F-35头盔:40万美元的显示器有什么用?

F-35头盔造价约40万美元,是飞行员的主飞行显示器,把速度、高度、目标和夜视图像投射到面罩上。 F-35的座舱里没有平视显示器,所以离开这顶头盔,这架飞机就无法投入作战。
它由柯林斯宇航公司与美国埃尔比特系统公司的合资企业制造,每一顶都按照一名飞行员的头型定做。现役的第三代头盔解决了困扰早期型号的大部分毛病。本文说明F-35头盔的功能、定制方式以及它遇到过的麻烦。
F-35头盔有什么功能?
它的正式名称是第三代头盔显示系统。两台小型投影装置把图像投到面罩内侧,左右眼各一幅。无论头转向哪里,飞行员都能看到叠加在外部景象上的飞行数据、导航提示、雷达和红外航迹以及武器符号。
它取代了以往所有战斗机上都有的固定式平视显示器。在那些飞机上,飞行员必须把机头大致对准目标,才能看到瞄准符号。在F-35上,飞行员可以回头从肩后望去,看到面罩上标出的目标,并引导导弹指向它。
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 名称 | 第三代头盔显示系统 |
| 制造商 | 柯林斯·埃尔比特视觉系统公司(柯林斯宇航与美国埃尔比特系统公司的合资企业) |
| 造价 | 约40万美元 |
| 重量 | 约2.3千克 |
| 显示 | 双目显示,视场30度乘40度,投射在面罩上 |
| 夜视 | 内置,显示在面罩上 |
| 盔体 | 碳纤维外壳,内衬按头型定制加工 |
头盔如何让飞行员“看穿”机身?
机身四周装有六台红外摄像机,合起来覆盖飞机周围的整个球形空间。座舱内的跟踪装置测量头盔的指向,计算机再把摄像机画面中对应的那一部分送到面罩上。
效果就是:飞行员低头时,看到的是下方的地面,而不是座舱地板。这在夜间以及F-35B垂直降落时最有用,因为那时飞行员需要看到飞机下方的甲板。同一组摄像机还负责导弹发射告警和跟踪其他飞机。雷达那一部分的内容见F-35雷达。
F-35头盔是怎样定制的?
每顶头盔只为一个人制作。技术人员对飞行员的头部进行三维扫描,据此切削出泡沫内衬。他们还要测量瞳距以及每只眼睛到面罩的距离,因为投射出的两幅图像必须对准到约两毫米以内,飞行员看到的才是一幅完整的画面。
初次适配分两次完成。飞行员每120天要回来做一次适配检查,体重明显变化,甚至换了发型,都可能需要重新调整。适配数据会保存下来,这样更换头盔时不必从头再来。
头盔出过哪些问题?
问题多到五角大楼在2011年出资让BAE系统公司研制一种备用头盔。主方案改进之后,这项工作在2013年被放弃。各项缺陷及其解决办法见下表。
| 问题 | 影响 | 解决办法 |
|---|---|---|
| 图像延迟 | 画面跟不上头部转动 | 加快处理速度,采用光学、磁和惯性混合跟踪器 |
| 画面抖动 | 符号在颠簸和大过载转弯时晃动 | 加装惯性传感器稳定图像 |
| “绿光” | 显示器背光在漆黑的夜晚遮蔽视野,着舰时最严重 | 把液晶显示器换成OLED显示器 |
| 重量 | 弹射时增加体重较轻的飞行员颈部受伤的风险 | 减轻头盔重量并改进弹射座椅;体重限制于2017年取消 |
其中最严重的是重量问题。2015年,试验显示体重较轻的飞行员弹射时头盔可能造成颈部骨折,美军随即禁止体重低于62千克(136磅)的飞行员驾驶F-35。后来,凭借更轻的头盔、一块头部支撑板以及一个为轻体重飞行员延迟开伞的开关,这项禁令得以取消。
头盔为什么要40万美元?
因为它集显示系统、夜视装置和瞄准具于一身,产量小,而且要逐一适配。它还替飞机省去了一些设备:不需要平视显示器,也不需要另配夜视镜。
与飞机的价格相比,这只是个小数目。一顶头盔约占一架F-35A造价的0.4%,详见F-35多少钱一架。飞机的概况见F-35是什么。
常见问题
一顶F-35头盔多少钱?
每顶约40万美元。
F-35头盔由谁制造?
柯林斯·埃尔比特视觉系统公司,它是柯林斯宇航与美国埃尔比特系统公司的合资企业。
F-35飞行员真的能“看穿”飞机吗?
实际效果是这样。机身四周的六台摄像机把图像送到面罩上,飞行员头转向哪里,就能看到那个方向的摄像机画面。
F-35有平视显示器吗?
没有。头盔面罩上的显示取代了它。
F-35头盔有多重?
第三代约2.3千克。
F-35飞行员可以戴别人的头盔吗?
不能正常使用。每顶头盔都是按一名飞行员的头型和瞳距适配的。
- Aviation Today – The F-35 helmet (August 2018): aviationtoday.com
- New Atlas – F-35 Lightning Gen 3 HMDS helmet (June 2024): newatlas.com
- Defence Industry Europe – US plans major F-35 weapons expansion (F-35 Modernized Selected Acquisition Report): defence-industry.eu
- Wikipedia – Lockheed Martin F-35 Lightning II: en.wikipedia.org
