“我們的夜視能力提供了戰(zhàn)爭(zhēng)中最大的優(yōu)勢(shì)。”——美軍巴里·麥卡弗里將軍對(duì)1991年“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)的評(píng)價(jià)。這句話是描述了具備在黑暗中或能見度不佳的情況下能開展軍事行動(dòng)能力的重要性。自“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)以來，夜視技術(shù)已取得了重大進(jìn)展，并且獲得了很多國(guó)家和地區(qū)的重視。

美空軍C-130戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)飛行員使用夜視儀（美空軍圖片）

2017年8月，中國(guó)臺(tái)灣空軍與美國(guó)簽訂了建立F-16V戰(zhàn)斗機(jī)任務(wù)訓(xùn)練中心的合同。該中心將包含四臺(tái)F-16V沉浸式任務(wù)訓(xùn)練模擬器，并且支持聯(lián)網(wǎng)訓(xùn)練。該中心將通過F-16V最先進(jìn)的航空電子系統(tǒng)來取代中國(guó)臺(tái)灣現(xiàn)有的F-16任務(wù)模擬器。值得注意的是，該中心的模擬器包括了夜視夜戰(zhàn)訓(xùn)練功能。

一、美軍重視夜視夜戰(zhàn).歷史悠久

美軍為啥敢于吹牛說他們擁有夜晚？因?yàn)槠鋸亩?zhàn)期間已經(jīng)開始初次使用夜視技術(shù)了，并在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間廣泛使用。在越南戰(zhàn)爭(zhēng)之前應(yīng)用的夜視技術(shù)都要依靠有源設(shè)備，使用大型紅外光源照亮目標(biāo)，但這種有源設(shè)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(zhàn)爭(zhēng)及以后，美陸軍開始使用了無源夜視，依靠環(huán)境光代替了額外的紅外光源，用圖像增強(qiáng)器能將光信號(hào)放大約1000倍。第一臺(tái)夜視鏡（Night-vision goggles，NVG）于20世紀(jì)70年代初引入美空軍，自誕生以來這項(xiàng)技術(shù)得到了快速發(fā)展，經(jīng)歷約三代的發(fā)展，在提高了性能的同時(shí)降低了價(jià)格。圖像增強(qiáng)器逐漸小型化、輕量化，對(duì)環(huán)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(shù)也在進(jìn)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(xì)節(jié)的圖像，對(duì)眼睛來說更自然。在某些情況下，可能會(huì)增強(qiáng)物體之間的對(duì)比度，并且能在較遠(yuǎn)的距離上看到分辨率更高圖像。綠光的波長(zhǎng)恰好落在眼睛色譜的中間，有助于提升大腦對(duì)細(xì)節(jié)和對(duì)比度的感知。目前，夜視技術(shù)已廣泛的應(yīng)用在步兵、車輛駕駛員和飛行員中，幫助他們戰(zhàn)勝黑暗。

綠、白熒光粉成像對(duì)比圖

同樣在20世紀(jì)70年代，能將物體發(fā)出的不可見紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾募t外熱像儀誕生了，并且也在武器裝備中逐漸顯現(xiàn)出重要的作用。

.出口限制盡管不同制造商采用的圖像增強(qiáng)技術(shù)有所不同，但從戰(zhàn)術(shù)角度來看，夜視設(shè)備是一種光學(xué)設(shè)備，可以在微弱光條件下進(jìn)行視覺觀察。夜視技術(shù)和原理本身并不會(huì)帶來太大變化，因此美國(guó)的出口法規(guī)不是基于某類型產(chǎn)品或某代產(chǎn)品，而是基于計(jì)算出的品質(zhì)因數(shù)（figure of merit，F(xiàn)OM）。FOM是對(duì)顯像管性能的一種抽象度量，它是由分辨率、信噪比等參數(shù)計(jì)算。從2001年開始，美國(guó)實(shí)施了一個(gè)新FOM——美國(guó)制造的FOM大于1400的夜視儀不能出口到美國(guó)以外的國(guó)家和地區(qū)。但是，美國(guó)防部國(guó)防技術(shù)安全局可以根據(jù)具體情況放寬或修改這項(xiàng)政策。二、頭戴式夜視儀.與航電系統(tǒng)不交聯(lián)的夜視儀

AN/AVS-9（ITT F4949系列）是美4國(guó)空軍和海軍空勤人員的標(biāo)準(zhǔn)夜間飛行裝備，能為飛行員提供夜視圖像。在全球34個(gè)國(guó)家和地區(qū)中有超過26000個(gè)F4949在使用。F4949夜視鏡系統(tǒng)由ITT公司（幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，該公司的夜視鏡等業(yè)務(wù)目前已被以色列埃爾比特系統(tǒng)美國(guó)公司收購）于1992年開發(fā)，并在不斷改進(jìn)，能更換不同的鏡頭和濾鏡選項(xiàng)，以及適應(yīng)各種飛行頭盔安裝架。為了滿足飛機(jī)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(tǒng)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(qiáng)取得首次技術(shù)突破。白色熒光粉產(chǎn)生的灰度圖像已被證明比傳統(tǒng)的綠色熒光粉具有許多優(yōu)勢(shì)。白色熒光粉圖像會(huì)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(duì)比度，減少了光暈，并減少了眼睛疲勞，并且與飛機(jī)夜間照明系統(tǒng)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(qū)到最黑暗的山區(qū)，白色熒光粉NVG的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的綠色熒光粉NVG。

F4949夜視儀（以色列埃爾比特系統(tǒng)美國(guó)公司圖片）

F4949系列按照是否需要彈射救生或者做大機(jī)動(dòng)動(dòng)作配備了不同的電源模塊，主要是考慮了對(duì)飛行員頭頸的保護(hù)。直升機(jī)、特種飛機(jī)等平臺(tái)使用的版本具有一個(gè)后裝式薄型電池組，改善飛行員頭部的活動(dòng)能力。該電池組使用四節(jié)AA堿性電池，可使用50小時(shí)以上。戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)等平臺(tái)使用的版本具有一個(gè)前置電池組，該電池組使用兩節(jié)1/2 AA鋰電池，可工作16小時(shí)以上。在過載為11至15倍重力加速度時(shí)會(huì)與頭盔自動(dòng)分離，保證彈射的安全。不考慮彈射時(shí)，也可以額外增加非彈射版的后置電池組，增加使用小時(shí)數(shù)。

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(duì)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(yōu)越的可靠性。目鏡的直徑25毫米，視場(chǎng)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(lián)合頭盔提示系統(tǒng)”的頭盔（美國(guó)柯林斯航宇系統(tǒng)公司圖片）

目前，美軍及其盟友已經(jīng)批量裝備了聯(lián)合頭盔顯示系統(tǒng)（JHMCS），已經(jīng)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、全彩的頭盔顯示功能。

JHMCS具有安裝在頭盔上的磁性跟蹤器，用于確定飛行員的頭部指向何處，并將該功能與頭盔護(hù)目鏡上的微型顯示系統(tǒng)結(jié)合在一起。頭部跟蹤技術(shù)使飛行員能夠根據(jù)其視線控制傳感器和武器瞄準(zhǔn)。當(dāng)飛行員視線在駕駛艙外時(shí)，JHMCS可以給飛行員提供空速、高度、目標(biāo)位置、威脅警告信息和其他信息，使飛行員可以關(guān)注儀表，放心的將視線轉(zhuǎn)移的其它區(qū)域。在攻擊地面目標(biāo)時(shí)，飛行員可以使用傳感器獲取目標(biāo)，并在頭盔顯示器上標(biāo)記出目標(biāo)的位置，顯示出武器系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)的信息。

此外，JHMCS對(duì)近距空空格斗的幫助更大，方便搜索目標(biāo)，也可以也隨著視線的移動(dòng)更換鎖定的目標(biāo)。在雙座機(jī)上，每個(gè)飛行員都使用JHMCS頭盔，彼此獨(dú)立進(jìn)行操作，并且可以了解另一名飛行員的注意力在哪。

升級(jí)夜視信息提示的“聯(lián)合頭盔提示系統(tǒng)”（美國(guó)柯林斯航宇系統(tǒng)公司圖片）

一開始，JHMCS僅支持白天顯示模塊，提供了20度視場(chǎng)的單眼（右眼）顯示器。后來，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(dòng)中提供了與白天相同的功能，在夜晚飛行任務(wù)中增強(qiáng)飛行員的態(tài)勢(shì)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制造，重量不到700克，通過四個(gè)張開的16毫米圖像增強(qiáng)管提供100°×40°的廣角夜視畫面，使用了白色熒光粉技術(shù)（美國(guó)柯林斯航宇系統(tǒng)公司圖片）

A-10C攻擊機(jī)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(guó)柯林斯航宇系統(tǒng)公司和埃爾比特系統(tǒng)公司制造，每個(gè)頭盔的成本約為40萬美元，是飛行員的主要顯示系統(tǒng)，需要為每個(gè)飛行員花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行定制生產(chǎn)。輕巧的設(shè)計(jì)具有最佳的重心和主動(dòng)降噪功能，定制的頭盔內(nèi)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(tǒng)，視場(chǎng)范圍30°×40°。對(duì)于夜間任務(wù)，HMD可直接投射到頭盔目鏡上，無需單獨(dú)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(jī)身直接瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

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(dòng)等方面的重大問題，還包括了分布式光學(xué)系統(tǒng)（DAS）向頭盔提供圖像時(shí)的延遲問題。

三、帶有紅外夜視功能的吊艙

在20世紀(jì)70年代末期，技術(shù)的進(jìn)步使得可被檢測(cè)到的可見光譜附近的熱紅外范圍擴(kuò)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(zhuǎn)換器，可將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光，輸出視頻圖像。前視紅外（FLIR）系統(tǒng)通常用于軍用和民用飛機(jī)，使用可感測(cè)紅外輻射的熱像儀進(jìn)行態(tài)勢(shì)感知。該系統(tǒng)的名稱歸因于其能夠在低光照/無光照條件下“透視”濃煙、霧、灰塵等的能力，這使其明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的環(huán)境光增強(qiáng)器，也能幫助飛行員在夜間和霧中駕駛。

F-15E戰(zhàn)斗機(jī)平視顯示器上顯示的“藍(lán)盾”吊艙前視紅外畫面（美空軍圖片）

美軍從80年代開始，先后裝備了多款帶有FLIR的吊艙，從最開始洛馬的“藍(lán)盾”（LANTIRN，“夜間低空導(dǎo)航與瞄準(zhǔn)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(jìn)瞄準(zhǔn)吊艙傳感器增強(qiáng)型（Sniper ATP-SE）和諾格公司“萊特寧”吊艙的傳感器增強(qiáng)型（LITENING-SE）吊艙。與較舊的“藍(lán)盾”相比，如今新款的吊艙在遠(yuǎn)紅外和光譜范圍內(nèi)能顯示更清晰的視頻圖像。此外，兩個(gè)吊艙都有能力將這些全動(dòng)態(tài)視頻饋送給地面部隊(duì)，從而為這些部隊(duì)提供重要的情報(bào)信息。在最新的F-35隱身飛機(jī)上，前視紅外傳感器已經(jīng)采用了嵌入式設(shè)計(jì)，在機(jī)頭安裝了AAQ-40光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（EOTS）。該系統(tǒng)在概念上類似于大型高分辨率紅外和電視攝像機(jī)，用于視覺識(shí)別和監(jiān)視地面目標(biāo)。

F-16飛機(jī)使用的“藍(lán)盾”吊艙，飛機(jī)中軸線左掛架為導(dǎo)航吊艙，右掛架為瞄準(zhǔn)吊艙（美軍圖片）

在1991年的“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)期間，“藍(lán)盾”吊艙首次投入了戰(zhàn)斗。它是一個(gè)由兩個(gè)吊艙組成的系統(tǒng)，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(dá)（ TFR）和前視紅外，為機(jī)載火控系統(tǒng)提供目標(biāo)信息和目標(biāo)激光照射。第一個(gè)生產(chǎn)吊艙于1987年3月31日交付給美空軍，1986年4月形成初始作戰(zhàn)能力，證明了低空、夜間、復(fù)雜天氣下的精確攻擊任務(wù)是可行的。導(dǎo)航吊艙的主要子系統(tǒng)是Ku波段地形跟蹤雷達(dá)以及寬視場(chǎng)前視紅外傳感器，其前視紅外的視場(chǎng)28°×21°，并且可以將畫面投到平顯和下顯上。瞄準(zhǔn)艙的主要子系統(tǒng)是另一個(gè)前視紅外（兩種模式運(yùn)行：用于目標(biāo)捕獲的6°×6°寬視場(chǎng)或用于放大的1.7°×1.7°窄視場(chǎng)）和激光指示器／測(cè)距儀。

改進(jìn)的平顯也能顯示吊艙夜視畫面（美軍圖片）

2014年，美空軍宣布“狙擊手”先進(jìn)瞄準(zhǔn)吊艙傳感器增強(qiáng)型具備初始作戰(zhàn)能力，其中包括對(duì)傳感器和網(wǎng)絡(luò)化的改進(jìn)。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(jī)上使用，已經(jīng)交付了不少于1000套。

“狙擊手”吊艙在美軍大量裝備（美國(guó)洛馬公司圖片）四、夜視訓(xùn)練.定期課程培訓(xùn)

夜視儀是飛行員和地面部隊(duì)在微弱光環(huán)境下的重要工具，因此，飛行員必須學(xué)會(huì)正確使用它們。通常每個(gè)月，美軍在部分基地或者院校開展一次的12學(xué)時(shí)的進(jìn)修培訓(xùn)課程，包括7個(gè)內(nèi)容，分別是夜間環(huán)境中眼睛生理學(xué)、夜視技術(shù)、焦點(diǎn)／調(diào)整程序、夜視儀演示、使用環(huán)境、幻覺以及人為因素。課程面向已經(jīng)熟悉夜視鏡的飛行員，為他們提供更高級(jí)指導(dǎo)，使他們可以返回單位后能與新夜視鏡飛行員分享他們學(xué)到的知識(shí)。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(fēng)險(xiǎn)，比如會(huì)出現(xiàn)包括視覺疲勞和空間定向障礙。

美軍進(jìn)行集中夜視培訓(xùn)（美軍圖片）.專用模擬器培訓(xùn)

公開報(bào)道顯示，美軍有的模擬器支持夜視夜戰(zhàn)的訓(xùn)練，如F-16模擬器具備了訓(xùn)練夜視鏡和前視紅外使用的能力。在美國(guó)位于亞利桑那州的盧克空軍基地，會(huì)專門對(duì)F-16飛行員進(jìn)行了為期3周到4周的夜視鏡強(qiáng)化訓(xùn)練，在訓(xùn)練課程中，他們只接受夜視鏡的訓(xùn)練。培訓(xùn)內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識(shí)、F-16 模擬器中與高保真度 夜視鏡模擬系統(tǒng)集成的飛行架次，以及使用夜視鏡的實(shí)際飛行架次。夜視鏡任務(wù)具有挑戰(zhàn)性，需要進(jìn)行嚴(yán)格、反復(fù)的訓(xùn)練。訓(xùn)練包括對(duì)駕駛艙的夜間照明的適應(yīng)以及熟悉夜視鏡和前視紅外的使用。戴夜視鏡會(huì)影響飛行員的深度感知能力，這些設(shè)備無法提供40°的圓形視場(chǎng)外的視覺，迫使飛行員不斷地從一側(cè)向另一側(cè)旋轉(zhuǎn)頭部。月光、星星和城市的燈光發(fā)出的強(qiáng)烈的環(huán)境光也會(huì)使飛行員失明。

夜視訓(xùn)練需要使用只需佩戴標(biāo)準(zhǔn)的夜視飛行設(shè)備開始訓(xùn)練，通過夜視鏡看到的圖像、儀表的以及窗外視圖均與實(shí)際環(huán)境接近。夜視訓(xùn)練將圖像生成器、夜視鏡傳感器激勵(lì)源、頭部跟蹤、夜視鏡設(shè)備和相關(guān)數(shù)據(jù)庫耦集成到模擬器中。系統(tǒng)使用結(jié)合了紅外光譜的投影圖像，這樣通過夜視鏡后可以隱藏掉不像被看見的東西。

美軍飛行員在調(diào)試安裝夜視模塊的“聯(lián)合頭盔提示系統(tǒng)”（美軍圖片）五、總結(jié)

隨著空中戰(zhàn)場(chǎng)中的參戰(zhàn)裝備變得更加先進(jìn)和復(fù)雜，夜視夜戰(zhàn)變得更受關(guān)注，制空權(quán)也涵蓋了制夜空權(quán)。頭戴式夜視儀如今已經(jīng)非常普遍了，主要可以幫助夜間編隊(duì)飛行、視距內(nèi)的目標(biāo)獲取，以及可以看到激光源發(fā)射的光束用于瞄準(zhǔn)或者與友軍協(xié)同。頭戴式夜視儀經(jīng)歷多代的發(fā)展，從僅能提供夜視圖像發(fā)展到能與頭盔顯示系統(tǒng)相結(jié)交聯(lián)，發(fā)展到F-35的頭盔一體化設(shè)計(jì)，在護(hù)目鏡上向飛行員提供所需的關(guān)鍵信息。

夜視設(shè)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(yīng)系統(tǒng)的局限性，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(fù)擔(dān)，以及需要考慮整個(gè)頭盔重心的調(diào)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(dòng)分離裝置如果失效會(huì)對(duì)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，但是定制化的周期長(zhǎng)、成本高，并且升級(jí)困難。前視紅外在 “沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)中幫助了如直升機(jī)飛行員戰(zhàn)勝了起降期間會(huì)產(chǎn)生的粉塵以及低能見度天氣飛行，但是，雨、霧或煙會(huì)降低系統(tǒng)的性能，因?yàn)榧t外能量會(huì)被雜質(zhì)或水蒸氣大量吸收。

使用了夜視設(shè)備后也會(huì)“失去顏色”，有兩個(gè)比較明顯的例子，一個(gè)是所有的機(jī)內(nèi)彩色顯示器及燈光都會(huì)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(gè)是會(huì)影響外界的燈光使其變成單色，如機(jī)場(chǎng)跑道頭紅、黃色的精密進(jìn)近航道指示燈。此外，夜視設(shè)備在越黑的夜晚、地形的對(duì)比度越低，成像就會(huì)越差。在沙漠地區(qū)的夜間行動(dòng)時(shí)的效果就很差，而在植被茂密或丘陵地帶使用則會(huì)效果好。

在夜視訓(xùn)練方面，飛行員需要大量多次的練習(xí)才能適應(yīng)。視覺疲勞狀況屬于最常見的生理經(jīng)歷，持續(xù)關(guān)注質(zhì)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并且連續(xù)單調(diào)的轉(zhuǎn)動(dòng)頭部也會(huì)導(dǎo)致一定的身體疲勞。學(xué)習(xí)夜視鏡的危險(xiǎn)性很重要，了解夜視鏡的局限可以減少部分歸因于其使用的事故發(fā)生率。

何曉驍先生已為《空天防務(wù)觀察》提供19篇專欄文章，如下表：

（中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心 何曉驍）

本篇供稿：系統(tǒng)工程研究所