液晶显示器在军用飞机领域的应用与发展

液晶显示器在军用飞机领域的应用与发展

王星岛

苏州长风航空电子有限公司 江苏省苏州市 215151

摘要：对于一般人来说，战斗机的先进程度往往很难估算，即使有专业人士进行讲解也很难理解，但是有一个简单的方式却能够大致判断战斗机性能的优劣：看座舱。通常情况下，座舱内机械仪表越少，液晶显示器越大，则战斗机就越先进。机载显示器关注的是如何让飞机驾驶员更好的操控飞机、发现敌机、躲避雷达、空中巡逻等，这类显示器更加关注机载显示器的图形产生技术、图像处理技术、高速串行总线技术、实时操作系统技术、红外触摸屏技术、余度处理技术等。文章基于此，针对液晶显示器在军用飞机领域的应用与发展进行了分析和探讨。

关键词：液晶显示器；军用飞机；应用；发展

众所周知，战斗机的仪表就是飞行员感知飞机的基本工具，通过查看仪表读数，飞行员才能了解飞机的飞行状态，比如高度、速度、方位、状态、燃油储备、弹药储备、发动机状态……等等参数，这样才能完全掌握战斗机的飞行，并进行空战作战。随着技术的进步，飞行员需要了解的飞机飞行参数越来越多。作为航空器材的一部分，机载座舱显示系统也是随着每个时代的科技进步，尽可能地应用最前沿的技术。两次世界大战期间的第一代座舱显示装置主要是简单的机械和电气仪表，在二战末期和战后一代很快出现了机电伺服仪表，在50、60年代由发光的电子管制成的综合指引仪表将战斗机更多地状态反应出来。但此时仍采用空分制的显示方式，就造成了座舱内仪表众多，仪表板面拥挤，而飞行员也需要低头从各种仪各种表中找到、然后读数来了解目前的飞机状态。目前世界军事强国的空军力量已经到了现代第四代以及四代半战斗机的时代，人眼和飞行员自己的大脑已经完全来不及处理各种信息数据。因此，战斗机的液晶显示器的屏幕越大，功能越多，飞机自身的性能也就越先进。现代战斗机通常使用"一平两下"，或者"一平三下"的设计，也就是说，现代战斗机普遍使用单一的HUD，然后再戴上2～3个MFD，这样就构成了战斗机的座舱信息数据系统，所有的数据都是由飞行员简单切换和观察，因此大大减轻了飞行员的压力和工作强度。

几年前，随着某重点型号大屏幕液晶显示器工程样机研制开发成功，极大了提振了中国在机载显示器领域的自信。这种显示器显然不是我们日常所谓的桌面级显示器，它是直接用于战斗机多功能显示器，该重点型号大屏幕液晶显示器的研发成功，成为国防科研力量中必不可少的一环。作为后起的国家，我国的航空工业技术一直相对比较薄弱，长期处于追赶西方先进的地位。在飞机的飞控显示方面，我国也一直长期落后。不过这种局面在目前我国的战斗机"三剑客"身上得到了根本性扭转。在现代空战作战环境当中，战斗机的驾驶员大多数面临的战场环境是高速，低空，全天候条件，在这种环境下，攻击目标的过程就要求瞄准系统可以在大机动的情况下操纵导弹的导引头和机载雷达迅速的对目标进行截获，简化和加大整个截获的过程，从而顺利地完成空对空作战任务。这就要求整个瞄准系统能迅速地对目标进行目视，识别与跟踪，以完成攻击任务。目前我国现役主力战斗机上都使用了国产的彩色大屏幕液晶显示器。解放军战斗机的自动化程度已经到了相当高的水平。

现在是个连手机都在快速普及无刘海全面屏的时代了，一款先进战机如果没有一个全面屏，似乎都不好意思跟人家打招呼了。重点以我国第三代战斗机为例，第二代战斗机基础上发展出来的双座双发多用途战斗机，和之前的战斗机型相比，它最大的特点就是信息化程度和电子设备水平大幅提高了。它采用了国产的电子扫描有源相控阵雷达，具备多目标作战能力和电子战能力。此外它的电光瞄准系统（EOTS），是一款具备高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示测距和激光点跟踪功能的新型系统。从这些方面来看，它的信息化程度和国外同类型战机相比，丝毫不落下风。第三代战斗机采用的是一个高性能的、轻型的多功能系统。其中第3代凝视型前视红外（FLIR）和电光瞄准系统（EOTS）是其中核心。它们可以在防区外距离上对目标进行精确的探测和识别。为了更好的发挥这些系统的效能，一款衍射平视显示器和一体化超大尺寸液晶多功能综合航电系统是必不可少的。其中此战斗机机载液晶显示器具有亮度高，分辨率高和颜色饱满的优点，而且具备分屏显示的能力，可以根据不同的功能需求，多屏显示，同时采用触摸交互技术，避免了按键操作不方便和占空间的缺点。

从技术角度上说，打造一款大型一体化液晶显示器其实并不容易。虽然战斗机使用的液晶显示器其实和我们日常使用的手机、平板电脑等设备的液晶显示器基本相同，但是战斗机液晶显示器的难点并不在这里。战斗机液晶显示的难点在于，要能够综合显示各种参数，并且能够通过机载中央计算机以最简单的方式呈现出来。否则在复杂空战中，还要分心去仔细判读上千个符号信息，这怕是超人也很难做到。所以，给战斗机装上液晶显示器并不难，难的是综合处理各种数据，同时还能以最简略的方式告知飞行员，而数据处理方面，中国显然已经达到了相当高的水平。

除了数据处理以外，中国其实还是全球唯一一个在战斗机上，真正使用数字式一体化大型液晶显示器的国家，美国的F-35战斗机所使用的液晶显示器采用两分设计，也就是一块屏幕分成两个部分来显示图像和数据。但是细心的人会发现：F-35战斗机的两分屏幕其实真的"两分"，因为本来就是两块液晶显示器，而只有中国新一代战斗机使用的是完整的一块液晶显示器，而且中国的液晶显示器采用"三分"的显示方式，把屏幕分为三个部分来显示图像和数据。除了大型一体化液晶显示器外，我国战斗机甚至还配有语音操作系统！尽管根据实际测试显示，人类在飞行中，一旦超过5G过载，就很难发出声音，但是由于科技的进步，当今新一代战斗机大多是依靠隐身性能，进行超视距空战，而超视距空战对于飞机的过载和机动性要求不高，只要飞机能安安稳稳发射导弹即可，所以语音操作系统对于未来的战斗机而言，依然有其重要的战术意义。

现代战机的舱内显示其主要就是两个思想：第一，用大面板显示器来表达超视距的、全局的态势感知信息，第二，用头盔显示器来表达视距内的、战术的态势感知信息。其交互方式是新型握杆设计、触摸设计、头位跟踪控等技术。根据官方媒体的报道，我国近年来在战斗机技术方面取得了突飞猛进的成绩，仅目前我国战斗机所使用的大型综合液晶显示系统，就申请专利116项，制定国标和航标200多项，引用官方的描述就是："我国的这款触屏显示器是世界上尺寸最大、分辨率最大、重量最轻、集成化程度最高的……"因此，有理由为我们自己的军工和科技工作者感到骄傲，有理由为我们的祖国感到骄傲。

参考资料：

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