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用目光杀死敌人,谈谈战斗机的头盔显示器

发布时间:2017-09-16  原作者:Armstrong   点击数:

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  飞行员头盔原本是一种简单的防护装备,但在结合了头部跟踪技术和符号显示系统后正日益变为飞行员获取信息的主要方式,从而大幅提高飞行员的态势感知能力。

  从空战诞生之日开始,飞行员的态势感知就对空战胜负和自身生存至关重要。在最初的日子里,摆在飞行员面前的只有转速表、高度表和罗盘,而现代飞行员在空战中不仅要时刻注意座舱外的动向、还要不时低头查看座舱仪表和显示器。

  随着技术的发展,座舱仪表和显示器显示的信息也随之增多,越来越多的信息导致了飞行员无所适从,无法快速找到自己需要信息。因此,简化和帮助飞行员吸收信息成为战斗机人机界面的一个重要设计目标,必须先使用机载计算机对信息进行简化和分类,再呈现给飞行员。此外,随着一系列大离轴角近距空空导弹和新型传感器的出现,如何增大这类武器的发射区也成为亟待解决的问题。

  自20世纪70年代中期以来,军用直升机和战斗机已普遍装备了头盔瞄准具。战斗机头盔瞄准具一开始非常简陋,仅能用于控制红外制导空空导弹的瞄准。导弹引导头能根据飞行员的头部运动快速对准目标,实现大离轴角发射,不再需要飞行员努力机动把机鼻对准目标。

  南非空军的“幻影”F1AZ飞行员率先在实战中使用头盔瞄准具,并取得良好效果。美国霍尼韦尔公司在20世纪70年代也实机测试了视觉目标获取系统(VTAS),但未被美国空军采用。

南非的“反曲刀”头盔瞄准具,用于与V3A近距空空导弹配合
南非的“反曲刀”头盔瞄准具,用于与V3A近距空空导弹配合

安装了AV8-8 VTAS的APH-6A头盔,有一个伸到飞行员眼前的反射镜,飞行员把镜片中的准星指向目标就能使空空导弹引导头对准目标
安装了AV8-8 VTAS的APH-6A头盔,有一个伸到飞行员眼前的反射镜,飞行员把镜片中的准星指向目标就能使空空导弹引导头对准目标

  苏联米格-29“支点”和苏-27“侧卫”代表着头盔瞄准具技术的一场革命。这两种战斗机从问世的第一天起就整合了Shchel-3UM头盔瞄准具和红外搜索与跟踪(IRST)系统,让R-73(AA-11“射手”)红外制导空空导弹具有了强大的近距作战能力。这是头盔瞄准具发展史上的一个分水岭,使北约国家正视差距,认真对待头盔瞄准具的发展。

俄罗斯米格-29和苏-27的头盔瞄准器采用了相似的设计
俄罗斯米格-29和苏-27的头盔瞄准器采用了相似的设计

镜片中显示的简易准星
镜片中显示的简易准星

  20世纪90年代初,以色列Elbit公司研制出与“怪蛇IV”空空导弹配套的显示和瞄准头盔(DASH)。美国在这种头盔的基础上于90年代后期研制出联合头盔提示系统(JHMCS),来与新一代近距导弹AIM-9X配套,被统称为大离轴角系统(HOBS)。JHMCS和AIM-9X组合首先装备了F-15C。

以色列的DASH头盔已经是以色列F-15/16战斗机的标准装备
以色列的DASH头盔已经是以色列F-15/16战斗机的标准装备

  DASH和JHMCS两种头盔也增加了符号显示功能,除了用于控制导弹引导头和瞄准吊舱传感器外,JHMCS在后来也实现了把关键飞行数据投射在遮光镜上的功能,从头盔瞄准具进化成了头盔显示器。

JHMCS头盔可以被看做是一个头戴的平显系统
JHMCS头盔可以被看做是一个头戴的平显系统

JHMCS的遮光镜显示组件
JHMCS的遮光镜显示组件

  因此从理论上来说,可以把关键飞行数据和目标数据都从平显上移除,统统投射在头盔显示器的遮光镜上,让飞行员在空战中能更好地使用空空武器攻击敌机,不再需要操飞机把机鼻对准目标,然后通过平显瞄准。

  经过多年发展后,头盔显示器不仅能够为飞行员提供“先敌发射、先敌攻击”的大离轴攻击能力,还使他们在做大过载机动时也能控制机载武器和传感器的瞄准。头盔显示器的遮光镜不仅能显示瞄准符号和飞行参数,还能显示视频和前视红外图像。

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