
F-16MLU 应用了彩色下显
而新一代的战机更以“幻影”2000-5 型为首,率先采用玻璃座舱的第二代标准:平视显示屏+三具彩色显示屏,诸如 F-18E/F、Rafale 早期型都采用相同标准。甚至苏联瓦解后,积极对外推销战机,其不“时尚”的座舱界面令仰慕其气动力性能的“消费者”们却步,也开始积极在新的战机改进型中加入玻璃座舱概念。然而,受限于他的计算机界面科技,多半必须借助法国的座舱显示装备(如 MiG-29SMT 与 Su-30MKR、Su-30MKI 计划)。然而这种改进设计却流于盲目加装,硬在旧有的俄式座舱设计中塞入西方荧幕,如果没有整体设计飞行员的状况意识与按钮位置,还是没有抓住座舱设计的精神。

MiG-29SMT 的玻璃座舱
第五代座舱:智能座舱
座舱界面的下一个划时代科技突破将会是头盔显示器。虽然苏联率先采用头盔“瞄准器”,但却不会显示飞行或目标信息,所以飞行员还要低头检视仪表板。西方的头盔“显示器”,则充分利用头盔显示器可以“Head Out”的优势,将必要的飞行信息都显示在头盔上,则在空战中,飞行员连看抬头显示器都没有必要,可以从头到尾“Head Out”作战。波音公司在 JSF 的设计中更继续突破座舱设计的概念。“Head Out”概念使肉眼状况意识可以发挥到极致,然而仍有最后一个障碍:机身。无论是雷达、红外线空对空导弹的寻标器、IRST 现在都可以支援偏轴60度的状况意识能力,但是飞行员的肉眼却受限于机身,仰视没什么限制,俯视却只有 10-20 度。波音公司则在机身外装了全域视野的红外线摄影机,随着飞行员的实现移动摄影机的视野,投影到头盔显示器上。则飞行员甚至可以穿透仪表板去“看到”外面的世界,这种“穿透”(See Through)概念使飞行员的肉眼状况意识充分支援武器与感测器的偏轴能力,使肉眼状况意识只受限于飞行员的脖子。由于头盔显示器完全满足了肉眼状况意识的需求,所以波音公司的 JSF 取消了抬头显示器,而增加了平面显示屏的面积以加强电子状况意识的显示空间。玻璃座舱的概念如同秘书的多媒体报告,充分运用人体的感官以快速传递讯息,好让飞行员更快了解战术状况而做出决定。然而如果飞行员的心理状况不能在压力下做出明智的决定。敌我数十架战机在空中厮杀,上百枚导弹在空中穿梭,飞行员需要知道的信息量很大,然而飞行员真正需要做出的决定却很简单:“打,还是逃?”洛克希德·马丁公司设计 F-22 时,因此提出新的座舱概念:一句忠告,胜过上百笔信息。如果战机能给飞行员适当的忠告,则省去了飞行员判断错误的危险。因此 F-22 的座舱界面不是盲目提供给信息,而是如同投资顾问一样,只告诉你专家过滤分析的行动建议。

F-22 的座舱布置
故 F-22 的座舱显示界面在技术上没有大变化,在思想上却大为改观。它将目标分成三种:你该攻击的、你该防备的、你该注意的。在“该攻击”的荧幕上你可以看到你的射击包络线,目前的命中机率,射击的顺序建议。在“该防备”的荧幕上看到敌机(或导弹阵地)的相对位置,敌军的火力范围、侦测范围。在“该注意”的荧幕上你可以看到友机的相对位置、友机的状况,你的相对地理位置。智能界面大幅降低了飞行员的工作负荷,也使飞行员可以参与更大范围的战术决策。飞行员不仅可以控制自己的战机进行本分的任务,还可以经横向信息传递协调友军,或建议友军战术。F-22 编队领队机可以在荧幕上清楚看到友机的位置,并且用游标点一下就可以知道友机的武器状况,甚至可以指示友机攻击战术、分配目标。因此,以往地面管制员的指挥角色可以由编队的领队机代替。故战机不只是战争机器中的固定零件,也是可以与其他零件自由结合出新的战争机器。因此这种智能界面达到座舱设计的至高理想:“心中无机”而不只是“人机合一”。飞行员不只被局限在利用自己的战机作战,而且还能指挥友机,甚至友军的战舰、导弹作战。可利用的工具几乎没有限制,作战战术变化只受限于飞行员的“心”。

亚洲航空展上展出的 F-35 模型先进座舱界面
中国作战飞机座舱界面的发展
随着航空电子技术和具有中国特色的人机工程学理论的发展,我军装备和即将装备的各型主战飞机座舱界面的演变也走过了从传统到现代,从落后到先进的漫长道路。歼五、歼六系列飞机的传统机-电式仪表到歼七、歼八系列飞机的机-电、平显复合式座舱显示再到新歼的数字化“玻璃座舱”还有研制及预研中的头盔显示器及触摸式大屏幕高分辨率多功能液晶显示器。
在大量装备歼五、歼六飞机的那个年代,受技术条件的限制和特殊社会环境、政治背景的影响,其座舱界面没有脱离原有米格飞机机械-电子式仪表的传统框架、而且很难有自主的大规模创新和改造。八十年代,我国航空装备领域与国际间的交流与合作日益频繁,而与传统“米格”模式大相径庭的西方座舱界面设计理念也正是从这时起逐步为我国所接受。通过以歼七E、歼八B 和强五D 型飞机设计为代表的探索性验证。
歼七E 飞机是由成都飞机制造公司研制的一种单座轻型昼间歼击机,它是在歼七H 型飞机基础上改进设计的新机,主要改进目的在于提高歼七飞机的跨音速机动性能和起降性能。在座舱界面设计上,它是我军装备的第一代配有平视显示器的飞机。与歼七H 型飞机相比,该机采用平视显示器+武器瞄准控制计算机的火控系统替换了原来的陀螺稳定光学瞄准具,以平显为主要观察仪表,同时还换装了复合式地平仪、综合罗盘、升降转弯侧滑表、空速M数组合表等综合化程度较高航空仪表设备,加装了大气数据计算机、全向雷达告警器和飞行参数记录器。
