Мне сверху видно все: в кабине истребителя будущего

Кабина современного истребителя представляет собой одно из самых впечатляющих технологических достижений в мире. Работа над ее проектированием начинается за десятилетия до поступления самолета на службу. Корреспондент BBC Future рассказывает о том, какие изменения претерпит рабочее место летчика-истребителя в XXI веке.

Если вы считаете, что вашему офису не помешал бы ремонт, а еще было бы неплохо прикупить новой мебели, подумайте о летчиках, которые пилотируют реактивные боевые машины наподобие американского F-16 или англо-немецкого Tornado. Кабины их самолетов мало изменились со времен разработки в 1970-х гг.

На создание нового истребителя уходит длительное время. F-22 Raptor, разработанный американской компанией Lockheed Martin, на сегодняшний день - единственный находящийся в эксплуатации сверхзвуковой истребитель, созданный с применением технологии малозаметности "стелс". В 1986 г., когда ВВС США присудили прототипу F-22 победу в конкурсе на проект истребителя пятого поколения, у самой современной на тот момент модели компьютера Apple - Macintosh Plus - было всего 1Мб оперативной памяти, а жесткого диска не предусматривалось вовсе. F-22 выполнил свой первый боевой вылет 22 сентября 2014 г. - через три дня после того, как Apple выпустил в продажу смартфон iPhone 6. За прошедшие между этими двумя событиями 28 лет технология ушла далеко вперед, а ничто не устаревает так быстро, как вчерашние прогнозы.

(Похожие статьи из раздела "Журнал")

Нынешним авиаконструкторам остается только гадать, каким будет мир через 40 лет. Даже гениям из Кремниевой долины не всегда под силу предсказать будущее. "В рамках моей работы я пытаюсь предугадать ход технологического прогресса по крайней мере до 2040 г.", - говорит Марк Боумэн, ведущий летчик-испытатель британской компании BAE Systems, расположенной в британском Уортоне.

Новый шлем летчика-истребителя

Как же авиаконструкторы до сих пор справлялись с этими проблемами при разработке новых истребителей? И какие технологии они планируют внедрить в пилотские кабины будущего?

В самых новых реактивных военных самолетах - таких как Eurofighter Typhoon, состоящий на вооружении, в том числе, Королевских ВВС Великобритании, а также американский малозаметный истребитель F-35 Joint Strike Fighter производства Lockheed Martin, которому еще предстоит поступить на вооружение, - можно найти нашлемные целеуказатели, системы распознавания голосовых команд, а также модифицированные органы управления самолетом, сходные с теми, которые используются на современных авиалайнерах. Даже визуально оборудование нынешних кабин истребителей существенно отличается от калейдоскопа циферблатов и кнопок, хорошо знакомого летчикам предыдущих поколений.

Но эти нововведения – не самоцель. Причина изменений в компоновке летной кабины кроется в том, что за прошедшие 20-30 лет изменились и функции летчика-истребителя.

"Благодаря достижениям в области аэродинамики, а также постоянному росту автоматизации, функции пилотирования сегодня уходят на второй план, - говорит Боумэн, в чьи задачи входит помощь с текущей модернизацией истребителя Typhoon. - Летчик все больше сосредотачивается на целях и задачах боевого вылета, за ним остается функция принятия решений. Мы рассматриваем существующие технологии и прикидываем, как они могут помочь летчику выполнить боевую задачу".

Многозадачность

Современным боевым летчикам - а в нынешних истребителях, как правило, экипаж состоит из одного человека - иногда приходится одновременно отслеживать в полете неопознанный самолет, наблюдать за наземным боем в реальном масштабе времени при помощи видеокамер и вести радиообмен с командованием на земле. В такой ситуации просто не остается времени на то, чтобы постоянно отвлекаться на приборы, пытаясь сообразить, летит ли самолет в правильном направлении и сколько осталось топлива на борту.

"Наша задача состоит в том, чтобы сконцентрировать внимание летчика не на приборной доске, а на ситуации за бортом, потому что именно там - за пределами кабины - и находятся боевые цели, - говорит Боумэн. - Поэтому мы и стремимся по возможности сосредоточить необходимую информацию у него перед глазами".

Пилот перехватчика, 1950-е. Тогда шлем имел прежде всего защитную функцию

Хотя Typhoon впервые поднялся в воздух 20 лет назад, его конструкторы мыслили на шаг вперед своего времени. В кабине самолета не найти ни одного навигационного прибора или индикатора статуса бортовых систем из числа тех, что использовались на более ранних типах истребителей. Информация выводится на три цветных дисплея на приборной панели, а также на индикатор на лобовом стекле (ИЛС, английский термин - heads-up display, HUD) - прозрачную панель, установленную над приборной доской на уровне глаз летчика, на которую проецируются надписи и символы. ИЛС работает таким образом, что глаз фокусируется на отображаемой информации, когда летчик направляет взгляд сквозь лобовое стекло наружу.

От защитного шлема к сенсору

У стационарного ИЛС есть один недостаток: чтобы считывать проецируемую на него информацию, летчику необходимо постоянно смотреть прямо перед собой. Логическим продолжением развития этой технологии стало встраивание индикатора в визор на шлемофоне летчика. Такой функциональностью обладает шлемофон для истребителя Typhoon, разработанный и выпускаемый на заводе BAE в Рочестере, графство Кент. Каждый экземпляр шлемофона подгоняется по форме головы летчика, для которого он предназначен. Камеры, рассредоточенные по кабине, следят за положением десятков диодов, усеивающих внешнюю поверхность шлемофона, а бортовые компьютеры постоянно корректируют отображение информации, проецируемой на визор, в зависимости от того, в какую сторону в данный момент смотрит летчик.

Шлем этого израильского пилота F16 несет в себе функции, которые летчикам 1950-х и не снились

"Из защитного шлема и системы радиосвязи мы превратили шлемофон в сенсор, - объясняет Боумэн. - Теперь шлемофон полностью интергирован в информационную систему кабины". Lockheed пошел еще дальше - на F-35 стационарного ИЛС вообще нет. На визоре шлемофона отображается вся информация, которая в других истребителях проецируется на лобовое стекло. Вдобавок, визор служит экраном для видео с камер, расположенных на внешней поверхности самолета. Это позволяет летчику смотреть "сквозь фюзеляж", и даже наблюдать за пролетаемой местностью сквозь пол кабины.

Уходит в прошлое и ручка управления самолетом (РУС), которая на истребителях десятилетиями располагалась между ног летчика - теперь вместо нее все чаще используется боковая ручка управления (side-stick), то есть джойстик под правой рукой. Механических тяг от ручки к рулям направления и высоты, а также к элеронам, больше нет. При этом облегчается конструкция самолета, но исчезает усилие на ручку, то есть обратная связь между летчиком и самолетом. Чтобы компенсировать этот недостаток, на ручку управления подается вибрация в зависимости от поведения отклоняемой плоскости в ответ на команду летчика.

В кабинах истребителей будущего, скорее всего, все эти инновации получат дальнейшее развитие.

Современные авиаинженеры постоянно следят за технологическим прогрессом не только в своей области. Они готовы рассмотреть любую новую технологию, потенциально способную увеличить информированность летчика о текущей полетной ситуации и при этом позволяющую ему полностью сосредоточиться на выполнении боевого задания.

Виртуальная кабина

"Среди возможных перспективных технологий - отслеживание направления взгляда и жестикуляции летчика, нейрошлемы и системы дополненной реальности (augmented reality), - говорит Боумэн. - Если помечтать, то можно представить себе, что летчики последующих поколений будут делить кабину с чем-то наподобие аватаров, помогающих им принимать решения".

Кабины многих самолетов до сих пор отличаются нагромождением приборов и плохой эргономичностью информационного пространства

Самолеты Typhoon и F-35 дают, наверное, наилучшее представление о том, как будут выглядеть кабины истребителей будущего. Впрочем, есть еще одно интересное направление развития технологии. "Кабина" американского беспилотного летательного аппарата (БПЛА) Reaper может находиться на расстоянии тысячи километров: экипаж, состоящий из летчика и оператора бортовых сенсоров, сидит на наземном пункте управления. А в будущем этой "удаленной кабине" необязательно будет находиться на земле - она сможет располагаться на борту истребителя. Летчик будет одновременно управлять своим самолетом, а также несколькими беспилотными аппаратами. И необязательно лишь с целью достижения численного превосходства над противником.

"Истребитель Typhoon рассчитан на допустимый диапазон перегрузок от +9 g до -3 g (где g, упрощенно, - сила тяжести на поверхности Земли – Ред.), и превышение этих показателей нежелательно для экипажа", - говорит Боумэн. Высокие положительные перегрузки при резком маневрировании самолета вызывают у летчика эффект "черной пелены" перед глазами (blackout), обусловленный отливанием крови от головы. В случае высоких отрицательных перегрузок кровь, наоборот, приливает к голове, вызывая эффект "красной пелены" (redout). В обоих случаях летчик "выйдет из строя" раньше, чем от испытываемых перегрузок разрушится конструкция современного самолета. "А вот БПЛА не ограничены в своей маневренности человеческим фактором", - добавляет Боумэн. Таким образом, истребители шестого поколения вполне могут оказаться беспилотными.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайтеBBC Future.