“我们的夜视能力提供了战争中最大的优势。”——美军巴里·麦卡弗里将军对1991年“沙漠风暴”行动的评价。这句话是描述了具备在黑暗中或能见度不佳的情况下能开展军事行动能力的重要性。自“沙漠风暴”行动以来，夜视技术已取得了重大进展，并且获得了很多国家和地区的重视。
美空军C-130战术运输机飞行员使用夜视仪（美空军图片）
2017年8月，中国台湾空军与美国签订了建立F-16V战斗机任务训练中心的合同。该中心将包含四台F-16V沉浸式任务训练模拟器，并且支持联网训练。该中心将通过F-16V最先进的航空电子系统来取代中国台湾现有的F-16任务模拟器。值得注意的是，该中心的模拟器包括了夜视夜战训练功能。
一、美军重视夜视夜战.历史悠久
美军为啥敢于吹牛说他们拥有夜晚？因为其从二战期间已经开始初次使用夜视技术了，并在越南战争期间广泛使用。在越南战争之前应用的夜视技术都要依靠有源设备，使用大型红外光源照亮目标，但这种有源设备也容易暴露自己的位置，所以军事中的使用逐渐减少。在越南战争及以后，美陆军开始使用了无源夜视，依靠环境光代替了额外的红外光源，用图像增强器能将光信号放大约1000倍。第一台夜视镜（Night-vision goggles，NVG）于20世纪70年代初引入美空军，自诞生以来这项技术得到了快速发展，经历约三代的发展，在提高了性能的同时降低了价格。图像增强器逐渐小型化、轻量化，对环境光（如月光）的要求也降低了。
夜视仪成像原理示意图（维基百科图片）
此外，荧光粉技术也在进步，目前主要用白色或绿色的荧光粉。白色荧光粉可提供黑白细节的图像，对眼睛来说更自然。在某些情况下，可能会增强物体之间的对比度，并且能在较远的距离上看到分辨率更高图像。绿光的波长恰好落在眼睛色谱的中间，有助于提升大脑对细节和对比度的感知。目前，夜视技术已广泛的应用在步兵、车辆驾驶员和飞行员中，帮助他们战胜黑暗。
绿、白荧光粉成像对比图
同样在20世纪70年代，能将物体发出的不可见红外光转变为可见光的红外热像仪诞生了，并且也在武器装备中逐渐显现出重要的作用。
.出口限制尽管不同制造商采用的图像增强技术有所不同，但从战术角度来看，夜视设备是一种光学设备，可以在微弱光条件下进行视觉观察。夜视技术和原理本身并不会带来太大变化，因此美国的出口法规不是基于某类型产品或某代产品，而是基于计算出的品质因数（figure of merit，FOM）。FOM是对显像管性能的一种抽象度量，它是由分辨率、信噪比等参数计算。从2001年开始，美国实施了一个新FOM——美国制造的FOM大于1400的夜视仪不能出口到美国以外的国家和地区。但是，美国防部国防技术安全局可以根据具体情况放宽或修改这项政策。二、头戴式夜视仪.与航电系统不交联的夜视仪
AN/AVS-9（ITT F4949系列）是美4国空军和海军空勤人员的标准夜间飞行装备，能为飞行员提供夜视图像。在全球34个国家和地区中有超过26000个F4949在使用。F4949夜视镜系统由ITT公司（几经辗转，该公司的夜视镜等业务目前已被以色列埃尔比特系统美国公司收购）于1992年开发，并在不断改进，能更换不同的镜头和滤镜选项，以及适应各种飞行头盔安装架。为了满足飞机的类型和所用头盔的类型的组合，ITT的F4949系列飞行员夜视系统具有40多种不同配置。在最新款的夜视仪中，荧光粉图像增强取得首次技术突破。白色荧光粉产生的灰度图像已被证明比传统的绿色荧光粉具有许多优势。白色荧光粉图像会让眼睛注意力集中，从而为大脑提供更多可视信息。白色荧光粉图像还具有更大的对比度，减少了光晕，并减少了眼睛疲劳，并且与飞机夜间照明系统完全兼容（包括彩色多功能显示器和平视显示器）。从高照度的市区到最黑暗的山区，白色荧光粉NVG的性能明显优于传统的绿色荧光粉NVG。
F4949夜视仪（以色列埃尔比特系统美国公司图片）
F4949系列按照是否需要弹射救生或者做大机动动作配备了不同的电源模块，主要是考虑了对飞行员头颈的保护。直升机、特种飞机等平台使用的版本具有一个后装式薄型电池组，改善飞行员头部的活动能力。该电池组使用四节AA碱性电池，可使用50小时以上。战斗机、轰炸机等平台使用的版本具有一个前置电池组，该电池组使用两节1/2 AA锂电池，可工作16小时以上。在过载为11至15倍重力加速度时会与头盔自动分离，保证弹射的安全。不考虑弹射时，也可以额外增加非弹射版的后置电池组，增加使用小时数。
在头盔上安装的夜视仪（美军图片）
F4949系列可以提供高分辨率、高增益、对红外附近光（从可见光到0.90 微米）的良好图像显示能力，以及优越的可靠性。目镜的直径25毫米，视场40度，重量550克（安装架分别非弹射用330克、弹射型250克），工作温度-32°C至 52°C。
.在头显上增加夜视的功能
装有“联合头盔提示系统”的头盔（美国柯林斯航宇系统公司图片）
目前，美军及其盟友已经批量装备了联合头盔显示系统（JHMCS），已经在F-15、F-16和F/A-18上使用。JHMCS是一种模块化头盔显示器，安装在轻巧的如HGU 55/P等头盔上，为飞行员提供高清、全彩的头盔显示功能。
JHMCS具有安装在头盔上的磁性跟踪器，用于确定飞行员的头部指向何处，并将该功能与头盔护目镜上的微型显示系统结合在一起。头部跟踪技术使飞行员能够根据其视线控制传感器和武器瞄准。当飞行员视线在驾驶舱外时，JHMCS可以给飞行员提供空速、高度、目标位置、威胁警告信息和其他信息，使飞行员可以关注仪表，放心的将视线转移的其它区域。在攻击地面目标时，飞行员可以使用传感器获取目标，并在头盔显示器上标记出目标的位置，显示出武器系统和传感器系统的信息。
此外，JHMCS对近距空空格斗的帮助更大，方便搜索目标，也可以也随着视线的移动更换锁定的目标。在双座机上，每个飞行员都使用JHMCS头盔，彼此独立进行操作，并且可以了解另一名飞行员的注意力在哪。
升级夜视信息提示的“联合头盔提示系统”（美国柯林斯航宇系统公司图片）
一开始，JHMCS仅支持白天显示模块，提供了20度视场的单眼（右眼）显示器。后来，美军使用了一种附加套件，使其可以将航电信息显示在夜视画面中，为飞行员在夜间行动中提供了与白天相同的功能，在夜晚飞行任务中增强飞行员的态势感知能力。JHMCS的夜间模块可以选择多种夜视仪，包括“夜视提示显示器”“四眼”（NVCD QuadEye）或者F4949系列。
“四眼”全景夜视仪用镁合金制造，重量不到700克，通过四个张开的16毫米图像增强管提供100°×40°的广角夜视画面，使用了白色荧光粉技术（美国柯林斯航宇系统公司图片）
A-10C攻击机飞行员使用的“四眼”（美空军图片）.F-35的头盔集成了夜视功能
F-35头盔显示器（HMD）由美国柯林斯航宇系统公司和埃尔比特系统公司制造，每个头盔的成本约为40万美元，是飞行员的主要显示系统，需要为每个飞行员花费大量时间进行定制生产。轻巧的设计具有最佳的重心和主动降噪功能，定制的头盔内衬可确保精确贴合和舒适度，从而减轻飞行员疲劳。HMD集成了平显、头显和夜视能力，具有白天、夜视功能的双眼显示系统，视场范围30°×40°。对于夜间任务，HMD可直接投射到头盔目镜上，无需单独的夜视仪。HMD的视觉定位功能跟JHMCS类似，此外其虚拟的功能使他们能够透过机身直接瞄准目标。
很科幻的F-35头盔显示器（美空军图片）
最新款的HMD头盔解决了之前版本存在的夜视敏锐度低、显示有卡顿以及显示存在抖动等方面的重大问题，还包括了分布式光学系统（DAS）向头盔提供图像时的延迟问题。
三、带有红外夜视功能的吊舱
在20世纪70年代末期，技术的进步使得可被检测到的可见光谱附近的热红外范围扩大了，也就使得红外热像仪诞生。红外热像仪是一种光电图像转换器，可将红外光转换为可见光，输出视频图像。前视红外（FLIR）系统通常用于军用和民用飞机，使用可感测红外辐射的热像仪进行态势感知。该系统的名称归因于其能够在低光照/无光照条件下“透视”浓烟、雾、灰尘等的能力，这使其明显优于传统的环境光增强器，也能帮助飞行员在夜间和雾中驾驶。
F-15E战斗机平视显示器上显示的“蓝盾”吊舱前视红外画面（美空军图片）
美军从80年代开始，先后装备了多款带有FLIR的吊舱，从最开始洛马的“蓝盾”（LANTIRN，“夜间低空导航与瞄准红外”的英语缩略语）吊舱，到最新一代的洛马公司“狙击手”先进瞄准吊舱传感器增强型（Sniper ATP-SE）和诺格公司“莱特宁”吊舱的传感器增强型（LITENING-SE）吊舱。与较旧的“蓝盾”相比，如今新款的吊舱在远红外和光谱范围内能显示更清晰的视频图像。此外，两个吊舱都有能力将这些全动态视频馈送给地面部队，从而为这些部队提供重要的情报信息。在最新的F-35隐身飞机上，前视红外传感器已经采用了嵌入式设计，在机头安装了AAQ-40光电瞄准系统（EOTS）。该系统在概念上类似于大型高分辨率红外和电视摄像机，用于视觉识别和监视地面目标。
F-16飞机使用的“蓝盾”吊舱，飞机中轴线左挂架为导航吊舱，右挂架为瞄准吊舱（美军图片）
在1991年的“沙漠风暴”行动期间，“蓝盾”吊舱首次投入了战斗。它是一个由两个吊舱组成的系统，可让飞行员在白天或夜晚在不利的气象条件下飞行。它提供地形跟踪雷达（ TFR）和前视红外，为机载火控系统提供目标信息和目标激光照射。第一个生产吊舱于1987年3月31日交付给美空军，1986年4月形成初始作战能力，证明了低空、夜间、复杂天气下的精确攻击任务是可行的。导航吊舱的主要子系统是Ku波段地形跟踪雷达以及宽视场前视红外传感器，其前视红外的视场28°×21°，并且可以将画面投到平显和下显上。瞄准舱的主要子系统是另一个前视红外（两种模式运行：用于目标捕获的6°×6°宽视场或用于放大的1.7°×1.7°窄视场）和激光指示器／测距仪。
改进的平显也能显示吊舱夜视画面（美军图片）
2014年，美空军宣布“狙击手”先进瞄准吊舱传感器增强型具备初始作战能力，其中包括对传感器和网络化的改进。目前正在美空军和盟友的F-16、F-15、B-1B、CF-18、“鹞”、A-10、B-52等飞机上使用，已经交付了不少于1000套。
“狙击手”吊舱在美军大量装备（美国洛马公司图片）四、夜视训练.定期课程培训
夜视仪是飞行员和地面部队在微弱光环境下的重要工具，因此，飞行员必须学会正确使用它们。通常每个月，美军在部分基地或者院校开展一次的12学时的进修培训课程，包括7个内容，分别是夜间环境中眼睛生理学、夜视技术、焦点／调整程序、夜视仪演示、使用环境、幻觉以及人为因素。课程面向已经熟悉夜视镜的飞行员，为他们提供更高级指导，使他们可以返回单位后能与新夜视镜飞行员分享他们学到的知识。任何初次使用夜视镜的人员都必须先参加夜视课程。新飞行员往往不清楚夜视镜的限制因素和风险，比如会出现包括视觉疲劳和空间定向障碍。
美军进行集中夜视培训（美军图片）.专用模拟器培训
公开报道显示，美军有的模拟器支持夜视夜战的训练，如F-16模拟器具备了训练夜视镜和前视红外使用的能力。在美国位于亚利桑那州的卢克空军基地，会专门对F-16飞行员进行了为期3周到4周的夜视镜强化训练，在训练课程中，他们只接受夜视镜的训练。培训内容包括基础知识、F-16 模拟器中与高保真度 夜视镜模拟系统集成的飞行架次，以及使用夜视镜的实际飞行架次。夜视镜任务具有挑战性，需要进行严格、反复的训练。训练包括对驾驶舱的夜间照明的适应以及熟悉夜视镜和前视红外的使用。戴夜视镜会影响飞行员的深度感知能力，这些设备无法提供40°的圆形视场外的视觉，迫使飞行员不断地从一侧向另一侧旋转头部。月光、星星和城市的灯光发出的强烈的环境光也会使飞行员失明。
夜视训练需要使用只需佩戴标准的夜视飞行设备开始训练，通过夜视镜看到的图像、仪表的以及窗外视图均与实际环境接近。夜视训练将图像生成器、夜视镜传感器激励源、头部跟踪、夜视镜设备和相关数据库耦集成到模拟器中。系统使用结合了红外光谱的投影图像，这样通过夜视镜后可以隐藏掉不像被看见的东西。
美军飞行员在调试安装夜视模块的“联合头盔提示系统”（美军图片）五、总结
随着空中战场中的参战装备变得更加先进和复杂，夜视夜战变得更受关注，制空权也涵盖了制夜空权。头戴式夜视仪如今已经非常普遍了，主要可以帮助夜间编队飞行、视距内的目标获取，以及可以看到激光源发射的光束用于瞄准或者与友军协同。头戴式夜视仪经历多代的发展，从仅能提供夜视图像发展到能与头盔显示系统相结交联，发展到F-35的头盔一体化设计，在护目镜上向飞行员提供所需的关键信息。
夜视设备提供了一些显而易见的好处，比如可以在低能见度的飞行条件下克服人体感应系统的局限性，但是也带来了一些问题。在头盔上以附件的形式安装夜视仪及其电源增加了头盔的总重量，增加飞行员颈椎负担，以及需要考虑整个头盔重心的调整。弹射式的安全性也是不能忽视的问题，夜视仪支架带的自动分离装置如果失效会对飞行员弹射式造成伤害。新的一体化头盔虽然解决了上述问题，但是定制化的周期长、成本高，并且升级困难。前视红外在 “沙漠风暴”行动中帮助了如直升机飞行员战胜了起降期间会产生的粉尘以及低能见度天气飞行，但是，雨、雾或烟会降低系统的性能，因为红外能量会被杂质或水蒸气大量吸收。
使用了夜视设备后也会“失去颜色”，有两个比较明显的例子，一个是所有的机内彩色显示器及灯光都会变成单色，失去了其原先颜色代表的意义或者起到的作用；另一个是会影响外界的灯光使其变成单色，如机场跑道头红、黄色的精密进近航道指示灯。此外，夜视设备在越黑的夜晚、地形的对比度越低，成像就会越差。在沙漠地区的夜间行动时的效果就很差，而在植被茂密或丘陵地带使用则会效果好。
在夜视训练方面，飞行员需要大量多次的练习才能适应。视觉疲劳状况属于最常见的生理经历，持续关注质量有限的白色、绿色图像可能令人烦躁，这似乎是可以理解的。同样，带上更加沉重的头盔并且连续单调的转动头部也会导致一定的身体疲劳。学习夜视镜的危险性很重要，了解夜视镜的局限可以减少部分归因于其使用的事故发生率。
何晓骁先生已为《空天防务观察》提供19篇专栏文章，如下表：
| 序号 | ||
| 美军“安全保密的真实－虚拟－构造高级训练环境”（SLATE）空战训练系统分析 | 2019年1月4日 | |
| 美军在五代机测试真实－虚拟－构造空战训练技术 | 2019年1月23日 | |
| 以色列自主研发空战训练系统 | 2月28日 | |
| 空战训练系统鼻祖——美国立方体公司 | 3月20日 | |
| 美军“联合仿真环境”的组成与建设发展 | 4月15日 | |
| 美军真实－虚拟－构造空战训练网络构成及发展规划 | 4月24日 | |
| 空战训练中电子战威胁模拟专家——莱昂纳多DRS公司 | 6月3日 | |
| 美军分布式的仿真训练及“虚拟旗”军演情况分析 | 6月24日 | |
| 美军现代空战环境仿真软件“MACE”特点分析 | 8月20日 | |
| 人工智能战斗机在复杂环境中能否“防忽悠”？ | 9月4日 | |
| F-35全任务模拟器在美军训练中发挥大作用 | 9月20日 | |
| 12 | 嵌入式训练是一种简化的“真实－虚拟－构造” 训练 | 10月21日 |
| 13 | 建模与仿真在F-35项目中发挥大作用 | 11月18日 |
| 14 | 飞行模拟器系统现状、趋势及F-35战斗机模拟器 | 12月18日 |
| 15 | “XR”与人工智能技术在美军“飞行员未来训练”计划中发挥作用 | 2020年1月15日 |
| 16 | 军用模拟器的市场及作用持续增长 | 1月18日 |
| 17 | P5老矣？——美军征集P6空战训练系统的方案 | 2月11日 |
| 18 | 装备不够，仿真顶够！英国通过机舰综合联合仿真确保F-35B／“伊丽莎白女王”号航母组合战斗力生成 | 2月25日 |
| 19 | 美军航空兵夜视夜战装备及训练情况（即本篇） | 3月2日 |
（中国航空工业发展研究中心 何晓骁）
本篇供稿：系统工程研究所
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