航史 | 战机驾驶舱进化

自从莱特兄弟的飞行者一号成功升空，飞行员这一职业也由此诞生，飞机的驾驶舱就是飞行员的“办公室”，伴随着航空器的发展和进步，驾驶舱问世百年来，经历了从简到繁，又化繁为简的变化历程。

战斗机驾驶舱是首脑之地

对于具有多个舱室的军用飞机，狭义的驾驶舱可以仅指负责驾驶飞机的飞行员所处的舱室，广义的则把与飞行任务直接相关的人员，如射手、投弹手等所处的舱室也称为驾驶舱。

如果将飞机比作一只巨大的铁鸟，那么驾驶舱就是鸟的脑子。驾驶员在此处进行操纵，使飞机上升、下降、加减速、转向或做出其他动作。此外，驾驶员也从这里观察飞机的飞行状态，为操纵行动提供参考。因此，现代驾驶舱至少包括以下几方面的要素：

其一是安全性和舒适性。飞行员连同飞机一起，可能到达数千米乃至上万米的高空，以数百公里乃至数千公里的时速行进，甚至可能有各种起落、急转动作。在这个过程中，飞行员承受着空气稀薄、辐射、巨大加速度等诸多影响。座舱及其配套设施应对其加以保护。否则，飞行员可能遭到健康损害，甚至直接伤亡。

其二是信息传输。飞行员驾驶飞机，需要了解当前飞机的飞行高度、位置，各设备的工作状态以及外界天气、温度，还有敌方的情报和我方讯号等。驾驶舱及其配套设施应该便于飞行员迅速掌握这些信息。

其三是操作便捷。即应该让飞行员尽可能方便地完成对飞机的操纵。

皇帝新衣

连把椅子都没有 只能趴着开

世界上最早的带动力的飞机是莱特兄弟在1903年制造的“飞行者一号”。这架飞机空重274公斤，起飞重量360公斤。如此袖珍的重量，当然不可能做多么复杂的驾驶舱。

飞行者一号驾驶舱

事实上，“飞行者一号”的驾驶员很惨。这架飞机压根儿没有驾驶舱，甚至连一把椅子都没有。飞行员是头朝前趴在下机翼上面操纵飞机的。

飞机的方向控制是通过移动连接到臀部的摇架来实现，飞行员靠着移动摇架牵动缆线，使机翼扭曲而达到改变飞行方向的目的。飞行员不但完全暴露在空气中，而且简直松手就会掉下来。幸亏，这架飞机的最长一次飞行也不过59秒，飞行距离260米，所以飞行员还勉强能支撑得住。至于对外部的观测，当然只能靠飞行员的双眼了。

喝西北风

敞篷驾驶又冷又缺氧

此后的飞机逐渐改良，在机体上“挖”出了专门的舱室，供飞行员就座。对飞机的操纵，也有了专门的设备。以一战时德国的战斗机福克D.VII为例，这款单发、单座、双翼战斗机，是当时公认的最优秀的战机。其驾驶舱内有几个仪表显示当前的高度、速度等飞行参数，有几个操纵杆，用于飞行员操控飞机行动。除此之外，在座舱前部还有两挺机关枪。

此时距离“飞行者一号”问世仅仅十多年。至于机舱外的情形，还是靠肉眼观测。

不过那时候战机最大的特色，是驾驶舱是“敞篷”的。虽然飞行员都穿着厚厚的飞行服，戴着帽子和手套，但头部和前胸还是暴露在天空中，承受着飞行时劈面而来的气流。一战时一位法国飞行员在天空顺手一抓，竟然抓到了一颗与他同向飞行的德国飞机射出的子弹。

敞篷式驾驶舱

据当时的飞行员回忆，由于驾驶舱是敞篷的，伴着巨大的振动和噪声，寒冷而缺氧，为了在空战中集中注意力，飞行员们常常在升空前饮酒、打肾上腺素，甚至吸食毒品。英军甚至不给飞行员们配备降落伞，曾有飞机在空战中被击中起火，飞行员为了减少痛苦只好拔枪自尽。

家徒四壁

就给加了个玻璃罩儿

一战后期，随着工业的进步，飞机速度进一步加快，飞行高度也得到提升。这样一来，飞行员必须处于空气更稀薄、更寒冷，同时迎面风力更大的境况下。再用过去那种敞篷式的驾驶舱，会对飞行员安全造成严重影响。因此，大致从那时候起，开始给飞机加上“座舱罩”，把飞行员笼罩在其中。这样，既能够保持机舱内的空气不至于流失，又能保持一定的温度，更可以挡住迎面而来的强风。

加了座舱罩的飞机

世界上最早的封闭式座舱飞机，是由美籍意大利人贝兰卡制造的。当时的座舱为隔框及窗格造型，采用玻璃材质。玻璃本身易碎，为了防止遭受气压变化或撞击碎裂，玻璃必须有一定的厚度，玻璃的“窗面”也不能大。这就增加了飞机的负载，同时阻碍了视野。这一阶段，飞行员对外部的观测视野，比“敞篷”时代要差得多。

泡形舱罩

“肥皂泡”提供360度视野

到了二战时期，战斗机得到更广泛的应用，敌我双方在空中格斗较量的频率比一战时提升了千百倍。战机飞行员需要更广阔的视野，包括来自侧方和后方的敌情。这时，先前隔框及窗格造型的玻璃座舱罩就不太实用了。于是，“泡形舱罩”出现了。这种驾驶舱仿佛一个肥皂泡，可以为飞行员提供360度全方位的视野，从而使得飞机的灵活性更好。此外，1937年有机玻璃得到产业化，也为泡形座舱提供了材质基础。

喷火战斗机的肥皂泡型座舱

同时，由于飞机的生产工艺更先进，座舱内的仪表设备开始复杂起来。美军的P-51“野马”战斗机是较早采用泡形座舱的战机之一。“野马”座舱内的设备比起一战时期的战机要繁杂得多，单是正面的仪表就有10个左右。同时，一战飞机的操纵杆，大部分已经被更为精巧的开关、按钮所取代。在P-38等部分战机的驾驶舱中，还能看到方向盘这种汽车中的常用配置。

P-51野马战斗机驾驶舱

二战中后期，德国空军的梅塞施密特Me262战斗机投入应用。这也是世界上第一款投入实战的喷气式战斗机，其速度高达每小时870公里。该机的半水泡形座舱盖在机身中部，可向右打开。前风挡玻璃厚90毫米，座椅靠背有15毫米钢板，具备防弹能力。同时，装备有EZ-42陀螺瞄准具，可用于机炮和火箭的发射瞄准。

超级马林喷火战斗机驾驶舱

但二战时期的战机座舱有一个很严重的问题，就是舱内温度。由于飞机速度更快，高度更高，机外的环境可能很冷，导致机舱里也滴水成冰。另一方面，由于发动机功率大，又采用了封闭式机舱，在低空尤其是起飞时，机舱温度又有可能超过40摄氏度，对于穿着厚厚飞行服的飞行员那真是痛苦的煎熬。有的战机配备了座舱加热系统，把发动机产生的热量导入到舱中，可以部分改善高空严寒的折磨，但对于酷热则没有办法。

数据炼狱

狭隘空间内与不断闪烁的数据做伴

二战结束后，随着冷战开始，航空技术不但未曾停滞，反而加速发展。现代化喷气机不断推陈出新，速度上达到亚音速、音速、超音速。

第一代喷气式战斗机中，具有代表性的是美国F-80战机，该机的座舱设计比起二战时更为人性化。例如，采用了增压座舱，即使身在高空，机舱内的气压也保持相对稳定。F-80的机舱还装备了空调，不仅可以供暖，也可以降温。为了保障飞行员的安全， F-80C还装备了弹射座椅。

F-16隼式战斗机驾驶舱

从二十世纪五六十年代的第二代开始，喷气式战斗机的速度大幅度增加，达到1.5倍音速甚至两倍、三倍音速。这种情况下，原本凸出机身的水泡形舱罩，在高速飞行时会产生很大的空气阻力。同时，按照当时的空战理论，由于我方战机的速度很高，敌人基本上不会在后方出现。这样一来，原先为了追求360度视野而采取的水泡座舱就显得不合时宜。于是不少飞机的座舱又开始改变。尤其是2马赫左右能力的多数军用机都采用较为扁平的舱罩，以牺牲视野来换取较低的阻力。

同时，二战后飞机的最大变化，在于各式机载雷达和导弹成为空战标配。这也使得飞行员需要掌握的数据信息量急剧增长。在冷战时期的飞机座舱中，密密麻麻的仪表设备让人眼花缭乱。再加上扁平座舱带来的压抑感，飞行员被半封闭在狭窄机舱空间内，与不断闪烁跳动的数据做伴，心理压力极大。

风光无限

视野开阔得多仪表有所减少

20世纪60年代，世界范围进行了越南战争、中东战争等为代表的几次局部战争。在这些战争中，人们发现飞行员如果视野范围差，不但可能会丢掉对敌机的追踪，也容易遭到偷袭。同时，发动机和气动力方面的继续进步，也为战机的设计提供了更多选择。因此，人们开始重拾泡形舱罩。

以70年代初制造的美军四代机F-15为例，驾驶舱采用整体式风挡，座椅的位置也安排得较高，这样，飞行员几乎三分之一个身子都露在机身外。飞行员具有上半球的360度环视视界，正前方下视角达到15度，可谓高高在上，风光无限。

同时，舱内的操控系统和信息显示也有了极大突破。F-15具有多功能的航电系统，包含了抬头显示器、超高频通讯、战术导航系统与仪器降落系统，还有AN/APG-70火控雷达、AN/ASN-108姿态/方向参考系统、AN/ALQ-119电子干扰吊舱、AN/ASN-109惯性导航系统等。

F-15座舱

其中惯性导航系统（INS）可以在全球任何位置导航，综合提供飞机的实时位置、姿态、航向、加速度和速度等相关信息。复杂的电子战系统可以同时提供威胁告警以及对选定的威胁实施电子对抗。多功能脉冲多普勒雷达可以向下俯视搜索目标，追踪小型高速目标，并把雷达讯号传到中央电脑，在近距离缠斗下，雷达可以自动捕获目标，并将目标资讯投射到抬头显示器上。

战术电子战系统、敌我识别器以及电子反制装置提供威胁来源的警告，并且自动进行反制。

F-15座舱

抬头显示器会显示出由航电系统整合提供的飞行相关资料，它可以在任何飞行环境下判读，飞行员可以直接从屏幕上看到即时的资讯，而不需要低头看座舱内的仪表，减轻了飞行员搜索、跟踪、攻击目标时的操纵负担，并简化了操纵程序。

从座舱照片也能看出，F-15比之先前的二、三代战斗机，不但视野要开阔得多，而且密密麻麻的仪表有所减少，相应的屏幕显示占的比重增大。飞行员驾驶这样的飞机，心情更加舒畅，战斗力也得到提升。

梦幻城堡

戴上宝贝头盔如同长了千里眼

随着冷战结束，各大国开始五代战机的研发，战斗机座舱又得到进一步改良。如今，最炫目的可以说是美国的F-35战机。该机的座舱非常宽敞，同时配属了极为先进的头盔显示系统。各种探测设备通过光电、红外、雷达等方式，对外界进行360度全方位环视，而获得的图像可以直接投射到头盔面罩上，使飞行员无须任何抬头低头动作，就能通过自己的眼睛，“穿透”各种障碍看到广域外景图像。这些系统还具有目标精确探测和识别、高分辨率成像、自动跟踪、指示测距等功能，并对重要信息进行提示。飞行员戴着这个宝贝头盔，就如同长出了千里眼。

F-35的头盔显示系统

除了头盔上的显示器外，F-35还采用了尺寸为8 20英寸的大型全景多功能显示器，这是迄今为止最大的战斗机显示器，用于显示传感器、武器和飞机状态数据以及战场环境、战术和安全信息。大范围的战术水平态势可以全屏显示，也可以在平面上分割成若干小窗口分别显示不同的信息。飞行员的操控也有了很大提高。相对于过去只能通过按键、开关操纵，F-35在保留前述功能的同时，还增加了触摸屏的工作方式。

科技尴尬

供氧不足导致飞行员昏迷

F-22座舱

不过，越是先进的设备，往往越是复杂，出现故障的风险就越大。而自动化程度越高，一旦出现软硬件故障，也就难以排除。2013年2月14日，一架F-35在试飞中座舱冒烟。而其最引人注目的头盔显示系统，在近期的检查中也发现了某些故障。

F-22座舱卡死，地面人员正在破拆座舱营救飞行员

F-35的老大哥、世界第一款五代机F-22，座舱也发生了多次事故。2010年11月17日，一架F-22在阿拉斯加坠毁，飞行员死亡。调查显示，因为座舱配置的氧气产生系统瑕疵，导致在高空飞行时供氧不足造成飞行员昏迷。美军遂下令F-22禁止飞到2.5万英尺以上。虽然2012年7月美国空军宣布该问题已经解决，但仍有许多飞行员和工程师并不相信。

在另一次事故中，F-22的舱盖竟然被系统锁死，无法打开，一位飞行员也被封锁在机舱中。经过几个小时徒劳的故障排查后，美军被迫请来消防队，用电锯把F-22的舱盖生生锯开，才救出了这位倒霉的飞行员。

F-35座舱

哭笑不得

座舱中能大小便么？

尽管现代战机的驾驶舱越来越先进，但还是存在一个基本问题：长时间飞行时大小便怎么解决？在美国一个论坛上，网友们对此进行了热情洋溢的讨论。一些当过飞行员的网友讲述了种种让人尴尬的故事。

飞行员通常会用“尿袋”解决生理问题

有的飞行员刚刚起飞，就因为腹中压力而被迫紧急降落，搞得机场或航母一片兵荒马乱，甚至因此影响任务。有的飞行员在编队飞行中遭遇腹内压力，只能暂时掉队，然后一边操纵飞机，一面脱下裤子，往手套或塑料袋里解决，然后投掷出机舱。

越南战争期间，有一架美军战机忽然报告指挥台，说因为“个人性质”的紧急原因，必须放弃任务并在岘港着陆。指挥中心批准了，但随后此飞行员又报告称还可以继续执行任务，因为“批准回复得太迟了”。这位敬业的飞行员就泡在屎尿里对越南进行了轰炸，回来只能丢掉飞行服，彻底洗了个澡。此外，对于更频繁的小便，飞行员们普遍采用尿不湿、尿壶、尿袋以及类似导尿管的设备解决。

这种新设备本来是一件特制的内裤，里边设备一根蛇型软管，通过一个扣在腰部的液压泵把尿液送到飞翔服外面的搜集袋中。女性飞翔则用一片清洁棉垫放在集尿用的内裤中。 这个设备现已分发给F-16、F-15、A-10与F-22等战役机与进犯机的四千多名飞翔员配用。

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本文转载自：私人飞机

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