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中国歼20飞行员头盔配前视摄像头 镜片厚度仅1.7毫米

2018-07-18

  随着战斗机“玻璃座舱”技术的进步,头盔显示器在座舱航电中的重要性越来越突出。

  从最初非常简陋的只是在眼前增加一个准星、用于控制红外制导空空导弹瞄准的头盔瞄准具,到后来的能显示简单显示武器瞄准和关键飞行数据头盔提示系统,再到现在能显示彩色图像和符号的头盔显示器系统,头盔显示器已经经历了三代发展,日益成为战斗机飞行员获取信息的主要方式。

  F-35战斗机是头盔显示器应用的急先锋,该机完全取消了平显,使用视景系统国际公司研制的头盔显示系统(HMDS)来为飞行员显示信息,飞行员可通过该设备直观访问大量飞行、战术和传感器信息,在大幅增强态势感知能力的同时还彻底解决了衍射平显视场严重不足的问题,无论飞行员看向何方,所有重要信息都近在眼前。

  除了被作为飞行员的主要显示系统和瞄准手段之外,该头盔的虚拟透视功能还能让飞行员们能够透过机身直接看到目标,也就是看到机身合成孔径系统提供的图像。F-35的头盔显示器还完全取代了传统夜视镜,不仅能显示合成孔径系统的红外图像,头盔眉心上方还集成数字化夜视传感器,能通过30×40度的双眼视野在护目镜内侧形成宽视场夜视图像。

  该头盔显示器还集成了主动降噪技术,降低座舱环境噪音对飞行员的干扰,使其可专注于无线电通讯。包括氧气面罩在内的HMD重量不到2千克,由带降噪耳机的轻量化飞行头盔和显示装置组成,轻巧的设计具有最佳重心,为每个飞行员定制头盔衬垫确保精确贴合头部,保持舒适性,降低飞行疲劳,更重要的是在大过载机动中能防止头盔抖动,保持图像的清晰度。

  F-35的头盔显示器采用磁场定位技术来感测飞行员的头部姿态,弹射座椅上安装了磁场发生器,在座舱内产生磁场来检测头盔的方位。当头盔在这个磁场中运动时,头盔上的一个接收器会测量接收到的磁通量,以此计算出飞行员的视线方向,进而控制头盔显示内容和传感器和武器的瞄准。

  但大而全的设计要求也对F-35头盔显示器的研发造成了困扰,推高了头盔的制造成本。该头盔显示器在研制中曾遭遇相当大的麻烦,如图像延迟抖动、夜视分辨率过低、夜视图像和火控信息消失、大过载机动中颈部不适、视线无法与图像对焦等问题,以至于F-35项目办公室一度把BAE系统公司研制的“打击者”头盔显示器列入后备,以防研发失败。直到第三代头盔显示器(HMDS Gen III)问世后,大部分问题才得到了解决了,头盔达到堪用级别。

  由于集成了诸多先进技术再加上要为每位飞行员定制内衬,F-35的头盔显示器的制造成本高达40万美元,成为史上最贵战斗机头盔。虽然制造商声称它不仅仅是头盔,而是飞行员的“工作区”,对实现F-35的战斗力来说至关重要,但无论如何这个“工作区”也是相当昂贵,因此遭受了众多批评。

  我国歼-20战斗机作为一种先进的隐身战斗机,头盔显示器同样是其座舱航电的重要组成部分。今年5月9日,在空军官微@空军发布 的[中国空军歼-20战机首次开展海上方向实战化训练]报道中,歼-20战斗机的新型头盔显示器首次被曝光,标志着歼-20座舱航电的最后一块短板终于被补齐。

  与F-35不同,歼-20并没有取消平显,而是与头盔显示器共存。这从研发角度看无疑是个稳妥方案,能大幅降低研发风险,不会因头盔显示器在研制上的滞后影响飞机的服役。这也从另一个侧面反映出现阶段歼-20仍以平显作为主要飞行和武器瞄准信息显示器,在头盔显示器出故障时并不会影响战斗力的发挥。

  歼-20的头盔显示器会像F-35那样达到40万美元的天价吗?

  显然不会。首先不论中美两国之间巨大的劳动力成本差异,光从歼-20头盔显示器的设计特点上看,该头盔并没有过分追求大而全的综合性能,属于一种经济适用型头盔显示器,所以研发和制造成本应该远低于HMDS。

  歼-20的头盔显示器由航空工业华东光电自主研制,采用了波导型光机模组,配备前视摄像头,镜片厚度仅1.7毫米,最大视场36度,并集成有无线通信、图像识别、语音控制、触摸等功能模块。该头盔在外形上看类似于BAE系统公司为“台风”战斗机研制的“打击者I”头盔显示器,外盔上面布满凸起的圆点,依靠红外LED对飞行员头部姿态进行定位。与F-35头盔显示器的磁场定位系统相比,红外LED定位系统具有重量轻,抗电磁干扰能力强的优点,在加上歼-20的头盔显示器没有集成夜视传感器,因此其重量很可能低于F-35的HMDS,这能在大过载机动中降低飞行员的颈部负荷。

  除没有夜视传感器外,歼-20的头盔显示器具有现代战斗机头盔显示器的所有其他核心功能,如以双目投射式高分辨率大视场图像显示技术来显示飞行信息和武器瞄准信息,不仅能实现“用目光杀死敌人”,也就是指示传感器和武器引导头的瞄准,还能显示来自机载合成孔径系统的红外图像,实现透视机身和夜视功能。该头盔显示器装备歼-20之后,能大幅增强飞行员的态势感知能力和夜间飞行安全性。

  虽然歼-20的头盔显示器不是世界最先进的,却解决了有无问题和部队急迫的装备需求,体现了我军在装备发展上一贯的务实作风。(作者署名:阿姆斯壮)

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