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中國空軍新利器曝光 "用眼神殺死你"的時代或到來
送交者: 三把刀 2020年12月02日17:53:44 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  近日,由國防部新聞中心發布的一張南部戰區空軍航空兵某旅殲-10C型戰鬥機的照片,引起了不少讀者的注意。雖然這架戰鬥機在被記者拍攝的時候可能用了Tv模式、背景有點兒虛化,但是,再虛化的背景也無法讓大家忽略一個細節:

  這架殲-10C型戰鬥機飛行員使用的飛行頭盔,和以往有點兒“不一樣”。相比殲-10系列戰鬥機飛行員一般配備的TK-10A型飛行頭盔,這位飛行員佩戴的頭盔顯得前後長度有點兒“長”,頭頂上面似乎還加了一層沒有放下來的、透明的有機玻璃面罩,設計特徵有點兒像法軍“陣風”戰鬥機配備的聯合頭盔顯示系統。

  一時間,“殲-10C型戰鬥機已經配備了聯合頭盔顯示器”之類的猜測在微博、論壇等平台大行其道。

  就在各路大佬為這麼一個樣式“有點怪”的新頭盔到底是啥的時候,過了大概一個星期,央視國防軍事頻道播出了一則中部戰區空軍某部殲-16和殲-10C型戰鬥機實施異型機空戰對抗訓練的新聞。

  在關於殲-16型戰鬥機飛行員的鏡頭中,赫然出現了和以往完全不同的新型頭盔。僅僅從該型頭盔外殼上的磁感應點、位於盔檐下方的光學投影鏡片等特徵來分析,只要對戰鬥機稍有常識的人都能認出來:這確實是一型帶有綜合顯示功能的聯合頭盔顯示系統。

  總之,聯合頭盔顯示器就這樣被央視軍事頻道大大方方地展示給大家看了,實際上,我後來翻閱了先前收集的我軍殲-10、殲-11B、殲-16等戰鬥機的照片,發現早在去年十一月份,在一組關於北部戰區空軍某旅殲-10C型戰鬥機的圖片中,就已經出現了該型頭盔顯示器的身影。似乎意味着該型頭盔顯示器已經試裝部隊很久了。

  那麼,既然殲-10C、殲-16型戰鬥機已經用上了國產的新型聯合頭盔顯示系統,該型頭盔屬於頭盔瞄準與顯示系統的第幾代產品、綜合性能如何、能夠實現哪些功能、是否還有改進的餘地,就成了絕大多數讀者關注的焦點。

  咱們首先得提一句:從目前已經公開的特徵看,該型頭盔顯示系統無疑屬於頭盔顯示器的第三代產品,好於著名的蘇制СУРА-К(SURA-K),與美JHMCS基本相當。

  戰後飛行員頭盔簡史

  說殲-10C、殲-16配備的聯合頭盔顯示系統屬於第三代產品,那咱們首先得搞清楚第二次世界大戰後,戰術飛機的頭盔瞄準與顯示系統的換代特徵。截止目前,各主要軍事強國已經發展、裝備了四代戰術飛機的頭盔顯示與瞄準系統:

  第一代飛行員頭盔

  首先是第一代“試驗型”系統,包括南非空軍配備給幻影F1AZ型戰鬥機飛行員的頭盔瞄準器、美國空軍試驗性地配備給F-4E型戰鬥機飛行員的頭盔瞄準器。但作為第一代頭盔顯示與瞄準系統,這些產品性能都不夠穩定,重量也都顯得偏重了一些,再加上當時有了頭盔瞄準器、也沒有能發揮出頭盔瞄準器作用的具備大離軸角攻擊能力的近距格鬥彈,故而這些第一代頭盔瞄準器在試驗性裝備後就紛紛退出了歷史舞台。

  第二代飛行員頭盔

  而第二代“光學瞄準具”系統中最為典型的代表,就是蘇軍配備給早期蘇-27P的ЩЕЛь-3УM(Shchel-3UM)和配備給蘇-27S後期批次、蘇-27SM等中期改進型號的“СУРА(SURA)”系列頭盔瞄準器了。這兩種系統的構型、原理與具備的功能大同小異:

  在整體構型上包括裝在飛行頭盔卡夾上的瞄準系統和裝在座艙平顯控制模塊兩側的測量系統,瞄準系統與測量系統內部也均另外配備有伺服單元,且均有電氣接口;

  而在工作原理上,這兩種系統均採用光電掃描式定位原理,飛行員頭部的瞄準模塊上裝有三個發光二極管。而測量模塊中裝有兩面相向旋轉的小稜鏡作為測量模塊,與發光二極管配合,利用三角測量法測量飛行員頭部的法線偏移量,並與火控計算機隨動,調用位於戰機頭部的光電探測模塊轉向目標。

  如果目標在導彈的離軸角攻擊範圍內,則瞄準鏡鏡片內的綠色光點為持續閃爍、並切換為測距模式解算目標火控諸元,解算完成後戰機平顯上將出現“ПР”字樣,意味着戰機可以發射K-73導彈打擊目標了;

  最後,在顯示功能上,ЩЕЛь-3УM(Shchel-3UM)或СУРА(SURA)真的是只有“瞄準”功能,只能用來與蘇-27S/P系列飛機配備的光電雷達隨動,且只能用來制導K-73型空對空導彈,顯示的視場很小,顯示的戰術數據也非常少,無法反映諸如戰機狀態、態勢感知、實景增強的信息。

  中國空軍在伴隨着蘇-27SK與蘇-30MKK型戰鬥機的引進,也一併引進了這兩種頭盔瞄準器,對СУРА-К(SURA-K)型進行了研仿改進,批量裝備在了咱們自己的殲-10A、殲-11等飛機上。

  第三代飛行員頭盔

  相對於俄空天軍列裝了很多年、到現在也沒怎麼換的СУРА(SURA)系列頭盔瞄準器,西方國家空軍雖然在第二代頭盔瞄準器上沒什麼建樹,卻在進入新世紀之後紛紛列裝了第三代綜合頭盔顯示器。這其中比較優秀的代表就包括了美國空軍的JHMCS-I/II、法國Thales公司的“天蠍座”、英國BAE System公司的“打擊者-II”等。

  ▲美國JHMCS頭盔

  這些綜合頭盔顯示器的整體構型與第二代的СУРА(SURA)沒什麼區別,同樣包括安裝在飛行頭盔上的顯示與瞄準模塊、安裝在頭盔外殼與座艙兩側的測量模塊、系統後端的計算與伺服模塊及各模塊配套的電氣接口等;

  但在工作原理上,相比第二代蘇軍的ЩЕЛь-3УM(Shchel-3UM)與СУРА(SURA)頭盔瞄準器採用的多稜鏡、發光二極管定位,第三代綜合頭盔顯示系統普遍換用了更先進的電磁或紅外感應定位原理,在頭盔表面預設多個磁感應或紅外感應定位點,而在座艙蓋兩側則預設感應與測量模塊,同樣用於測量飛行員頭部的法線偏移量;

  ▲打擊者-Ⅱ型頭盔

  只不過在顯示功能上,相比蘇軍的兩種頭盔顯示器只能用於近距格鬥彈的瞄準,第三代綜合頭盔顯示器在頭盔內部集成了投影模塊,能夠將顯示在平視顯示器上的戰機飛參、態勢感知系統、武器瞄準參數等主要戰術信息以單目或雙目投影的形式,直接投射到飛行頭盔里的玻璃屏幕上,一些更為高級的綜合頭盔顯示器甚至可以進一步集成實景增強系統、夜視系統等,確保戰機能夠在任何時間與任何天候條件下使用綜合頭盔顯示器。

  第四代飛行員頭盔

  最後,則是已經批產裝備在F-35系列戰鬥機、殲-20型戰鬥機上的第四代綜合頭盔顯示系統,該系統的構型、原理與第三代綜合頭盔顯示器基本相同,但在功能上有了巨大的拓展。

  以F-35配備的HDMS Gen3型頭盔顯示器為例,得益於F-35高度綜合化的航空電子系統與先進的AN/AAQ-37型EODAS系統,該型顯示器除了可以像第三代頭盔顯示器一樣顯示所有飛參、態勢感知、火控數據等,還集成了視頻顯示、畫中畫顯示、戰場錄像與主動降噪、“看穿地板”等高級功能,是目前最為先進的綜合頭盔顯示器。

  中國第三代頭盔的性能猜測

  在搞清楚了目前各主要軍事強國空軍列裝的頭盔瞄準器、頭盔顯示器的劃代依據後,中國空軍殲-10C、殲-16型戰鬥機裝備的頭盔綜合顯示器到底屬於第幾代產品那就是個不言而喻的事情了。

  從綜合性能上說,殲-10C和殲-16型戰鬥機裝備的頭盔顯示器,當然屬於第三代綜合頭盔顯示系統。而從顯示器性能來看,其實早在前年的第十二屆珠海航展上,現場參展的洛陽光電已經提供了一些可以用於外貿的新型頭盔顯示系統的資料。

  根據公開資料顯示,廠方起碼已經拿出了兩型頭盔顯示器,包括“單目型”HMD-1和“雙目型”HMD-2,估計HMD-1用於裝備三代半戰機、HMD-2則用於裝備第四代戰鬥機,從HMD-1的性能看,其單目視場大約為20°,亮度不小於1000cd/㎡,根據廠方的說法,此類頭盔顯示器可以確保精度0.5度、正負一百二十度、俯仰負四十到正六十度的定位性能。

  再從此類頭盔顯示器的定位原理看,估計與美軍的JHMCS-I/II一樣使用了電磁感應定位,座艙蓋的兩側安裝有電磁發射器,在座艙內產生微弱的三軸正交磁場,飛行員的頭盔內則安裝有永磁體,在飛行員轉動頭部時,永磁體切割磁感線,從而計算出飛行員頭部的法線偏移量,為頭盔顯示器定位提供依據。

  最後,從顯示功能來看,公開消息說HMD-1型已經具備了顯示飛參、態勢信息、武器與火控信息的能力,並對大離軸角導彈與部分空面打擊武器進行引導,但是似乎尚不具備整合夜視與實景增強系統的能力,在有必要的時候可能還需要另外附加一個夜視儀接口。

  不過,僅從以上數據來看,我軍殲-16以及殲-10C戰鬥機列裝的頭盔顯示器已經很先進了,綜合性能與美軍裝備最多的JHMCS-I/II基本相當,作為典型的、裝備三代半戰機的綜合頭盔顯示器,性能是完全夠的。

  列裝第三代頭盔的後續

  而在列裝了綜合頭盔顯示系統之後,我軍的殲-10C、殲-16等戰鬥機將在空戰中獲得更好的態勢感知能力,更好地發揮出PL-10這種第四代格鬥彈的大離軸角攻擊性能。毫不客氣地說,伴隨着我軍三代半戰機部隊公開列裝第三代頭盔顯示系統,台灣地區空軍的F-16V也好,日本空自正在改進的F-15J Si也好,他們最後一點值得說一說的、挺值得咱們羨慕的分系統優勢也宣告沒有了。

  ▲掛滿彈藥的F-16V

  當然了,從目前已經公開的信息看,殲-10C和殲-16列裝的這兩種綜合頭盔顯示器(兩種飛機列裝的不像是同一個型號)還有些升級改進的空間,比如殲-16的頭盔顯示器上就沒有發現類似於英“打擊者-II”型頭盔顯示器的夜視儀模塊,意味着該型頭顯依然需要外掛夜視儀以應對夜間空戰。

  同時,也不能判定這兩種頭盔顯示器已經具備了一定的實景增強/視頻功能(可惜今年珠海航展沒開,不然很可能從產品說明書中看到一些信息),這些也都是未來將要努力的方向。

  不過,考慮到在一個頭盔顯示器上集成如此之多的“高級功能”所需要的價格,估計我軍在未來較長一段時間,也只會像美國空軍一樣,在第四代戰鬥機所配備的第四代綜合頭盔顯示器上集成這些功能,至於三代半戰鬥機,必須等到這些硬件設備的價格“白菜化”之後,才能迎來技術轉移。


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