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说说那些革命性的战斗机座舱航电(上)

发布时间:2015-04-12  原作者:魏楞杰   点击数:

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  在20世纪40年代第一代喷气式战斗机刚问世时,座舱内只有简单、耐用、廉价的航电设备。当飞行员执行低空高速任务时,完全依赖这些设备提供飞行和导航信息,但它们的表现却相当不称职。50年代第二代喷气式战斗机问世后,这些缺点就更加突出了,随着机载系统和仪表日益复杂,迫使飞行员得花较多的时间低头查看,不仅对他掌握战术态势的能力造成负面影响,更会危及低空飞行的安全性。


第二代喷气式战斗机F-86的座舱里塞满了各种仪表

  解决这些问题的方案就是平显(Head Up Display,也叫抬头显示器),不过现代化战斗机座舱内除了平显外,还有夜视系统、先进综合头盔系统、战术态势显示器,建构出现代化的“玻璃座舱”(Glass cockpit)。让飞行员无需环顾座舱四周的仪表,消化各仪表的片断信息,就能获知周围空域敌情以及机载传感器和武器的重要信息,提供完整的态势感知(situational awareness)。

玻璃座舱

  玻璃座舱已是现代化战斗机的标准设备,作为一种现代化的显示系统,使用多功能显示器取代了几乎所有的传统仪表。老式座舱里繁多的样式不同、功能各异的机电指针仪表大多被取消,仅留下少数几个(如:罗盘)供紧急备用。玻璃座舱仪表板上的大型计算机显示器不仅能显示虚拟仪表,还能根据飞行员的需要显示其它功能,如飞行规划、武器控制等,能大大减轻飞行员的工作负荷,因此玻璃座舱也被誉为战斗机座舱的革命性发展。

  座舱革命始于20世纪70年代,当时阴极射线管(Cathode Ray Tube-CRT)开始取代某些机电仪表,虽然当时这种新装置还很原始,却给座舱带来特殊且全然不同的外观,因此获得“玻璃座舱”的称号。到70年代中期,战斗机座舱内的仪表和开关已经超过上百个,飞行员需要随时注意一大堆指针、符号,手忙脚乱的情况让人担心。美国主要的航空企业和国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration)因而共同启动了座舱多功能显示器研究计划,把基本的飞机系统、飞行和战斗数据综合成显示器上的清晰易懂的图形和符号,最后出现了完整的玻璃座舱概念。


NASA研究玻璃座舱的主要驱动力还是太空项目,上图是“发现”号航天飞机的玻璃驾驶舱

  从航空业界全盘接受多功能显示器来看,就能知道此项研究有多成功。这是因为飞行员对飞机和战术态势越了解,飞行就越安全,也越有效率。以图形方式显示的关键仪表,如高度计、姿态仪、速度表,不但容易阅读,维护成本也不像传统仪表那样昂贵。玻璃座舱的紧急备用和保障性能佳、重量轻、电力需求也比机电仪表少。

  玻璃座舱的优点不胜枚举:取代繁多的开关、仪表(gauge)、传统指示器(indicator);万一失效,备用和保障性能佳;战术及导航的选项较有弹性,且较准确;画面清晰、整洁;显示内容可程序化。

  事实上,由于指针仪表的读值一目了然,所以玻璃座舱显示器大多忠实还原了它们的外观。所以就人机工程(ergoncmic)而言,玻璃座舱的主要优点不在于显示方式的改变,而在于在需要时才显示飞行和战斗信息。显示系统在飞行员要求时才会提供警告或警告信息,让飞行员的信息负荷大幅降低,飞行员仅需注意最重要的信息就行了。


简洁高效的“阵风”战斗机的玻璃座舱,居中尺寸最大的就是战术态势显示器

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