近日,俄军苏-35S战机的OLS-35光学跟踪系统“瞄准”美军F-22的画面出现在网络上,一时成为外界关注的焦点。
关于“瞄准”画面的真实性,相不相信的都有。但其中一个“槽点”大家是都能看到的,那就是苏-35“瞄准”的画面怎么能歪成这样,着实不好看。但如果细究的话,其实很可能是一个“贴心”的设计。今天,我们就来说说这个问题。

△苏-35S“瞄准”F-22的界面,注意成像画面是歪的
讨论这个问题之前,先探讨一下苏-35是怎么拍到(或者说是“瞄准”)F-22的。OLS-35的视野是水平±90度,俯视15度,仰视60度。所以要拍这种大角度向下的影像,无法用平飞方式拍摄,用大角度俯冲也不切实际。所以合理的方法是飞机滚转以后,再把镜头往旁边偏转。例如“向右滚+镜头右摆”可以看到右下方的景物,“向左滚+镜头左摆”可以看左下方的景物。
这时,如果画面没有旋转,只是忠实呈现镜头拍摄的画面当然能够做得到,但是马上出现问题,即不管飞机是什么姿态,画面都不会回馈有关讯息。特别是在追踪模式下,镜头会尽量追着目标,让目标在画面中间,结果就是不管我机怎么飞,看到的追踪画面几乎是一样的,也就是说,飞行员会失去方向感,这是很严重的潜在飞行安全危机!

△苏-35机首的(左)OLS-35光学跟踪系统,其功能丰富可追踪和辅助攻击地面、空中目标
所以,如果让画面会旋转,就可以藉由画面旋转的程度来反应飞行姿态。彷佛水平仪一样。这样飞行员就算低头看着屏幕来追踪目标,也可以很安全。
OLS-35的成像视角是水平10度,垂直7.5度,也就是一个长方形的画面。可想而知,平飞时,画面是横的长方形。滚转90度时长方形变成直立。滚不到90度或超过90度,就会出现照片中的歪斜画面。
从照片的歪斜程度可以推测,当时苏-35S是向左滚不到90度的状态下拍摄的。
从拍摄到的F-22的航向也可以证明这点。画面中F-22朝左飞行,所以为了稳定追踪,苏-35S当然要向左滚,这样只要抬头就可以稳定跟上F-22。反之如果当时向右滚,就很容易丢失目标。

△苏-35的座舱虽然还是略显粗犷,在人机工程学上已经有不小的进步
这种把追踪画面与水平仪整合在一起的方式,想必是经验法则下的产物。如果不考虑飞行体验,我们或许会直觉的认为,头盔瞄准具上就会有基本的姿态与攻角显示,已经可以回馈姿态讯息了,为什么要搞影像旋转?或许会有人认为,西方只要把影像弄到头盔上就没问题了,俄罗斯这样一定是电子技术不好,或是头盔显示不行。
然而这里涉及并不完全是电子技术,而是航空医学与人机工程。这当中有很多细节无法凭空想象或推理出来,而是要靠实测,而且必须以实际体验飞行的飞行员的意见为主要依据。以每一架飞机都有的水平仪为例,它由象征天与地的背景以及一个象征飞机的W字型组成。当飞机有滚转角时,W字型与背景会相对转动,藉此呈现姿态。在呈现方式上,可以是背景固定不动,让W字型转动(动指针),也可以是W字型不动,让背景转动(动背景)。

俄罗斯研究单位归纳大量飞行经验,发现许多空间迷向都与动背景的方式直接相关,而动指针的方式则不会造成空间迷向,因此在新的军用机上,一律改成动指针的方式。至于民航机则由于国际通用的民航规范指定用动背景的方式,所以只能约定成俗沿用旧规。
在这个水平仪的例子,不论是哪一种显示方式,理论上都可以用训练的方式让飞行员变成直觉反应,但实际经验确非如此。原因很简单,例如飞机向右滚时,动指针的模式中指针也是向右滚,与飞机相同,但动背景的模式中背景是向左滚,与飞机相反,因此动指针的方式更符合直觉,不必经过训练也可以轻易理解。俄罗斯在航空设备的人机工程相当讲究,这个OLS-35的旋转画面应该就是这些讲究的又一例证。(作者署名:北国防务)
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