浅谈机载平显设备的使用与维护

2020-07-01蒋江涛武立朋中国飞行试验研究院

航空维修与工程 2020年5期

■ 蒋江涛武立朋/中国飞行试验研究院

0 引言

随着信息显示技术的不断发展，新一代国产战机形成了以“一平多下”即一台衍射平视显示器配合多个彩色多功能液晶显示器为主的仪表板布局，为飞行员提供重要的人机交互界面，是战机出勤及完成作战使命的重要组成部分。典型的衍射平视显示器（简称平显或HUD）是一个综合的光电显示装置，由显示组件和电子组件两部分组成。其中，显示组件由光学系统（全息组合镜、中继光学镜组、棱镜反射镜）以及阴极射线管（CRT），CRT 保护电路，自动亮度传感器，高压电源等组成，作用是将电子组件输出的电信号转换成可见的目视符号；电子组件主要由接口电路、符号发生器、信息处理电路、低压电源等组成。系统工作时，电子组件的接口电路在处理机的控制下接收来自其他机载设备的数据、控制指令，生成可视的字符图像信息，准直成像于飞行员正前方“无穷远”处，其工作原理如图1 所示。

伴随信息传送技术的发展和作战任务的需要，现代平显可以通过光纤或总线与其他机载设备进行数据、视频的传输，不仅生成字符显示画面，还可以生成字符和外视频的叠加显示画面。此外，平显与座舱视频摄像机（CTVS）的融合，使平显可摄取与平显光轴平行的座舱前方外界景物，并将其转换成可见光视频图像，输出至机载数据记录系统，供地面回放分析，从而对战斗过程进行客观、有效的评估，为进行下一步战术决策提供可信的依据。

平显作为人机之间信息交换的重要接口，安装于飞行员的正前上方，略高出座舱，便于飞行员透过前风挡观察外景和重要的飞行及作战信息。平显与机载设备的交联关系如图2 所示。

1 平显的正确使用

1.1 平显的安装与校靶

平显通过安装支架与飞机上平台刚性连接。飞机出厂前已完成安装支架的机械校靶，平显与安装架之间通过多组定位销/孔插入式精确安装，在未动安装架的情况下，更换机上平显后不必重新进行校靶（用校靶镜读取平显炮口中心与飞机基准之间的偏差量）。但由于平显的校靶参数保存在自身的非易失存储器中，因此平显更换后仍需完成将校靶参数加载至新平显中的工作。

1.2 平显的工作温度与时间

平显的设计指标是在环境温度为-45℃～+60℃、高度小于25000m 的范围内正常工作。常温状态下，平显通电2min 后应能正常工作，环境温度较低时平显的预热时间会有所延长，但一般不会超过5min。常温状态下平显的连续工作时间不应大于4h。环境温度较高时，为确保平显设备安全，应尽可能缩短平显的连续工作时间。当环境温度高于+70℃时，平显的连续工作时间应控制在1h 之内。另外，因平显的主要工作部件为阴极射线管（CRT），随工作时间的增加其显示性能呈明显下降趋势。故在地面非必要开启平显设备时，应单独关闭平显，以便将平显的寿命更多地留做飞行使用，多数平显CRT 部件的给定使用寿命为1000h。

1.3 平显的开机、关机与调整

图1 平显工作原理图

图2 平显与机载设备的连接关系框图

开机前应确认正前方控制板上“平显上电”开关处于断开位置，以及正前方控制板上“平显亮”旋钮处于最小位置（部分机型已将两个开关合二为一），然后再开启平显及与平显相关的设备、正前方控制板上“平显上电”开关，并通过“平显亮”旋钮调节亮度使画面和外景清晰可辨。注意开机后不应直接将平显亮度调至最高，以降低CRT 灼伤风险。在字符/视频叠加显示模式下，可以调节“光栅对比度”开关使对比度达到最佳。

与开机操作相对应，关机前应将“平显亮”旋钮逆时针转动至极限位置，使平显显示亮度降至最暗再关闭平显电源。注意不应在“平显亮”旋钮未逆时针旋转至极限位置时直接将平显断电，易造成CRT 灼伤风险。

为达到最佳显示效果，平显设置了“自动”“手动”“白天”“夜晚”“对比度”等多种调节控制方式或模式。日常使用中，可根据环境亮度和明暗差别，调节亮度达到显示画面和外景目标都清晰可辨，不必将亮度调得过高。平显长时间高亮度工作不仅降低产品性能、可靠性和寿命，还会造成使用者视觉疲劳或迟钝，降低观察外景目标的效果。若目视平显时感到亮度刺眼，说明平显亮度过高。

2 平显的检查与维护

机载平显设备大多采用二级维修体制，即基层级（一线、用户）和基地级（大修厂、厂家）。基层级的检查与维护主要是对平显进行安装前、使用过程中的外观、固定状况（目视）、工作状况（通电）的检查，无需借助专用仪器和设备，将故障隔离和定位在LRU（外场可更换单元），排故手段往往是整体更换平显。

2.1 目视检查

首先，检查平显的各光学器件（全息组合镜和防尘镜、反光镜、透镜），不应有破裂和划伤，不应有妨碍正常观察的光斑、麻点、水斑、霉菌、指印、尘粒等附着物和裂纹。若发现光学器件有破裂或划伤，或内部光学器件有明显的无法去除的灰尘或污渍，应作故障件处理。外漏镜头及玻璃表面应无灰尘、污垢，若有则应使用竹/木棒缠绕高级脱脂棉蘸上光学清洁液擦拭干净，不得用粗布擦拭。

其次，检查平显及安装支架的固定螺栓，应安装正确、无松动现象，保险良好，尤其是平显校靶标记不应移位。若发现异常应及时维护，避免影响产品精度和可靠性。

再次，检查平显的电缆连接是否正确、牢靠，搭铁线无折断，接地可靠，检查电缆防波套有无严重损伤。电缆插头、插座应无裂纹，所有标记、数字、刻线均应正确、清晰。若发现异常应及时维护，避免诱发飞机或产品故障。

2.2 通电检查

作为基层级的检查与维护，平显的通电检查项目包括以下内容：

1）平显能正常开机、关机。

2）开机后，执行系统维护自检测，查看维护自检测故障清单，不应有影响产品功能、性能或任务执行的故障出现。

3）检查操纵平显功能实现的各开关、旋钮、按键的工作状态是否正常，且平显能响应其动作而进行相应的变化。

4）检查平显画面应正常，各模式下显示内容应完整、清晰，画面无抖动、闪烁、扭曲等现象。

3 平显常见故障的隔离与定位

平显作为信息显示的终端，其功能的实现依赖于显控处理机和信息源设备状态的好坏。仅某一数据显示不正常或无显示时，不可盲目判定平显设备故障，问题可能出在信息源设备或显控处理机上，或是出在信息源设备、显控处理机、平显三者之间的通信线路上，应首先查看机上信息源设备、显控处理机、平显设备的维护故障清单是否报出与故障现象相关的信息，以进行故障定位。也可通过切换两台显控处理机，查看故障现象是否消失，来判定显控处理机是否故障。如果切换显控处理机后故障现象消失，说明是显控处理机故障；如果切换显控处理机后故障现象依旧，则应借助万用表或专用测量设备检测信息源设备、显控处理机、平显三者之间的通信线路是否存在短路、开路现象，并检查通信线路的屏蔽层是否良好。

当平显画面出现视场压缩，画面扭曲成一点、横线、竖线以及显示画面闪烁现象时，均可判定为平显自身故障，可用切换任务管理处理机的方法进一步验证。如果切换任务管理处理机后故障现象依旧，说明问题存在于平显本身而非与其交联的设备。这类故障一般由于设备内部的字符发生模块、显示驱动模块故障所致，需返回厂家做进一步检测、处理。

当维护故障清单报平显各类总线通信故障、异常或与交联设备通信中断时，应加强对各类总线连接状况的检查，总线连接器应可靠连接，无松动、损毁现象，尤其是光纤连接器应清洁、无污渍；总线无折断、严重挤压、破损现象。排除线路问题后，这类故障一般是由设备内部的电子组件接线故障、数据处理模块或母板故障导致，需返回厂家做进一步检测、处理。

当平显工作在字符与外视频叠加显示模式下出现画面显示不完整现象，如未叠加外视频、未叠加字符时，一般是由于设备内部的字符发生模块、数据处理模块故障导致；若叠加画面出现发虚、缩放，则是由于高压电源或阴极射线管部件故障导致，均需返回厂家做进一步检测、处理。

当平显出现亮度或对比度调节不受控，如亮度不能自动或手动调节、对比度调节无变化时，应首先检查平显背景亮度传感器是否故障，可通过用手遮挡亮度传感器观察平显画面亮度是否随遮挡产生变化来判断。若平显亮度不随亮度传感器被遮挡而改变，则可判定平显背景亮度传感器故障，若平显背景亮度传感器正常，这类故障一般是由于设备内部的电子组件接线故障、显示驱动模块故障导致，需返回厂家做进一步检测、处理。