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大雾神器原理构造发展历史简介大雾神器还有哪些用途?

时间:2018-12-07 13:46:50编辑:文二

大雾神器简介:大雾神器是什么?大雾神器的原理是什么?大雾神器的发展历史是怎样的?大雾神器的构造是怎样的?大雾神器还有哪些用途?小编这就来为你介绍:

大雾神器

2018年12月4日,在首都机场,山东航空借助平视显示器和盲降系统,首次完成90米低能见度起飞验证。今后,即便大雾笼罩,航班依然能正常起降。但是,“大雾神器”能否终结日趋严峻的航班延误?6日,在接受科技日报记者采访时,航空科普作家瘦驼表示,造成航班延误的原因是多方面的,仅靠“大雾神器”远远不够。

瘦驼解释,HUD是一种机载光学显示系统,也被称为“大雾神器”,它相当于一个虚拟的航路,可以把飞行信息投射到飞行员视野正前方的透视镜上,显示足够多的信息和引导。这样,依靠HUD和盲降系统,飞行员能在低天气标准或看不到任何目视参考的气象条件下进近着陆。

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这次试飞是基于航班平视显示器,在跑道视程(RVR)90米低能见度下的首次验证试飞, 同时进行了ⅢA类进近着陆验证飞行。瘦驼表示,使用HUD技术和盲降系统进行ⅢA类运行,对于提升民航运输能力、缓解航班延误都有好处。尽管技术上没有什么风险,但更加考验空管、机场和航班的整体协作,特别依赖于对设施的良好维护。

技术进步对于缓解航班延误的作用显而易见,但是否意味着自此可以“高枕无忧”?瘦驼说,造成航班延误的原因是多方面的,要彻底解决这个问题,除了技术因素外,还有天气及空域管制的问题,所以尚需多管齐下。

大雾神器简介

一、大雾神器究竟是什么?

大雾神器,即平视显示器,是指将主要驾驶仪表姿态指引指示器和主要飞行参数投影到驾驶员的头盔前或风挡玻璃上的一种显示设备。使得驾驶员向前平视机外的前方视景时能同时看到主要驾驶仪表及其重要的飞行参数。

这是由军用飞机发展起来的,军机一般采用头盔式平视显示器,便于在搜索目标的同时驾驶飞机。民航飞机也开始采用,一般利用投影风挡玻璃上的平视显示器,主要用于进近着陆。

二、大雾神器的原理

大雾神器是利用光学反射的原理,将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位于座舱前端,高度大致与飞行员的眼睛成水平,投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面,飞行员透过大雾神器往前方看的时候,能够轻易的将外界的景象与大雾神器显示的资料融合在一起。

大雾神器设计的用意是让飞行员不需要低头查看仪表的显示与资料,始终保持抬头的姿态,降低低头与抬头之间忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。

大雾神器投射的资料主要与飞行安全有重要关系,譬如飞行高度,飞行速度,航向,垂直速率变化,飞机倾斜角度等等。使用于战斗环境时,还会加上目标资料,武器与发射相关资料,预估命中点等等。这些显示的资料能够根据不同状况而变换。

三、大雾神器发展历史

大雾神器的前身是使用在战斗机上的光学瞄准器,这种瞄准器利用光学反射原理,将环状的瞄准圈光网投射在装置在座舱前端的一片玻璃或者是座舱罩上面,投射的影像对于肉眼的焦距是定在无限远的距离上面,当飞行员瞄准目标的时候不会妨碍到眼睛的运作,维持清晰的显示。这种瞄准器最早出现是在第一次世界大战期间,到了第二次世界大战的时候开始被广泛利用。

大雾神器诞生的最重要关键是电脑处理转换之後,将需要的资料传递给HUD的显示单元,再将影像投射到前方的玻璃上。第一架使用大雾神器的飞机是美国海军的A-5舰载机。

民用航空是在1975年由法国达梭飞机公司首先使用在Mercure飞机上面。1970年代晚期美国麦克唐纳·道格拉斯飞机公司在生产的MD-80系列飞机上开始采用大雾神器。

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大雾神器的使用到了1970年代中期以後开始普遍化,除了美国本身以外,其他国家也陆续购买或者是研发相关的系统。然而这时候有一个新的衍生问题出现:由于大雾神器需要占用驾驶舱前方的空间,而这个空间又和座舱罩的设计有很大的关联,即使许多战斗机已经使用光学瞄准器,体积较大的大雾神器可能无法顺利安装在需要的位置上,导致日後座舱罩在设计上必须考虑预留大雾神器需要的空间。

大雾神器将传统指针仪表提供的资料改以文字或者是数字表现,成为下一波军用机仪表显示改良:玻璃驾驶舱的起点。

四、大雾神器的构造

大雾神器的基本架构包含两个部分:资料处理与影像显示。

资料处理单元是将飞机上各系统的资料整合处理之後,根据选择的模式转换成预先设定的符号,图形或者是以文字或者是数字的型态输出。有些产品将讯号处理与影像输出分成两个装置,不过大致上都是类似的工作方式。

上影影像显示装置就是安装在座舱前方,位於飞行员与座舱罩之间的空间上。影像显示装置接收来自资料处理装置的资讯,投射在玻璃上面。显示装置并且附有控制面板,能够调解或者是改变输出的影像。

大雾神器 - 未来发展

新一代的大雾神器在影像显示方面的改良包括采用全像摄影(Holographic)显示方式,扩大显示影像的范围,尤其是增加水平上的视野角度,减少支架的厚度对于视野的限制与影响,增强不同光度与外在环境下的显示调整,强化影像的清晰度,与其他光学影像输出的配合,譬如说能够将红外线影像摄影机产生的飞机前方影像直接投射到大雾神器上,与其他的资料融合显示,配合夜视镜的使用以及采用彩色影像显示资料。

在资料处理单元上的改良包括提高处理的速率和效率,增加与其他新航空电子或者是感侧装置的资料接收能力,强化图形处理与产生功能等方面。

五、大雾神器还有哪些用途?

大雾神器是将影像投射在座舱前方的固定装置上,当飞行员转动头部的时候,这些影像就会暂时离开他的视野范围。因此有人建议将影像直接透射在附加於飞行员的头盔前方,随时与飞行员的视野范围重合。

美国是最早研究头盔显示器的国家之一,代号为VTAS的头盔瞄准具曾在1960年代於F-4战斗机上进行短暂试验,但是并未进入量产,只有使用在攻击直升机的武器瞄准上。苏联是第一个正式在战斗机上采用头盔瞄准器的国家,譬如米格-29使用头盔瞄准器,搭配R73(北约编号AA-11)空对空飞弹使用。

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不过头盔瞄准器只是光学瞄准器的衍生产品,无论是在显示的资料量以及功能上都必须与HUD密切配合,譬如苏联的头盔瞄准器只是作为R73导弹的射击指挥为主,不提供其他飞行所需要的资料。

更进一步的功能强化版被称为头盔显示器(Helmet Display),他将HUD与其他相关功能整合之後,直接投射在飞行员头盔前方。以美国刚刚服役的联合头盔显示系统(Joint Helmet Mounted Cueing System,JHMCS)可以取代HUD的显示功能,并且能够协助行员投射各种对空与对地武器,不局限於特定的导弹系统,当飞行员的视野与机上现有的大雾神器重叠的时候,JHMCS的影像会自动消失以免产生混淆。