文|火器营
战斗机飞行员的飞行头盔一直以来都是人机功效发展最前沿的装备之一，其外形和内部功能整合在不断与时俱进的同时，还要保证贴合飞行员的使用要求和习惯，同时能够处理大量数据并以最简洁的形式反馈给飞行员。因此飞行员头盔往往都价值不菲，歼-20最新款的AR头盔价格可能超过200万元人民币，而F-35的HMDS头盔价格更是达到了40万美元。这些头盔为了保证作战能力和安全性都是给每一位飞行员量身定做，因此飞行头盔是不能和别人换着用的。
随着科技的不断发展，军用飞机座舱的内饰布置也在发生变化。从早期飞机开始，座舱内的高度计、速度表、指南针等仪表都是以表盘方式显示，驾驶员一边驾驶飞机目视观察敌情，一边还要低头从表盘上费劲地读出数值，大大影响了战斗力。著名战机“海鹞”式垂直短距起降战斗机就因为其复杂的仪表操控界面和数个拉杆而使飞行员很容易出现操作失误和视觉疲劳，飞行员甚至要观察座舱盖外侧前方的一个小风向标来决定悬停方向，鹞式飞机的失事率因此一直高居不下。20世纪70年代，玻璃座舱革命在世界范围内被发起。LCD液晶彩色显示屏上飞机的高度速度油量等种种信息被整合起来，飞行员只需瞥一眼就能一目了然。
同样是70年代，革命性的HUD平视显示器被应用到航空领域。飞机飞行的几个重要参数和武器瞄准界面被计算机精简处理后投射到飞行员正前方的平板玻璃上，飞行员甚至不必低头就可以看见相关数据。尽管以全息合成仪衍射光学平视显示器功能强大，但其视场却相当小。当合成仪成像的图像是穿过黑暗的唯一“窗口”时，这个缺点在夜间任务期间就相当严重，每当飞行员转头，这个“窗口”就会消失。平视显示器也不能完全地满足具备高度离轴交战能力的最新代空中格斗空对空导弹提供的各种战斗能力。很明显，答案就在于要将视觉装置与飞行员头盔整合在一起，头盔瞄准器落在飞机传感器和武器传感器均能被飞行员看到的交汇点上，实现飞行员看向哪里，数据就显示在哪里，导弹就瞄准哪里。
头盔瞄准器大规模应用于80年代。美国“阿帕奇”系列武装直升机的飞行员看向哪里，机首下方的M-203E-1 30mm单管链炮就瞄向哪里，同样还有米格-29战机的头戴式瞄准器。
最新的美军F-35联合攻击战机的头盔，简称为HMDS系统，能做到飞行员看向远处的另一架飞机时，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。头盔显示器和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，朝后看时，视线也不会被垂直尾翼挡住，而是直接“穿透”座机。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，飞行员就不会看到任何符号，这称为“出瞳”，这也是为什么头盔必须要合身且严格定位的原因。
技术人员需要使用头部扫描的数据定位头盔光学系统的位置。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都必须严格测量。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。头盔内部也必须按照飞行员的头部尺寸进行切削以达到最大人机功效。
目前我国飞行员AR头盔系统已初见雏形，并且已经运用到歼-20战机的飞行员身上。在未来高科技飞行员头盔显示系统将成为国际主流，不仅仅是四代机飞行员，直升机、运输机等战机的飞行员也有望能戴上高性能飞行头盔。
作者：长弓阿帕奇
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