[转帖][科普]F-35的新一代人机环境

stonecool

JSF的COCKPIT酷就一个字-0-

隐形技术，全面综合航电，高级传感器交联，以及协同工作与数据交换需求二者之间令人眼花瞭乱的队列关系，F-35联合打击战斗机更多的是代表了一种***而不是改进。再没有比进入其驾驶舱更能够直白地描述这种多用途作战飞机的先进了。

当飞行员第一眼看到F-35的座舱时那些对他们而言再寻常不过的东西都不见了。前一代战斗机控制面板上密集的模拟式测量仪表不见踪影。在它们原先的位置上现在是一块巨大液晶触摸屏，可以显示用不同色彩作标记或分类的符号，图形，以及数字信息。

要改变显示内容只需要用手指在多功能显示屏——也称为MFD——上的不同部分按动一下，对显示信息或者是当前激活系统，进行重新布局或者是优先排序。上一代战斗机座舱里丛林般的转换开关已经从F-35的内部景观中清除干净，它们中大多数的功能被转移到了触摸屏上。极少数转换开关还在这里或那里冒头，但从座舱整体环境而言是简洁而平静的，几乎达到了航空版风水学的要求。

与之相似，F-22猛禽提供了三块玻璃显示屏。“这些显示屏代表了朝F-35座舱的简洁风格迈进以及摆脱前一代压力表盘框架的重要过程，”乔恩·比斯利评论说，他是F-35的首席试飞员。比斯利对此应该很了解。做为高级飞机研究项目的老兵，他以美国空军试飞员的身份参与F-117隐形战斗机的研制并且是YF-22的常规动力学的试飞员。比斯利是YF-22的第4个试飞员和第二个飞F-22的飞行员。“F-22的原型机，也就是YF-22,就已经使用了指触屏幕的控制功能了，”比斯利说。“我们在原型机上学习到了关于这项技术的大量经验，尽管在F-22生产型上它们没有得到应用。”

F-22猛禽装备了三块液晶显示屏——两块6.5×6.5英寸的和一块8×8英寸的。“在过去它们是相当先进的，”比利斯解释说。“但是F-35从对越少越好的感性认识上来说是最好的阐释。”

比斯利和其它第一次看到座舱的飞行老手交流了对于F-35座舱的最初反应。“飞行员们对于F-35座舱内减少到最低限度的硬件开关留下了深刻印象，”他解释说。“座舱里最为醒目的部分是8×20英寸主要应用了在近年来已非常成熟的指触屏幕技术的液晶屏控制器。在减轻飞行员工作负荷的努力方面，先进技术象一名管家一样起到了响应飞行员所关心事项的作用。”



举个例子，指触屏幕控制技术取代了选择诸如空中加油模式和飞行控制系统检测等相应功能的座舱开关。所有的无线电通讯，任务系统计算机，以及敌我识别与导航的控制都在触摸屏上。

比斯利透露说巨大的8×20英寸多功能显示器（组合了两个8×10英寸的显示器）通过被他称之为“精细人机接口设计”的技术，可以自行定制和分隔成许多不同大小的屏幕。通过触摸屏幕，飞行员可以选择两个8×10英寸窗口的显示屏，或者是四个5×8英寸窗口，以及其它的窗口尺寸组合以便根据特定时期下的重要程度来显示信息。

“这种控制显示方式的能力降低了理解复杂数据的难度，”比斯利接着说。“显示尺寸的灵活性和显示数据的多样性在其它任何作战飞机上都不曾有过。”

如果其中的一块8×10英寸的触摸屏失效，所有的信息将自动转换到另一块8×10英寸的屏幕上。与此同时，第二块屏幕将保持原来的显示风格。“F-35的任务可能是所能想像到的战斗机任务中最为复杂的，包括空中优势和近距离空中支援，摧毁敌方防御系统等等，”比斯利解释说。“精心设计的人机界面使得从一种座舱任务转换到另一种座舱任务显得十分自然，并且同时对座舱进行了有效的重新配置。飞行员可以很快地适应任务的内容。”

F-35的座舱没有沿袭以往的设计进行改进，工程师们决定从一张白纸上开始独自从21世纪战斗机飞行员的需求来建立座舱的体系结构。工程师们放弃了全程以指针刻度向飞行员展示所有系统情况和工作状态的模式，突出势态感知和确保飞行员收到的信息——不是原始数据——是当前最为需要的。

“F-35的座舱设计源于让飞行员回到战术决策者这一角色上的渴望，”麦克·斯卡夫说，他原来是美国空军F-16飞行员，现在是F-35人机界面设计小组的资深经理。“现代战斗机实在是太复杂了。监视飞机上各系统的状态就能够让飞行员的注意力更多的从任务本身转移到飞行信息上。F-35的座舱设计成确保飞行员能够关注于完成任务而不用操心其它事项。”

比斯利作为一名在20种不同的战斗机上总计飞行了超过5,000小时的飞行员，已经在F-35的座舱模拟器上训练了数百小时。最近以来，他在首架F-35A试验机的实机上花费了更多的时间。代号AA-1的座舱外观总的来说与所有后来的F-35是相同的。没有在生产型上采用的AA-1特征包括一对电子系统应急开关，一个在控制台上嵌入的仪表控制面板，以及AA-1统一通讯，导航，与敌我识别等设备所需的一个小型战术空中导航信息读出设备。

“在以往的项目中，控制器与飞行测试是相对应的，比如震颤激励，控制器将改变其发展过程，相关的飞行测试操作，就是从控制面板和开关上进行选择，”比斯利继续说。“在F-35上，这些控制器都综合到了一种显示方式上，可以显示到任何一个液晶屏上。我们已经将以往项目中得到的关于安排这些显示屏位置的大量经验应用于这些飞行测试中的临界控制。我们通过油门杆和驾驶杆上的控制器来打开和关闭不同的显示模式，也就是可以进行手不离杆操纵。”

三种型号的F-35的将共用同样的座舱，但在功能上会有一点不同。常规及舰载型号将提供一个按钮来收放着舰时和紧急着陆情况下的阻拦索捕捉钩。垂直起降型则将该按钮用于进入和退出垂直起降的推进模式。

位于飞行员右侧的发动机油门杆和位于飞行员左侧的侧驾驶杆的安装位置可以根据飞行员的外形和大小进行最大可能的调整。油门杆被设计成给予飞行员多种闭锁的功能。它同时还是一个主动的油门，这是指它可以根据飞行包线和飞行模式的函数为飞行员提供反馈。侧驾驶杆也是一个主动控制器。

（译注：此处及下文所说的“闭锁”可能因为本人机械知识所限不是很准确，文中所指的是一种棘爪，可以对杆位推动过程中到达特殊位置时提供一种反馈。如果读者用Saitek X36X45X52 的摇杆玩过飞行模拟游戏，在用油门杆推到100%军用推力时就会有类似的感觉。）

“杆力和偏差在主动杆上可以进行编程以便在拉G时对杆力进行微小的增减，”比斯利解释说。“主动杆的真实驱动情况是在F-35B，也就是垂直起降型号进行垂直条件下的飞行时，我们认为此种情况下我们需要小一点的杆力。实际上，我们的需求远没有这么多。我们已经将闭锁装置设计到了垂直起降杆里。我们用一个软着陆闭锁装置来标明垂直起降模式下所需要的着陆下沉速率。

“油门杆在较大程度上使用了主动控制，”比斯利继续说。“内置的马达允许油门杆在飞行员启动自动油门时，或者是某些垂直起降模式允许选择软着陆闭锁和加力闭锁时自动后退。”

这些主动杆的一个统一特征就是它们都没有切断动力的位置。事实上，切断动力是由一个单独的拉杆开关来控制的。主动驾驶杆和油门杆以及动力切断开关从X-35,也就是JSF的演示机开始就引入了。

飞行员从F-35的座舱设计的最初阶段就参与其中了，以确保战斗机的正前方工作区成为一个有效的工作平台来将操作人员从无谓的分神中解放出来。“这种设计完全是从美国空军，海军，还有海军陆战队中现在的以及以前的军事飞行人员的角度出发的，同样也是从英国，加拿大，丹麦，挪威，荷兰，意大利，土尔其，还有澳大利亚现在的以及以前的军事飞行人员的角度出发的。”斯卡夫说。

提供了指导方向的这些军事飞行人员之一是空军中校杰夫·卡内斯，一名现在在飞F/A-18大黄蜂的美国海军陆战队鹞式飞行员。他是设计与测试F-35座舱的高层小组的成员。“20×8英寸的显示屏为熟练操作系统和分层次划分为十二个独立显示屏提供了超大的战术空间，”他说。“它将导航，威胁警示，目标指示，还有弹药情况显示在一起供快速参考。联合打击战斗机已经通过座舱开关最少化，提升系统自动化，以及减少显示信息只提供飞行员完成当前任务所需要的关键内容为降低飞行员的工作负荷进行了特殊设计。主动驾驶杆和油门杆允许针对当前飞行包线和模式实时地进行控制调整以优化操作感受和飞机响应。

MFD上的文本和符号以不同的色彩进行标记和分类，以便与纯黑色的显示屏背景形成清晰和明显的对比。鲍勃·拉塞尔是F-35飞行员系统一体化小组负责模拟的工作人员，他简单说明了代表色彩的含义。“通常情况下，绿色代表好的或者是安全的条件，黄色代表可能有问题需要飞行员注意，红色代表非常需要飞行员马上注意的严重情况，”他说。“举个例子，提供建议的文本以绿色显示，损伤情况以黄色显示，警报警告以红色显示。”

相同的颜色标记方式还应用到了外部目标，其它飞机，以及F-35传感器探测到的内容。如果飞机的传感器或者是外部资源认为目标是友好的，其标识在战术显示屏上显示为绿色。如果传感器不能分辨敌我，目标将显示为黄色。如果识别为潜在的敌人，目标显示为红色。“我们还用到了蓝色和紫红色，但相对较少，”拉塞尔补充说。“我们用灰色渐变来勾勒地图并从飞机俯视方向的外形显示不同子系统的布局，比如燃料，飞行控制，还有武器。空中和地面的威胁以不同的符号来代表，与色彩相配合，增强飞行员的理解和势态感知。”



其它的座舱特性还有对特定飞机功能的语音激活。“在电影火狐里，思维或者语音的控制被用来操作武器，”比斯利说。“然而，指尖激活要比语音激活还要快得多。因此，我们不将语音激活用于需要争分夺秒做出决定的任务。我们将语音命令用于正常情况下需要大量键盘输入的场合，比如装订导航座标和改变无线电频率以及设定最大航程油量。语音对于处理管家类型的任务相当有效。”



F-35的座舱还包括了一套针对短距起飞／垂直降落改型，以及根据飞行员体态从矮小（大约100磅和4英尺11英寸高）到高大（大约250磅和6英尺5英寸高）的对照表进行调整的简化控制系统。

F-35的座舱也是首个使用虚拟抬头显示器技术的生产型战斗机，该技术将信息投射到飞行员头盔的护目镜上。这一新系统被称之为头盔内嵌显示器，简称为HMD，于三月份在F-35实验室通过与F-35实机的接口管理与显示管理计算机的首次接通将符号投身到护目镜上。头盔内嵌显示器就跟飞行员的视线是在穿透一个真正的抬头显示器一样提供抬头显示器的信息，而与飞行员将头转向哪个方向无关。

“在过去我们用头盔内嵌视野，比如联合头盔内嵌指示系统，也就是JHMCS，”比斯利解释说。“这一系统为战术机动使用了离轴符号。但是由于太高的延迟，或者说是滞后时间，这些系统无法应用于飞机的飞行。感谢计算机技术的发展解决了延迟问题，它使得飞机飞行时信息关联所需的快速更新率成为现实。”

在虚拟的抬头显示器帮助下，飞行员可以朝不同方向观察以寻找视线范围内关键的战术机会和飞行信息。这种离轴能力，就和它的名字一样，通过允许飞行员头部的运动而不是飞机的运动来瞄准威胁，增加了飞机的杀伤能力和生存能力。头盔内嵌显示器消除了与传统抬头显示器相关的花费和重量，并简化了座舱设计。



“头盔内嵌显示器的进步将为武器瞄准和流向飞行员的目标信息两个方面带来改进，”比斯利说。“在过去，前视红外系统，即FLIR，用于瞄准的图像受到抬头显示器狭小视场的限制。使用头盔内嵌显示器，飞行员可以看到真实位置上FLIR图像，因此极大增强了他们的霎时环境感知能力。”

除了这些进步之外，头盔内嵌显示器允许通过F-35的360度红外传感阵列使夜视仪具备同轴和离轴的能力，这一阵列被称之为分布式孔径系统。其传感器与夜视摄像技术相结合共同工作。

在F-35的发展过程中其座舱也经历了包括从使用了数字灯光投身技术的单个开关到高级液晶显示屏的发展过程及不断的改进——到现在它的设计已经基本定型了。看起来在将来的日子里它不会再经历什么特别大的变动。“在F-35的整个生命期内这种设计将继续进行精细加工，”斯卡夫说，“但是实际布局和硬件也许不再会有变化。”

“所有的变动将主要集中在人机接口的改进和扩展飞机性能上，”比斯利说。“改进的一个重要方面是装备和应用头盔内嵌显示器，因为我们正在研究的这个头盔此前从来没有人做过。”

总而言之，F-35的座舱环境要比它之前的飞机领先一代，其所有不同之处不是为了追求技术领先而是完全为了任务的成功。“最大的不同在于F-35座舱的灵活性，”比斯利说。“任务的复杂性，传感器的使用，武器的选用，还有技术的成熟从必要条件和充分条件两个角度造就了这个座舱。”

关于座舱的题外话
座舱由一个向前铰链开启的座舱盖覆盖——这样的设计主要是从减少重量的角度出发。两种座椅后倾角可以适应不同体形的飞行员，尽管比斯利认为绝大多数飞行员会选择更为垂直的那种角度。由马丁·贝克公司提供的弹射座椅，分别与三种改型相配套。它带有一个舱盖玻璃去除系统用于在座椅穿越弹射之前打破舱盖。这种座椅在F-35系统发展和演示阶段经历了大量的检验，可以提供出色的低空性能。在垂直起降的改型上，一种自动弹射功能允许飞行员在需要时进行不同寻常的快速弹射。

在这样一个先进的座舱里飞行员穿什么样的飞行服呢？当前被称之为G衣的计划将成为F-35各种改型的标准装备，飞行员通过一个被称之为简单组合系缚的系统固定在座椅上。初期飞行使用的G衣是由英国设计生产的衍生品。最终飞行员飞行使用的全套装备的进一步深入研究还在探索过程当中。.

metalgearsolid

够好的人机环境！
给个沙发都不换^_^
PS：好汗的头盔啊。。。

hannibal

美制战斗机操纵杆在右手位的，除了F-35&F-16还有其他的么？

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想坐上去YY...

iamthelost

想坐上去***呀..........

japp

高科技的东东～～ 但如果电子系统故障的话.....^^b

下面是引用hannibal于2007-02-15 23:27发表的:
美制战斗机操纵杆在右手位的，除了F-35&F-16还有其他的么？

貌似还有F-22

iamthelost

那左撇子怎么办???

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下面是引用iamthelost于2007-02-16 00:21发表的:
想坐上去***呀..........

传说中的“***”？

iamthelost

下面是引用kamonka于2007-02-16 00:34发表的:

传说中的“***”？

切，你这人真邪恶

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感觉头盔的视界尤其是上方角度不够开阔