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第十届中国航展于11月11日在广东珠海隆重开幕。航展进行到第2天,记者详细了解了中航工业展出的一款军用概念座舱。从外观上看,该型概念座舱安装在一台具有隐形机特征的机头模拟器上,座舱布局采用单块大型显示屏设计,显示屏上方是平视显示器,下方是飞行数据显示面板,飞行员两侧分别是油门杆,几乎看不到仪表。从整体来看,该座舱与美国F-35第五代战斗机座舱类似。

进入21世纪以后,随着国家经济的高速发展,中国空军的军事装备水平也进入了快速发展阶段,随着歼10、歼11等三代机及其后继改进型号的大量入列,中国空军的战斗力发生了质的改变作为一个军迷,因为没有太多的专业知识,所以往往只能从外观上对比我国空军与欧美空军的装备有一个东西最直观地引刘亚州起了我的注意,那就是飞行员带的飞行头盔,为啥欧美一线飞行员的头盔带着看上去就像个头部发育畸形的大头娃娃?

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航空电子是作战飞机效能的倍增器,是未来信息化战场制信息权的关键手段,也是装备信息化、网络化、体系化发展的基础。座舱显示控制系统作为航空电子核心分系统之一,对提升飞机整体的智能化水平至关重要。为深入了解我国座舱显示技术发展现状及未来发展趋势,本报记者走进航空工业上电所,对航空工业显示控制专业首席技术专家、上电所副总工程师陆虎敏进行了专访。

值得注意的是,该概念座舱内飞行员人体模型头上所戴的是一款具备头盔显示系统的新型作战头盔。据研制该座舱的负责人介绍,该新型概念座舱具备综合控制、综合处理、综合显示的能力,采用高度集成化设计。其所使用的头盔显示系统能够从机体外侧的摄像头获取图像,并能根据飞行员头部转动进行计算,实现精准跟踪。飞行员可以从头盔显示器上获取战机各个角度的图像,对于瞬息万变的战场态势的感知能力将大幅度提高。同时,飞行员还可以通过头盔显示器对目标进行跟踪、锁定,然后向目标发射导弹进行攻击。据悉,该型头盔显示系统已经定型。

带着这个疑问,来看看当前我国空军主力机种的2型飞行头盔:歼10系列的TK-10A和歼11系列的TK-12A

图片鸣谢天天-天晓得拍摄。

365bet开户,《中国航空报》:座舱显示控制系统是十分重要的航电子系统,它究竟实现了哪些功能,对飞机本身和飞行员起到哪些关键性的作用?

在展出期间,巴基斯坦空军一行人员来到该座舱前进行了详细咨询,表现出了浓厚兴趣。据记者了解,这款座舱概念除了满足国内使用需求外,也会考虑出口。

这两种头盔共同的特征是都带有一个卡槽,用以在实战时加装头盔瞄准具,加上后的效果是这样的:

近日,在北京具备《中央企业深入实施创新驱动发展战略成就展》吸引了媒体的目光,上述图片就来自本次展览的一件展品,据了解这是我国自行研制的歼20、歼16、歼10C等一系列新型战机上配备的机载头盔显示器系统,与8月份曝光的歼20战斗机新型头盔和其他我军头盔瞄准具不同,我军新一代机载头盔显示器
向飞行员提供武器瞄准和飞机姿态等信息,是一种观察角度大、捕获目标快的高性能瞄准显示设备,现在已成为歼20战斗机座舱显示系统的重要组成部分。军事专家雷泽告诉记者,与目前主流的常规战斗机座舱的下视和平视显示器相比,我军新一代机载头盔显示器具备以下三方面的优势。首先,我军新一代机载头盔显示器加强了各种作战信息的显示,如飞机系统状态、传感器信息、武器瞄准状态、攻击目标位置等,可以作为大离轴空空导弹的瞄准手段。

陆虎敏:座舱显示控制功能系统是飞机航电系统的重要组成部分,类似航电系统中的司令部。它直接确定了航电系统的工作模式和状态,管理着航电系统之间的数据传输,监控航电系统的状态变化,是飞行员及时获取飞机内外部各类信息最直接的人机界面,并根据不同任务阶段进行任务解算,为飞行员完成飞行、运输、攻击、空投、电子对抗等任务的提供了重要的决策辅助,在整个飞行过程中,发挥着至关重要的作用。

查阅有关资料后,几乎可以肯定这是随着引进SU-27系列飞机而进入中国的产品,而国内也进行了相关的国产化,并配发部队使用这一型头瞄属于初代实用型头盔瞄准具,特点是通过用眼角余光所见周边的一圈
LED
指示灯指示威胁方向,虽然简单实用,但缺点是功能比较单一,不能显示更多的火控和飞行信息,

我国在上世纪90年代从俄罗斯引进苏-27SK战斗机的同时,还引进了SHehel-3UM-1头盔目标指示系统,但这种系统仅能给飞行员提供简单的武器瞄准标记,主要用于苏-27SK战斗机上的R-73S格斗空空导弹,当时这是相当先进的技术装备,但放在21世纪的今天,已经明显落后。

座舱显示与控制系统主要由显示管理处理机、显示器、控制器、视频摄像机、战术数据记录设备等部分组成。显示管理处理机主要负责显示系统与机上其他航电系统的交联工作,通过航空总线接收它们提供的数据,进行图形图像处理提供给显示系统,并把控制器的输入命令传送给有关电子设备。显示器将飞行数据、字符或图像直观化呈现给驾驶员。控制器为人机输入接口,通过按键或旋钮输入命令。摄像机可拍摄座舱外的前视场景。战术数据记录设备可记录显示画面和相关战术任务数据,以便以后回放和作战评估。

而欧美一线战斗机如F-16、F-15、F-22等都选用JHMCS头盔(Joint Helmet
Mounted Cueing
System-联合头盔提示系统)JHMCS头盔的显示器能显示如:目标位置与距离、导弹发射区、飞行的速度和高度、各种警告信息等,最重要的是在发射大离轴导弹时,通过飞行员视线的注视处确定导弹引导头的瞄准线,以锁定目标、发射导弹。

不过,随着中国自行研制的大离轴空空导弹霹雳-10和某型弹的相继服役,我国迫切需要新一代头盔显示器来提高飞行员在大离轴状态下发射先进格斗空空导弹的能力,军事专家告诉记者,大离轴发射后,在霹雳-10导弹的初始飞行段,导弹的制导控制指令应当使导弹尽快减小离轴角使其达到合理水平,完成霹雳-10导弹的快速转弯,使其弹道误差缩小到规定范围,从而进入稳定的制导阶段,在这期间飞行员要实现指哪打哪,就必须对周围环境有一个直观的了解,显示数据要快,不需要飞行员再去低头看座舱前的平显,同时,空空导弹从打开弹仓到发射,仅为短短的几秒时间,飞行员的头盔显示系统必须有足够快的反应速度,并具有很高的瞄准精度,真正实现飞行员看到哪里就打到哪里。

飞机从起飞到着陆的整个过程中,一般要执行导航、搜索、跟踪、瞄准以及攻击等任务,在这些任务的执行过程中,作为重要人机接口的座舱显示与控制系统显得尤为关键。系统通过多功能按键、旋钮、触敏和直接语音等多通道控制方式,实现飞行员对航电任务系统的控制功能;接收各航电任务系统的数据、参数与状态信息等,完成视频及图像、触敏控制、听觉与语音、手动脚动控制等信息处理与综合功能;向飞行员提供飞行引导指示、战场态势感知、武器瞄准攻击指示、威胁及飞机系统状态告警、系统任务保障与维护等信息显示功能。

所以,就目前大量装备我军的飞行头盔而言,显然是落后于欧卡宾枪美的,但好消息是,随着我国三代半战机逐渐装备、四代机歼20进入小批量生产,以及新一代格斗空空导弹PL-10的装备,在头盔显示瞄准系统方面也实现了跨越式的发展,国内最新型号已达到美国第二代头盔显示系统的水平,从已公开的消息来看有以下3个例证:

据了解,头盔目标跟踪系统的精度,该精度随离轴角的增加,在头部活动框的边缘迅速降低,也就是说离轴角越大,瞄准精度就越差,特别是机炮或无控炸弹、火箭弹的投放瞄准,我国当时的头盔瞄准具系统并不适用,为了解决这一问题,我国于上世纪90年代末开始研制新一代武装直升机头盔显示系统,并于2010年实现了直-10和直-19直升机上的新一代头盔显示系统零的突破,在目标跟踪系统的精度上得到了大幅提高,基本性能与美国的IHADSS以及欧洲的同类型系统相当。

因此,飞机的飞行质量与飞行员能力的发挥在很大的程度上依赖于座舱显示控制系统的性能,这也决定了座舱显示控制系统在航电系统乃至整个飞机系统中的重要地位。

2013年底,向华带领他的团队成员顺利完成了某型头盔显示器的研发和试制,突破了多项关键技术,填补8项国内空白,显着提升了我国空军的近距格斗能力。

图片鸣谢天天-天晓得拍摄。

《中国航空报》:座舱显示控制技术经历了怎样的发展历程?目前的国际先进水平是什么状态?

2014年的春节,向华高瑞欣依旧没能休一个完整的假期,因为刚刚结束设计鉴定的头显,要在一年时间内完成几十套的交付任务,这相当于他们两年的工作量踏着厚厚的积雪,他又开始了新的一年和时间赛跑的历程。

军事专家告诉记者,为歼20飞机配套的这款头盔显示系统,可以将符号显示于飞行员视线方向上,保证飞行员在观察舱外实景、搜索目标的同时获知飞行信息,减少了飞行员转头监视平视显示器和下视显示器的次数,加上歼20战斗机的光电分布式孔径系统,歼20战斗机的飞行员可以看到自己脚下的实景图像,歼20战斗机的光电分布式孔径系统实现了战机的全方位态势感知和全空间敏感,这套系统可以同时输出多个波段的高帧频图像,并通过后续图像和数据融合,将全向信息提供给我军新一代机载头盔显示器或全景多功能显示器上,呈现在飞行员面前,建立了透明座舱。

陆虎敏:与航电设备的发展和航电系统架构的发展相对应,飞机座舱作为全机信息显示以及控制命令发出的中心,也经历了从分立式机电仪表座舱,到采用综合显示控制技术的玻璃化座舱的发展历程,并继续向高度综合化、智能化座舱方向推进。

第三个:2014年第十届珠海航展,中航工业展出的一款军用概念座舱,该概念座舱内飞行员人体模型头上所戴的是一款具备头盔显示系统的新型作战头盔

比如,在飞行员在起降时,传感器图像将前后左右和下方的情况直接展示在眼前,成为一种名副其实的电子后视镜和下视镜,从而提供了机体穿透功能。此外,在夜间、恶劣天气、近距空战等条件下,我军新一代机载头盔显示器呈现舱外实景的红外图像,实现全天候飞行作战能力,目前我军新一代机载头盔显示器已经装备部队,综合能力与F-35战斗机的配备相当。

365bet开户做精座舱展现调控技巧让飞行智能轻巧可相信。国外三代发展型飞机的座舱显示控制与任务处理系统几乎都采用了FC网络和1553B两套总线。两台任务处理机、雷达、光电设备、电子战、图形处理以及多功能显示器等采用FC网络交联,传输任务目标数据、视频图像等;同时任务处理机、雷达、光电、电子战、CNI设备、控制显示设备、飞控管理等采用1553B总线交联通信。先进总线技术的应用使得数据传输速率得到了显著提升,有效降低了飞机的质量和功耗,并增强了对电磁干扰的抵抗能力。

据研制该座舱的负责人介绍,该新型概念座舱具备综合控制、综合处理、综合显示的能力,采用高度集成化设计。其所使用的头盔显示系统能够从机体外侧的摄像头获取图像,并能根据飞行员头部转动进行计算,实现精准跟踪,飞行员可以从头盔显示器上获取战机各个角度的图像,对于瞬息万变的战场态势的感知能力将大幅度提高同时,飞行员还可以通过头盔显示器对目标进行跟踪、锁定,然后向目标发射导弹进行攻击据悉,该型头盔显示系统已经定型

诞生在21世纪初的F-35飞机座舱显控与任务处理系统由洛克希德马丁公司设计研制,充分利用了21世纪初图形与光电技术的发展成果,广泛采用COTS技术,基本实现了全景座舱控制和显示系统的目标。其座舱人机接口区由一体化图形显示系统、联合头盔显示系统和触敏、语音和听觉等多通道控制系统的组成,充分体现了高度综合化,智能化和良好人机工效的设计理念,代表了21世纪先进战机座舱人机接口的发展方向。F-35飞机采用的大屏幕显示器由左右2个810英寸全彩显示屏拼接而成,横贯仪表板高位安装。整个一体化图形显示系统分为左右两个图形系统,每个图形系统的分辨率高达12801024,整个系统的分辨率高达25601024。左右两个显示分系统既可独立模式工作,又互为全功能备份,获得系统所需要的余度。这种显示系统集成了目前战斗机座舱中显示面积最大的显示器,飞行员通过一体化大屏幕显示器将能够观察传感器提供的战术信息和瞄准信息、威胁信息、机载武器状态、飞机的飞行和状态数据,以及警告系统的告警信息。采用开窗技术提供了相当灵活的显示方式,使一个区域专用于主要的或多个辅助功能,也可全景显示的战术态势画面。

附:F-35所配第一代、第二代HMDS头盔(由VSI 公司负责研制,但由于和 F-35
的EODAS配合使用时会出现故障。F-35 的头盔最终由英国 BAE 公司提供,)

365bet开户做精座舱展现调控技巧让飞行智能轻巧可相信。《中国航空报》:上电所在座舱显示控制领域进行了哪些研究,取得了哪些先进的技术成果,在哪些领域得到了广泛应用?

陆虎敏:上电所自20世纪80年代起,全面启动了座舱显示控制系统技术研究,在一批批科研人员的不懈攻坚下,成功研制了国内第一套综合任务管理与显示控制系统。经过近30多年的技术积累和工程实践,上电所在国内机载显示控制技术领域占据了举足轻重的地位,是国内机载显示控制系统的唯一专业研究所。上电所完全具备了适用于现代先进飞机的航空电子综合显示控制的研发能力,已经全面掌握了综合显示控制的设计和制造技术,形成了以机载显示控制类系统研发为主线、机载综合处理系统、任务管理系统、视频处理等系列化产品,并广泛应用于国内现役主战机型,为部队战斗力的提升做出了突出贡献。

365bet开户做精座舱展现调控技巧让飞行智能轻巧可相信。在专注军机座舱显示控制技术研究的同时,上电所秉持军民深度融合发展理念,大力开展民机座舱显示控制技术研究,承担了国内首个民机A级系统产品C919大型民用客机座舱显示系统的研制任务,在研发过程中充分吸收了国际先进的民机研发理念,建立了满足国际标准的民机研发工具、过程和环境,并以出色的状态圆满保障了C919首飞。同时上电所结合美国NextGen和欧洲SESAR的要求,开发了面向下一代民机的座舱显示系统,采用支持触摸的大屏幕显示系统和先进的人机接口设计,支持初始4D航迹、数据链通信、场面管理等显示功能,可满足未来高密度机场起降和高密度空域运行需求,并在2017年巴黎航展上受到了广泛关注。

为深入践行航空报国精神,努力实现让飞行智能、简单、可靠的企业愿景,上电所认真把握装备信息化、网络化、体系化的发展趋势,在座舱显示控制技术领域深耕不辍,建立了科学合理系统研制程序与设计流程,采用先进的基于模型的系统设计方法,充分利用先进系统验证评估环境与工具,开展基于人机功效的综合化智能化座舱显示控制系统设计、功能综合、验证与评估技术研究,研制综合化智能化座舱显控系统产品。专注于高性能视频图像与图形处理引擎技术研究,实现了瓦片式多图形引擎协同绘制技术,建立了高性能机载嵌入式图形标准与规范;开展了多源视频图像无极缩放、混合叠加、超分辨率变化、区域亮度调节等先进技术研究,攻克了图像增强、特征提取与配准、目标识别等技术难关;开展了基于自主知识产权的高性能图形引擎技术研究,实现高性能图形引擎ASIC的设计技术。瞄准新一代飞机型号研制需求,在一体化大屏幕液晶显示以及工程化技术、多面全景显示器工程化应用验证试技术、超全景4显示器技术等前沿技术领域集智攻关,取得了多项先进技术成果,为实现航空武器装备的快速发展提供了强有力的技术支撑。

《中国航空报》:作为航空工业显示控制专业首席技术专家,您认为未来显示控制系统将向着什么样的趋势发展?

陆虎敏:只要是有人驾驶的飞机就离不开座舱显示控制系统,因此显示控制系统将随着飞机的进步,向着功能高度更综合、人机交互更友好、显示内容更丰富、控制操作更简便更智能、设计方法手段更通用等方向发展。

365bet开户做精座舱展现调控技巧让飞行智能轻巧可相信。随着现代高新技术的发展及其在航空工业中的应用,军用飞机座舱显示控制技术将取得许多突破性的进展,这将使得飞机的作战性能产生质的飞跃。可以预见,智能化显示、虚拟现实技术、增强/合成视觉、三维声音告警、多通道生理控制显示屏、飞行员助手等新技术将在不久的将来得以实现。

在民用飞机领域,显示更加完整、直观、有效,且控制更加简便、智能成为驾驶舱显示控制技术的发展目标。高清晰大屏幕全景显示控制技术、智能化的设计、Windows风格的显示和控制、图形化的飞行计划编制等先进技术将得到进一步的发展。

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