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1 # 長安小師爺
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2 # 浩漢防務論壇
頭盔顯示器( HMD )是飛機上用來向飛行員大腦投射資訊的裝置。其使用類似於空勤人員面罩或標線上的平視顯示器。HMD為飛行員提供了態勢感知,增強了場景的影象,在軍事應用中提示武器系統指向他們的頭部指向的方向,還有,就是允許提示武器系統的應用也被稱為頭盔瞄準具和顯示器或頭盔瞄準具。並且,HMD系統還可以與高離軸瞄準( HOBS )武器相結合,使飛行員能夠攻擊看到的幾乎任何目標。 這些頭盔允許以最小的飛機機動來指定目標,最小化在威脅環境中花費的時間,並允許更大的殺傷力、生存能力和飛行員態勢感知。頭盔顯示器的設計初中僅透過將頭部指向目標來代替機頭轉向,通俗的說,就是使用頭部角度作為指示器來將空對空和空對地武器搜尋裝置或其他感測器(例如雷達、FLIR )引導到目標。在HMDs之前的近距離戰鬥中,飛行員必須使飛機對準目標射擊,很明顯,這樣的效率要低很多。
HMD的設計難點就是對頭部活動的感測,在設計時,HMD必須以足夠的精度感測飛行員頭部相對於機身的高度、方位和傾斜度,即使在高“G”和頭部快速移動期間也必須是如此,只有這樣,這款HMD頭盔顯示器才是成功的。此外,直接視網膜投影也在測試當中,使用低功率鐳射(虛擬視網膜顯示器)將資訊直接投影到佩戴者視網膜上的系統有望進一步的整合飛機電子並取消飛機記錄儀器(一種計算飛機近距離擊殺的攝像機)。
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3 # 利刃號
戰鬥機的頭盔顯示器是火控裝置與顯示裝置的轉換器,它主要幫助飛行員完成資訊轉換工作。例如F35的頭盔顯示器就是各種智慧科技的集合物F35是目前世界上第二款服役的第五代戰機,如此先進的戰機自然配備了最為尖端與智慧的機器裝置,吸引人們的不只是它的昂貴造價,還有它滿滿的科技含量。
F35的頭盔造價達到了驚人40萬美元,摺合成人民幣也就是250萬,如此高昂的造價是必然的。這種頭盔的全稱叫做“頭盔瞄準具”,需要眾多的感測裝置和成像系統,從光纜到微型計算機都是高昂的高科技裝備,因此它也的確值250萬。F35頭盔有著出色的3D技術,顯示效果極佳,可以給駕駛員提供最為詳細真實的立體影象,還有著極為智慧的提示系統,能應對實戰中的各種突發狀況,為飛行員提供作戰參考。
其次,F35頭盔顯示器還自帶有夜視鏡的功能,方便夜間作戰,並且F35頭盔還有著只存在於我們腦海電影情節中的黑科技,即利用飛機上的若干個攝像單位,將戰機全方位視角都投射到頭盔之中,大大的減輕了飛行員的飛行負擔,即使不掉頭,駕駛員也能透過頭盔輕易看到飛機的周圍環境。但任何事物都存在兩面性,產品也會存在優缺點。在實際的使用與操作過程中,F35頭盔存在的一些問題也逐漸暴露,如硬體質量高帶來的大量零件,使得頭盔整體較重,長時間的配戴會使得飛行員頸椎疼痛。
而且在面對複雜多變的光線狀況時,頭盔的顯示器無法很好的調節,在光線強烈的豔陽天,顯示器的影象會偏暗,而夜裡長時間的昏暗條件下,顯示器的效果又太亮,對眼睛刺激很大。當然總的來說,F35頭盔各方面還是極為出色的,在飛行頭盔的眾多領域也有著突破與創新,單從其中的黑科技含量來說,F35頭盔的確值它的250萬售價。
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4 # 楠竹一
在二戰中,飛行員帶著只有防衝擊和抗流彈功能的簡易皮盔在天空之中翱翔廝殺,而隨著軍事技術飛速發展,戰鬥機飛行員頭盔顯示器粉墨登場。原本戰鬥機飛行員的目鏡只需要有防炫光的作用就可以了,但是在第四代戰鬥機之後,戰鬥機航電能力大大強化,其中最直接的體現就是戰鬥機上各種儀表增多,在緊張刺激的空戰中飛行員很難分心去低頭關注儀表資料,在此之際,頭盔顯示器應運而生。
頭盔顯示器,即為在頭盔內安裝裝置將各種飛行資訊整合顯示在飛行員頭盔目鏡上,便於飛行員檢視,並解放其雙手保證戰鬥的效率。
不僅如此,很多頭盔顯示器也集成了頭盔瞄準具的功能,飛行員可以依靠頭盔上的各種資訊,只需要目視瞄準敵機,戰鬥機電腦就會自動鎖定地方戰鬥機,發射導彈,大大降低了操作難度,讓戰鬥機戰力又跨上了一個新的臺階。例如前蘇聯的米格29“支點”和蘇27“側衛”戰鬥機,將頭盔瞄準具和紅外跟蹤結合到一起,讓其紅外製導導彈有著極強的近距離格鬥能力。
不止是戰鬥機,直升飛機也同樣裝備了頭盔顯示器,並且可以直接和機炮系統相連線,用頭部轉動來控制機炮方向,更為直接靈活,在戰爭中起到了很大的作用。
比如美軍的AH64“阿帕奇”直升機,就可以用頭盔控制其30毫米鏈炮和反坦克導彈。
對於中國來說,頭盔顯示器仍然是需要努力攻克的難關,目前中國只有J11和J10戰鬥機採用了頭盔瞄準具,並不像國外那樣有綜合處理資訊的功能。
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5 # 狼煙火燎
目前世界上真正稱得上“頭盔顯示器”的其實就只有美國的F35戰機的飛行員頭盔了,其他的頂多也就是頭盔瞄準器而已,兩者不是一個東西,不能混淆。頭盔瞄準器應該是蘇聯最先搞出來的,蘇聯解體後,美國和西歐國家透過東德關係拿到了這款頭盔顯示器,當時就感到非常驚訝。因為雷達在鎖定跟蹤對手的時候雷達掃描範圍會變得很窄,尤其是格鬥中對手戰機很可能透過機動就擺脫雷達掃描範圍,這時候頭盔跟蹤器就能更大範圍的實施跟蹤,而且通電的武器系統引導頭也能隨著頭盔顯示器指示同步跟蹤目標,這讓近距格鬥空戰變得容易了很多。但頭盔瞄準器其實就是一個簡單的透過指示燈提示系統來引導飛行員實施武器瞄準,目前大多數的國家都已經突破了這項技術,比之F35的頭盔顯示器就簡單太多了。
圖:F35採用了2個成像管,最終在面罩上成像,效果是立體的,相容光電高畫質影象
頭盔顯示器可就複雜多了,甚至開發F35戰機的工程師就說:頭盔顯示系統是F35戰機最重要的系統之一,它具有完整的投影系統,可以將座艙內顯示頻上的各種影象、資訊直接投射到頭盔整合的顯示頻上,飛行員不用再低頭操作,具有更好的人機功效。不僅如此,這個頭盔顯示器還直接顯示周圍360°實時影像,就是飛行員往哪個方向看,這個頭盔顯示器就自主顯示這個方向的場景,而且還會對一些重要資訊進行重點顯示,比如哪裡有飛機?是不是已經瞄準你?是不是導彈已經打過來了?或者你想用什麼武器攻擊目標?這個頭盔都能顯示得清清楚楚。簡單的說,就是頭盔顯示器完全改變了飛行員與戰鬥機之間的資訊交付方式,讓操控戰機變得更像是玩遊戲這麼簡單,這與現今主流的傳統戰機顯示頻比起來,甚至可以稱得上戰機操控的一次革命。下面我們就具體說說頭盔顯示器到底牛在哪些方面!
第一 頭盔顯示器具備強大的綜合資訊顯示能力,F35戰機具備強大的雷達、光電系統,還有強大的計算機處理能力,然後所有這些資訊,包括飛機的關鍵狀態引數、目標狀態、武器資料、瞄準標記等等資訊都可以實時的投射到這個頭盔內建顯示屏上,飛行員不再需要低頭看儀表了,作戰效率就會大大提高。現代空戰考驗的就是率先發現、率先開火,誰能先發射導彈誰就佔據了先機,這個頭盔顯示器讓飛行員的瞬間反應和戰鬥能力大大增加了。
第二 強大的態勢感知能力,F35頭盔顯示器其實就是一種虛擬現實技術,F35裝備有先進雷達,機頭下還有一個非常先進的光電瞄準系統(EOTS),另外機身四周還裝備6個高畫質影片和紅外攝像機(EODAS),這些配合上頭盔顯示系統,飛行員頭部轉向任何一方,頭盔顯示器就會顯示這個方向的戰場態勢情況,這種全方位的態勢感知能力真的非常強,不但提高了飛行員反應速度,還很大程度提高對空、對地攻擊的打擊精度。另外像F35B這種短距起飛/垂直降落戰機,飛行員就可以透過這個頭盔顯示器直接看清下面是什麼情況然後自主降落,不再像以前那樣需要實時指揮,提高了效率。
第三 提高了人機結合能力,頭盔顯示器首先讓飛行員操控戰機作戰的效率提高了很多,而且據說他還能追蹤飛行員眼部動作,當飛行員盯著視野中的目標時,系統就會自動識別並跟蹤顯示這個飛行的位置、敵我識別、飛行引數等,一旦確認敵機,飛行員都不需要去切換雷達工作模式,單憑眼睛動作就能切換並鎖定,甚至開火。
第四 風險提醒。如果在作戰時,飛行員有什麼沒有注意到的風險,頭盔顯示器會自動發出警報,提醒飛行員注意。對於頭盔顯示器上比較小的目標,頭盔顯示器也應該會自動標出來,讓飛行員注意,以免疏漏
最後便是強大的夜視能力,戰鬥機晚上作戰的難度遠大於白天,尤其是起飛、降落難度更大,尤其是向F35B、F35C在航母上起降的戰機危險就更大了,如果天氣不好,有風有浪的情況下,對戰機起降就會是很大的挑戰;而且在夜間空戰更多也就是看顯示屏資訊了,因為讓飛行員靠著肉眼去看根本就看不清楚。而有了這個頭盔顯示器後就不存在,依靠紅外成像技術,飛行員可以和白天一樣實時掌控周圍動態,起飛降落時對周圍情況也能看得一清二楚,不能說一定達到白天那種效果,但至少在安全保障和夜間作戰效率上會大大增加。
當然頭盔顯示器目前也有一些缺點,比如在飛行員進行大機動過程中,眼球的變化和飛行員的抖動,會不會讓頭盔顯示器對眼部動作發生錯誤的解讀?還有據說F35的頭盔顯示器重量有些超重了,這很好理解,顯然F35頭盔顯示器集成了各種系統,甚至未來還需要繼承更多的系統上去,還有增重的趨勢,增重的頭盔顯然會加大飛行員的頸椎負荷,尤其是飛行員在做高G機動,甚至彈射跳傘過程中,一瞬間產生的壓力是非常大的,這樣的頭盔很可能對飛行員頸椎造成額外的損失,因此控制頭盔顯示器的重量是一個非常敏感而重要的話題!美國已經開始尋求英國BAE公司尋求幫助,試圖研發更輕質的複合材料來解決頭盔增重的問題,而且隨著未來的頭盔顯示器功能還會越來越多,還有加重的趨勢,研究更輕質的材料會是頭盔顯示器的一個永恆的話題!目前美國既然已經在F35上使用了這樣的頭盔,說明效果應該是比較顯著的!
以上便是F35頭盔顯示器的基本情況了,確實很厲害,現代戰爭已經不是幾十年前那種依靠火力兇猛取勝的時代了,顯然現在更多強調的是資訊化,未來還會轉向無人化,這個頭盔顯示器只是美國技術領先的一個縮影,毫無疑問,美國現在甚至未來很長時間都還是那個軍事霸主,所以說我們的對手依然還是非常強大,不可小覷!
另外,這是中國殲20前後曝光的2款不同頭盔,據推測右側這一款很可能就是中國自主研發的頭盔顯示器,但並沒有得到任何佐證。
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功能上還較為單一的老式飛行頭盔
在為了防止飛行員飛行過程中因劇烈的震顫或者突發狀況的防護,飛行員上機都會佩戴頭盔,而四代機的研發中後期,由於座艙各種飛行儀表以及操作開關的種類繁雜,迫切使得操縱飛機飛行員不但做到雙手的儘可能解放出來,還要做到飛行引數顯示的集中化,並且儘可能的將飛行員在空中發生戰鬥過程中的戰機鎖定等也進行集中。
F-35的全息飛行頭盔
現在的戰鬥機頭盔顯示器可以做到對戰機飛行過程中各類飛行引數的顯示,還能做到在發生戰鬥時,飛行員眼睛看到哪就能鎖定到哪裡的能力,在人工智慧還未完全可以代替人的操作執行各類複雜場景的應對的情況下,畢竟人還是作為操縱戰機的主要方式,所以還是前文提到的儘可能的簡化操作方式和流程才是現代空戰取得絕對勝利的壓倒性前提。
提者所問到的頭盔顯示器主要作用是什麼,可以肯定的是,一則是為了飛行員的安全防護,二則在一定給程度上取代座艙顯示器的部分作用,應用埠傳輸,將相關資料顯示到頭盔玻璃上,這樣做還有一個好處在於若技術完全成熟,則直接可以取消座艙的相關裝置,為飛機減重則成必然,要知道如何為飛機減掉不需要的多餘重量一直是航空界不懈追求的目標。
目前大多數的飛行頭盔還是作為輔助顯示的作用
本身來講頭盔顯示器也是作為未來人工智慧領域發展的一個方向,或者說是技術研發的一個必要導彈步驟,如何將機載資料化資訊高度集中,這不管是有人機還是無人機都是必需的研究課題。