F-35A戰機
F-35聯合攻擊戰鬥機代表了先進戰機技術的又一次革命，它具有高度綜合的航電系統，隱身性能良好，融合了多種先進的機載感測器，並擁有極強的數據交換能力，本文將通過洛克希德·馬丁公司試飛員的觀點，更加深入地介紹這種先進的多任務戰鬥機先進的座艙介面。
簡潔的駕駛艙布局
當你第一次坐進F-35的駕駛艙的時候，你將看到安裝到原來老式戰鬥機上的儀錶盤和各種儀表都完全消失了，取而代之的是一塊大型的彩色數字式觸摸式液晶顯示器。
飛行員只需要用他的手指觸碰多功能顯示器(MFD)上的相應區域。就可以隨意調整各種信息的顯示方式和顯示順序，或者重新啟動顯示系統。以前老式戰鬥機座艙內部各種讓人眼花繚亂的開關和按鈕已經在F-35的先進座艙中幾乎完全消失了，這些開關和按鈕的功能大部份已經轉移到F-35先進的觸摸式平板顯示器上。當然，你在F-35的座艙偶爾也能找到少數幾個老式的開關和按鈕，但是，F-35座艙的整體環境已經大為改善，給人一種“簡約”的感覺。
F-35戰鬥機的首席試飛員喬·比斯利(Jon Beesley)說道：“F一22猛禽戰鬥機的座艙內同樣布置了三個多功能液晶顯示器。它是戰鬥機座艙界面從傳統的機械儀表式到今天F-35戰鬥機上先進的觸摸式平板顯示器的一個重要的技術過渡。”喬·比斯利是洛克希德·馬丁公司的資深試飛員，他曾擔任過F-117隱身戰鬥機和F一22原型機的試飛員，他是第四位試飛YF-22(F-22的原型機)的飛行員，並且是第二位試飛量產型F-22A的飛行員，因此他對F-22飛機座艙的技術演變過程非常了解，他說道：“在F-22的原型機YF-22上，洛-馬公司就已經嘗試過使用先進的觸摸式顯示器技術，並且在試驗中得到了許多有益的經驗，但是遺憾的是。出於降低研發風險的考慮，這項革命性的技術並沒有套用到量產型的F--22A戰鬥機上。”但是，現在洛-馬公司關於先進的觸摸式顯示器的技術積累終於在F-35戰鬥機上得到了套用。
F-22A“猛禽”戰鬥機裝備有三個液晶多功能顯示器，座艙介面中間的那個MFD的尺寸是20厘米×20厘米，而座艙兩邊的MFD的尺寸是16.5厘米X 16.5厘米。比斯利解釋道：“如果時間倒退20年，F-22戰鬥機座艙內的這套顯示系統確實是非常先進、非常簡約的，但是.現在F-35的座艙介面才是‘少即是多’(Less ismore)的簡約主義的最完美表達。”
比斯利首次坐進F-35座艙的反應和多數資深飛行員首次看到F-35座艙介面的反應一樣。他解釋道：“F-35座艙內部極少的開關和按鈕數量給人留下了極其深刻的印象，當然，其最顯著的特徵就是那個取代了儀表面板的20厘米×50.8厘米的大型觸摸式液晶多功能顯示器，隨著計算機技術的飛速發展，在過去若干年裡，觸摸式顯示器控制技術已經相當成熟，F-35的研發成功，標誌著這一先進控制技術首次在戰鬥機上得以套用，這將極大地減輕飛行員的工作負擔。”打個比方，F-35上的飛行員不僅可以通過觸碰顯示器來切換飛機的空中加油模式和飛行控制系統測試模式，而且還可以在觸摸式顯示器上控制各種機載無線電系統、任務系統計算機、敵我識別系統和導航系統。
比斯利指出：F-35座艙內的20厘米X50厘米的大型平板多功能顯示器可以按照飛行員的意願來定製不同顯示視窗的尺寸大小和排列方式。其“人機界面設計”非常優秀。通過觸碰顯示屏，飛行員可以將顯示屏劃分為兩個20厘米×25厘米的顯示視窗、或者4個8厘米×12.5厘米的顯示視窗。飛行員可以任意劃分顯示視窗的大小或組合方式，直到這套顯示系統以最令人滿意的方式向飛行員顯示各種信息為止。
比斯利補充道：“F-35的顯示系統能夠簡化複雜數據的顯示過程，其靈活、多變的數據顯示方式，和尺寸可調的顯示視窗是其他任何戰鬥機上都沒有的。”
F-35座艙內的大型平板顯示器是由左右兩個20厘米×25厘米的平板顯示器拼接而成，兩個顯示器的工作互不影響，互為備份，如果其中一個顯示器出現故障，那么所有信息自動轉移到另外一個20厘米X 25厘米的顯示器上進行顯示。比斯利繼續說道：“作為一種多用途戰鬥機。F-35戰鬥機可能將要執行其他人難以想像的最為複雜的作戰任務一一從爭奪制空權到近距離空中支援，再到摧毀敵方的防禦體系。所以工程人員在F-35的人機界面設計上花費了巨大的心血，使得F-35的顯示系統可以從對應於一種任務類型的顯示模式很自然地轉換到對應另外一種任務類型的顯示模式。同時對戰鬥機座艙內的其他系統做出有效的調整，以便飛行員能夠很快適應新的作戰任務類型。”
一切為人著想
洛·馬的設計師們從一開始就沒有打算在改進以前戰鬥機的傳統的座艙界面的基礎上，演變出F-35的座艙。他們決定另起爐灶，為F-35戰鬥機設計一個全新的座艙，以滿足21世紀戰鬥機飛行員的需求。洛·馬的設計師們希望F-35的顯示系統不是簡單地將各種機載感測器數據不加處理地傳遞給飛行員，而是希望顯示系統傳遞給飛行員是經過機載綜合核心處理器(ICP)過濾後的最有效信息，以求大幅度降低飛行員的工作負擔。
前F-16戰鬥機飛行員，現洛·馬公司F一35戰鬥機人機界面設計組項目主管麥克·斯格夫(Mike Skaff)說道：“F-35戰鬥機座艙人機界面的設計目的是確保飛行員把精力中在戰術運用上，而不是繁瑣的機載系統操作上。現代化戰鬥機的複雜程度是相當驚人的.如果飛行員必須要對飛機上各種機載系統的狀況進行監視的話，必將分散飛行員的注意力，從而遺漏某些更為重要的作戰任務信息。我們希望F-35的座艙系統能夠為飛行員做更多的事情，以減輕飛行員的工作負擔，從而確保飛行員將有限的精力集中到完成作戰任務上來。”
F-35的首席試飛員比利斯的飛行小時數已經超過了5000小時，在他的飛行員生涯中，他曾駕駛超過20種戰鬥機，在試飛F-35之前，他已經在F-35的飛行模擬器上“飛行—了數百小時。最近，為了完成駕駛第一架SDD型F-35A戰鬥機(AA-1號)在2006年12月進行首飛的任務，他花費了更多的時間來熟悉AA-1號F-35飛機的真實座艙。AA一1號F-35的座艙和以後的批量生產型F-35的座艙基本相同，但是在AA-1號的座艙內多出了一些為了進行飛行試驗而加裝的特殊的設備(這在以後的量產型戰鬥機上將被省去)，AA-1號的座艙內安裝了兩個電力系統緊急開關(互為備份)，並在大型平板顯示器的下方安裝了一個控制臺，另外，AA-1號的座艙里還安裝了一個顯示戰術數據小型數字式顯示器，以顯示AA-1號F-35上獨特的通信、導航和識別系統(CNI)提供的戰術信息。
三種不同型號的F-35戰鬥機擁有幾乎完全相同的座艙，它們的座艙中唯一的區別在於：F-35A(空軍的常規起降型)和F-35C(海軍艦載型)的座艙中有一個按鈕，用於展開飛機的尾鉤。以便F-35A型戰鬥機在跑道盡頭的緊急制動，或者F-35C在航母狹小的甲板上降落；而F-35B(海軍陸戰隊機的短距起飛垂直降落型)的座艙中則擁有一個特殊的按鈕。用於控制飛機的“垂直起降模式”和“平飛模式”的轉換。
在F-35的座艙內。發動機的油門桿被布置在飛行員的左手邊。而駕駛桿則被布置在飛行員的右手邊。比斯利繼續解釋到：“在飛行員進行高過載機動的時候，其駕駛桿的桿力和偏移量是可變的，按照駕駛鷂式垂直起降戰鬥機的經驗，飛行員會想當然地認為F-35B在進行垂直降落的時候，操縱駕駛桿和油門桿力度的要非常輕微而小心，但是在F-35B的座艙內裝有‘軟著陸’制動器，它可以自動調解飛機，這樣在垂直著陸過程中，飛行員並不需要對飛機的操縱進行過多的干預”，F一35的油門操縱桿的一個主要特徵就是：飛行員不能通過調解油門來關閉飛機的發動機，而需要操縱一個單獨的開關來關閉發動機。將油門操縱桿和發動機開關分離的設計方式已經在JSF項目的原型機X-35上得到了充分的驗證。
當F-35戰鬥機座艙還處於最初的設計階段時，飛行員就參與至0設計工程里來了，他們向工程技術人員提出有益的建議，以便F-35的座艙能夠設計得更為人性化。使得飛行員在空戰中更為高效地操縱飛機。洛·馬的項目主管斯格夫說道“在F-35座艙的設計工程中，我們聽取了許多前任和現任美國空軍。海軍和海軍陸戰隊一線飛行員的建議，同時我們也聽取了來自英國、加拿大、丹麥、挪威、荷蘭，義大利、土耳其和澳大利亞的戰鬥機飛行員的有益建議。”
前“海鷂”戰鬥機駕駛員，現F／A-18E／F戰鬥機駕駛員傑夫·卡勒斯中校(C01.Jeff Karnes)不僅參與了F-35戰鬥機的座艙設計工作，而且還參與了座艙的測試工作。他說道：“F-35駕駛艙的20厘米×50厘米的大型平板顯示器為戰鬥機的戰術發揮提供了廣闊的操縱空間，這個大型的平板顯示器最多可以被劃分為12個顯示視窗，以便同時顯示導航信息.威脅告警，目標指示.油量和武器等信息，為飛行員的快速決策提供了有益的參考。為了減輕飛行員的工作負擔，工程技術人員大幅減少F-35戰鬥機座艙內的按鈕和開關數量，並提高系統自動化程度、另外機載核心綜合處理器還會過濾掉許多無關緊要的信息，以大幅減少傳遞給飛行員的信息量。以確保顯示給飛行員的都是和完成當前任務相關的最有價值信息。
強大的功能
F-35戰鬥機座艙內採用的是彩色多功能液晶顯示器，以確保其顯示的文字和圖像的高清晰度。相比以前的黑白顯示器，其顯示效果大為提高。F-35座艙系統仿真模擬試驗的負責人鮑勃·羅素(Bob Russell)強調了彩色多功能顯示器的重要性：“一般來說。在監視飛機各系統工作狀態的時候，顯示器上顯示綠色表示飛機狀態良好；黃色表示飛行員需要注意飛機可能出現的問題；而紅色表示飛機出現了嚴重故障。並且情況緊急，要求飛行員馬上提高警惕。例如，顯示器上顯示的綠色文字是對飛行員的安全建議；黃色文字則需要飛行員注意；而一旦出現了紅色文字，.則代表對飛行員的發出警告，並要求飛行員馬上採取應對措施。”
在顯示戰場目標的時候，F-35顯示器上的這套“色彩標識規則”同樣適用，例如F-35的機載感測器發現的目標在如果座艙的戰術顯示器上是以綠色標識出來的，表示這是友軍目標；如果機‘載感測器暫時還不能識別目標是敵是友，那么該目標將在顯示器用黃色標識；而已經確定為潛在‘的敵方目標當然是用紅色進行標識的。羅素補充遵“在特殊情況下，我們偶爾也會使用藍色和紫色標識特殊目標。我們一般會選擇深淺度不同的灰色來顯示不同的地圖，並在飛機的俯視圖上顯示飛機各個子系統的工作狀態和信息。例如剩餘燃料的、飛行控制系統和武器系統。當然，空中目標和地面目標將以不同的造型或者符號在顯示器上出現。並加上不同的色彩，以便於飛行員觀察和掌握戰場態勢。”
F-35戰鬥機的另一個特點就是具有語音控制功能，比斯利說道：“在電影《火狐》中，前蘇聯研製了超級戰鬥機‘火狐’，在其座艙里飛行員可以用其意念或者語音來控制飛機，即飛行員頭腦中瞬間閃現的意念可迅速轉換為飛機的飛控和火控信號。隨著科技的飛速發展，用語音來控制飛機已經並非只能在科幻小說中讀到，在F-35戰鬥機的座艙內就大量運用了語音控制，但是研究人員通過充分的論證發現，用手指觸碰平板顯示器的控制模式比語音控制模式效率更高，反應速度更快。因此，在瞬息萬變的戰場上。我們更傾向於選擇用手指觸摸平板顯示器的控制模式來完成那些需要飛行員瞬間做出決斷的任務。例如操縱飛機的武器系統打擊敵方目標等任務。但是我們也不能忽視語音控制的作用，我們可以用語音控制系統來完成那些不需要飛行員瞬間做出決斷的任務。例如載入導航坐標、變換無線電頻率以及計量剩餘油量等瑣碎任務。合理地利用語音控制系統可以大幅度減輕飛行員的工作負擔，並達到大幅度減少座艙內按鈕和開關的數量的目的。
在F-35B的座艙內多配備了一套控制飛機進行短距起飛／垂直降落(stovl)的控制系統。這是F-35B的座艙和F-35A／C座艙唯一的區別。由於在座艙設計中引入了許多人體工程學理論，所以，F-35的座艙對於飛行員的體形和身材幾乎沒有限制，無論你是50千克重、170厘米高的小個子，還是120千克重、2米高的壯漢，都能毫無障礙地駕駛F-35戰鬥機。
HMD取代HUD
F-35是第一種在座艙里取消了平視顯示器(HUD)的量產戰鬥機，F-35的飛行員將在其頭盔綜合顯示器(HMD)面罩上的虛擬平顯上讀取所有數據。F一35的先進頭盔綜合顯示器於2006年3月在F-35航電系統實驗室首次公開亮相，它可以將機載設備管理計算機和綜合顯示管理計算機處理後的圖像和信息直接顯示到HMD的面罩上。HMD給F-35的飛行員提供了極大的方便，也就是說，無論飛行員將視線轉向何方，他都可以從HMD的面罩上讀取虛擬平顯信息(注意，在傳統的戰鬥機座艙里，飛行員只有當平視前方的時候，才能從固定的HUD上讀取平顯信息)。
比利斯解釋到：“過去我們也測試過頭盔瞄準具(HMS)，例如聯合頭盔瞄準系統(JHMCS)，這個系統的設計目的是在近距格鬥時，為戰鬥機飛行員提供離軸發射飛彈的能力，但由於該系統存在時間滯後的缺點，所以美國的戰鬥機上並沒有採用這種系統，但是得益於計算機技術的飛速發展，現在頭盔顯示系統所顯示的信息更新速率非常快，其顯示信息已經基本上達到了和飛機機動保持同步。從而解決了頭盔顯示系統存在時間滯後的問題。”
有了HMD上虛擬的平顯。F-35的飛行員無論將視線轉向何方，都可以讀取戰術和飛行信息。同時HMD也賦予了飛行員離軸發射近距格鬥飛彈的能力，F-35的飛行員只要將視線轉向敵機，就可以鎖定目標，並離軸發射飛彈，而不必向傳統飛機那樣：只有將機頭指向目標時才能構成飛彈發射條件。從而大為提高了F-35的空戰能力。同時，裝備了HMD，F-35就可以省去傳統的平顯設備，這樣不僅可以減輕了飛機的結構重量，而且可以大為簡化戰鬥機座艙的設計。 比斯利繼續說道：“頭盔綜合顯示技術的進步大大提高了飛行員對於目標的瞄準和鎖定能力，在傳統的飛機上，如果飛行員想通過前視紅外系統(FLIR)對目標進行鎖定，那么飛行員只能在其正前方狹小的平顯上或者多功能顯示器上觀察目標的紅外圖像。目標的方位感較差。但是通過F-35裝備的HMD。飛行員可直接在HMD的面罩上觀看目標紅外圖像，目標的方位感大大增強。這樣飛行員對於瞬息萬變的戰場態勢的感知能力將大幅度提高。”除了以上優點之外，通過與安裝在F-35機身不同位置上的紅外感測器陣列(也被稱為“分散式孔徑系統”一DAs)相交聯。HMD還賦予了F-35戰鬥機飛行員全方位的夜視能力。
在F-35戰鬥機的發展過程中，其座艙設計方案經歷了反覆的修改和發展，其顯示方式曾嘗試過數字式圖像投影技術，但是最後洛·馬還是選擇了先進的平板液晶顯示器，目前F-35的座艙設計方案已經基本固定下來，不可能再進行重大的修改。斯格夫說道：“在F-35的全壽命周期中，技術人員將繼續對其座艙設計進行最佳化和完善，但是。在總體設計方案和硬體選擇上將不會出現明顯改變。”比斯利說道：“對於F-35座艙的任何改進都將以進一步最佳化人機界面為主要目標，F一35座艙的改進將主要集中在頭盔綜合顯示器的使用和管理上，因為，我們以前從來沒有使用HMD的經驗。”
結束語
總體上看.F一35的座艙相比與以前的戰鬥機在技術上至少超越了一代，F-35座艙的設計目的就是讓飛行員能夠成功地完成作戰任務。比斯利說道：“F-35座艙最大的特點就是對各種不同類型的複雜任務都具有較強的適應性。”出於減重的考慮，F-35戰鬥機座艙的艙蓋是整體向前開啟的。座艙內的座椅的角度和高度可調節，以適應不同身材的飛行員。F-35的彈射座位是由--5丁一貝克公司研製的，它將被安裝F-35的三種不同型號上，在F-35的系統驗證與發展階段，它就經歷了廣泛的測試，它具有低空零速度彈射的能力而且被安裝到F-35B STOVL戰鬥機上的彈射座椅還具有自動彈射功能，一旦在垂直起降過程中出現故障，能夠保證飛行員快速而安全地彈射。
