飞行员头盔价值数十万美元?!

航空知识2019-03-14 13:36:31


F-35“闪电”战斗机在设计上的一大创新就是彻底取消了座舱中的平视显示器,改用头盔显示器向飞行员提供关键信息。



F-35飞行员的头盔显示器能够显示目标信息、关键飞行数据,并具有夜视能力,全面增强了飞行员的态势感知能力。



由于应用了诸多高科技,这个头盔价值不菲,单个头盔的采购成本达40万美元。



F-35的头盔显示系统(HMDS)随动于飞行员的头部运动,也就是说飞行员的视线决定了显示内容。



例如飞行员看向远处的另一架飞机,甚至在他看到这架飞机前,系统就会在面罩上显示出关于这架飞机的位置、身份认证等信息,并自动跟踪这架飞机。



如果这架飞机被确认是敌机,那么飞行员就可以根据目标信息来选择武器,而无需在使用操纵杆的同时低头去看座舱显示器。



F-35头盔还为飞行员提供了独特的能力——可以“透视”他们的飞机,当然不是什么 X 射线装置。


头盔显示器可于被称为分布式孔径系统的一组摄像机交联,后者安装在飞机的表面四周,可提供周围 360 度范围的恒定图像。


飞行员朝下看时,飞机下方的图像就会显示在头盔显示器中。这个功能不仅在战斗非常有用,也利于海军和海军陆战队的 F-35 型号在航母上或在夜间进行垂直降落。



HMDS由碳纤维和凯夫拉纤维制造,重量分布经过精心设计,不会影响飞行员头部的平衡。


如果头盔前面太重,大过载可能会使飞行员的头部转向飞机的转弯方向



头盔的遮光镜使用耐撞击的高强度聚碳酸酯制成,飞行员还可以加装一到两片镜片:一片用于白天的深色太阳镜,一片用于保护眼睛防激光镜。



HMDS通过两路连接与座舱连接,获取电力并为飞行员提供符号、图像、氧气和通信服务。


第一路是一根电缆从头盔正后方向下穿过飞行服,插到座椅右侧,接电、并飞行系统和传感器连接到 HMD。


第二路把氧气管和通信线路连接到飞行员座椅左侧的接口上。飞行员在紧急情况下弹射时,这两路连接会自动断开。



全世界大约8000名F-35飞行员每人都将获得针对他(她)本人定制的头盔。


合适的头盔对于安全和符号的正确显示来说都至关重要,因为HMDS头盔显示器功能的发挥依赖于光学系统的精确定位。



光学系统在飞行员眼睛正前方的遮光镜上投射图像,形成两个绿色斑点。


如果大过载时头盔变形,绿色斑点就会漂移,如果绿色斑点不在眼睛正前方,飞行员就不会通过 HMD 看到任何符号,这称为‘出瞳’。这就是为什么头盔必须要合身且严格定位的原因。



量身打造HMDS的过程也是高科技。首先,飞行员戴上一个软帽,这样他(她)的头部就可以经过激光扫描,创建一幅计算机轮廓图。


创建的三维图像决定了飞行员需要的头盔外形是小号的、中号的还是大号的。然后用铣床根据三维图像挖出头盔外壳内的泡沫塑料,这样能非常贴合飞行员的头部



第二步,技术人员使用头部扫描的数据定位光学系统。先测量飞行员两眼之间的距离,眼睛到遮阳罩之间的距离(出瞳距离)、以及眼睛到头顶之间的距离。


出瞳距离决定了投射器可以移动的范围而飞行员仍能看到图像。眼睛到头顶的距离用来定位光学系统,以获得最佳的图像尺寸。



为了安装遮光镜,飞行员需要戴上氧气面罩,然后可以手动微调镜片的位置。



目前最新的HMDS已经到了第三代轻量化版本,相对于原本的第三代,重量从2.3公斤降到了2.1公斤。


根据每个飞行员的头型调整后,头盔衬垫也能完整符合飞行员的人体工学,让这顶40万美元的头盔稳固地固定在飞行员头上。



第三代头盔的影像传输效率比第二代HDMS提高,不仅令头盔内的符号显示位置更正确,还强化了在使用“分布式孔径系统”(DAS)时的能力。



DAS由6具装在F-35机体四周的红外摄影机组成,不仅构筑360度无死角的夜视-红外线影像,还能直接让飞行员“看穿机舱”。



DAS最初的设计目的是作为导弹逼近预警系统,但通过F-35强大的传感器融合能力,飞行员可以通过HDMS享有这些影像带来的态势感知能力。



这是通过DAS看到的F-16战斗机红外图像



F-35的头盔显示器无疑是一项革命性的座舱航电,透过它,飞行员得以与F-35融为一体。


由于大量使用高科技制造,所以成本高达40万美元也就不稀奇了。



战斗机用头盔显示器也成为各国努力追赶的领域,这是BAE系统公司的Striker头盔显示器,能用于台风和鹰狮战斗机。该公司一度在为F-35研制后备头盔显示器。



这是俄罗斯研制的具有立体视觉的头盔显示器,将首先被应用于卡-52武装直升机上。



这是2014年珠海航展上展出的国产头盔显示器,我国正在该领域急起直追。



这是2016年珠海航展上展出的改进型头盔显示器



当然能公开的都是外销型数据,自用型号性能会更美好。



歼-20战斗机配备头盔显示器后将如虎添翼,战力更上一层。



本文源自:烽火君

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