¿Cómo alinean los pilotos el HUD con sus globos oculares?

Al revés: configura el piloto para la alineación del ojo con el HUD. Cuando esté en la posición correcta, podrá ver todos los campos de datos en el HUD; si no puede verlos, mueva su asiento.

Un piloto generalmente ajustará la altura de su asiento para alinear sus ojos aproximadamente con la posición de diseño de los ojos en un avión. Como casi no hay error de paralaje, incluso con la altura del asiento incorrecta, los elementos del HUD seguirán alineándose correctamente con los objetos externos; sin embargo, algunos elementos del HUD estarán fuera del campo de visión proyectado y no serán visibles para el piloto.

El HUD es una consecuencia del reflector o mira óptica desarrollada al final de la Primera Guerra Mundial y que comenzó a aparecer en la mayoría de los cazas a mediados de los años 30. El secreto para ellos es el colimador , o la lente colimadora, que es la gran lupa que se ve en una mira reflectora.

Un colimador alinea los rayos de luz de un objeto para que sean paralelos después de que pasan a través de la lente. Los rayos de luz son paralelos, si miras un objeto a través de la lente, se enfocará en el infinito (parecerá que está a unos cientos de pies al frente) aunque esté a solo pulgadas de distancia. Si enciende una luz a través de una placa con una ranura circular y un agujero en el medio, proyecte la luz de un espejo directamente hacia arriba, a través del colimador, luego refleje la luz usando una hoja de vidrio inclinada (o el parabrisas), y usted ponte en línea con los rayos de luz proyectados, verás un círculo iluminado y un punto (llamado retícula) que parece estar suspendido en el espacio varios cientos de pies al frente.

Solo puede ver la retícula si está donde se proyectan los rayos de luz, y casi no hay error de paralaje, por lo que mientras tenga la retícula a la vista, estará correctamente alineado con un objetivo al frente. Si mueve la cabeza hacia un lado, hacia arriba o hacia abajo, la imagen comenzará a desaparecer por el costado; pero hay bastante margen de maniobra y la alineación de los ojos no tiene que ser perfecta, solo la suficiente para mantener la retícula a la vista. Esto fue mucho más fácil que mantener el ojo perfectamente alineado con una mira de anillo y cuentas.

El efecto es similar a mirar algo proyectado en una pantalla de cine en un autocine, mientras el parabrisas de su automóvil está pintado de negro, excepto por un pequeño cuadrado por el que puede mirar. Si su cabeza está en el lugar correcto, puede ver la imagen en la pantalla al frente, enfocada hacia afuera, pero si mueve la cabeza, la imagen comienza a desaparecer.

En los años 60, en lugar de solo proyectar luz a través de una placa con ranuras y retículas, etc., comenzaron a usar CRT y proyectar más información, como indicaciones de radar, indicaciones de horizonte y demás. En los años 70, eran lo suficientemente sofisticados como para producir toda la simbología que se ve en los HUDS modernos.

Pero al final, un HUD es solo una versión súper elegante de una mira de la Segunda Guerra Mundial.

Cuando un fabricante de aviones (sea quien sea) produce los requisitos para un HUD, se especifican los siguientes elementos ópticos clave.

1 El cuadro de movimiento del ojo. Esta es una zona tridimensional y los elementos críticos son el tamaño de la caja y la distancia y el ángulo desde el HUD. Esto significa que el piloto puede mover la cabeza (no mucho en un caza, claramente).

Como se señaló en otras respuestas, los objetos aparecerán y desaparecerán a medida que se ajuste la posición de visualización. Eso significa que hay un campo de visión instantáneo (los ángulos en los que se pueden ver los elementos desde cualquier punto en el cuadro de movimiento del ojo) y un campo de visión total (que es todo lo que se puede ver cuando se ve desde todas las posiciones en el cuadro de movimiento del ojo). caja).

2 La posición del ojo del cíclope. Este es el centro de visión del piloto cuando mira desde el centro óptico de la caja de movimiento del ojo.

Hay muchos más parámetros en los que no entraré aquí, ya que estamos viendo dónde debe estar el piloto para ver correctamente el HUD (aunque el rango de brillo de la pantalla puede ser muy desafiante, ya que podría ser a la luz del sol o en la luna). menos noche)

Esto lleva a algunas cuestiones interesantes:

Como los aviones de combate (y algunas otras aeronaves con HUD como el B2) están equipados con asientos eyectables, se requiere que el fabricante del asiento eyectable especifique la altura nominal de los ojos del piloto y el rango de ajuste de la altura. Si la posición es especificada por el fabricante del asiento eyectable o por el armador del avión depende de si la aeronave es nueva. (Oue más nuevo, el F-35 no tiene un HUD ).

Esta es también una de las razones por las que hay menos mujeres piloto en aviones equipados con HUD; su altura promedio es menor que la de los hombres y la mayoría de los aviones con HUD de hoy en día se diseñaron en torno a las estadísticas de altura de los hombres.

Una operación muy costosa en un avión nuevo es alinear (alinear) el HUD y más específicamente la bandeja de montaje. Esto implica asegurarse de que donde existe el campo de visión del HUD esté alineado con precisión en los 3 ejes de la aeronave para que la pantalla se pueda ver correctamente desde el cuadro de movimiento del ojo.

Debido a que ninguna alineación mecánica es perfecta, el procedimiento de alineamiento en realidad genera un conjunto de parámetros de corrección que se utilizan para ajustar la ubicación de los elementos en la pantalla; el método varía según el HUD. Esto debe realizarse por aeronave.

Otro hecho interesante; Como la superficie del combinador HUD es curva en algunas aeronaves (me vienen a la mente F-22 y Typhoon), cualquier imagen debe distorsionarse previamente para que parezca que no está curvada a los ojos del piloto.

Todo este procesamiento debe realizarse con una latencia muy baja (16 milisegundos es un requisito común), por lo que los HUD modernos tienen bastante potencia de procesamiento dentro de ellos.

Los HUD están mecanizados de modo que el "punto" en el que aparecen las imágenes parece estar a varios pies (no estoy exactamente seguro de qué tan lejos está, pero es al menos varios pies) frente a los ojos del piloto, lo suficientemente lejos al frente para eliminar el efecto de paralaje que causaría imprecisiones como resultado del desplazamiento de la cabeza del piloto hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia arriba o hacia abajo desde una posición exacta. De hecho, cuando te sientas en el asiento y miras el HUD mientras mueves la cabeza, las imágenes parecen moverse en el cristal combinado mientras mueves la cabeza, por lo que permanecen en el mismo punto en la distancia.