“驭偶师”作战编队——未来隐身战斗机作战方式与驾驶方式的设想

原创观点

座舱设计· 比赛· 未来战争

5赞|1评论|689人气|0收藏|2022-03-16 14:47:19

附件一、未来空战具体场景设计

1.具体场景设计：

未来203X年XX日，我方舰艇雷达发现疑似A方飞机进入我方领空（争议地区），推断为一架新型超音速隐身战斗机（下称“敌方主机”）携两架无人僚机（下称“敌方僚机A/B”）。

我方派由甲机场派出两架新型超音速隐身战斗机（下称“我方主机一号/二号”），由乙机场派出四架无人僚机（下称“我方僚机1/2/3/4号”），在预测遇敌区外组成两队“驭偶师”编队。

2.场景分析：

场景设计为较为可能发生的边境袭扰。其中甲机场为设施全面的军用机场，我方主机在此部署、训练；乙机场为低级别机场，主要部署对硬件需求更低的无人僚机。乙机场距离边境更近，方便飞行速度更慢的僚机提前部署。

4.敌我力量分析：

我方“驭偶师”编队能力较为均衡，因为搭载先进的遥控技术（大气激光技术、数字孪生技术、超声波触觉模拟技术），我方僚机可以拓宽我方编队的雷达视野，也可以作为极具攻击性的前锋，凭借优秀的机动性直接与敌方编队对抗。而敌方编队中，僚机的主要作用是主机携带的弹仓，必须在敌方主机的庇护下生存。

5.具体战斗流程：

12:00	我方舰艇雷达发现疑似A方飞机进入我方领空（争议地区），我被动应对。
12:05	我方4架僚机在乙机场起飞。以1.2马赫巡航速度飞往目标空域。	速度慢，响应速度快的僚机优先升空，主机靠更快的巡航速度追赶。
12:10	我方2架主机在甲机场起飞，以2马赫巡航速度飞往目标空域。（A,B机场相聚200公里）	速度慢，响应速度快的僚机优先升空，主机靠更快的巡航速度追赶。
12:25	主机僚机组成编队，大气激光通讯链接成功。
12:28	组成搜寻编队，进入指定区域丙岛上空搜寻。
12:35	机长结合舰艇雷达，推测敌方机型	结论：敌方主机，隐身性能很强，但是随行两架僚机性能较弱。在敌方雷达优于我方雷达的情况下，敌方可能会优先发现我方。
12:38	敌方视角：【敌方主机征测到我方僚机22号，敌方主机及僚机B改变飞行轨迹（主机剧烈向上爬升），僚机A继续作为诱饵沿着既定轨迹前行】
12:40	我方僚机3号发现敌方僚机A。我方主机一号机长切入我方僚机3号控制，我方主机二号做出迎战部署，根据相关情报，推断出敌方主机和僚机B的存在。机载AI根据僚机A位置推断出其主机和僚机大致方位。	两架主机的机长负责通过数字孪生操控距离危险区最近的僚机，副机长负责操控主机规避到较为安全的区域。（一号机通过桥连接控制3号机）
12:43	主机一号机长控制下，僚机4号保持距离探测敌方主机
12:43	僚机4号发现敌方僚机B。高危险区缩小，大致确定敌方主机位置。	通过机载AI，结合敌方编队信息和僚机位置，计算出敌方主机位置。
12:43	确认可以开火后，僚机4号向僚机A，僚机3号像僚机 B发射daodan（均由僚机3号制导）。	“A射B导”防止僚机3号暴露。
12:43	敌方僚机A，B被火控雷达照射，僚机A,B在敌方主机雷达指引下同时向僚机4号发动反击。
12：44	战斗结果：僚机4在主机一号机长的操控下通过剧烈机动成功规避daodan敌方僚机A，B被成功击落；由于敌方主机的火控雷达暴露，敌方主机加速逃逸，抛弃副油箱。	敌方主机首战中失去远程作战能力，加速逃逸。

附件二：操作手势及座舱设计

一、超声波模拟触觉操控系统

1.操作原理

该系统的原理为：当使用者用手去触摸虚拟三维物体时（图1.1.1），手势识别系统通过激光点阵和图像识别等方式，识别出手势和空间位置（图1.1.2），在计算机中模拟出人手模型以及人手与虚拟三维物体的接触点（图1.1.3），再接着利用超声波阵列发出声波，在人手的与虚拟三维物体接触的位置产生声辐射压力，使使用者产生触摸到实物的触感（图1.1.4）。另外，通过超声波发生器改变频率等方式，可以模拟出不同摩擦力的触感。

图 1.1.1 透过AR眼镜看到手触摸到虚拟球体

图 1.1.2 利用激光点阵识别手的位置

图 1.1.3 计算机中模拟出人手模型以及人手与虚拟三维物体的接触点

图 1.1.4 在人手的与虚拟三维物体接触的位置产生声辐射压力，

使使用者产生触摸到实物的触感

2.操作手势（概念图）

图1.1.6在AR中查看资料（手势）

图1.1.7飞行员在使用AR查看资料时的视角（概念图）

图1.1.8在屏幕上点选（手势）

图1.1.9飞行员在屏幕上点选（黄色点为光标）

图1.1.10上翻手掌，旋转-切换视角（手势）

图1.1.11飞行员通过手势切换视角（概念图）

图1.1.12飞行员在AR视角下使用虚拟操纵杆操纵飞机（概念图）

二．座舱设计

1.功能部件

超声波模拟触觉操控系统处于驾驶员左手位，是一个椭球形凹槽，内部布满超声波阵列（图中黑色圆点），前后各有一个用于识别手势的红外点阵激光（图中荧光绿色圆球）。

图1.3.1 超声波模拟触觉操控系统

图1.3.2手柄

右侧手柄如图1.3.2所示，基本保留过去右手手柄的使用方式，按键包括：武器释放，两级触发器，AP覆盖，扩大FOV按钮，显示管理开关，目标管理开关。

图1.3.3头盔

头盔显示器如图1.3.3所示,参考了美国F-35的头盔，内部集成了AR成像系统，用来为驾驶员提供三位的立体雷达。设备包含头盔、显示器和吸氧设备。

2.内部布局

图1.3.4内部布局

如图所示，机舱内为前后双座（图2.3.4只显示前座），驾驶员左手在超声波触觉模拟器中控制虚拟操纵杆或利用手势对面前的屏幕进行操作，右手控制实体操纵杆。驾驶员面前屏幕支持触屏，但不再支持平视显示，所有平视显示功能都由头盔上的AR显示取代。

3.四视图

图1.3.5四视图

附件三：参考文献

[1] 康中将. 大气激光通信超奈奎斯特系统的信道容量及相位恢复算法[D].兰州理工大学,2021.DOI:10.27206/d.cnki.ggsgu.2021.001230.

[2] Hafez, W. (2020). Human Digital Twins: Two-Layer Machine Learning Architecture for Intelligent Human-Machine Collaboration. T. Ahram, W. Karwowski, A. Vergnano, F. Leali, & R. Taiar , Intelligent Human Systems Integration 2020 (P.627–632). Springer International Publishing.

[3] 孟伟杨远林臧家瑶鲁仁全 .一种人-机集成的数字孪生系统及其构建方法：中国，113687718 [P].2021.11.23

[4] Yoren Gaffary, David Antonio Gomez Jauregui, Jean-Claude Martin, Mehdi Ammi, "Gestural and Postural Reactions to Stressful Event: Design of a Haptic Stressful Stimulus", Affective Computing and Intelligent Interaction (ACII) 2015 International Conference on, pp. 988-992, 2015.

[5]Hamilton j d; Gunalan n a; Elhadad a; Brummel n e; Delmer d; Hodgson s. Method and system for the generation and management of tactile commands for tactile sensation：US, 037222 [p].2021-12-16.

[6] 阳佳，代京，王琳娜，王立伟，袁本立，王振亚，宋盛菊，雍颖琼邵秋虎，海尔翰，程奇峰，李旗挺，刘冬杜，立超，潘健。基于隔空手势和超声波触觉反馈的多无机操控系统及方法：中国，109634300 [P].2019. 04. 16

[7]于帆. 超声波触觉反馈关键技术研究[D].吉林大,2021. DOI:10.27162/d.cnki.gjlin.2021.007065.

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