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座艙里全是高科技:美空軍能打贏仗的背後全靠它支持

座艙里全是高科技:美空軍能打贏仗的背後全靠它支持



(F-35座艙)

現代戰鬥機的座艙布局可以綜合反映戰機的航電水平和駕駛員對外界信息的感知能力。座艙視界是否開闊,控制界面是否友好,人機交互是否舒適、簡單、容易、方便是關係到戰時(特別是近戰)能否取勝的有利保障。

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(P-51D)

在敵對雙方戰機性能接近的條件下,凡是座艙視界良好,視野開闊,使飛行員有良好的空間定位能力的飛機,就能在格鬥中佔有優勢。二戰時期,美國空軍就曾做過這樣的試驗:選一些駕駛技術水平相當的飛行員分別駕駛同一型號的P-51D 「野馬」戰鬥機,其中一種仍然採用P-51B那樣舊式多邊框的座艙,而另一種則採用新研製的氣泡式座艙。經過一番對抗測試發現,擁有全向視野氣泡座艙的P-51D在絕大多數情況下總是佔有優勢,在進行雙方駕駛員對調的情況下結果也是如此。


究其原因,就是在激烈的格鬥中視野不好的座艙使飛行員經常丟失目標,由此可見擁有良好視野在格鬥中佔有多麼重要的地位。所以二戰結束後,美國第一代噴氣戰鬥機F- 86等就採用了這種設計,並在實戰中取得了良好戰績。

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(F-4前座艙)

60年代中期,越南戰爭全面爆發,美國的第二代戰鬥機F- 4等投入實戰。由於當時座艙玻璃工藝沒有達到禁受超音速高壓標準,再加上美軍對作戰方式的預測與實際情況不符(當時過分強調高空高速性能和多用途,對機動性能重視不夠),因此第二代戰鬥機的實戰效果不好。到了第三代戰鬥機,隨著座艙玻璃加工工藝的進步和近距格鬥重新被提上日程,氣泡座艙又重出江湖。而到現在,衡量座艙設計的好壞已不僅是座艙的視界,像人機交互界面的控制面、平視顯示器、下視顯示器和符合人體工程學的彈射座椅等都是衡量座艙好壞的重要標準。

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(F-16採用的氣泡座艙)


為了提高飛行員的觀察視野,提高其空間感知定位能力,增加在格鬥中的勝算,F-16首創了獨特的無邊框氣泡式座艙,即座艙蓋為整體玻璃式。由於座艙玻璃完全沒有遮擋,而且飛行員座椅的位置很高,幾乎大半個上身都暴露在外面,所以視野極佳(其上半球視野達360度,側向260度,前後195度,側下40度,前下15度),對格鬥十分有利。F-16的座椅設計得也十分特別,向後傾斜了30度。儘管犧牲了一部分座艙空間,並且低頭看座艙儀錶時脖子有些費力,卻大幅提高了飛行員的持續抗過載的能力,據稱其可以將飛行員扛過載能力提高1.5-2g,抗9g過載的時間比傳統座椅提高了10多秒鐘,這在進行俯衝拉起或進行大過載瞬時盤旋等近距離格鬥動作時十分有利。

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(F-16的側桿)


為了便于飛行員在身體後傾狀態下操作飛機,F-16採用了前所未有的側桿方案,將操縱桿裝在了座椅扶手上,同時抬高了腳蹬,這種符合人體工程學的設計提高了高機動環境下飛行員對飛機的控制能力。然而採用側桿方式也遭到了非議,因為中置桿可以左右換手操作,而採用側桿,飛行員右手受傷,或者是左撇子,就無法操縱飛機了。

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(F-16油門)


與此同時,為了便于飛行員操作快捷方便,F-16在操縱桿和油門桿上裝了大量的操縱按鈕(HOTAS)設計,其中油門把手上配有「雷達游標」按鈕、「天線高低掃描」旋鈕和「格鬥」開關。壓下「雷達游標」按鈕可使多功能顯示器上的游標移動,轉動「天線高低掃描」旋鈕,可改變天線的高低角。「格鬥」開關是一個三位按鍵開關,用於改變所使用的武器--向上位置對應機炮和導彈攻擊;中間位置對應雷達的一般功用;向下位置對應只用導彈的情況。駕駛桿上安裝有「目標指示」開關,格鬥時用這個開關選擇天線的掃描圖形;在空對空狀態中壓下這個開關可指示目標;在空對地狀態中,壓下這個開關可從真實波束地形測繪狀態轉換為擴大的真實波束地形測繪狀態,壓到第二個位置時雷達轉換為多普勒波束銳化狀態,再向下壓到第三個位置時則雷達返回到真實波束地形測繪狀態。由於「雙手不離桿」的設計能有效降低飛行員的操作強度,使飛行員雙手不必離開就可以完成很多操作,因此深受各國飛行員的喜愛。

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儘管F-16作為輕型機而使其航電設備盡量簡化,但F- 16還是率先採用了平視顯示器(HUD),使飛行員在飛行時更為輕鬆容易。飛行員在觀察外面的世界時也能看清楚平顯上的讀數。平顯在飛行員需要比較精密的操作時尤其有用,由於飛行員無需把視線收回到座艙儀錶上並調整頭盔的聚焦來看清楚數字,因此飛行員注意更加集中,可以全身心投入到戰鬥中不至於為頻繁地低頭觀察儀錶而分散注意力。


現代座艙設計作為一門獨立的學科,已經開始逐漸被全球戰鬥機設計者所接受,而美國空軍能夠打贏這麼多場戰爭的背後,飛行員也都仰仗於這些先進座艙來保證自己利於不敗之地。


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