Exhibidores de cascos HMD
As pantallas HMD deben deseñarse para ser fáciles de usar e manter. Non precisaban regular
reparación ou mantemento. Ademais, deben estar equipados cun módulo para a montaxe rápida de lentes de visión nocturna.
Anteriormente, un casco de aviación era só unha protección para a cabeza do piloto. Na actualidade, grazas ao uso de pantallas de casco, tecnoloxías modernas para o seguimento dos movementos da cabeza e a miniaturización de compoñentes electrónicos, o casco converteuse nun asistente indispensable para o piloto durante as batallas aéreas e os ataques contra obxectivos terrestres. As pantallas montadas no casco contribuíron á eficiencia dos pilotos, como nas pasadas pantallas HUD.
As pantallas montadas en casco (HMD) utilizadas en avións e helicópteros de ataque son un desenvolvemento lóxico do concepto de mira reflex-gyro e, máis tarde, da vista HUD.
As primeiras vistas primitivas HUD (Head-Up Display) apareceron en avións de combate (por exemplo, bombardeiros Blackburn Buccaneer ou cazas BAC Lightning) a finais dos anos 50. Aínda non mostraron parámetros de voo como altitude, velocidade, dirección ou ángulo de ataque. Pola contra, eran miras avanzadas conectadas a estacións de radar a bordo que axudaban a rastrexar o obxectivo e mostrar a súa posición prevista. A principios da década de 70, os ILS foron introducidos en servizo na aviación de caza, mostrando a gama completa de parámetros de voo (incluíndo a posición da aeronave no espazo e o grao de sobrecarga), así como información sobre os tipos e composición de armas.
Grazas ao HUD, o piloto teoricamente xa non tiña que mirar periódicamente desde a observación do ambiente ata o panel de instrumentos a bordo, porque toda a información importante mostrábase ante os seus ollos. Grazas ao HUD, os pilotos de caza podían concentrarse plenamente en manobrar o combate e observar o espazo detrás do avión. A partir de agora, o HUD pódese chamar con éxito non tanto un visor como unha pantalla de datos transparente. Un dos primeiros cazas en recibir un HUD multifuncional foi o estadounidense Grumman F-14A Tomcat.
Non obstante, o HUD aínda seguía sendo unha especie de mira "ríxidamente" vinculada á aeronave. O piloto tivo que manobrar todo o avión e manter ao inimigo "á vista" antes, durante e despois de disparar mísiles aire-aire, especialmente aqueles guiados por datos de radar. O seguinte paso foi "desconectar" o HUD da aeronave, para que o piloto mantivese a vista diante dos seus ollos todo o tempo e non mirase só ao longo do eixe lonxitudinal da aeronave.
En 1962, a Hughes Aircraft Company desenvolveu o "Electrocular", que é un sistema de cinescopio de televisión (tubo de raios catódicos, CRT) unido a un casco de avión. O sistema era unha man bastante masiva cun monóculo colimador colocado diante do ollo do piloto, sobre o que se proxectaba unha imaxe de televisión. A mediados dos anos 70, Honeywell Corp. desenvolveu esta idea desenvolvendo un buscador de tubos de raios catódicos chamado VTAS (Visual Targeting Acquisition System). A mira podería montarse nun casco de aviación ARN-6 normal. A imaxe da vista "virtual" foi proxectada sobre un delgado monóculo colimador transparente (vista) situado diante do ollo do piloto. Era un deseño moito máis lixeiro e cómodo que o Electrocular.
As pantallas HMD son especialmente útiles cando se rastrexa un obxectivo cos vehículos "apagados"
apuntando" cando o obxectivo non está directamente diante da aeronave. A información do obxectivo móstrase na viseira do casco en forma de símbolos que están sempre no campo de visión do piloto. Grazas a isto, pode concentrarse facilmente en manobrar e manexar as armas.
A Mariña dos Estados Unidos interesouse polo sistema VTAS, que o probou nos cazas F-1974 Phantom II e F-1978A Tomcat en 4-14 anos. O VTAS permitiu apuntar ao obxectivo os mísiles AIM-9 Sidewinder guiados por infravermellos. A pesar da avaliación positiva do sistema, só utilizouse experimentalmente no F-4 Phantom II.
A mira montada nun casco de Sudáfrica converteuse na primeira vista montada nun casco que non só entrou en servizo, senón que tamén pasou o bautismo de lume. Foi desenvolvido nos anos 70 por Denel Optronics e semellaba estruturalmente ao sistema VTAS estadounidense. O HMS debía operar con mísiles aire-aire Kentron V3B Kukri guiados por infravermellos. O tándem HMS-Kukri entrou en servizo cos cazas Mirage F1AZ da Forza Aérea Sudafricana (SAAF). Cando en 1981-1982 houbo un chamado. guerra fronteriza con Angola, isto deu vantaxe aos pilotos da SAAF nos enfrontamentos cos cazas MiG-21 angolanos.
A experiencia americana co sistema VTAS e, sobre todo, as vitorias da Forza Aérea Sudafricana non pasaron desapercibidas ao outro lado do Telón de Ferro. Os novos cazas MiG-29 soviéticos están equipados cun sistema de mira integrado OEPS-29, que consiste nun termómetro cun telémetro láser e un sistema de guía montado no casco "Shchel-3UM" cunha mira colimadora NVU-2M. O visor ten forma de monóculo situado diante do ollo dereito do piloto. O complexo Schel-3UM permítelle indicar obxectivos aéreos aos mísiles aire-aire R-73 ou R-60. A adopción a mediados dos anos 80 dos cazas MiG-29 co sistema Shchel-3UM serviu como "cubo de auga fría" e acelerou o desenvolvemento dos sistemas BGS en Occidente.
A pesar do feito de que nese momento non se introduciu un sistema de puntería montado no casco no equipamento dos cazas nos Estados Unidos, tal sistema implementouse con éxito para helicópteros de ataque. A mediados dos anos 80, entraron en servizo os helicópteros de ataque AH-64A Apache co sistema de observación montado no casco Honeywell M142 IHADSS (Integrated Helmet And Display Sight System). O casco está equipado cun monóculo situado diante do ollo dereito do piloto, sobre o que se proxecta un cinescopio. O monóculo ten un campo de visión de 40° horizontal e 30° vertical. IHADS está interconectado co sistema TADS/PNVS, é dicir. cabezas de orientación frontal e navegación do helicóptero. A imaxe das cabezas TADS / PNVS proxéctase sobre un monóculo, tanto durante o día en monocromo como pola noite - imaxe térmica.
As ojivas TADS/PNVS están ligadas aos cascos IHADS do piloto e artillero AH-64 Apache de tal xeito que "seguen" os movementos da cabeza. Do mesmo xeito, o casco do artillero está emparellado cun canón de cuberta M230 de 30 mm, que "segue" o movemento da súa cabeza. O sistema IHADSS demostrou ser un deseño moi exitoso e estableceu un alto estándar para os fabricantes de pantallas HMD deseñadas para helicópteros de combate en movemento.
A evolución dos sistemas HMD
As primeiras pantallas dos cascos HMD foron tubos de raios catódicos (CRT) en miniatura montados nun casco que proxectaban unha imaxe sobre unha mira de punto vermello en forma de monóculo, que normalmente estaba situada diante do ollo dereito do piloto. A vista mostraba círculos de calibración ou unha cuadrícula, e posiblemente tamén información sobre a adquisición do obxectivo por radares aerotransportados e ojivas de mísiles aire-aire guiadas por infravermellos. A imaxe proxectada tiña que "seguir" con precisión os movementos da cabeza do piloto sen demora.
Para iso desenvolvéronse sistemas especiais de posicionamento, instalados na cabina e no casco do piloto, que permiten determinar con precisión a posición relativa da cabeza do piloto en relación á aeronave. Os sistemas de detección de movemento da cabeza piloto poden usar sensores infravermellos (posicionamento óptico), sensores electromagnéticos ou sensores ultrasónicos. Tamén se utilizan sistemas híbridos, por exemplo, sistemas ópticos inerciales. Os sensores de posición deben montarse no casco e na cabina, e a súa instalación require moitas veces un mapeo coidadoso da cabina.
Na década de 90, desenvolveuse un sistema para proxectar todos os datos que mostran os visores HUD nun monóculo, así como símbolos tácticos completos para axudar a rastrexar e marcar obxectivos aéreos e terrestres. O piloto, onde queira que mirase, sempre podía ver de forma transparente a imaxe completa formada polo HUD. O sistema aparentemente desactiva a imaxe ao ver o HUD real para evitar a superposición de imaxes.
Un dos principais factores que acelerou o desenvolvemento e implementación dos sistemas HMD foi a adopción por parte das forzas aéreas de moitos países de mísiles aire-aire de manobra de HOBS (High Off-Boresight) de curto e medio alcance. Os mísiles como o AIM-9X, MICA ou ASRAAM teñen motores de vectorización de empuxe que lles permiten cambiar rapidamente de dirección ata 180° despois de ser disparados. As pantallas montadas no casco permiten ao piloto indicar obxectivos nun acimut de 80°–90° a cada lado do eixe lonxitudinal do caza, maximizando así a manobrabilidade dos mísiles HOBS.
Co desenvolvemento das pantallas de cristal líquido, a tecnoloxía CRT abandonouse en favor das pantallas LCD en miniatura, LCOS, 3LCD ou DLP. A imaxe mostrada é xerada por díodos emisores de luz ou diodos emisores de luz orgánicos - OLED. Estas tecnoloxías fixeron posible mostrar imaxes en alta resolución, o que abriu o camiño para conectar miras e cabezas optoelectrónicas con HMD. O piloto podería ver no casco as imaxes de vídeo proporcionadas por diversas fontes en tempo real. O seguinte paso foi o uso da tecnoloxía de visualización de imaxe en imaxe. Isto permítelle abrir ventás ampliadas ou previsualizar imaxes de fontes externas.
