HMD/HMS Americanos
A capacidade de "olhar e disparar" já era uma fantasia nos dias de Flash Gordon e Buck Roger. Em 1974 já era possível fazer isto na USAF. Desde 1965 a USAF testa interface homem-máquina com técnicas de "acoplagem visual" do operador e arma.
A experiência de combate da época mostrou que as aeronaves táticas, de reconhecimento, ataque e superioridade aérea tinham limitações para o piloto em termos de carga de tarefas e interface homem-máquina.
Em ambiente de alta intensidade, o piloto deve operar todas as tarefas efetivamente e precisamente. A interface bem projetada deixa a percepção e habilidade motora funcionar naturalmente. Estes fatores limitantes no disparo de armas era critico na aquisição visual de alvos e pontaria de armas.
Os EUA testaram vários HMD/S com vantagens e deficiências. A versão inicial do VCS foi usada para avaliação na USAF em 1969. A US Navy testou um sistema similar com o F-4J e F-4B. A primeira versão tampava toda visão do olho direito do piloto. Foi seguida de uma versão transparente, permitindo ver o ambiente externo. As imagens eram mostradas de tal forma que parecem focadas no infinito. Lentes colimadores fazem o foco no infinito.
As aplicações visualizadas para o VCS eram controle de tiro remoto, controle de vôo, reconhecimento, navegação, disparo de armas, e comunicações. Para vôo noturno, imagens de sensores como luz de baixa luminosidade (LLTV) pode ser mostrada superposto ao mundo real, e olhar para fora e através da estrutura da aeronave.
Um rastreador de posição da cabeça da Sperry foi testado no UH-1 e AH-1G do US Army em 1967. Foi usado como fonte alternativa de aquisição de alvos do helicóptero Cobra. A USAF testou miras mecânicas similares nos AC-130 na mesma época.
O helicóptero de ataque Cheyenne testou um sensor de posição na cabeça da Honeywell entre 1968-1969. Foi o primeiro HMS ou primeira geração. Em 1968 a USAF testou um sistema similar para navegação ar-terra e reconhecimento para adquirir alvos. Era usado para determinar coordenadas a baixa altitude e alta velocidade. O capacete tinha problemas de peso e centro de gravidade.
A segunda geração de HMS foi usado na USN no F-4B em junho de 1969. Os pilotos concluíram que podiam ter aquisição de alvos adicionais em alto "g" durante missões ar-ar. Isto resultou no programa VTAS (Visual Target Acquisition System) da MCDonnel Douglas para equipar os F-4B e F-4J.
VTAS II do USMC com as cores do esquadrão VMF(AW)-314. O HMS russo e o R-73 Archer deram uma capacidade revolucionaria em combate aproximado, mas o primeiro HMS operacional entrou em serviço na década de 70 com a US Navy e USMC nos modelos finais do F-4N equipado com o AIM-9H. O míssil Box Office foi testado no F-16C com um HMS da Honeywell que era uma versão do AVG-8 VTAS. O Honeywel AVG-8 Visual Target Acquisition System (VTAS) foi usado entre 1973 a 1979 em cerca de 500 F-4J/N Phantom II. O VTAS foi instalado nos F-4J Block 45 e 46 e nos F-4N da US Navy. Era usado para apontar sensores e mísseis em combate aproximado. Em 1969 o Sidewinder Expanded Acquisition Mode (SEAM) AIM-9H foi integrado no F-4 Phantom II, assim como apontar o radar para aquisição de alvos para o AIM-7E-2 Sparrow II otimizado para combate aproximado. Os mísseis ar-ar de primeira geração podem manobrar, mas tem envelope pequenos e curto alcance, não podendo aproveitar toda a capacidade do VTAS. O radar também tem um campo de visão relativamente pequeno e precisava de auxilio durante o combate aproximado. A mira russa comanda a cabeça de busca e o míssil pode ter trancado em qualquer alvo no campo de visão. O piloto só sabe que míssil adquiriu um alvo válido. O sistema VTAS foi abandonado por este mesmo motivo, além da falta de mísseis que aproveitassem a capacidade. O risco de fratricídio é alto pois os mísseis podiam ter adquirido um alvo amigo próximo. Uma das contramedidas dos caças americanos em exercícios com os MiG-29 alemães é disparar flares sempre que entram no envelope dos mísseis russos na tentativa de evitar que o R-73 tranque no caça americano. Já com um HMD o míssil adquire o alvo e transmite sua posição para o computador de missão que gera um símbolo no HMD indicando onde o alvo está. Se o símbolo esta sobre o alvo então o míssil adquiriu o alvo correto. O sistema é considerado acurado o suficiente para discriminar alvo de despistadores como flares.
A segunda geração melhorado do VTAS também foi testada em 1969 nos F-101 e F-106 da USAF.
Os sensores iniciais tinham retículo projetado em um vidro suspenso em frente ao olho. Em 1970 foi testado um retículo projetado no visor parabólico diretamente, eliminando a obstrução visual. Foi testado em 1972 na USAF e USN. A USN modernizou seus VTAS com este sistema nos seus F-4J.
HMD
Os sistema usados anteriormente eram simples miras montadas no capacete (HMS). Os EUA também desenvolveram mostradores montados no capacete (HMD) simultaneamente.
O conceito de HMD tem desenvolvimento diferente do HMS. Surgiu junto com o conceito de HUD do programa Army-Navy Instrumentation Program (ANIP). Em 1963 a Hughes construiu um HMD experimental. O tubo de raios catódicos (CRT) que produzia as imagens era muito grande e tinha limitações com peso do capacete, contrastes de brilho do mostrador e mundo exterior, campo de visão, qualidade da imagem, obstrução da imagem periférica, vibração, conflito entre cena vista e real e escala do mostrador.
De 1967 a 1968 a Hughes testou novos HMD junto com a USAF e USN. Era um HMD monocular e ocultava a visão em um olho. O modelo não oclusivo foi desenvolvido em 1970, com ajuste manual e brilho variável. O campo de visão era de 30 graus.
O uso de imagem virtual era uma alternativa. Em 1969, a Honeywell projetou um HMD de vidro como um HMS e campo de visão de 12,5 graus. A técnica foi desenvolvida para o US Army com campo de visão de 40 graus.
Em 1972 foi testado em vôo uma mira com retículo no visor da Honeywell. O CRT era montado na traseira e o campo de visão era de 20 graus.
Um terceiro método era lente halográfica no visor. Tem a vantagem de ter um campo de visão bem grande como 60 graus.
Um HMS/D foi considerado para o projeto AGILE e F-14. Em 1974 foi planejado para apontar o AGM-65 Maverick, AC-130, designadores laser e outras armas.
O programa Vista Sabre II usou dois F-15C com o HMS Kaiser Agile Eye Plus, Mk III, e Mk IV HMT/D e novo radar e computador de missão. O primeiro vôo foi em março de 1993 e a US Navy se junto ao programa em setembro de 1994 com o F-14 e F/A-18.
A Kaiser/Honeywell testou vários HMD desde a década de 80, como o Agile Eye sistem e o recente Visually Coupled Acquisition Targeting System (VCATS). De 1984 a 1993 foram testados o Agile-Eye em três versões. Em 1994 foi testado o Agile-Eye Mk III. Em 1995 foi testado o Agile-Eye Mk IV. O Agile-Eye Mk V de 1996 foi chamado também de VCATS. Na década de 90 a Kaiser teve auxílio da Elbit. Com a experiência a Kaiser foi pode participar, e vencer, a concorrência para o JHMCS em 1997.
Os HMD/S foram testado com armas padrões e novas armas High Off-Boresight Angle (HOBA), realizou testes de segurança, precisão, desempenho humano, apoio logístico, simbologia, conforto e preferência dos pilotos.
A USAF também testou vários HMD extrangeiros e nacionais como o Viper I e Viper IV da GEC-Marconi e o HMCS e Look and Shoot da Honeywell para disparar o Box office em 1994.
O Visually-Coupled Acquisition and Targeting System (VCATS) voou pela primeira vez em 3 de fevereiro de 1997 no F-15C com aviônicos integrados para integrar um HMD com um HUD melhorado e novo processador de sinais. O capacete era controlado com técnicas HOTAS e painel frontal do HUD. A US Navy adotou o VCATS e chamou o sistema de entrada e saída de dados de "Digitrak". O VCATS permitiu realizar testes em campo ao invés de simuladores.
O VCATS foi projetado para ser um HMD diurno e usar o sensor noturno Panoramic Night Vision Goggle HUD (PNVG-HUD).
A USAF testou o Visually Coupled Acquisition and Targeting System (VCATS) da McDonnell Douglas/Kaiser/Smiths Industries em outubro de 1996 com o F-15C e vario protótipos de mísseis off-boresight. O VCATS era um demonstrador de tecnologia para o JHMCS.
O VCATS foi usado para testar novas tecnologia como interface do piloto, simbologia e novo CRT. O VCATS tinha um sistema de desconexão rápida (Quick Disconnect Coupler - QDC) para ejetar o HMD do capacete antes da ejeção do piloto. A interface podia de alto brilho diurno para noite com baixo brilho.
Em alto "g'', ou 9g, a maioria dos pilotos não consegue olhar 90 graus para cima e 60-80 graus é o normal. O VCATS introduziu o ''high-g cue points'' ou ''uplook reticles'' acima do display normal. Enquanto a cabeça do piloto se move para trás e para o lado do alvo rastreado, o sistema automaticamente seleciona a reticula da esquerda ou direita, permitindo que o piloto aponte o sensor do míssil ou radar no alvo com menos movimento da cabeça.
A simbologia do VCATS é similar ao HUD. Os testes de simbologia foi feito com 12 pilotos dos EUA, Reino Unido e Suécia no simulador do F-16 em um domo fixo com campo de visão de 150. Os gráficos eram projetados no domo. Os testes mostraram que o alvo está fora do campo de visão do HUD na maioria das manobras táticas. O VCATS monocromático foi considerado pior que o colorido.
Detalhes do VCATS. O VCATS foi testado no F-15C em outubro de 1996. A experiência com o VCATS foi usada para testar o JHMCS. Os pilotos de testes do JHMCS voaram com VCATS antes para ganhar experiência.
O VCATS foi testado em disparos de mísseis HOBA (High Off-Boresight Angle).
O F-16 Vista testou um HMD e reconhecimento de voz. O teste avaliou conforto, campo de visão e simbologia. O HMD tinha campo de visão de 20 graus. Os testes mostraram que um campo de visão de 30 graus é aceitável e 40 graus é apenas um pouco melhor. A latência da mudança de simbologia é importante e acima de 30 milisegundos atrapalha. A acima de 100-200 milisegundos causa náusea. Ruídos no mecanismo do HMD distraia os pilotos. Um HMD binocular era melhor que o monocular que foi considerado desconfortável. A precisão era importante para trabalhar com referencia no solo operando junto com o INS/GPS e sistema digital de terreno (DTS).
Os testes mostraram que os pilotos adquiriam o alvo mais fácil, rápido e em um maior ângulo fora no nariz comparado como HUD. O HMD era usado para apontar sensor com cabeça e ajuda a adquirir alvos detectados pelo sensor. Podia aumentar a consciência da situação durante manobras violentas e sem precisar usa-las.
A McDonnel Douglas recebeu um contrato de US$11,7 milhões em 2001 para instalar o HMD Strike Helmet 21 no F-15E para apontar armas. O trabalho deve terminar em 2005. O Strike Helmet 21 iniciou como um programa para demonstrar e validade melhorias em caças multifuncionais, aumentar a capacidade de sobrevivência e consciência da situação em todos ambientes e conseguir destruir o alvo na primeira passada contra alvos em terra com capacete. Será um HMD de duas vias que mostra dados e indica dados. Com o uso de conceitos HOTAS, o piloto pode olhar o alvo e designar sem apontar a aeronave ou sensores. Poderá ser usado para caçar mísseis balísticos. A capacidade inclui datalink e transferencia de vídeo, conceitos de simbologia avançada e identificação de combate. Adaptará a tecnologia do VCATS para missões de ataque e apontar sensores e armas como o LANTIRN e Maverick. O SH-21 usará um PNVG-HUD avançado.
Helmet Mounted Display System
O F-35 será equipado com o HMDS (Helmet Mounted Display System) binocular colorido produzido pela Boeing, BAe System, Lockheed Martin e VSI. O projeto custará entre US$200-400 milhões. Metade deverá ser repassado para a Elbit. A VSI já recebeu contrato em 2003 de US$84,6 milhões para fase de desenvolvimento e demonstração e produção inicial. Devem ser produzidos pelo menos três mil HMDS.
O F-35 não terá um HUD. O Piloto irá usar o HMDS em missões usado missões ar-ar, ar-solo e para pouso em mal tempo. O HMDS tem capacidade de visão noturna e através do piso como imagens digitais fornecidas pelos sensores DIS. Com a presença de ameaça de laser a cabina poderá até ser obscurecida. Sem o HUD haverá mais espaço para mostradores multifuncionais ou maiores.
O HMDS tem duas partes. Uma é o equipamento pessoal do piloto e se ajusta a cabeça. A outro é parte dos aviônicos.
O HMDS poderá ser usado de dia a noite. O HMDS poderá ser o primeiro passo para o projeto de caças sem HUD. Sem HUD engenheiro podem projetar cabinas menores, mais leves com caça sendo projetado em torno do HMD. O JSF não terá um HUD e sim um HMD de terceira geração. Com campo de visão maior, mostrador binocular, fonte de imagem digital e NVG integrada mostrando todos dados do HUD. O HUD poderá ser backup e para disparar o canhão e armas não guiada.
Um piloto de F-35 equipado com um HMDS.
Versão
mais moderna do HMDS.
Nova
geraão do HMDS.
Próxima
Parte: JHMCS
Atualizado em 14 de Setembro
de 2007
2004-2007
©Sistemas de Armas
Site criado e mantido por
Fabio Castro
| Opinião |
Fórum - Dê a sua opinião
sobre os assuntos mostrados no Sistemas de Armas
Assine a lista para receber informações
sobre atualizações e participar das discussões enviando
um email
em branco para
sistemasarmas-subscribe@yahoogrupos.com.br