （视觉检测包）等来自瑞淀的解决方案可帮助飞机制造公司测量和评估背光驾驶舱面板的质量。但是，新型玻璃驾驶舱带来了一系列全新的视觉检测挑战。现在，所有的字母、数字、符号、地图和图像都集成并叠加显示在显示屏上，而不再是单个的背光字符。许多飞机制造商不得不采用显示测量技术来检测和测量驾驶舱屏幕的质量和性能，而不只是背光面板。

驾驶舱屏幕上显示的详细图像和信息示例，飞行员在实际飞行中必须一目了然。

与受到严格监管的航空业的几乎所有方面一样，美国联邦航空局已发布要求和建议，以确保驾驶舱显示屏的质量和安全，这些要求和建议包含在《美国联邦航空法规》第 14 条和相关的咨询通告中，如 AC 150/5190-7、AC 20-175 等。通用航空制造商协会(GAMA) 等行业组织为飞机制造商提供指导，例如在其第 12 号出版物 "14 CFR 第 23 部分（或同等）认证飞机中集成驾驶舱/驾驶舱的建议实践和指南 "中写到。

驾驶舱显示器的质量和安全

瑞淀有数十年的经验，可帮助显示器制造商实现质量目标，并记录其是否符合法规要求。我们帮助驾驶舱显示器的设计者和制造商满足色彩、对比度、分辨率、亮度和聚焦等方面的视觉性能要求。使用我们的ProMetric ^®成像亮度计和色度计，显示器制造商可以确保在所有环境照明情况和操作条件下都能清晰一致地显示信息。

瑞淀提供完整的相机和软件解决方案，用于评估飞机上的 LCD 平面屏幕、曲面和自由形态的显示器以及抬头显示 (HUD)。我们的TrueTest™软件可自动进行亮度、色度、均匀度、清晰度和对比度等多项测试，识别死像素等会影响显示器视觉精度和性能的缺陷。该软件还能让显示器制造商评估和纠正 "闪光"（防眩光涂层造成的干扰），我们的TT-HUD™模块还能提供测试，以鉴定屏幕和头盔上的抬头显示投影。

当然，驾驶舱内显示面板的质量只能在一定程度上确保飞机安全。安全的另一个关键方面是 "人为因素"--飞行员如何与显示屏互动；研究表明，要实现提高飞行安全的承诺，就必须对这些新的数字系统进行培训。尽管如此，采用瑞淀显示屏测量和检查解决方案的制造商可以确保飞行员在空中不必面对的一个挑战就是视觉显示效果不佳，从而帮助他们将机组人员和乘客安全送达目的地。