۵ مسئله دلنشین در رابطه نمایشگرهای هدآپ در هواپیماهای نظامی

نمایشگرهای هدآپ (Head-Up Display یا HUD) یا نمایشگرهای روبرویی یا جلوسری به یکی از اجزای مهم هوانوردی نظامی مدرن تبدیل شده اند که روشی نوآورانه را برای خلبانان فراهم می کنند تا در طول ماموریت ها نسبت به همه چیز آگاه و متمرکز بمانند. این سیستم ها اطلاعات حیاتی پرواز را روی یک صفحه نمایش کوچک و شفاف در خط دید خلبان قرار می دهند و به آن ها اجازه می دهند بدون تحول تمرکز از محیط خارجی، داده ها را مشاهده کنند.

در این مقاله به بازدید پنج جنبه شوق انگیز از نمایشگرهای هدآپ نظامی خواهیم پرداخت که شامل تاریخچه، گسترش و کاربردهای مدرن آن ها همانند نمایشگر سربند (Helmet Mounted Display یا HMD) می بشود.

۱- گسترش اولیه در جریان جنگ جهانی دوم

نمایشگرهای هدآپ یک فناوری پیشرفته است که از دوربین تک چشم روی سلاح های مورد منفعت گیری در هواپیماهای جنگنده نظامی قبل از جنگ جهانی دوم تکامل یافته است. دوربین های ژیروسکوپی سلاح یک پیشرفت قابل دقت می بود که یک دید تازه را اضافه کرد که بر پایه شدت و نرخ چرخش هواپیما، زاویه دید مناسب برای شلیک دقیق به مقصد را محاسبه می کرد.

در اغاز دهه ۱۹۴۰، موسسه تحقیقات ارتباطی بریتانیا تصویری از یک لوله راداری را با تصویری از دوربین ژیروسکوپی استانداردشان روی یک صفحه داشبورد مسطح و بعدها در داخل دوربین سلاح ترکیب کرد، یک نوآوری پیشگامانه برای خلبانان جنگنده هایی در نیروی هوایی سلطنتی که در طول شب ها عملیات انجام می دادند. این فناوری به خلبانان اجازه می داد تا محیط اطراف خود را بهتر ببینند و هواپیماهای دشمن را در شرایط کم نور شناسایی کنند.

بعد از آخر جنگ جهانی دوم، پیشرفت های فناوری به شکل دهی به جهانی تازه در ادامه گفت و نیروی دریایی آمریکا در سال ۱۹۵۵ به منفعت گیری از یک صفحه نمایش هدآپ (HUD) آزمایشی علاقه مند شد. این فناوری برای پشتیبانی به خلبانان در تمرکز بر افق و در عین حال نظارت بر اطلاعات مهم در رابطه پروازشان همانند ارتفاع و شدت هوا طراحی شده می بود. با این حال، مدتی طول کشید تا نمایشگر هدآپ با پیروزی روی هواپیما پیاده سازی بشود، چرا که برای اصلاح این فناوری به تحقیق و گسترش بیشتری نیاز می بود.

۲- اولین نمایشگر هدآپ جهان روی یک هواپیمای نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا

نقطه عطف قابل دقت در سفر گسترش نمایشگرهای هدآپی، معارفه اولین سیستم HUD عملیاتی نظامی جهان می بود که اولین بار در سال ۱۹۶۱ در یک هواپیمای Blackburn Buccaneer به کار گرفته شد که خود برای اولین بار در سال ۱۹۵۸ به پرواز درآمده می بود.

منشأ ظهور این فناوری پیشگام را می توان به اواخر دهه ۱۹۵۰ نسبت داد. این دوره ای می بود که با پیشرفت های سریع در فناوری هوانوردی شناخته می شد که عمدتاً ناشی از تقاضاهای کاربردهای نظامی می بود. موسسه هواپیمایی سلطنتی (RAE) در انگلستان در طراحی تجهیزاتی که تبدیل اولین منفعت گیری از کلمه “نمایشگر هدآپ” شد، نقش داشت.

تشکیل این واحدها توسط Rank Cintel انجام شد و Elliott Flight Automation (که بعدها بخشی از BAE Systems شد) کنترل ساخت نمایشگرهای هدآپ Rank Cintel را در دست گرفته و این فناوری را بیشتر از پیش گسترش داد. این همکاری تبدیل تشکیل Buccaneer HUD شد، سیستمی به قدری پیشرفته و قابل مطمعن که نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا از آن به گفتن “نصب کن و فراموش کن” یاد می کرد و نزدیک به ۲۵ سال در خدمت باقی ماند.

نمایشگرهای هدآپ مدرن، انچه که امروزه می شناسیم، در دهه ۱۹۶۰ توسط خلبان آزمایشی فرانسوی، گیلبرت کلاپفستین، که یک سیستم استاندارد از نمادهای HUD تشکیل کرد، گسترش داده شد، و بدین ترتیب انتقال بین هواپیماها را برای خلبانان آسان تر کرد. این فناوری زیاد تر برای قوانین پرواز ابزاری و دیگر قسمت های مهم اطلاعات در سال ۱۹۷۵ گسترش یافت.

۳- نسل تازه تکنولوژی نمایشگر هدآپ

نمایشگر سربند (HMD) که از نمایشگرهای هدآپ دیسپلی تکامل یافته، ابزار نصب شده روی سر است که تصاویر و علائم الزامی را مستقیماً در برابر چشمان کاربر نمایش می دهد. این فناوری فهمیدن بصری خلبان از صحنه را تحکیم کرده و با سیستم های تسلیحاتی یکپارچه می بشود و آن ها را با جهت نگاه خلبان هماهنگ می کند. این چنین تلفیقی که به گفتن دید و نمایش سربندی (HMSD) یا دوربین سربندی (HMS) شناخته می بشود، یک نقطه عطف بزرگ در هوانوردی نظامی بوده است.

از لحاظ تاریخی، گسترش نمایشگرهای سربند به سال ۱۹۶۲ و Electrocular ساخت شرکت هواپیمایی هیوز باز می گردد، یک نمایشگر تک چشمی کوچک مبتنی بر CRT باز می گردد. با این حال، اولین منفعت گیری عملیاتی از نمایشگر سربند توسط نیروی هوایی آفریقای جنوبی در دهه ۱۹۷۰ با هواپیمای میراژ می بود که به یک نمایشگر کلاهخودی گسترش یافته در داخل تجهیزشده می بود. این منفعت گیری سریع از تکنولوژی نمایشگر سربندی، کارایی آن را در مبارزه، به اختصاصی در حملات خارج از دید نشان داد.

در دهه های سپس، فناوری HMD ناظر پیشرفت های قابل توجهی بوده است. یکی از برجسته ترین سیستم های مدرن، Striker II ساخت کمپانی BAE Systems است .این نمایشگر سربند بر پایه پایه و مبنا نسل قبلی خود، یعنی Striker HMD ساخته شده که در هواپیماهای Typhoon و Gripen C / D مورد منفعت گیری قرار می گرفت.

۴- اف-۳۵ تجهیزبه تازه ترین نسل نمایشگر هدآپ

سیستم دیافراگم توزیع شده الکترو اپتیکال AN/AAQ-37 (EODAS یا به اختصار DAS) که در اف -۳۵ برای اولین بار مورد منفعت گیری قرار گرفت و توسط نورثروپ گرومن و بعدها ریتون گسترش یافت، شبکه ای از سنسورهای مادون قرمز با وضوح بالا است که در اطراف بدنه هواپیما توزیع شده اند. این سنسورها پوشش کروی بدون مانعی را فراهم می کنند که بدون نیاز به ورودی یا مقصد گیری خلبان، به طور خودکار عمل می کنند.

سیستم DAS سه کارکرد اساسی را اراعه می دهد: شناسایی و ردیابی موشک، شناسایی و ردیابی هواپیما، و اراعه تصاویر برای نمایشگرهای کابین و دید در شب خلبان. این قابلیت ها برای نگه داری آگاهی موقعیتی و تصمیم گیری سریع در موقعیت های پرخطر حیاتی می باشند.

مجموعه سنسورهای پیشرفته F-35 Lightning II، از جمله DAS و HMD، قابلیت های جنگی آن را بازتعریف می کند و نمایی جامع از میدان نبرد را به خلبانان اراعه می دهد. ترکیب کردن این فناوری ها در معماری آویونیک F – ۳۵ توانایی کاربری یکپارچه و بی نقصی را فراهم می کند و به خلبانان اجازه می دهد تا در سناریوهای جنگی پیچیده، سریع و قاطعانه عکس العمل نشان دهند.

۵- نمایشگر سربند شنوایی خلبان را بهبود می بخشد

نمایشگر سربند The Striker II که توسط BAE Systems ساخته شده است، یک قابلیت صوتی سه بعدی منحصر به فرد را با افت نویز فعال هوشمند (ANR) اراعه می دهد. این فناوری صدای هدایتگر ۳۶۰ درجه ای را در اختیار خلبانان قرار می دهد و به آن ها اجازه می دهد تا تهدیدات مربوط به موقعیت شان را به همراه نمادشناسی رنگی بشنوند.

خلبانان می توانند جهت ارتباطات ورودی همانند شنیدن ارتباطات زمینی از پایین و نیروهای خودی از بالا را شخصی سازی کنند. ANR با افت نویز هواپیما و محیط، وضوح صدا را افزایش می دهد و به خلبانان در تمرکز بر صداهای حیاتی مرتبط با ماموریت پشتیبانی می کند.

این فناوری صدای هدایتگر ۳۶۰ درجه را اراعه می دهد و توانایی خلبان در فهمیدن و جواب به تهدیدها را افزایش می دهد. سیستم ANR در نمایشگر سربند Striker II به طور موثر نویز هواپیما یا محیط را افت داده و وضوح ارتباطات و آگاهی موقعیتی را افزایش می دهد. این ویژگی به طور قابل توجهی به تصمیم گیری در کسری از ثانیه پشتیبانی می کند که برای عملیات های نظامی پرخطر حیاتی است.

Striker II برای یکپارچه سازی آسان با پلتفرم های گوناگون طراحی شده است و سازگاری با نمایشگرهای آنالوگ و دیجیتالی (از طریق یک مبدل با تاخیر کم) تحت کنترل سیستم الکترونیک هواپیما را اراعه می دهد.

نمایشگرهای هدآپ از افزایش آگاهی موقعیتی گرفته تا اراعه قابلیت های مقصد گیری دقیق، هم هوانوردی نظامی و هم هوانوردی غیرنظامی را منقلب نموده و راه را برای عملیات های پروازی پیشرفته تر، ایمن تر و کارآمدتر هموار کرده اند. این تکامل، که در دهه ۱۹۴۰ اغاز شد، نشان دهنده حرکت به سمت رابط های کاربری فهمیدن مستقیم تر و کاربرپسندتر، افت بار کاری خلبان و افزایش ایمنی است.