Casc de nit per a pilots
1991/04/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria
Una vegada conclosa la guerra freda entre l'Oest i l'Est i coneguda de prop l'experiència de la guerra calenta del Pròxim Orient, sembla que el nombre de soldats i materials dels diferents exèrcits millorarà amb qualitat. Les oficines tècniques de les indústries armamentístiques tindran un treball il·limitat, generant i aplicant avanços tecnològics. Això ha ocorregut almenys als que estan desenvolupant un casc amb pantalla per als pilots perquè els avions i helicòpters de guerra treballin de nit.
Casc amb pantalla
Quan preparen el casc per al seu ús, és clar que les guerres no seran les mateixes que abans, ja que a la nit actuaran com durant el dia. La persona, no obstant això, no és la que veu en si mateixa al niktalope o a la nit, i aquesta ceguesa de les tenebres ha de desaparèixer artificialment.
Un altre problema és la manera d'informar el pilot. La persona ha d'informar-se, assimilar-se i actuar en conseqüència. El pilot d'helicòpter, per exemple, s'il·lumina amb llum vermella en l'aire i comença a sonar una alarma per la detecció de canons antiaeris en la terra. El pilot deu llavors realitzar els seus càlculs per a saber si aquests canons es troben a l'altura del seu camí. La informació així facilitada, per tant, no és eficaç perquè el pilot necessita molt temps per a prendre decisions. Però si se li aplica impressionat sobre la vista del camí que realitzarà la informació, el pilot no perdrà temps interpretant el senyal.
Aquest tipus de presentació sintètica s'utilitza en l'actualitat amb freqüència en avions comercials. Ja que van començar a col·locar les pantalles de visualització, els pilots poden veure en la mateixa pantalla el recorregut de l'avió, el futur i l'estat meteorològic. La informació proporcionada per la pantalla del radar per a saber si entrarem o no a una zona de tempesta no fa falta realitzar càlculs i les decisions es poden prendre abans.
En l'actualitat, en l'àmbit militar es pretén col·locar la pantalla pilot en el seu propi casc i en això es troben, entre altres, les següents cases: GEC Avionics a Gran Bretanya, Sextanto Avionique a França, Elbite a Israel i Honeywell i Kaiser Electronics a Amèrica del Nord. Tots ells tenen objectius comuns, però es basen en tecnologies molt diferents. Es tracta, en definitiva, de situar-se en el casc de la pantalla pilot, però per a això col·laboren experts en diferents àmbits de la ciència: òptics, electrònics, mecànics, psicòlegs, fisiòlegs i ergonòmics.
Objectius del casc amb pantalla
Per a aquells que vulguin crear un casc visualitzador, l'objectiu és triple: poder veure-ho a la nit, facilitar la navegació aèria i apuntar-se a ull.
Per a veure-ho de nit se li donarien les imatges preses pels captadors optrónicos, els captadors d'infrarojos o les càmeres de televisió que milloren la intensitat lluminosa.
Per a facilitar la navegació aèria, sobre les imatges paisatgístiques es projecten altres figures sintètiques (línies) que permeten al pilot portar l'avió pels camins o túnels, localització dels canons antiaeris o míssils de l'enemic, etc. es mostra. Les posicions potencialment perilloses dels enemics apareixeran en la pantalla en forma de globito. La seva grandària i volum dependran del risc. En qualsevol cas, el pilot mai accedirà a la zona d'aquests volums a causa del risc de mort.
Per a aconseguir apuntar visualment les armes, mitjançant el casc el pilot podrà marcar un objectiu aeri o terrestre al sistema de guiat del míssil movent els ulls i aquest es prepararà automàticament per a arribar al punt assignat.
A França la casa Sextanto Avionique va començar a investigar aquest casc fa uns vint anys i sembla que el primer model es traurà en 1995, juntament amb l'helicòpter de guerra Tigre, que els francesos, britànics i alemanys volen treure junts.
En general, tots els cascos amb pantalla que s'estan desenvolupant actualment són similars. Les diferències es deuen a la forma en què cadascun detecta el moviment mental del pilot.
Estructura del casc
Atesa l'estructura del casc, es distingeixen dues parts principals: l'armadura i la part òptica. L'armadura porta visera pegada. La seva missió és protegir al pilot dels raigs làser encegadors dels enemics. L'armadura pesa 1,6 quilos en total. Quant a l'aspecte òptic, es vol aconseguir un màxim de 0,6 quilos. Així, el pes total dels cascos ascendiria a 2,2 quilos. El casc sol ser utilitzat pel pilot durant dues o tres hores i és convenient que sigui lleuger d'una banda i que el centre de gravetat del casc coincideixi amb el centre de gravetat del capçal. El casc ha d'estar perfectament fixat al cap.
Com subministrar imatges
Les imatges que apareixen en el casc arriben per dues vies, com ja s'ha indicat anteriorment. Les imatges del paisatge són emeses per captadors termogràfics (infrarojos) i cambres d'intensificació lumínica (càmeres de televisió de baix nivell de llum). Els primers es col·loquen normalment fora de la cabina (en l'extrem de l'helicòpter o sobre l'eix del rotor) per ser massa pesats per a la seva col·locació en el propi casc. Els segons, tant en l'exterior com en el propi casc (enfront de les orelles a cada costat). La segona via de subministrament d'imatges és el creador de símbols. La seva funció és elaborar imatges sintètiques i superimpresionarlas en imatges paisatgístiques.
Les càmeres de televisió de baix nivell de llum per a obtenir imatges paisatgístiques presenten barreres. No detecta riscos ocults, com el soldat a peu amb míssils o la bateria de canons ocults en el bosc. En aquest cas, per tant, es recomana l'ús de captadors d'infrarojos. No obstant això, les imatges obtingudes amb la càmera de televisió són millors, perquè nosaltres estem més acostumats a veure el paisatge així.
No obstant això, el més important és que tant en un sistema com en un altre siguin imatges a escala 1/1. Les imatges han de presentar-se sense deformar-se i com normalment veu l'ull del pilot. Si es vol veure un punt concret de paisatge a major escala, lògicament es pot canviar d'escala, però la decisió de realitzar aquesta operació és del propi pilot.
Funcionament del casc
Indicarem com funciona el casc. Les imatges recollides en els captadors exteriors s'emporten fins a un mini tub de raigs catòdics dins del primer casc. Posteriorment, les imatges s'emporten a dues llengüetes oposades del pilot. Aquesta llengua és un sistema òptic molt avançat. Actua com a guia d'ones i en el seu interior es presenten imatges i símbols procedents del creador de símbols davant l'ull immediat. En l'actualitat el pilot veu una imatge d'un sol color (groc-verd), però a partir d'ara desenvoluparan una imatge en color.
Els preparadors de l'helicòpter de guerra Tigre esperen aconseguir un nou cas per a l'any 2.005. En aquest model les imatges no es veuran en dues llengüetes òptiques, sinó en una pantalla panoràmica. Aquesta visera es realitzarà amb material òptic molt elaborat i fràgil, per la qual cosa es disposarà d'un altre que suport els xocs de protecció. Ningú explica com arribaran les imatges des del minitubo catòdic a la pantalla, però podria pensar-se que els raigs es reflectiran en un mirall davanter i que després tornaran a arribar a la pantalla reflectits en un altre mirall situat sobre el nas en el front.
El problema és la forma de la mateixa visera. En l'actualitat és molt senzill presentar imatges en una pantalla plana, però no és tan fàcil mostrar imatges en la pantalla còncava sense deformar-se. Per a això la visera ha de ser de manera parabòlica i l'emissor de raigs ha d'estar en el focus de la paràbola.
Imatges i moviment del cap
Fins ara, ha estat més o menys la superació de problemes òptics, però si realment es vol aconseguir un casc útil, és necessari adaptar-se als moviments del cap del pilot; quan el pilot gira el cap a l'esquerra, cal donar-li imatges que es veurien sense casc. Es pot dir que el cap gira a l'esquerra i mira amb els ulls cap a la dreta, però el normal és d'un costat a un altre. De moment, per tant, es desenvoluparan sistemes que tinguin en compte el moviment del cap i posteriorment s'estudiaran els procediments que s'acullin al moviment dels ulls.
El pilot tindrà enfront d'ell imatges reals i imatges sintètiques. Conèixer la posició i direcció de l'helicòpter per a oferir imatges reals no té tanta importància, ja que l'essencial és la direcció en la qual el pilot està mirant. Però per a oferir imatges sintètiques, a més de la posició i direcció de l'helicòpter, és imprescindible la postura (inclinada, descendent, etc.) i la seva altitud. És creador de símbols, ja que triarà una perspectiva adequada per a presentar la imatge i la imatge.
A causa de la concordança entre la direcció observada i la imatge presentada, s'ha discutit molt sobre apuntar els canons o míssils directament a l'objectiu vist per l'ull del pilot. En els cascos que ara s'estan investigant (d'alguna manera en els de primera generació), el pilot tindrà en el seu camp visual una petita marca (quadrada, cercle o triangle). Quan es vegi l'objectiu, el pilot ha de portar aquesta marca a l'altura de l'objectiu. D'aquesta manera, el casc es veurà afectat per un moviment que serviran per a orientar els canons o per a disparar per a conduir els míssils.
Com detectar la posició del casc
Els casos de segona generació dirigiran els seus míssils a l'objectiu amb una sola mirada del pilot. Mentrestant, vegem com es detecten els moviments del casc (per tant del cap del pilot). Les tres tècniques més utilitzades són la detecció electromagnètica, la detecció electro-òptica i la detecció per ultrasons.
Detecció electromagnètica
és el més utilitzat entre els investigadors d'aquesta mena de cascos. Existeixen dos elements bàsics de funcionament: l'emissor electromagnètic de tres bobines ortogonals assentades en la cabina en posició específica respecte als eixos de l'helicòpter i el receptor fixat en el casc (també format per tres bobines ortogonals). La raó de tenir tres bobines és poder situar la direcció en un espai tridimensional. Les bobines de l'emissor envien un senyal i en cada bobina del receptor indueixen el camp magnètic. Quan el casc està parat, la zona induïda és constant i variable quan es mou. El mesurament d'aquests canvis permet calcular l'orientació del pilot i en funció d'això, prendre i presentar la part del paisatge que s'ha d'oferir al pilot. Si el pilot mou el cap amb rapidesa, el paisatge també canvia ràpidament i si gira lentament el canvi d'imatges també es produeix lentament.
Detecció electro-òptica:
s'utilitzen díodes electroluminiscentes en casc i barretes CCD ( Charged Couple Device ) disseminades en cabina. Les barretes reben la llum emesa pel casc i tenen diferent resposta en funció que la llum vingui de front o de costat a costat.
En un altre model del sistema electro-òptic, una càmera, una vegada filmats els moviments del capçal, envia informació als elements que subministren les imatges.
El sistema electro-òptic té avantatges sobre l'electromagnètic si l'avió entra de manera accidental a un altre camp electromagnètic, però el casc ha d'aclarir-se i això pot ser beneficiós per a l'enemic.
Detecció per ultrasons:
des del casc s'emeten ultrasons i en la cabina hi ha receptors dispersos. Entre l'emissió de l'ultrasò i la recepció dels receptors transcorre un cert temps. Coneixent la velocitat del so i mesurant el temps de forma molt precisa, és fàcil localitzar el punt emissor del casc. Una vegada coneguda la posició dels diferents emissors, es pot calcular la posició del casc.
També es pot calcular la velocitat de gir o de desplaçament del casc. Per a això és necessari derivar (matemàticament derivada) la variació de les distàncies respecte al temps. Una vegada enviats aquestes dades als proveïdors d'imatge es presentarà al pilot el paisatge corresponent.
El principal desavantatge d'aquest sistema és que la velocitat del so varia en funció de la temperatura. Per tant, és necessari utilitzar sempre un factor corrector en els càlculs per aquest fenomen.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
