F-35战斗机头盔: 展示世界上最先进的显示系统（HMDS）

F-35战斗机的第三代头盔是世界上最先进的头盔显示系统（HMDS）. 它首次使用虚拟成像技术，可以通过计算机处理将图像直接投影到驾驶员的口罩上. 计算技术真正实现了“实时演示”的能力.

F-35战斗机头盔

HMD技术的发展

在航空领域，“情景感知”对于飞机驾驶员至关重要. 在正常情况下，飞行员必须不断监视和评估飞机舷窗的外部状况，各种仪表数据，声音和其他信息. 经过处理后，针对不同的飞行条件完成准确，安全的驾驶，导航和相应操作. 如果您是战斗机飞行员，则还必须考虑与任务相关的战术信息，这需要使用全面的数据显示工具来集成这些信息，并在驾驶员的眼前准确快速地显示它们.

HUD

平视显示器（HUD）首次应用于战斗机. 它将飞行数据信息集成在一个紧凑的屏幕上. 基于此，飞行员可以快速掌握所需的数据，而不必低头看仪表板，而且仅限于显示设备数据.

1961年，第一批军事HUD被用于向战斗机飞行员提供关键的飞机操作和目标信息. 最早使用的HUD系统是阴极射线管屏幕技术（CRT）. CRT屏幕的成本相对较低. 而且使用寿命长，仍在某些飞机上使用.

HUD，HMD

随着导弹技术的出现，战斗机飞行员需要能够“看到更远的”目标. 第一次战斗HMD出现在1970年代. 它主要是为了满足大轴外空空导弹的需求. 发展. 在21世纪初，工程师将HUD技术集成到了HMD中，从那时起，这两种技术就进行了合并和开发. 这就是我们现在常见的飞行员头盔.

战斗机头盔的设计和要求

第三代战斗机飞行员头盔的关键组件包括头盔本身（用于保护飞行员的头部），主动降噪耳机，夜视摄像机，显示面罩，显示单元以及将图像和符号投射到屏幕上的电子组件. 显示蒙版，显示管理计算机（DMC）等.

驾驶员戴的头盔

它具有一组独特的设计要求:

显示性能的设计要求包括:

同时，除上述几点外，还必须要求飞行员在佩戴时具有舒适的感觉，这还要求:

F-35战斗机的HMDS

F-35头盔显示系统（HMDS）是世界上最先进的双目HMDS. 它的集成式头戴显示器是第一个为飞行员提供他们需要的所有关键信息的头盔. 它是由Collins公司开发的Rockwell开发的，成本高达30万至40万美元.

形状相当“科幻”

使用碳纤维

为了制造最先进的F-35头盔，Collins的研究人员不得不应对许多挑战.

首先，他们需要在头盔上安装相当于两个重约13 kg的HUD. 就头盔重量而言，系统的总重量需要小于2.2千克. 为了做到这一点，头盔中使用的光学和电子设备使学校的部件小型化，并使用了大量的新型复合材料. 碳纤维可以在最小厚度和最小重量的前提下为头盔提供足够的强度和韧性.

F-35内部驱动程序

F-35头盔的设计者需要将完整的HUD系统“压印”到头盔和面罩之间的狭窄区域. 为此，他们开发了一种非常复杂的传感器. 该传感器的头部跟踪系统使用最前沿的光学技术，将头部显示器（HUD），头盔显示器和遮阳投影夜视系统完美地集成在一个小型头盔中.

安全绩效

安全性能也是一个硬指标. 在发展F-35头盔设计团队时，除了视觉技术上的突破之外，它还必须满足所有头盔安全性能和重量要求，以确保驾驶员的生命安全.

头盔结构

为支持头盔及其所有组件的设计和制造，罗克韦尔·柯林斯建立了全球性的供应商网络，并使用复杂的测试设备来验证质量和性能.

HMDS不是独立设备，它只是F-35战斗机的一部分. HMDS与头盔跟踪/发射单元（HTU）集成在一起，该头盔跟踪/跟踪飞行员的头部运动，以确保所显示的摄像机图像和其他数据可以在飞行员的视线中准确呈现.

适用于任何驾驶员的头盔定制系统

F-35头盔在佩戴头盔时也非常讲究. 并不是每个人都有头盔，但每个驾驶员都有自己的头盔（或专用衬里）. 这完全基于驱动程序. 它是根据其生理特性量身定制的.

每个驾驶员都有自己的头盔

在生产过程中，头盔的基线设计必须适合所有飞行员. 显示单元必须是可调节的，并且能够适应安装多个光学传感器，以确保飞行员的眼睛对准. 同时，在头盔内部安装了内衬. 定制系统允许飞行员的头部与头盔紧密结合.

头盔内衬的定制系统是一种头盔校正设备，可适应飞行员头部的不同生理特征. 需要根据飞行员头部的特征对其进行测量和调整，包括激光扫描飞行员头部以确定瞳孔位置和头盔尺寸. 然后，将定制的防霉垫铣入头盔中，以确保头盔与飞行员的头骨之间紧密贴合. 然后调整所有显示单元的位置以匹配驾驶员的瞳孔.

夜间起降

最后，所有单独的组件都组装好了，HMD接受了功能测试，以进一步调整显示器和飞行员眼睛之间的最佳距离. 例如，必须在显示器上相对于飞行员视野的最佳位置投影关键符号.

F-35 HMDS的投影显示器具有以下功能:

飞行员的视野

一旦飞行员戴上头盔并进入F-35战斗机的驾驶舱，所有飞机数据和图像数据都会实时传输给飞行员. 从飞行员的角度来看，整个世界将以他为中心，并在他的“视觉中心”正前方，头部向两侧转向“离轴”范围.

F-35摄像机系统涵盖的范围数据将完全显示在头盔显示屏上，这大大超出了驾驶舱窗口. 例如，飞机侧面和下方的提供的实时视频可以显示整个飞机360. 这使飞行员可以实时查看飞机下方和周围的情况.

俯瞰F-35座舱

与此同时，红外（IR）摄像机捕获夜视和其他低可见度情况的补充外部图像. 所有这些可视数据都可以显示在头盔视盘的显示屏上，并与标准符号一起显示. 供飞行员参考.

罢工

数据延迟“不存在”

延迟问题表现为所显示图像对飞行员头部运动的响应略有延迟，这很可能导致飞行员晕倒并阻碍他们对周围环境的感知. 因此，确保头盔显示的低延迟至关重要，但是在美国空军看来，F-35飞机头盔上并不存在此问题，因为在夜间飞行中，飞行员几乎完全依靠夜视功能HMD，几乎不需要或不需要外部视觉系统辅助，并且显示图像没有数据. “竞争”，自然就不存在延迟问题.

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