一、飞行员面对巨型PDA
F-35战机先进驾驶舱全景图
走在北京、上海等地CBD地区，不时可以看到西装革履的商务人士，穿行于高楼大厦之间，手拿PDA手机与客户进行的交流。相比传统的键盘等输入设备，PDA依靠轻便、快捷的触摸屏技术，极大地提高了工作效率。
而在F-35的座舱中，飞行员面对的，就是一块显示面积高达20×50厘米的巨型PDA。
1、液晶屏：显示面积超过F-22
不论罗盘、水平位置仪，还是速度表、高度表，老式的仪表统统在F-35的座舱中消失了，取而代之的是一块大型液晶显示屏。这种显示器相比老式的MFD显示装置，不但可以显示更多的信息，而且色彩更为丰富。
F-35座舱的液晶显示屏，很像彩电。
由于液晶强度不如传统的CRT显示器，因此F-35的显示屏实际是由2块20×25厘米显示器组成。相比之下，F-22一共装备了3块液晶显示屏--两块17×17厘米和一块20×20厘米。在显示面积上，"闪电"Ⅱ已经超过了"猛禽"。
2、触摸屏: 最大程度显示“最重要的”信息
值得称道的，还不止更大的显示面积。F-35的显示装置创造性地使用了触摸式显示技术。
F-35首席试飞员比利斯曾经参与过F-117的研制，并试飞过F-22。他介绍说，F-22的原型机上曾经用过触摸显示技术，但相关的技术还没有成熟，所以正式生产型上并没有使用这项技术。到了F-35研发的时代，触摸屏技术已经相当成熟，极大地减轻了飞行员的操作负担。
F-35战机座舱整体显示系统
例如，飞行员在进行飞行控制系统检测或者选择进行空中加油，过去要在丛林般的开关中扳动好几个按钮。但是现在，全都可以通过触摸屏幕来解决。除此以外，所有的无线电通讯、任务系统计算机、敌我识别以及导航控制也都可以通过触摸屏实现。而且飞行员还可以根据情况的需要，自行定制和分割F-35的显示屏。例如两个20×25厘米窗口，或者四个10×25厘米窗口，或者更多的"Windows"组合。
驾驶过F-35的试飞员都反映，这样可以最大程度上显示最重要的信息，例如来袭的导弹或者急需打击的目标。
F-35显示界面的先进性是由其复杂的任务决定的。与争夺空中优势的F-22不同，F-35的任务涵盖范围更广。飞行员不再是简单的驾驶员，而是更高级的空中战术决策者。F-35的设计者认为，战斗机越来越复杂，向飞行员展示所有系统的情况和工作状态只能使人疲于奔命。
而作为空中决策者的工作界面，F-35的显示装置突出态势感知，确保飞行员能得到最为需要的信息，而不是迷失在布满机关的座舱里。
大型液晶显示器丰富的色彩为态势感知提供了有效支持。例如友好的目标用绿色显示，疑似目标用黄色，敌人用红色，此外还应用到了蓝色、紫红色以及灰色来显示不同子系统，比如燃料，飞行控制，还有武器。
现在唯一值得关注的就是有效性的问题。一旦触摸屏失效怎么办。如果其中的一块20×25厘米的触摸屏失效，所有的信息将自动转换到另一块屏幕上。与此同时，第二块屏幕将保持原来的显示风格。
精心设计的人机界面，使从一种座舱任务转换到另一种座舱任务显得十分自然，并且同时对座舱进行了有效的重新配置。飞行员可以很快适应任务的内容。
不过，如果两块显示屏同时失效，F-35该怎样应付，洛-马公司还没有披露更多的详情。
|
3、设计理念：以飞行员为中心
以用户需要为准不同于以往的飞机，F-35座舱设计的最初阶段就参考了大量飞行员的意见。
空军中校杰夫·卡内斯，曾经飞过F/A-18"大黄蜂"和"鹞"式。他就是设计与测试F-35座舱的高层小组的成员。用他的话说，F-35的座舱设计不但要从美国空军、海军、海军陆战队飞行员的角度出发，同样要从英国、加拿大、丹麦、挪威、荷兰、意大利、土耳其，还有澳大利亚等国的飞行员角度出发。
F-35生产型试飞 F-35的常规型和垂直起降型就各有特点。各国飞行员身高不同，F-35座舱可以根据飞行员体态从矮小（高1.4米、重45公斤）到高大（高1.95米、重113公斤）进行调整。驾驶飞机要靠驾驶杆和油门。F-35驾驶杆和油门的设计充分体现了以飞行员为中心的思想。为了适应不同国家飞行员体型和臂长，F-35右侧的油门杆和左侧驾驶杆的位置可以进行相应的调整。在高速机动的作战中，飞行员可能无法接触触摸屏，那么就可以通过油门杆和驾驶杆上的控制器来打开和关闭不同的显示模式，实现手不离杆操纵。
F-35的驾驶杆和油门杆都是主动的，可以根据飞行包线和飞行模式为飞行员提供反馈。例如，垂直起降型在降落或者起飞时，飞行员可能对油门的控制过大或过小，这时主动的油门杆就会自动进行修改或者补偿，飞行员可以感到油门杆自动反馈的变化。
特别要指出的是，尽管F-35的油门杆可以进行自动控制，但是飞行员不用担心它在故障的时候切断飞机的动力，因为这种油门杆没有切断动力的权限。事实上，切断动力是由一个单独的拉杆开关来控制的。同样，飞行员在使用驾驶杆时也可以感到与F-35的"互动"交流。
此外，对于杆力和偏差，飞行员都可以编程对其进行修改，以满足自己的使用要求。
4、语音控制系统：取代大量键盘输入工作
除了智能化的油门和驾驶杆，F-35还引入了语音控制系统。类似的技术曾经在法国"阵风"战斗机上使用。在一般人的想象中，语音控制系统似乎更快捷，更能适应空战的要求。在某些科幻电影中，飞行员都用语言乃至于思维来控制未来的战斗机。
然而在实际使用中，研究人员发现，语音控制的速度并不如指尖灵活。特别是在空战中需要争分夺秒作出决定的时候，驾驶杆上的按键要比语音控制效率高。
在F-35的座舱中，语音控制应用的目的是取代大量键盘输入工作，例如装订一大串数字的导航坐标、无线电频率、最大航程油量等等。
5、虚拟头盔显示器：首个使用该装置的战机
头盔显示器的好处随着飞机的发展，飞行头盔的防护功能在逐渐降低，获取信息的功能却在不断增强。你可能听说过俄罗斯的头盔瞄准具，也可能见过美国的联合头盔指示系统（JHMCS），但是他们都落后了。F-35将是世界上首次使用虚拟头盔显示器的战斗机，安装在头盔上的显示装置直接把画面投射在飞行员的面罩上。
F-35战机用头盔显示系统 为了配合大离轴角发射的近距空空导弹，头盔瞄准具出现了。早在1969年，美国海军就在F-4J上装备了霍尼维尔公司研制的AVG-8VTAS头盔瞄准具，但是后来放弃了。俄罗斯则装备了配合R-73使用的头盔瞄准具。美国后来装备了联合头盔指示系统。但这两种系统的缺点是有一定的滞后时间，当时的计算机水平无法快速更新数据，飞行员仍然需要平显上的信息来对目标进行攻击。
凭借强大的运算处理能力，F-35的虚拟头盔显示器真正实现了"所见即所得"。在F-35上，飞行员用了几十年的"梳妆镜"--平显不见了。飞行员可以随意向不同方向转动头部，获取目标的实时信息，然后进行瞄准攻击。
飞行员只需转动自己的头部，而不是飞机的头部来进行攻击。虚拟头盔显示器还改变了平显视场狭小的弊病。例如在使用前视红外系统的时候，过去的平显难以显示真实位置上的红外图像，但虚拟头盔显示器就能够做到这一点。
虚拟头盔显示器还可以与F-35的360度红外传感阵列相联，使飞行员看到后方的情况。
在取消了传统的平显后，整个座舱重量减轻，并简化了设计。
现在可能的疑问就是，新头盔功能大大增强了，但是否能够很好地控制重量。照片显示，这种头盔在体积上明显大于美军现役头盔，如果重量过重，将严重影响飞行员的工作。但从外观上看，这种头盔似乎使用了大量的复合材料。这种具有开创性的飞行头盔是否真如宣传的那样精良，只有在实践中检验了。
总而言之，F-35的座舱环境要比之前的飞机领先一代，而这种先进不是为了追求技术领先而是完全为了任务的需要。
二、关于座舱的题外话
F-35战机驾驶员用抗荷服展示
F-35战机驾驶员用头盔显示瞄准具 前面的文字中，提到一个"任务复杂性"的问题。这是F-35座舱设计的一个重要参考指标。 在隐形的前提下，F-35和F-22一样都采用了内置弹舱，但F-35不同于F-22，后者是一个空优战斗机，而F-35是多用途战斗机。F-22的弹舱容纳不了像GBU-31 和AGM-154 "杰索伍"这样的1000磅级别（450公斤）的对地攻击武器。而F-35的弹舱则必须能够装下这些大家伙。 此外，F-35还装备有很多新型的对地攻击武器，如刚刚服役的GBU-39小直径炸弹。从公开的资料上看，F-35机内弹舱最多可同时携带8枚GBU-39小直径炸弹和2枚AIM-120导弹，总重量在1200公斤左右。这还仅仅是在全隐身状态下的挂载能力。 F-35机内载油量巨大，以海军型为例，机内载油多达8.9吨，超出F－15双发重型战斗机2吨以上，与苏－27的水平大体相当。这意味着F－35在执行大多数任务时，无需挂载副油箱，外部所有挂点均可挂载攻击武器。 尽管载弹总量不如F-15E，但是效能却大大增加，理论上具备攻击22个空地目标的能力。从这一点来看，F-35的任务复杂性远远超出了现有的战斗机。 有意思的是，F-35的生产商--洛克希德-马丁公司在展示飞行员所用头盔和抗荷服的时候，居然用了一个留着金色长发的美女。这是否暗示着，F-35同样在飞行员性别上也显示了灵活性。甚至可能由于座舱整体化程度的提高，女性飞行员竟然可以蓄刘海、留长发。如果这种情况属实的话，可以在某种程度上表明，新座舱的出现，使先进战斗机飞行员遴选的标准将有所改变，F-35后备飞行员的储备将大大增加。 作者：爱薇；编辑：郑文浩。 |
本文原载于《世界军事》杂志2006年11月刊。原文标题：《从F-35座舱说开去》。
|
|
博文
没有评论:
发表评论