Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
28 ноября 2016

«Божий глаз»: зачем пилоту шлем с дополненной реальностью

Мы часто слышим про дополненную и виртуальную реальность. Oculus Rift, HTC Vive, Microsoft HoloLens — все они предназначены в основном для игр и развлечений. Но изначально эти мирные технологии работали на армию. И работают до сих пор.

Яркий пример — шлем военного летчика. Невероятно сложное и дорогое устройство, возможности которого граничат с фантастикой. С таким шлемом пилот сможет смотреть сквозь самолет, летать без приборов и атаковать цель поворотом головы.

Зачем это нужно

Во время полета военному летчику приходится выполнять множество функций: смотреть на показания приборов, вести переговоры с командным центром, следить за обстановкой в воздухе. В случае обнаружения противника — выполнять наведение на цель, отслеживать ее и вести огонь. Учитывая, что скорости современных истребителей-перехватчиков намного превышают скорости гражданских самолетов, летчик попросту не успевает следить за всем.

Кабина штурмовика A-10 Thunderbolt II (1977 г.)
Макет кабины истребителя F-35 Lightning II (2000 г.)

Для того чтобы вся необходимая информация была перед глазами пилота, придумали нашлемную систему целеуказания и индикации. Благодаря современным технологиям, такие системы стали реальностью. Но как без них летали раньше?

С чего все начиналось

В 1968 году американский учёный Айвен Сазерленд разработал первый шлем дополненной реальности. Шлем проецировал перед глазами оператора примитивные фигуры. Гаджет был настолько тяжелым, что его приходилось подвешивать к потолку, а за грозный вид он получил название «Дамоклов меч». Спустя год ВВС США представили The Super Cockpit — очки, на которые выводилась информация о полете: скорость, положение самолета и прицел. Эта технология добралась до летательных аппаратов лишь в конце 80-х.

Пока шла разработка нашлемных систем, самолеты стали оснащать стационарными ИЛС — индикаторами на лобовом стекле. ИЛС состоит из электронно-лучевого прибора (ЭЛП) и оптической системы. ЭЛП проецирует изображение на стекло перед пилотом. Туда выводится информация о положении самолета в пространстве, метки союзных и вражеских целей, скорость и высота полета, остаток топлива и многое другое.

ИЛС (HUD), установленный на палубном истребителе-бомбардировщике F/A-18C.

ИЛС значительно снизила информационную нагрузку на пилота. Не нужно отвлекаться на приборную панель или цифровой экран: основные показатели прямо перед глазами. За рубежом ИЛС называется HUD — Head-Up Display, дословно — экран для работы с поднятой головой. В СССР первым самолетом с ИЛС был истребитель-бомбардировщик МиГ-27К.

Чтобы летчик не терял драгоценное время, фокусируя взгляд то на картинке, то на небе, ЭЛП проецирует изображение в бесконечность. Когда пилот смотрит вперед, индикаторы всегда находятся перед глазами. Это уменьшает время реакции и снижает нагрузку на глаза, что крайне важно: исход воздушного боя могут решить доли секунды.

Что используют сейчас

Постепенно ИЛС модернизировали. Первые модели плохо отражали свет и обладали узким полем обзора, поэтому на больших скоростях пилотирование становилось опасным. Размер увеличивать дальше тоже было нельзя: прибор мешал катапультироваться. Вскоре появились ШКАИ — широкоугольные коллиматорные авиационные индикаторы. Их поле обзора немного больше, размеры — меньше, а информация на экране читается лучше.

Индикатор на лобовом стекле истребителя F-22 Raptor.

Что происходит, когда самолет вышел в назначенный квадрат и обнаружил противника? Необходимо указать цель и навести на нее ракеты. Для этого в современных истребителях используется нашлемная система целеуказания. В состав НСЦ входит визирное устройство. Оно проецирует метку прицела на маленькое стекло перед глазом и отслеживает направление взгляда пилота. У нас такую НCЦ впервые установили на истребители МиГ-29 и Су-27.

Как работает НСЦ? На шлеме пилота установлены маленькие излучатели, а в кабине самолета — датчики. При повороте головы датчики определяют движение и передают команды на тепловую головку самонаведения ракеты. Она повторяет движения головы и смотрит туда же, куда и пилот. У такой системы два огромных плюса: быстрое наведение и возможность пустить ракеты в любую сторону.

Пилоты ударного вертолета AH-1Z «Вайпер» с НСЦ.

Спустя 30 лет нашлемная система целеуказания стала прообразом системы виртуальной реальности HTC Vive. Только вместо шлема — гарнитура, вместо датчиков в кабине — базовые станции, которые отслеживают перемещение пользователя по комнате, а вместо визира перед глазами — джойстики в руках.

Что появится в будущем

«А что, если объединить ИЛС и НСЦ?» — подумали инженеры и разработали НСЦИ — нашлемную систему целеуказания и индикации. Пилоту больше не придется смотреть на приборы: все находится перед глазами, куда бы он ни повернул голову. Сначала такие шлемы будут использоваться в самолетах-истребителях и некоторых вертолетах.

Такой шлем уже применяется в самолетах F-35 Lightning II. Это истребитель пятого поколения, разработанный американской компанией Lockheed Martin. На шлеме установлена система Helmet Mounted Display System (HMDS). С ее помощью пилот может смотреть «сквозь» самолет, обнаруживать цели ночью и приближать изображение. Как же работает это чудо техники?

Шлем пилота истребителя F-35 Lightning II.

В разных точках фюзеляжа установлено 6 инфракрасных камер CCD-TV. Они передают видео на бортовую систему DAS, которая собирает информацию с других датчиков и совмещает ее с изображением. Это может быть информация об объектах на земле, дружеских и вражеских самолетах, их траектории полета и т.д. Данные накладываются на картинку в виде меток, линий и символов. Вот как это выглядит:

Готовое видео в реальном времени передается на шлем пилота. Куда бы он ни повернул голову, он будет видеть четкое изображение окружающей обстановки. Днем или ночью, в дождь или туман. Когда пилот смотрит вниз, он видит не пол кабины, а горы, моря и поля. Смотрит назад — и видит не кресло, а небо и землю. С таким шлемом любой почувствует себя сверхчеловеком. Поэтому HMDS прозвали «Божий глаз».

Пилот может приближать и отдалять изображение, чтобы рассмотреть объекты. А раз камеры инфракрасные, то отпадает необходимость в приборе ночного видения, который усложняет конструкцию и мешает обзору. Чтобы противник не смог засечь F-35 по этим камерам, их закрывают граненым сапфировым стеклом.

Инженер компании Rockwell Collins подгоняет шлем HMDS 3-го поколения.

Бортовой компьютер автоматически распознает своих и чужих. Когда он видит несколько целей, то классифицирует их по уровню опасности и соответственно распределяет ракеты на борту F-35. Потом захватывает цели и не отпускает, даже если они остались позади. Пилоту лишь остается голосом отдать команду на пуск.

У шлема с HMDS есть недостатки. Каждый экземпляр делают под одного пилота, с учетом анатомии его головы. Связано это с тем, что визор должен находиться точно в 2 мм от зрачка. Если пилот уходит со службы, ВВС придется платить за разработку нового шлема. А стоит он 400 тысяч долларов.

Еще один недостаток НЦСИ — большой вес. Например, российская система в облегченном варианте весит 2 кг. Мало? При маневрировании перегрузка, которую испытывает летчик, достигает 9 единиц. То есть 2 кг превращаются в 18. Такой вес может привести к серьезным травмам и при катапультировании. В связи с этим ВВС США даже разработали тренажер для укрепления мышц шеи пилотов.

Шлем пилота вертолета Ми-28НМ «Ночной охотник».

В 2015 году, на форуме Армия-2015, предприятие КРЭТ представило шлем с НЦСИ, который по возможностям не уступает американскому HMDS. На очки пилота также проецируется картинка с полем боя, где враги и союзники промаркированы разным цветом.

Шлем уже тестируют на вертолете Ми-28НМ «Ночной охотник». Также НЦСИ войдет в комплект экипировки летчика Т-50 (ПАК ФА) — российского истребителя пятого поколения. Не отстают и британцы: оборонная компания BAE Systems уже испытала шлем Striker II с дополненной реальностью.

Расскажите друзьям, как и зачем пилоты используют шлем с дополненной реальностью!
Комментарии
9
Геннадий Анатольевич
Ну да,без военных намерений мы даже не пытались пожить,а может стоит попробовать и ещё без всяких"братьев" и "друзей" .
СсылкаПожаловаться
Федор
В ответ на комментарий от zvezdocott@mail.ru
zvezdocott@mail.ru
когда вы поймете? не создавать машины убийств ! создайте машины чтоб еду вам делали! а мозги не на конфликт направляйте! вы почему не ищите решение вопросов? вам не стыдно в 21 первом веке находить конфликты. если больные? создавайте роботов, ставки делайте и воюйте на полегонах. людей не трогайте! луче направте в том направлении, чтоб они жили не страдали.
СсылкаПожаловаться
Мечтатель... Во-первых слишком много людей потеряет тёплые места от "мира и пацифизма" (от правительств и чиновников (а зачем они собственно нужны, если и так всё ок) до ученых (бОльшая часть науки - финансируется ради оборонки)). Во-вторых если не будет всех этих людей и военных технологий - всегда найдутся те кому выгоднее и проще отобрать чужое, чем строить своё. =)
СсылкаПожаловаться
Федор
В ответ на комментарий от поребрик по русски терминатор
поребрик по русски терминатор
а если сядет батарейка 7
взлететь не сможет 7
СсылкаПожаловаться
Питание скорее всего внешнее, от бортовой сети самолета, а там и генераторы, работающие от двигателей, и аккумы 100%. Всё равно это шлем скорее всего связан с самолётом по проводам ;).
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Hi-Tech Mail.Ru
Samsung Galaxy A5 (2016)
от17 100руб.
Apple iPhone 6S 32GB
от35 670руб.
Apple iPhone SE 64GB
от28 490руб.
Apple iPhone 7 32GB
от43 400руб.
Xiaomi Redmi 3S Pro 32GB
от9 590руб.
Samsung Galaxy S7 Edge 32GB
от37 000руб.
Samsung Galaxy A3 (2016)
от14 000руб.
Apple iPhone 7 128GB
от51 489руб.
Samsung Galaxy S7 32GB
от32 500руб.
Samsung Galaxy J2 Prime
от7 886руб.
Подпишитесь на нас
Новости Hi-Tech Mail.Ru