文档介绍：“闪电”之眼—— F-35 的头盔显示系统 Sydney Carroll 原载 CODEONE 杂志“我们已经取消了对平视显示器的需求。相反, 头盔把飞机员和飞机联接到一起。” F-35 的首席试飞员乔· 比斯利说,“我们把一些作战要使用的基本元素, 如目标信息、关键的飞行数据以及夜视能力整合到头盔里,使飞行员更全面地了解态势。”这就是 F-35 的头盔显示系统( HMDS ),可向飞行员显示受控于头部符号信息,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。戴夫· 帕金斯是 HMDS 项目集成的首席工程师,他说: “无论飞行员朝哪里看,所有的飞行信息都会显示在他们的眼前。”头盔显示空速、高度、爬升率以及所有武器的瞄准信息。头盔甚至会显示飞行员错过的目标。例如,如果有威胁飞来,而飞行员又在看别处, 它就会发出警报,提醒飞行员注意。头盔的显示功能也会应用于 F-35 的对地任务中。飞行员在飞行过程中只需简单地看向、定位并点击侧操纵杆的一个指示器就可以标记新的目标位置。然后,数据链系统允许飞行员把目标的精确坐标迅速传给执行同一任务的轰炸机或者战斗机。 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。 F-35 头盔显示器生成的叠加符号通过安装在头盔前的夜视摄像机, F-35 头盔还可以把飞行和目标的信息叠加在夜视图像上。比斯利解释说:“到目前为止, 还没有一种头盔能同时显示夜视图像和信息符号。”在使用传统的设备时,飞行员必须在这两种功能之间切换。这种结合对于 F-35 飞行员来说是一个巨大的优势,因为所有夜视器材都限制了视野范围。叠加了符号信息后会比单独使用夜视功能更能帮助飞行员了解周围态势。由于显示的内容与飞行员观察的方向有关,因此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。比斯利解释说: “大多数头盔显示器都要求飞行员在每次飞行前进行校准, 并且在同一架次的飞行中, 他们可能还要进行多次调整, 因为测量系统会逐渐产生偏移。而 F-35 的头盔本身具有自校准功能,飞行员无需自行校准。”除此之外,夜视摄像机右侧的白天摄像机可确保图像和符号能正确反应飞行员正观察的方向。“头盔摄像机全时拍摄, 以一定频率从拍摄场景中截取一帧图像, 并与固定在遮光目镜上的摄像机同时拍摄的图像进行对比,确保视线是一致的。”帕金斯说, “如果这两张照片有一点出入,系统就会自我校正。”演变飞行显示系统已经从越战时战斗机的下视显示器发展成今天 F-16 和其他现代战斗机所使用的平视显示器。不过,没有哪种型号的飞行显示系统能够与 F-35 的头盔显示器相媲美。 20 世纪 80 年代,工程师为 F-16 战机开发了“隼眼”系统,比斯利对该项目进行过试飞。“隼眼”系统也具有头控功能,目标和飞行信息符号也能够映射在头盔显示器上。不过信息传输过程,图像延迟比较严重。 JHMCS 只能显示目标信息符号,不能显示飞行信息目前的 F-16 飞行员使用联合头盔提示系统,简称为 JHMCS ,但是这个系统仅能提供目标信息,而不能提供平视显示器中飞行信息。比斯利指出: “ JHMCS 的设计目标中并没有提供飞行信息这一项,如果试图把 F-35 头盔显示系统所要显示的信息增加到 JHMCS 中, 等到真正可用时,可能还要等待很长的时间。”戴起来如同外星人的第一代 HMDS ,遮光面罩中间有一道突起计算机技术的进步大大缩短了 F-35 头盔显示器的延迟。 HMDS 的第一代头盔采用双目光学系统来显示图像和符号,把右边图像投射在遮光面罩内面左侧,左边图像投射在内面右侧。这种分开投射式头盔产生的符号很清晰、遮光面罩中间有一条向下延伸的突起,向两侧呈曲面聚合。虽然分开投射会使视野范围更大,但是视场中间会形成一条竖线,这个方案被证明存在问题。“我们制造了 6 个分开投射式头盔后方案被否决, 所以我们仍然要继续研制新的 HMDS 。”,比斯利解释说。第一代头盔向双目投射不同图像的方案被证明是失败的,第二代改为双目投射同样的图像第二代头盔的遮光镜可但独向上掀起,而不是