智勝云端：戰(zhàn)機座艙演變史

在第十五屆中國航展上，殲-20和殲-35A戰(zhàn)機展示了高難度飛行動作，讓觀眾感到震撼。新型戰(zhàn)機的“信息就在眼前、控制就在指邊”的座艙設(shè)計也引起了廣泛關(guān)注，被稱為“夢幻”座艙。

飛行中，戰(zhàn)機座艙是飛行員獲取態(tài)勢信息、操控飛機和執(zhí)行任務(wù)的關(guān)鍵部分，被視為戰(zhàn)機研制水平的重要標(biāo)志。從早期機械設(shè)備密布、人工操控為主，到電子玻璃化、多功能綜合顯控，再到多通道交互、人機混合智能耦合增強，戰(zhàn)機座艙見證了戰(zhàn)機整體性能的巨大飛躍。

### “空分制”座艙

如何高效、安全地操控飛機，給飛行員一個合適的“工位”，一直是飛機設(shè)計師們考慮的問題。1903年，萊特兄弟發(fā)明了世界上第一架飛機“飛行者一號”，但沒有座艙，飛行員只能頭朝前趴在下機翼上表面，通過移動搖架牽動纜線來控制飛機。這種情況下，飛行員完全暴露在空氣中，安全隱患極大。

早期的戰(zhàn)機座艙依然依靠機械操作裝置和機電顯示儀表。例如，在抗美援朝戰(zhàn)爭中的米格-17和F-86噴氣式戰(zhàn)斗機，中央駕駛桿以機械連桿的方式操控飛機舵面，腳蹬同樣方式操縱方向舵。儀表板采用標(biāo)準(zhǔn)的盲目飛行儀表盤布局，飛行員的任務(wù)非常繁重。

為解決座艙擁擠問題，設(shè)計師們創(chuàng)造性地設(shè)計出“T形”布局形式，以地平儀為中心，將其他儀表和控制器布置在固定位置。這種“空分制”座艙設(shè)計使座艙更加簡潔明了，但利用率不高、信息容量小的問題仍然存在。

### “時分制”座艙

20世紀(jì)80年代，隨著F-16和蘇-27等新一代主力機型投入使用，戰(zhàn)機開始向多任務(wù)、多用途方向發(fā)展。各種傳感器和機載設(shè)備數(shù)量劇增，飛行員需要在短時間內(nèi)完成復(fù)雜的信息處理和戰(zhàn)斗操作。為了解決這一問題，工程師們進行了大膽的座艙設(shè)計創(chuàng)新，進入了“時分制”時代。

在座艙顯示方面，采用了“一平三下”的設(shè)計方式，即通過一個平視顯示器和三個綜合顯示器提供主要信息。平視顯示器將重要信息投射在飛行員眼前的特殊玻璃上，使飛行員可以同步觀察戰(zhàn)場環(huán)境和讀取數(shù)據(jù)。綜合顯示器則采用“時分制”顯示，按需顯示不同信息，減輕飛行員負(fù)擔(dān)。

在座艙控制方面，采用“手不離桿”（HOTAS）的設(shè)計方式，使飛行員在進行大過載機動或作戰(zhàn)時，雙手可以不離開駕駛桿或油門桿。這種設(shè)計利用數(shù)字總線傳輸信息，使座艙內(nèi)的機械控制逐漸被電傳控制取代，提升了戰(zhàn)機操控效率。

### “智能化”座艙

隨著智能化時代的到來，新的空中作戰(zhàn)樣式不斷涌現(xiàn)，如分布式殺傷、有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)等。未來的作戰(zhàn)樣式要求飛行員整合大量作戰(zhàn)資源要素，對信息進行融合處理、高效轉(zhuǎn)化和即時分發(fā)。飛行員的角色將由具體執(zhí)行者變?yōu)橹笓]決策者，戰(zhàn)機座艙也將升級為“智慧座艙”。

智慧座艙支持多通道人機交互，通過手勢、語音、眼動、腦控等方式，使飛行員可以通過簡單動作迅速轉(zhuǎn)換成操控指令。此外，智慧座艙還能提供三維戰(zhàn)場環(huán)境圖景，輔助飛行員全面獲取戰(zhàn)場信息，實現(xiàn)多種戰(zhàn)場信息的可視化。同時，通過人機混合智能訓(xùn)練，飛行員可以獲得感知能力、生理機能和大腦智能上的巨大提升，與智能系統(tǒng)緊密耦合，形成雙向的信息交流與控制，使戰(zhàn)機座艙成為智能增強形態(tài)，以“飛翔大腦”指揮控制戰(zhàn)機制勝未來空天戰(zhàn)場。