何曉驍 ¦ 美軍航空兵夜視夜戰裝備及訓練情況

“我們的夜視能力提供了戰爭中最大的優勢。

美空軍C-130戰術運輸機飛行員使用夜視儀（美空軍圖片）

2017年8月，中國臺灣空軍與美國簽訂了建立F-16V戰鬥機任務訓練中心的合同。該中心將包含四臺F-16V沉浸式任務訓練模擬器，並且支持聯網訓練。該中心將通過F-16V最先進的航空電子系統來取代中國臺灣現有的F-16任務模擬器。值得注意的是，該中心的模擬器包括了夜視夜戰訓練功能。

一、美軍重視夜視夜戰.歷史悠久

美軍為啥敢於吹牛說他們擁有夜晚？因為其從二戰期間已經開始初次使用夜視技術了，並在越南戰爭期間廣泛使用。在越南戰爭之前應用的夜視技術都要依靠有源設備，使用大型紅外光源照亮目標，但這種有源設備也容易暴露自己的位置，所以軍事中的使用逐漸減少。在越南戰爭及以後，美陸軍開始使用了無源夜視，依靠環境光代替了額外的紅外光源，用圖像增強器能將光信號放大約1000倍。第一臺夜視鏡（Night-vision goggles，NVG）於20世紀70年代初引入美空軍，自誕生以來這項技術得到了快速發展，經歷約三代的發展，在提高了性能的同時降低了價格。圖像增強器逐漸小型化、輕量化，對環境光（如月光）的要求也降低了。

夜視儀成像原理示意圖（維基百科圖片）

此外，熒光粉技術也在進步，目前主要用白色或綠色的熒光粉。白色熒光粉可提供黑白細節的圖像，對眼睛來說更自然。在某些情況下，可能會增強物體之間的對比度，並且能在較遠的距離上看到分辨率更高圖像。綠光的波長恰好落在眼睛色譜的中間，有助於提升大腦對細節和對比度的感知。目前，夜視技術已廣泛的應用在步兵、車輛駕駛員和飛行員中，幫助他們戰勝黑暗。

綠、白熒光粉成像對比圖

同樣在20世紀70年代，能將物體發出的不可見紅外光轉變為可見光的紅外熱像儀誕生了，並且也在武器裝備中逐漸顯現出重要的作用。

.出口限制儘管不同製造商採用的圖像增強技術有所不同，但從戰術角度來看，夜視設備是一種光學設備，可以在微弱光條件下進行視覺觀察。夜視技術和原理本身並不會帶來太大變化，因此美國的出口法規不是基於某類型產品或某代產品，而是基於計算出的品質因數（figure of merit，FOM）。FOM是對顯像管性能的一種抽象度量，它是由分辨率、信噪比等參數計算。從2001年開始，美國實施了一個新FOM——美國製造的FOM大於1400的夜視儀不能出口到美國以外

AN/AVS-9（ITT F4949系列）是美4國空軍和海軍空勤人員的標準夜間飛行裝備，能為飛行員提供夜視圖像。在全球34個國家和地區中有超過26000個F4949在使用。F4949夜視鏡系統由ITT公司（幾經輾轉，該公司的夜視鏡等業務目前已被以色列埃爾比特系統美國公司收購）於1992年開發，並在不斷改進，能更換不同的鏡頭和濾鏡選項，以及適應各種飛行頭盔安裝架。為了滿足飛機的類型和所用頭盔的類型的組合，ITT的F4949系列飛行員夜視系統具有40多種不同配置。在最新款的夜視儀中，熒光粉圖像增強取得首次技術突破。白色熒光粉產生的灰度圖像已被證明比傳統的綠色熒光粉具有許多優勢。白色熒光粉圖像會讓眼睛注意力集中，從而為大腦提供更多可視信息。白色熒光粉圖像還具有更大的對比度，減少了光暈，並減少了眼睛疲勞，並且與飛機夜間照明系統完全兼容（包括彩色多功能顯示器和平視顯示器）。從高照度的市區到最黑暗的山區，白色熒光粉NVG的性能明顯優於傳統的綠色熒光粉NVG。

F4949夜視儀（以色列埃爾比特系統美國公司圖片）

F4949系列按照是否需要彈射救生或者做大機動動作配備了不同的電源模塊，主要是考慮了對飛行員頭頸的保護。直升機、特種飛機等平臺使用的版本具有一個後裝式薄型電池組，改善飛行員頭部的活動能力。該電池組使用四節AA鹼性電池，可使用50小時以上。戰鬥機、轟炸機等平臺使用的版本具有一個前置電池組，該電池組使用兩節1/2 AA鋰電池，可工作16小時以上。在過載為11至15倍重力加速度時會與頭盔自動分離，保證彈射的安全。不考慮彈射時，也可以額外增加非彈射版的後置電池組，增加使用小時數。

在頭盔上安裝的夜視儀（美軍圖片）

F4949系列可以提供高分辨率、高增益、對紅外附近光（從可見光到0.90 微米）的良好圖像顯示能力，以及優越的可靠性。目鏡的直徑25毫米，視場40度，重量550克（安裝架分別非彈射用330克、彈射型250克），工作溫度-32°C至+ 52°C。

.在頭顯上增加夜視的功能

裝有“聯合頭盔提示系統”的頭盔（美國柯林斯航宇系統公司圖片）

目前，美軍及其盟友已經批量裝備了聯合頭盔顯示系統（JHMCS），已經在F-15、F-16和F/A-18上使用。JHMCS是一種模塊化頭盔顯示器，安裝在輕巧的如HGU 55/P等頭盔上，為飛行員提供高清、全綵的頭盔顯示功能。

JHMCS具有安裝在頭盔上的磁性跟蹤器，用於確定飛行員的頭部指向何處，並將該功能與頭盔護目鏡上的微型顯示系統結合在一起。頭部跟蹤技術使飛行員能夠根據其視線控制傳感器和武器瞄準。當飛行員視線在駕駛艙外時，JHMCS可以給飛行員提供空速、高度、目標位置、威脅警告信息和其他信息，使飛行員可以關注儀表，放心的將視線轉移的其它區域。在攻擊地面目標時，飛行員可以使用傳感器獲取目標，並在頭盔顯示器上標記出目標的位置，顯示出武器系統和傳感器系統的信息。

此外，JHMCS對近距空空格鬥的幫助更大，方便搜索目標，也可以也隨著視線的移動更換鎖定的目標。在雙座機上，每個飛行員都使用JHMCS頭盔，彼此獨立進行操作，並且可以瞭解另一名飛行員的注意力在哪。

升級夜視信息提示的“聯合頭盔提示系統”（美國柯林斯航宇系統公司圖片）

一開始，JHMCS僅支持白天顯示模塊，提供了20度視場的單眼（右眼）顯示器。後來，美軍使用了一種附加套件，使其可以將航電信息顯示在夜視畫面中，為飛行員在夜間行動中提供了與白天相同的功能，在夜晚飛行任務中增強飛行員的態勢感知能力。JHMCS的夜間模塊可以選擇多種夜視儀，包括“夜視提示顯示器”“四眼”（NVCD QuadEye）或者F4949系列。

“四眼”全景夜視儀用鎂合金製造，重量不到700克，通過四個張開的16毫米圖像增強管提供100°×40°的廣角夜視畫面，使用了白色熒光粉技術（美國柯林斯航宇系統公司圖片）

A-10C攻擊機飛行員使用的“四眼”（美空軍圖片）.F-35的頭盔集成了夜視功能

F-35頭盔顯示器（HMD）由美國柯林斯航宇系統公司和埃爾比特系統公司製造，每個頭盔的成本約為40萬美元，是飛行員的主要顯示系統，需要為每個飛行員花費大量時間進行定製生產。輕巧的設計具有最佳的重心和主動降噪功能，定製的頭盔內襯可確保精確貼合和舒適度，從而減輕飛行員疲勞。HMD集成了平顯、頭顯和夜視能力，具有白天、夜視功能的雙眼顯示系統，視場範圍30°×40°。對於夜間任務，HMD可直接投射到頭盔目鏡上，無需單獨的夜視儀。HMD的視覺定位功能跟JHMCS類似，此外其虛擬的功能使他們能夠透過機身直接瞄準目標。

很科幻的F-35頭盔顯示器（美空軍圖片）

最新款的HMD頭盔解決了之前版本存在的夜視敏銳度低、顯示有卡頓以及顯示存在抖動等方面的重大問題，還包括了分佈式光學系統（DAS）向頭盔提供圖像時的延遲問題。

三、帶有紅外夜視功能的吊艙

在20世紀70年代末期，技術的進步使得可被檢測到的可見光譜附近的熱紅外範圍擴大了，也就使得紅外熱像儀誕生。紅外熱像儀是一種光電圖像轉換器，可將紅外光轉換為可見光，輸出視頻圖像。前視紅外（FLIR）系統通常用於軍用和民用飛機，使用可感測紅外輻射的熱像儀進行態勢感知。該系統的名稱歸因於其能夠在低光照/無光照條件下“透視”濃煙、霧、灰塵等的能力，這使其明顯優於傳統的環境光增強器，也能幫助飛行員在夜間和霧中駕駛。

F-15E戰鬥機平視顯示器上顯示的“藍盾”吊艙前視紅外畫面（美空軍圖片）

美軍從80年代開始，先後裝備了多款帶有FLIR的吊艙，從最開始洛馬的“藍盾”（LANTIRN，“夜間低空導航與瞄準紅外”的英語縮略語）吊艙，到最新一代的洛馬公司“狙擊手”先進瞄準吊艙傳感器增強型（Sniper ATP-SE）和諾格公司“萊特寧”吊艙的傳感器增強型（LITENING-SE）吊艙。與較舊的“藍盾”相比，如今新款的吊艙在遠紅外和光譜範圍內能顯示更清晰的視頻圖像。此外，兩個吊艙都有能力將這些全動態視頻饋送給地面部隊，從而為這些部隊提供重要的情報信息。在最新的F-35隱身飛機上，前視紅外傳感器已經採用了嵌入式設計，在機頭安裝了AAQ-40光電瞄準系統（EOTS）。該系統在概念上類似於大型高分辨率紅外和電視攝像機，用於視覺識別和監視地面目標。

F-16飛機使用的“藍盾”吊艙，飛機中軸線左掛架為導航吊艙，右掛架為瞄準吊艙（美軍圖片）

在1991年的“沙漠風暴”行動期間，“藍盾”吊艙首次投入了戰鬥。它是一個由兩個吊艙組成的系統，可讓飛行員在白天或夜晚在不利的氣象條件下飛行。它提供地形跟蹤雷達（ TFR）和前視紅外，為機載火控系統提供目標信息和目標激光照射。第一個生產吊艙於1987年3月31日交付給美空軍，1986年4月形成初始作戰能力，證明了低空、夜間、複雜天氣下的精確攻擊任務是可行的。導航吊艙的主要子系統是Ku波段地形跟蹤雷達以及寬視場前視紅外傳感器，其前視紅外的視場28°×21°，並且可以將畫面投到平顯和下顯上。瞄準艙的主要子系統是另一個前視紅外（兩種模式運行：用於目標捕獲的6°×6°寬視場或用於放大的1.7°×1.7°窄視場）和激光指示器／測距儀。

改進的平顯也能顯示吊艙夜視畫面（美軍圖片）

2014年，美空軍宣佈“狙擊手”先進瞄準吊艙傳感器增強型具備初始作戰能力，其中包括對傳感器和網絡化的改進。目前正在美空軍和盟友的F-16、F-15、B-1B、CF-18、“鷂”、A-10、B-52等飛機上使用，已經交付了不少於1000套。

“狙擊手”吊艙在美軍大量裝備（美國洛馬公司圖片）四、夜視訓練

夜視儀是飛行員和地面部隊在微弱光環境下的重要工具，因此，飛行員必須學會正確使用它們。通常每個月，美軍在部分基地或者院校開展一次的12學時的進修培訓課程，包括7個內容，分別是夜間環境中眼睛生理學、夜視技術、焦點／調整程序、夜視儀演示、使用環境、幻覺以及人為因素。課程面向已經熟悉夜視鏡的飛行員，為他們提供更高級指導，使他們可以返回單位後能與新夜視鏡飛行員分享他們學到的知識。任何初次使用夜視鏡的人員都必須先參加夜視課程。新飛行員往往不清楚夜視鏡的限制因素和風險，比如會出現包括視覺疲勞和空間定向障礙。

美軍進行集中夜視培訓（美軍圖片）.專用模擬器培訓

公開報道顯示，美軍有的模擬器支持夜視夜戰的訓練，如F-16模擬器具備了訓練夜視鏡和前視紅外使用的能力。在美國位於亞利桑那州的盧克空軍基地，會專門對F-16飛行員進行了為期3周到4周的夜視鏡強化訓練，在訓練課程中，他們只接受夜視鏡的訓練。培訓內容包括基礎知識、F-16 模擬器中與高保真度 夜視鏡模擬系統集成的飛行架次，以及使用夜視鏡的實際飛行架次。夜視鏡任務具有挑戰性，需要進行嚴格、反覆的訓練。訓練包括對駕駛艙的夜間照明的適應以及熟悉夜視鏡和前視紅外的使用。戴夜視鏡會影響飛行員的深度感知能力，這些設備無法提供40°的圓形視場外的視覺，迫使飛行員不斷地從一側向另一側旋轉頭部。月光、星星和城市的燈光發出的強烈的環境光也會使飛行員失明。

夜視訓練需要使用只需佩戴標準的夜視飛行設備開始訓練，通過夜視鏡看到的圖像、儀表的以及窗外視圖均與實際環境接近。夜視訓練將圖像生成器、夜視鏡傳感器激勵源、頭部跟蹤、夜視鏡設備和相關數據庫耦集成到模擬器中。系統使用結合了紅外光譜的投影圖像，這樣通過夜視鏡後可以隱藏掉不像被看見的東西。

美軍飛行員在調試安裝夜視模塊的“聯合頭盔提示系統”（美軍圖片）五、總結

隨著空中戰場中的參戰裝備變得更加先進和複雜，夜視夜戰變得更受關注，制空權也涵蓋了制夜空權。頭戴式夜視儀如今已經非常普遍了，主要可以幫助夜間編隊飛行、視距內的目標獲取，以及可以看到激光源發射的光束用於瞄準或者與友軍協同。頭戴式夜視儀經歷多代的發展，從僅能提供夜視圖像發展到能與頭盔顯示系統相結交聯，發展到F-35的頭盔一體化設計，在護目鏡上向飛行員提供所需的關鍵信息。

夜視設備提供了一些顯而易見的好處，比如可以在低能見度的飛行條件下克服人體感應系統的侷限性，但是也帶來了一些問題。在頭盔上以附件的形式安裝夜視儀及其電源增加了頭盔的總重量，增加飛行員頸椎負擔，以及需要考慮整個頭盔重心的調整。彈射式的安全性也是不能忽視的問題，夜視儀支架帶的自動分離裝置如果失效會對飛行員彈射式造成傷害。新的一體化頭盔雖然解決了上述問題，但是定製化的週期長、成本高，並且升級困難。前視紅外在 “沙漠風暴”行動中幫助瞭如直升機飛行員戰勝了起降期間會產生的粉塵以及低能見度天氣飛行，但是，雨、霧或煙會降低系統的性能，因為紅外能量會被雜質或水蒸氣大量吸收。

使用了夜視設備後也會“失去顏色”，有兩個比較明顯的例子，一個是所有的機內彩色顯示器及燈光都會變成單色，失去了其原先顏色代表的意義或者起到的作用；另一個是會影響外界的燈光使其變成單色，如機場跑道頭紅、黃色的精密進近航道指示燈。此外，夜視設備在越黑的夜晚、地形的對比度越低，成像就會越差。在沙漠地區的夜間行動時的效果就很差，而在植被茂密或丘陵地帶使用則會效果好。

在夜視訓練方面，飛行員需要大量多次的練習才能適應。視覺疲勞狀況屬於最常見的生理經歷，持續關注質量有限的白色、綠色圖像可能令人煩躁，這似乎是可以理解的。同樣，帶上更加沉重的頭盔並且連續單調的轉動頭部也會導致一定的身體疲勞。學習夜視鏡的危險性很重要，瞭解夜視鏡的侷限可以減少部分歸因於其使用的事故發生率。

何曉驍先生已為《空天防務觀察》提供19篇專欄文章，如下表：

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（中國航空工業發展研究中心 何曉驍）

本篇供稿：系統工程研究所

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