航史 | 戰機駕駛艙進化

原標題：航史 | 戰機駕駛艙進化

自從萊特兄弟的飛行者一號成功升空，飛行員這一職業也由此誕生，飛機的駕駛艙就是飛行員的「辦公室」，伴隨著航空器的發展和進步，駕駛艙問世百年來，經歷了從簡到繁，又化繁為簡的變化歷程。

戰鬥機駕駛艙是首腦之地

對於具有多個艙室的軍用飛機，狹義的駕駛艙可以僅指負責駕駛飛機的飛行員所處的艙室，廣義的則把與飛行任務直接相關的人員，如射手、投彈手等所處的艙室也稱為駕駛艙。

如果將飛機比作一隻巨大的鐵鳥，那麼駕駛艙就是鳥的腦子。駕駛員在此處進行操縱，使飛機上升、下降、加減速、轉向或做出其他動作。此外，駕駛員也從這裡觀察飛機的飛行狀態，為操縱行動提供參考。因此，現代駕駛艙至少包括以下幾方面的要素：

其一是安全性和舒適性。飛行員連同飛機一起，可能到達數千米乃至上萬米的高空，以數百公里乃至數千公里的時速行進，甚至可能有各種起落、急轉動作。在這個過程中，飛行員承受著空氣稀薄、輻射、巨大加速度等諸多影響。座艙及其配套設施應對其加以保護。否則，飛行員可能遭到健康損害，甚至直接傷亡。

其二是信息傳輸。飛行員駕駛飛機，需要了解當前飛機的飛行高度、位置，各設備的工作狀態以及外界天氣、溫度，還有敵方的情報和我方訊號等。駕駛艙及其配套設施應該便于飛行員迅速掌握這些信息。

其三是操作便捷。即應該讓飛行員儘可能方便地完成對飛機的操縱。

皇帝新衣

連把椅子都沒有 只能趴著開

世界上最早的帶動力的飛機是萊特兄弟在1903年製造的「飛行者一號」。這架飛機空重274公斤，起飛重量360公斤。如此袖珍的重量，當然不可能做多麼複雜的駕駛艙。

飛行者一號駕駛艙

事實上，「飛行者一號」的駕駛員很慘。這架飛機壓根兒沒有駕駛艙，甚至連一把椅子都沒有。飛行員是頭朝前趴在下機翼上面操縱飛機的。

飛機的方向控制是通過移動連接到臀部的搖架來實現，飛行員靠著移動搖架牽動纜線，使機翼扭曲而達到改變飛行方向的目的。飛行員不但完全暴露在空氣中，而且簡直鬆手就會掉下來。幸虧，這架飛機的最長一次飛行也不過59秒，飛行距離260米，所以飛行員還勉強能支撐得住。至於對外部的觀測，當然只能靠飛行員的雙眼了。

喝西北風

敞篷駕駛又冷又缺氧

此後的飛機逐漸改良，在機體上「挖」出了專門的艙室，供飛行員就座。對飛機的操縱，也有了專門的設備。以一戰時德國的戰鬥機福克D.VII為例，這款單發、單座、雙翼戰鬥機，是當時公認的最優秀的戰機。其駕駛艙內有幾個儀錶顯示當前的高度、速度等飛行參數，有幾個操縱桿，用于飛行員操控飛機行動。除此之外，在座艙前部還有兩挺機關槍。

此時距離「飛行者一號」問世僅僅十多年。至於機艙外的情形，還是靠肉眼觀測。

不過那時候戰機最大的特色，是駕駛艙是「敞篷」的。雖然飛行員都穿著厚厚的飛行服，戴著帽子和手套，但頭部和前胸還是暴露在天空中，承受著飛行時劈面而來的氣流。一戰時一位法國飛行員在天空順手一抓，竟然抓到了一顆與他同向飛行的德國飛機射出的子彈。

敞篷式駕駛艙

據當時的飛行員回憶，由於駕駛艙是敞篷的，伴著巨大的振動和雜訊，寒冷而缺氧，為了在空戰中集中注意力，飛行員們常常在升空前飲酒、打腎上腺素，甚至吸食毒品。英軍甚至不給飛行員們配備降落傘，曾有飛機在空戰中被擊中起火，飛行員為了減少痛苦只好拔槍自盡。

家徒四壁

就給加了個玻璃罩兒

一戰後期，隨著工業的進步，飛機速度進一步加快，飛行高度也得到提升。這樣一來，飛行員必須處於空氣更稀薄、更寒冷，同時迎面風力更大的境況下。再用過去那種敞篷式的駕駛艙，會對飛行員安全造成嚴重影響。因此，大致從那時候起，開始給飛機加上「座艙罩」，把飛行員籠罩在其中。這樣，既能夠保持機艙內的空氣不至於流失，又能保持一定的溫度，更可以擋住迎面而來的強風。

加了座艙罩的飛機

世界上最早的封閉式座艙飛機，是由美籍義大利人貝蘭卡製造的。當時的座艙為隔框及窗格造型，採用玻璃材質。玻璃本身易碎，為了防止遭受氣壓變化或撞擊碎裂，玻璃必須有一定的厚度，玻璃的「窗面」也不能大。這就增加了飛機的負載，同時阻礙了視野。這一階段，飛行員對外部的觀測視野，比「敞篷」時代要差得多。

泡形艙罩

「肥皂泡」提供360度視野

到了二戰時期，戰鬥機得到更廣泛的應用，敵我雙方在空中格鬥較量的頻率比一戰時提升了千百倍。戰機飛行員需要更廣闊的視野，包括來自側方和後方的敵情。這時，先前隔框及窗格造型的玻璃座艙罩就不太實用了。於是，「泡形艙罩」出現了。這種駕駛艙彷彿一個肥皂泡，可以為飛行員提供360度全方位的視野，從而使得飛機的靈活性更好。此外，1937年有機玻璃得到產業化，也為泡形座艙提供了材質基礎。

噴火戰鬥機的肥皂泡型座艙

同時，由於飛機的生產工藝更先進，座艙內的儀錶設備開始複雜起來。美軍的P-51「野馬」戰鬥機是較早採用泡形座艙的戰機之一。「野馬」座艙內的設備比起一戰時期的戰機要繁雜得多，單是正面的儀錶就有10個左右。同時，一戰飛機的操縱桿，大部分已經被更為精巧的開關、按鈕所取代。在P-38等部分戰機的駕駛艙中，還能看到方向盤這種汽車中的常用配置。

P-51野馬戰鬥機駕駛艙

二戰中後期，德國空軍的梅塞施密特Me262戰鬥機投入應用。這也是世界上第一款投入實戰的噴氣式戰鬥機，其速度高達每小時870公里。該機的半水泡形座艙蓋在機身中部，可向右打開。前風擋玻璃厚90毫米，座椅靠背有15毫米鋼板，具備防彈能力。同時，裝備有EZ-42陀螺瞄準具，可用於機炮和火箭的發射瞄準。

超級馬林噴火戰鬥機駕駛艙

但二戰時期的戰機座艙有一個很嚴重的問題，就是艙內溫度。由於飛機速度更快，高度更高，機外的環境可能很冷，導致機艙里也滴水成冰。另一方面，由於發動機功率大，又採用了封閉式機艙，在低空尤其是起飛時，機艙溫度又有可能超過40攝氏度，對於穿著厚厚飛行服的飛行員那真是痛苦的煎熬。有的戰機配備了座艙加熱系統，把發動機產生的熱量導入到艙中，可以部分改善高空嚴寒的折磨，但對於酷熱則沒有辦法。

數據煉獄

狹隘空間內與不斷閃爍的數據做伴

二戰結束後，隨著冷戰開始，航空技術不但未曾停滯，反而加速發展。現代化噴氣機不斷推陳出新，速度上達到亞音速、音速、超音速。

第一代噴氣式戰鬥機中，具有代表性的是美國F-80戰機，該機的座艙設計比起二戰時更為人性化。例如，採用了增壓座艙，即使身在高空，機艙內的氣壓也保持相對穩定。F-80的機艙還裝備了空調，不僅可以供暖，也可以降溫。為了保障飛行員的安全， F-80C還裝備了彈射座椅。

F-16隼式戰鬥機駕駛艙

從二十世紀五六十年代的第二代開始，噴氣式戰鬥機的速度大幅度增加，達到1.5倍音速甚至兩倍、三倍音速。這種情況下，原本凸出機身的水泡形艙罩，在高速飛行時會產生很大的空氣阻力。同時，按照當時的空戰理論，由於我方戰機的速度很高，敵人基本上不會在後方出現。這樣一來，原先為了追求360度視野而採取的水泡座艙就顯得不合時宜。於是不少飛機的座艙又開始改變。尤其是2馬赫左右能力的多數軍用機都採用較為扁平的艙罩，以犧牲視野來換取較低的阻力。

同時，二戰後飛機的最大變化，在於各式機載雷達和導彈成為空戰標配。這也使得飛行員需要掌握的數據信息量急劇增長。在冷戰時期的飛機座艙中，密密麻麻的儀錶設備讓人眼花繚亂。再加上扁平座艙帶來的壓抑感，飛行員被半封閉在狹窄機艙空間內，與不斷閃爍跳動的數據做伴，心理壓力極大。

風光無限

視野開闊得多儀錶有所減少

20世紀60年代，世界範圍進行了越南戰爭、中東戰爭等為代表的幾次局部戰爭。在這些戰爭中，人們發現飛行員如果視野範圍差，不但可能會丟掉對敵機的追蹤，也容易遭到偷襲。同時，發動機和氣動力方面的繼續進步，也為戰機的設計提供了更多選擇。因此，人們開始重拾泡形艙罩。

以70年代初製造的美軍四代機F-15為例，駕駛艙採用整體式風擋，座椅的位置也安排得較高，這樣，飛行員幾乎三分之一個身子都露在機身外。飛行員具有上半球的360度環視視界，正前方下視角達到15度，可謂高高在上，風光無限。

同時，艙內的操控系統和信息顯示也有了極大突破。F-15具有多功能的航電系統，包含了抬頭顯示器、超高頻通訊、戰術導航系統與儀器降落系統，還有AN/APG-70火控雷達、AN/ASN-108姿態/方向參考系統、AN/ALQ-119電子干擾吊艙、AN/ASN-109慣性導航系統等。

F-15座艙

其中慣性導航系統（INS）可以在全球任何位置導航，綜合提供飛機的實時位置、姿態、航向、加速度和速度等相關信息。複雜的電子戰系統可以同時提供威脅告警以及對選定的威脅實施電子對抗。多功能脈衝多普勒雷達可以向下俯視搜索目標，追蹤小型高速目標，並把雷達訊號傳到中央電腦，在近距離纏鬥下，雷達可以自動捕獲目標，並將目標資訊投射到抬頭顯示器上。

戰術電子戰系統、敵我識別器以及電子反制裝置提供威脅來源的警告，並且自動進行反制。

F-15座艙

抬頭顯示器會顯示出由航電系統整合提供的飛行相關資料，它可以在任何飛行環境下判讀，飛行員可以直接從屏幕上看到即時的資訊，而不需要低頭看座艙內的儀錶，減輕了飛行員搜索、跟蹤、攻擊目標時的操縱負擔，並簡化了操縱程序。

從座艙照片也能看出，F-15比之先前的二、三代戰鬥機，不但視野要開闊得多，而且密密麻麻的儀錶有所減少，相應的屏幕顯示占的比重增大。飛行員駕駛這樣的飛機，心情更加舒暢，戰鬥力也得到提升。

夢幻城堡

戴上寶貝頭盔如同長了千里眼

隨著冷戰結束，各大國開始五代戰機的研發，戰鬥機座艙又得到進一步改良。如今，最炫目的可以說是美國的F-35戰機。該機的座艙非常寬敞，同時配屬了極為先進的頭盔顯示系統。各種探測設備通過光電、紅外、雷達等方式，對外界進行360度全方位環視，而獲得的圖像可以直接投射到頭盔面罩上，使飛行員無須任何抬頭低頭動作，就能通過自己的眼睛，「穿透」各種障礙看到廣域外景圖像。這些系統還具有目標精確探測和識別、高解析度成像、自動跟蹤、指示測距等功能，並對重要信息進行提示。飛行員戴著這個寶貝頭盔，就如同長出了千里眼。

F-35的頭盔顯示系統

除了頭盔上的顯示器外，F-35還採用了尺寸為8 20英寸的大型全景多功能顯示器，這是迄今為止最大的戰鬥機顯示器，用於顯示感測器、武器和飛機狀態數據以及戰場環境、戰術和安全信息。大範圍的戰術水平態勢可以全屏顯示，也可以在平面上分割成若干小窗口分別顯示不同的信息。飛行員的操控也有了很大提高。相對於過去只能通過按鍵、開關操縱，F-35在保留前述功能的同時，還增加了觸摸屏的工作方式。

科技尷尬

供氧不足導致飛行員昏迷

F-22座艙

不過，越是先進的設備，往往越是複雜，出現故障的風險就越大。而自動化程度越高，一旦出現軟硬體故障，也就難以排除。2013年2月14日，一架F-35在試飛中座艙冒煙。而其最引人注目的頭盔顯示系統，在近期的檢查中也發現了某些故障。

F-22座艙卡死，地面人員正在破拆座艙營救飛行員

F-35的老大哥、世界第一款五代機F-22，座艙也發生了多次事故。2010年11月17日，一架F-22在阿拉斯加墜毀，飛行員死亡。調查顯示，因為座艙配置的氧氣產生系統瑕疵，導致在高空飛行時供氧不足造成飛行員昏迷。美軍遂下令F-22禁止飛到2.5萬英尺以上。雖然2012年7月美國空軍宣布該問題已經解決，但仍有許多飛行員和工程師並不相信。

在另一次事故中，F-22的艙蓋竟然被系統鎖死，無法打開，一位飛行員也被封鎖在機艙中。經過幾個小時徒勞的故障排查後，美軍被迫請來消防隊，用電鋸把F-22的艙蓋生生鋸開，才救出了這位倒霉的飛行員。

F-35座艙

哭笑不得

座艙中能大小便么？

儘管現代戰機的駕駛艙越來越先進，但還是存在一個基本問題：長時間飛行時大小便怎麼解決？在美國一個論壇上，網友們對此進行了熱情洋溢的討論。一些當過飛行員的網友講述了種種讓人尷尬的故事。

飛行員通常會用「尿袋」解決生理問題

有的飛行員剛剛起飛，就因為腹中壓力而被迫緊急降落，搞得機場或航母一片兵荒馬亂，甚至因此影響任務。有的飛行員在編隊飛行中遭遇腹內壓力，只能暫時掉隊，然後一邊操縱飛機，一面脫下褲子，往手套或塑料袋裡解決，然後投擲出機艙。

越南戰爭期間，有一架美軍戰機忽然報告指揮台，說因為「個人性質」的緊急原因，必須放棄任務並在峴港著陸。指揮中心批准了，但隨後此飛行員又報告稱還可以繼續執行任務，因為「批准回復得太遲了」。這位敬業的飛行員就泡在屎尿里對越南進行了轟炸，回來只能丟掉飛行服，徹底洗了個澡。此外，對於更頻繁的小便，飛行員們普遍採用尿不濕、尿壺、尿袋以及類似導尿管的設備解決。

這種新設備本來是一件特製的內褲，裡邊設備一根蛇型軟管，通過一個扣在腰部的液壓泵把尿液送到飛翔服外面的搜集袋中。女性飛翔則用一片清潔棉墊放在集尿用的內褲中。 這個設備現已分發給F-16、F-15、A-10與F-22等戰役機與進犯機的四千多名飛翔員配用。

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本文轉載自：私人飛機

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