350 milionów USD za hełmy dla pilotów F-35

Dowództwo morskich systemów lotniczych z bazy Patuxent River w stanie Maryland (Naval Air Systems Command at Patuxent River Naval Air Station) złożyło zamówienie na hełmy trzeciej generacji (a właściwie na nahełmowy system zobrazowania HMDS - Helmet Mounted Display System) pilotów samolotów F-35 Lightning II w zakładach Lockheed Martin Corp. Aeronautics w Fort Worth w Teksasie. Zamówienie to dotyczy dostarczenia do grudnia 2020 r. dwunastej, trzynastej i czternastej partii tych urządzeń, które zostały opracowane przez konsorcjum VSI (Vision Systems International) z San Jose w Kalifornii, założone przez firmy: Collins Aerospace z Cedar Rapids (w stanie Iowa) i Elbit Systems of America z Fort Worth (w stanie Teksas).

Samolot F-35 jest to pierwszy taktyczny myśliwiec od lat pięćdziesiątych, który nie posiada tradycyjnego wskaźnika przeziernego HUD. Nawet w przypadku najnowszych wersji amerykańskich samolotów F-16, gdzie informacje o celach są cyfrowo zobrazowane na nahełmowym wizjerze JHMCS (Joint Helmet-Mounted Cueing System), dane dotyczące samego lotu są przekazywane pilotom poprzez oddzielny wizjer HUD.

Urządzenie kupowane dla samolotów F-35 jest tak naprawdę systemem zobrazowania sytuacji wewnętrznej (samolotu) i zewnętrznej dla pilota. Jest on w istocie połączeniem wyświetlacza HUD (head-up display), z wyświetlaczem montowanym na hełmie, z wizjerem systemu obserwacji nocnej oraz z monitorem zobrazowania zintegrowanej sytuacji taktycznej.

Pozwala on pilotom na optymalne, szybkie i proste wykorzystywanie uzbrojenia, utrzymanie zaawansowanej orientacji przestrzennej (m.in. poprzez możliwość wirtualnej obserwację powierzchni ziemi przez kadłub samolotu) przy jednoczesnym ciągłym monitorowaniu danych z sensorów pokładowych (lub informacji z sensorów zewnętrznych przekazanych poprzez systemy transmisji danych) oraz krytycznych informacji o locie. Na wizjerze hełmu wyświetlana jest bowiem również prędkość pozioma, prędkości wznoszenia, kurs, wysokość, informacje o celowaniu i ostrzeżenia - bez względu na to, w którą strone skierowana jest głowa.

Dodatkowo pilot nie patrząc na inne ekrany ma pełną świadomość sytuacyjną (także w odniesieniu do celów pozahoryzontalnych), cały czas zachowując dużą kontrolę nad tym, jakie symbole i informacje są wyświetlane w jego polu widzenia. Najczęściej wprowadzanie zmian nie jest jednak potrzebne, ponieważ poszczególne elementy zobrazowania zostały wybrane na bazie doświadczeń i rad uzyskanych bezpośrednio od pilotów (przykładowo symbol trójkąta oznacza cel, a czerwony trójkąt oznacza inny samolot, co wyróżnia je od pozostałego zobrazowania i ułatwia ich rozpoznanie podczas misji).

To dwuokularowe pole widzenia ma wymiary 30 na 40 stopni. Przy czym w czasie działań nocnych nie ma potrzeby stosowania osobnych gogli noktowizyjnych, ponieważ informacja z zewnątrz jest cały czas przekazywana na wizjer pilota. Jest to możliwe ponieważ system rozproszonej apertury DAS (Distributed Aperture System) w samolotach F-35 przesyła obraz w czasie rzeczywistym z sześciu kamer na podczerwień zamontowanych wokół samolotu (co np. pozwala pilotom na wirtualną obserwację przestrzeni „poprzez” kadłub). Informacja w nocy może być również przekazywana do hełmu ze zintegrowanej kamery.

Taki sposób zobrazowania jest możliwy dzięki wykorzystywanemu w systemie HMDS urządzenia śledzącego HTU (helmet tracker/transmitter unit), które cały czas wskazuje położenie hełmu, zapewniając, że obraz z kamery i inne wyświetlane dane odzwierciedlają linię widzenia pilota LOS (line-of-sight).

Dzięki temu pilot, cały czas prowadząc obserwację, może wyznaczać cele, weryfikować je korzystając z danych otrzymanych od systemu bojowego myśliwca oraz celować bronią (zarekomendowaną przez system) patrząc tylko na atakowany obiekt. Wszystko to daje mu od razu przewagę taktyczną i to zarówno w dzień, jak i w nocy. I być może dlatego cały system hełmu HMDS (Helmet Mounted Display System) jest często określany jako „środowisko pracy pilota”.

Wymaga to jednak, by każdy kask (wykonany z włókna węglowego oraz kevlaru) był obrabiany w 3D, aby dopasować go wraz z wyświetlaczem indywidualnie do każdego pilota (podobnie jak dopasowuje się w zakładzie okulistycznym standardowe okulary korekcyjne). Samo dopasowanie jest trwającym dwa dni procesem, w którym wykonuje się szereg pomiarów i regulacji, włącznie ze skanowanie laserowym głowy pilota (w celu ustalenia położenia źrenicy i określenia rozmiaru hełmu). Dzięki temu dopasowuje się położenie wyświetlacza do rozstawu i wysokości położenia źrenic pilota. Podobne działania realizuje się już po złożeniu hełmu, tak by np. poprzez regulację wyświetlić najważniejsze elementy zobrazowania w optymalnej lokalizacji do linii widzenia pilota LOS.

W początkowej fazie dopasowania przycinane są również osłony oraz wkładki, tak aby hełm był odpowiednio dopasowany do kształtu czaszki pilota. Jest to konieczne nie tylko ze względu na wzrok, ale również by nie zmieć środka ciężkości siedzącego pilota. Tym bardziej, że poza systemem zobrazowania HMDS na hełmie zamontowana jest jeszcze m.in. końcówka aparatury tlenowej, słuchawki systemu łączności (z aktywną redukcję hałasu ANR - Active Noise Reduction) oraz dwie zewnętrzne, nasuwane osłony: przeciwsłoneczna i zabezpieczająca przed szkodliwym promieniowaniem laserowym (wykorzystywana np. podczas lotu na niskich wysokościach) – również stanowiące obciążenie. Pomimo tego hełm jest według producenta stosunkowo lekki, a dzięki indywidualnie dopasowywanej wyściółce również wygodny, zmniejszając zmęczenie pilota. Zapewnia też wymagane bezpieczeństwo podczas katapultowania (przy prędkości do 550 węzłów).

Zamówienie w koncernie Lockheed Martin trzeciej generacji systemu zobrazowania oznacza, że wraz z oprogramowaniem przechodzi on cały czas metamorfozę. Konstruktorzy zmienili przede wszystkim sam wizjer, rezygnując z wyświetlacza ciekłokrystalicznego z matrycą aktywną na rzecz wyświetlacza wykonanego w technologii OLED (z organiczną diodą elektroluminescencyjną) - znanej z najnowszych smartfonów. Wyeliminowano w ten sposób m.in. optyczny efekt rozbłysku w nocy (blooming effect), szczególnie uciążliwy dla pilotów lądujących na lotniskowcach (którzy określali to zjawisko jako „zielona poświata”).

W porównaniu do hełmu drugiej generacji wyeliminowano też odczuwalną zwłokę w wyświetlaniu zobrazowania (co w warunkach dziennych może nawet wywołać chorobę lokomocyjną) oraz jego drgania na wyświetlaczu przy drganiu płatowca. Według pilotów były sytuacje, w których obraz stawał się przez to mało czytelny i wprost uniemożliwiał wykorzystanie uzbrojenia lub zareagowanie na atak systemów przeciwlotniczych i obcych myśliwców. Poprawiono także ostrość zobrazowania podczas działań nocnych (która wcześniej była gorsza od okularowych noktowizorów) oraz usunięto zależność jakości obrazu od natężenia światła.

Takie rozwiązanie jest bardzo efektywne, ale również kosztowne. Pojedynczy hełm dla pilota samolotu F-35 może bowiem kosztować grubo ponad 400 000 dolarów. Przy oferowanych możliwościach nie jest to jednak cena wygórowana.