16.6. Общие требования, основные параметры и характеристики систем коллиматорной индикации и нашлемных систем целеуказания, прицеливания и индикации
Системы коллиматорной индикации (СКИ) предназначены для формирования на фоне закабинного пространства коллимированного светящегося изображения символьной навигационно-пилотажной и специальной информации, воспринимаемого пилотом одновременно с внешней обстановкой без переаккомодации и переадаптации зрительного аппарата. Первоначально СКИ создавались для управления вооружением боевых самолетов. Однако в последнее время такие системы находят применение и на гражданских самолетах, причем речь идет не только о легких, т.н. административных или деловых самолетах, но и о новом поколении магистральных самолетов. Характерным примером может служить совместная разработка фирм GEC-Marconi Avionics и Honeywell индикаторов на лобовом стекле (Head-Up Displays - HUD) для семейства самолетов Boeing 737-800s.
При создании современных СКИ фирмы-изготовители используют многолетний опыт применения таких систем на боевых самолетах и учитывают особенности человеческого фактора при эксплуатации индикаторов на лобовом стекле в коммерческой авиации. Для решения проблем адекватного восприятия и интерпретации изображения индикаторы оснащаются самой передовой оптической системой. Экран индикатора, обладающий высокой отражающей способностью (от 80 % до 90 %) для излучения с определенной длиной волны, гарантирует требуемую яркость и контрастность проектируемого изображения. В то же самое время, более 30% инцидентного света, проникающего через ветровое стекло, достигает глаз пилота. Для обеспечения избирательного отражения сигнала заданной длины волны на поверхность экрана наносится тонкий слой металлической окиси, позволяющий получать синтетическую голограмму, сравнимую по качеству с фотографическим изображением. Рефлектор, используемый на пассажирских самолетах, имеет изогнутый мениск, в результате чего изображения могут просматриваться под большим диапазоном углов, чем это разрешается стандартной технологией. Причем изображение постепенно изменяется при переходе к критическим углам, а не исчезает внезапно. Растровые возможности индикаторов позволяют формировать изображения от инфракрасных датчиков, способных считывать огни взлетно-посадочной полосы, а также будущие синтетические изображения, объединяющие информацию от расширенных визуальных систем с сигналами точного спутникового позиционирования. Многие авиакомпании заинтересовала возможность использования СКИ в качестве универсального посадочного устройства, которое расширяет возможности инструментальной посадки до категории III-a, а также дает возможность самолету совершить посадку на взлетно-посадочную полосу, не имеющую вообще никакого оборудования. Расширению функциональных возможностей этого типа дисплеев способствует его полностью цифровое исполнение, которое приводит не только к сокращению, приблизительно наполовину, объема оборудования по сравнению с аналоговой системой, увеличению помехозащищенности и надежности, но также обеспечивает хорошие возможности для интеграции с другими системами. Применение информационного интерфейса, построенного по стандарту ARINC 429, разрешает бортовому компьютеру непосредственно управлять генератором символов в СКИ. Все это создает хорошие перспективы для дальнейшего совершенствования дисплея, включая использование трехмерных изображений.
Рассмотрим основные параметры и характеристики отечественных систем коллиматорной индикации.
Коллиматорный авиационный индикатор КАИ. В состав КАИ входят:
— оптическая коллиматорная головка со встроенной механической визирной сеткой;
— устройство управления электронно-лучевой трубкой;
— пульт управления.
Коллиматорный авиационный индикатор работает в функциональном, растровом, совмещенном режимах и в режиме визирной сетки.
Изделие используется как прицельно-пилотажный индикатор на учебно-тренировочных и боевых легких самолетах и вертолетах.
Имеется принудительное охлаждение.
Основные технические характеристики
Тип экрана электронно-лучевая трубка.
Цвет свечения зеленый.
Полное угловое поле зрения, град. 24,5x24,5.
Мгновенное поле зрения
с расстояния 500 мм до КАИ, град. 18x18.
Яркость изображения, кд/м2 3000.
Максимальный уровень внешней
освещенности, лк 34000.
Разрешающая способность, ТВ линий 450.
Автоматическая регулировка яркости
в диапазоне внешней освещенности, лк 400...34000.
Погрешность вывода информации, угл. мин.:
в рабочей зоне с радиусом 7 град. 9,5.
в остальной рабочей зоне 14.
Рабочий температурный
диапазон, °С - 50...+60.
Наработка на отказ, ч. 1000.
Габаритные размеры, мм 390x200x648.
Масса, кг 23.
Рис. 16.35. Внешний вид индикатора КАИ
Широкоугольный коллиматорный авиационный индикатор ШКАИ. В состав ШКАИ входят:
— оптическая коллиматорная головка со встроенной механической визирной сеткой и видеокамерой для обеспечения регистрации обстановки;
— устройство управления электронно-лучевой трубкой;
— графический контроллер;
— вычислитель;
— пульт управления.
Индикатор обладает разветвленным информационным интерфейсом на базе стандартов MIL-STD-1553В и Stanag 3350B. Индикатор может работать в функциональном, растровом, совмещенном режимах и в режиме визирной сетки.
Рис. 16.36. Внешний вид индикатора ШКАИ
ШКАИ используется как прицельно-пилотажный индикатор на учебно-тренировочных и боевых легких самолетах и вертолетах. Принудительное охлаждение не требуется.
Основные технические характеристики
Тип экрана электронно-лучевая трубка.
Цвет свечения зеленый.
Полное угловое поле зрения, град. 30x20.
Мгновенное поле зрения, град.:
с расстояния 400 мм до ШКАИ 30x20.
с расстояния 300 и 500 мм до ШКАИ 24x18.
Яркость изображения, кд/м2 10000.
Максимальный уровень внешней
освещенности, лк 34000.
Разрешающая способность, ТВ линий 450.
Погрешность вывода информации, угл. мин.:
в рабочей зоне с радиусом 10 град. 5.
в рабочей зоне с радиусом 20 град. 7.
в остальной рабочей зоне 10.
Автоматическая регулировка яркости
в диапазоне внешней освещенности, лк 400...34000.
Рабочий температурный диапазон, °С -60...+65.
Наработка на отказ, ч. 1500.
Габаритные размеры, мм 300x240x750.
Масса, кг 20.
Широкоформатный коллиматорный индикатор ИКШ-1М. Индикатор ИКШ-1М предназначен для модернизируемых и вновь разрабатываемых летательных аппаратов специального и общего назначения. Индикатор имеет механический интерфейс для установки нашлемной системы целеуказания и видеокамеры.
Рис. 16.37. Внешний вид индикатора ИКШ-1М
Индикатор обеспечивает:
—отображение буквенно-цифровой и графической информации;
— отображение резервной прицельной сетки;
— отображение телевизионного изображения;
— совмещение телевизионного и графического режимов;
— проведение встроенного тестового контроля;
— сопряжение с бортовым оборудованием по стандартам MIL-STD-1553B, ARING 429, STANAG 3350B, LVDS.
В состав индикатора ИКШ-1М входят:
— широкоугольная коллиматорная головка;
— проекционный электроннолучевой прибор;
— модуль дисплейного процессора;
— модуль вторичных напряжений;
— высоковольтный модуль;
— модуль сопряжения;
— отклоняющая система;
— видеоусилитель;
— датчик внешней освещенности;
— пульт управления индикатора;
— съемное юстировочное приспособление.
Основные технические характеристики
Полное угловое поле зрения, град. 30.
Мгновенное поле зрения,
с расстояния 450 мм до ШКАИ, град.
не менее 25,4x21,5.
Максимальная яркость формируемого
изображения знакографической информации,
достаточная для уверенного наблюдения на фоне
с яркостью 35 000 кд/м2 при яркостном
контрасте 0,35 10000.
Максимальная погрешность отображения подвижных символов не более, угл. мин.:
в угловом поле зрения 5о´5о 3;
в угловом поле зрения 10о´10о 5;
в угловом поле зрения 20о´20о 7;
в остальной рабочей зоне 10.
Форматы телевизионного изображения 24о´18о; 21о´21о.
Направление развертки строк ТВ кадра горизонтальное и вертикальное.
Переключение форматов, вида развертки и размера ТВ кадра.
Ручная и автоматическая регулировка яркости и контраста изображения.
Превышение яркости знакографического
изображения по отношению к яркости
телевизионного изображения (в совмещенном режиме),
не менее 1,5 раза.
Возможность изменения координат центра изображения с погрешностью, угл. мин. не более 0,4.
Возможность кодировки яркостью приоритетной знакографической информации.
Рабочий температурный диапазон, °С -40...+75.
Потребляемая мощность, Вт 100.
Масса, кг 20.
Нашлемная система целеуказания НСЦ. Система целеуказания НСЦ предназначена для выдачи в системы управления и целеуказания угловых координат линии наблюдения оператором элементов окружающей обстановки и позволяет осуществить быстрое прицеливание и применение оружия по объекту, попавшему в поле зрения.
Рис. 16.38. Внешний вид системы целеуказания НСЦ
Система представляет собой оптико-электронный комплекс дистанционного управления исполнительными механизмами. При повороте головы перемещение фотоприемных устройств, расположенных на шлеме и чувствительных к невидимому ИК излучению от неподвижно расположенных оптико-локационных блоков, преобразуется в информацию об углах поворота головы наблюдателя.
Рис. 16.39. Схема расположения элементов системы целеуказания НСЦ на шлеме летчика
В состав комплекта НСЦ входят нашлемное визирное устройство, левый и правый оптико-локационные блоки, а также электронный блок.
Информация о направлении наблюдения в прямоугольной системе координат выдается в виде цифрового кода либо напряжения постоянного тока (в зависимости от требований заказчика) С целью информирования оператора о поведении исполнительных устройств или управления его собственными действиями предусмотрено изменение наблюдаемой символьной информации при подаче внешних команд.
Нашлемная система целеуказания может использоваться на самолетах, вертолетах и в наземных комплексах, требующих поворота исполнительных механизмов в направлении линии наблюдения.
Основные технические характеристики
Диапазон пространственных углов наблюдения, град. ±60.
Погрешность определения направления
наблюдения, угл. мин. 15.
Допустимый диапазон линейного перемещения головы наблюдателя по трем пространственным координатам, мм
Dx ±100;
Dy ±50;
Dz ±100.
Напряжение питания постоянного тока, В 27.
Потребляемая мощность, Вт 100.
Габаритные размеры, мм Æ120x260.
Масса, кг
блок, размещаемый на шлеме 0,4;
оптико-локационный блок 1,0;
полный комплект 8,0.
Нашлемная система целеуказания, прицеливания и индикации НСЦПИ. Эта система предназначена для определения и передачи в систему управления оружием угловых координат линии визирования летчика для наведения информационных ТВ или ИК систем с возможностью отображения в поле зрения летчика полученной от них информации Система может использоваться для изображения сцены в поле зрения телевизионной головки самонаведения для идентификации цели и уточнения ее координат при обнаружении, захвате и пуске управляемого боеприпаса.
Рис. 16.40. Формирование коллимированного изображения на шлеме летчика
Система позволяет определять и выдавать в систему управления оружием прицельные данные для применения ракетного, пушечного или бомбового вооружения.
НСЦПИ обеспечивает передачу в поле зрения летчика коллимированного изображения прицельно-пилотажной информации в направлении визирования без ограничений возможности наблюдения приборной доски и внекабинного пространства Объем передаваемого изображения соответствует объему информации, отображаемой на ИЛС.
Нашлемная система целеуказания, прицеливания и индикации представляет собой оптико-электронный комплекс дистанционного управления информационными системами ЛА поворотами головы оператора, вычисления прицельных данных и воспроизведения прицельно-пилотажной информации в поле зрения оператора в направлении линии визирования (прицельной марки).
В состав комплекса НСЦПИ входят:
— легкосъемное нашлемное визирно-реперное устройство для установки на защитные шлемы ЗШ5А, ЗШ7АП и ЗШ90Л;
— двухлучевой оптико-локационный блок (БОЛ) или два однолучевых БОЛ в зависимости от схемы размещения на борту ЛА;
— электронно-вычислительный блок с интерфейсом для вычисления координат и прицельных данных, получения, переключения и передачи информации от внешних источников (ИЛС, ГСН) в ТВ стандарте.
Нашлемная система может использоваться на самолетах и вертолетах для облегчения пилотирования в сложных условиях днем и ночью с применением различных видов вооружения.
Основные технические характеристики
Диапазон углов целеуказания, град. ±60.
Погрешность целеуказания, угл. мин, не более 30.
Погрешность прицеливания, угл. мин, не более:
для пушечной установки в зоне ±20 град. 10;
по ТВ изображению 2.
Угловой размер индикационного поля относительно
прицельной марки, град. ±6.
Разрешение ТВ изображения, строк, не менее 400.
Напряжение питания постоянного тока, В 27.
Потребляемая мощность, Вт 100.
Масса, кг, не более
нашлемное визирно-реперное устройство 0,4;
двухлучевой БОЛ 1,5;
однолучевой БОЛ 0,9;
электронно-вычислительный блок с интерфейсными
устройствами 9.
Нашлемная система целеуказания унифицированная «Яуза»
Нашлемная система целеуказания (НСЦ-У) предназначена для выдачи в системы управления и целеуказания угловых координат линии визирования летчика, что позволяет осуществить быстрое прицеливание и применение оружия по цели, находящейся в его поле зрения.
Информация о направлении линии визирования выдается в прямоугольной системе координат в виде цифрового кода в бортовую ЦВМ Автоматически индицируется перемещение головы за пределы рабочей зоны.
По подаче команд производится изменение наблюдаемой символьной информации. Яркость символов в поле зрения регулируется как вручную, так и автоматически в зависимости от яркости фона, для повышения контраста символы имеют четкую спектральную окраску, реперы, расположенные на нашлемном визирно-реперном устройстве, излучают в ИК диапазоне.
В состав комплекта входят нашлемное визирно-реперное устройство, оптико-локационный двухкоординатный блок (ОЛБДК) и электронно-вычислительный блок (ЭВБ).
Рис. 16.41. Схема формирования информации о направлении линии визирования в системе целеуказания
Визирно-реперное устройство устанавливается на штатном защитном шлеме ЗШ-7АП. ОЛБДК может устанавливаться либо на дуге фонаря кабины летчика, либо на существующих местах крепления на корпусе индикатора на лобовом стекле ИЛС-31 или КАИ, то есть практически на любом летательном аппарате. Электронно-вычислительный блок может быть размещен в любом месте ЛА на удалении до четырех метров от ОЛБДК.
При размещении ОЛБДК на корпусе ИЛС-31 или КАИ на нем может быть установлена видеокамера регистратора информации, воспроизводимой на ИЛС, и внешней обстановки.
При первоначальной установке и периодическом наземном контроле используется система встроенного контроля и юстировки с отображением необходимой информации на многофункциональном индикаторе.
«Яуза» - унифицированная система, приспособленная к различным вариантам возможного размещения на вновь создаваемых или модернизируемых самолетах и вертолетах.
Основные технические характеристики
Диапазон углов наблюдения, град. ±60.
Погрешность определения направления наблюдения,
угл. мин 15.
Динамическая погрешность, угл. мин, не более 5.
Допустимый диапазон линейного перемещения головы наблюдателя по трем пространственным координатам, мм:
Dx ±100;
Dy ±50;
Dz ±100.
Напряжение питания, В 27.
Потребляемая мощность, Вт 70.
Масса, кг:
Нашлемное визирно-реперное устройство 0,3;
Оптико-локационный двухкоординатный блок 0,6;
Электронно-вычислительный блок 6.
Нашлемная система целеуказания и индикации (НСЦИ). Система предназначена для индикации на фоне закабинного пространства в поле зрения правого глаза летчика коллимированного изображения знакографической информации (ЗГИ), прицельной и сигнальной меток (ПМ и СМ) в дневных и ночных условиях. Кроме этого, система обеспечивает определение и выдачу угловых координат линии визирования цели при совмещении с ней разворотом головы изображения прицельной метки.
Рис. 16.42. Внешний вид системы целеуказания и индикации НСЦИ
В режиме целеуказания система отображает направление линии визирования и сигнальную информацию. В режиме пилотирования отображаются скорость, высота, курс, крен, тангаж, угол атаки, сигналы предельных и опасных значений.
В состав изделия входят модуль нашлемный МНШ (устанавливается на защитный шлем) и блок управления БУ.
В нашлемном модуле размещаются оптическая система формирования и ввода в поле зрения правого глаза летчика коллимированных изображений ЗГИ, ПМ и СМ, устройства системы позиционирования и электронные схемы, обеспечивающие работу перечисленных устройств.
В блоке управления расположены устройства, управляющие работой составных частей НСЦИ. Здесь решаются задачи целеуказания, формирования изображений в устройствах визуализации, а также организации взаимодействия с оборудованием объекта.
Основные технические характеристики
Яркость изображения на отражающем стекле,
кд/м2 30...3000.
Цвет изображения зеленый.
Длина волны, нм 540...560.
Размер информационного кадра, град. 9x12.
Размер знакоместа, угл. мин. 24.
Масса нашлемного модуля, кг, не более 0,5.