很简单的平显原理

计算机的主要功能是显示图像、数据处理以及控制CRT，计算机接收接口单元送来的数据，处理后产生信号，控制CRT内的电子束产生图像，再通过一组平行透镜和一片半透明镜在显示单元上投射出图像。外界光线可以透过显示单元，但仅有来自CRT的光线会被部分反射进入飞行员的眼中。
　　复合玻璃的下方有许多按键，用来选择各种不同的显示模式、调整影像、更换图像（导航、空对面、空对空）、调整亮度和对比。如果平显融入综合式航电系统内，则按键还会赋予控制的功能。

由于GRT的缘故，所以平显组件比较长，这是印度LCA战斗机的平显

实时视场与衍射平显
　　夜间低空飞行作战时，平显必须综合飞行/导航参数与火控数据，并能显示前视红外（Forward Looking Infra Red）传感器获得夜视影像。马可尼航电公司（Marconi Avionics）为A-7E“海盗II”（Corsair II）攻击机研制了第一套具备这种功能的平显，并于1978年开始交付。这套平显的一大进步是具备了有限但精确的夜间攻击能力，不过它的视场（Field Of View）不宽，带来了很大局限。早期平显在飞行员头部不动的情况下瞬时视场（Instantaneous FOV）大概是水平方向15°，垂直方向13°，显示范围非常小。


A-7E的TRAM平显，可显示来自前视红外吊舱的夜视影像

　瞬时视场的大小取决于光学组件中的透镜直径和复合玻璃到飞行员眼睛的距离，一些现役战斗机（如：F-16）的飞行座椅向后倾斜，飞行员眼睛到复合玻璃的距离又远了一些，让这个问题更加难解。有人试图用较大透镜来改善瞬时视场，却未能成功，因为如此一来平显也需等比放大，为了避开弹射椅又要放得更远一些。
　　无论制造工艺和设计多么精巧，传统光学技术在平显视场和图像明亮度上还是受到复合玻璃和光学系统的限制。要让飞行员看到既清晰又明亮的图像，CRT的就需要足够亮，但若反射图像的复合玻璃又降低了CRT的亮度。这个问题的症结在于复合玻璃除要反射光线外还需有良好的透光性，让飞行员能看清楚外界，反射性和透光性虽然不见得互相排斥，但却是属于截然不同的性质，所以只能折中，限制了平显的显示亮度。
　　这个问题的解决方案就是光线衍射技术，休斯公司（Hughes）率先研制出了实用化的衍射平显，其它一些光学显示系统制造厂商，如：凯撒航天电子（Kaiser Aerospace Electronics Corp.）、飞行动力（Flight Dynamics）、史密斯（Smiths）、马可尼航电、泰雷兹航电（Thales Avionics）…等也相继研制生产了新型衍射光学平显。这种平显亮度极佳，水平视场约在30°左右，重量及体积也比较小。

与传统的准直平显不同的是，广角衍射平显需要设计制造不同的光学系统。这种采用全息摄影原理制成的平视显示器，是20世纪70年代中后期平视显示系统技术的新突破。由这种原理制成的平视显示器称为全息平显，又称衍射平显。它采用曲面玻璃代替常规的平面玻璃，阴极射线管产生的字符或图像经玻璃的半镀银面反射，叠加到外景图像上。字符或图像由玻璃显示屏下的透镜聚焦于无穷远处，有效地呈现在飞行员前面。理论上可以实现180°的总现场，而实际显示图像的大小由准直透镜确定。

衍射平显基本原理

以美国休斯飞机公司在20世纪70年代研制的第一种广角全息平显为例，该平显用全息图记录构成薄膜透镜，覆盖整个曲面玻璃显示屏。采用这种方法，复合玻璃本身就变成了光学系统的最后一级透镜，其大小实际上占据了整个显示屏。这种薄膜透镜是用激光摄影法在涂到曲面玻璃显示屏上的明胶层记录下衍射光栅（亦称全息板）的形状而构成的。经过处理后，在薄膜透镜上方盖上第二层玻璃，形成夹层。“透镜”由明胶层折射系数的变化形成，并产生衍射光栅效应。

衍射平显的复合玻璃本身就是最后一级透镜，图为“阵风”的平显

由此可见，广角全息平显最突出的特点是：在夜间或低能见度下，可以显示用于此种情况下的微光电视和前视红外图像，真正达到宽视场、全天候、全天时使用的目的，可以显着提高载机的作战性能。
　　新一代战斗机几乎都采用衍射平显，JAS-39“鹰狮”（Gripen）使用的是凯撒公司的产品，视场为20°×28°；F-16C上的衍射平显视场达18°×30°，是GEC航电公司（GEC Avionics）为LANTIRN吊舱研制的；“阵风”（Rafale）战斗机上所使用的衍射平显由泰雷兹航电研制，该公司所发展的平显系统与众不同，结合了抬头、平视、俯视的功能，一些有用但不太重要的任务数据不显示在飞行员的前方视角内，而是在稍微低头的视角处。

LANTIRN吊舱的红外影像在衍射平显上能获得更大的视场

F-15E的衍射平显显示红外影像效果

衍射平显日益普及，欧洲战斗机（Eurofighter）上的系统由马可尼公司研制，仅有一片复合玻璃，即使在最强烈的阳光下也有很好的显示效果。F-22“猛禽”（Raptor）战斗机上的平显由美国空军仪器飞行中心（US Air Force Instrument Flight Center）研制，由GEC航电公司制造，视场达25°×30°。

由于镀膜的关系，衍射平显的复合玻璃总是绿油油的。图为F-22的平显

头盔瞄准器
　　虽然飞行员可通过平显观看机外的景物，而且最新衍射平显的视场也已经加大，但平显的视场方向仍与机身轴线一致，涵盖角度仍然嫌狭窄。这个问题在执行夜间任务时尤为严重，复合镜片上显示的前视红外或微光电视（Low Light Level Television）影像是飞行员透视黑夜的唯一窗口，视场不足就成为严重问题，只要飞行员偏转头部，眼前即是一片漆黑。另外，最新一代短距空对空导弹具备大离轴角度（off-boresight）交战功能，但平显无法充分发挥这个功能。
　　要解决这个问题，最直接的想法就是把平显综合到飞行头盔内。由于电子零件不断微型化，这个目标如今已能实现，最简单的雏形就是头盔瞄准器（Helmet Mounted Sight）了。头盔瞄准器能指挥飞机和武器系统的传感器指向飞行员注视方向，还能以适当符号提醒飞行员视界外的目标。第一种实用化的头盔瞄准器是装备美国海军F-4“鬼怪II”战斗机的霍尼韦尔（Honeywell）的AV8-8视觉目标获取系统（Visual Target Acquisition system），共约生产500套。但是AV8-8内用来测量飞行员头盔和眼睛位置的传感器就重约0.8公斤，飞行员在做高G动作时会非常不舒服，因此这种头盔瞄准器随着F-4的退役也一块消失了。

安装了AV8-8视觉目标获取系统的APH-6A头盔，有一个伸到飞行员眼前的反射镜，飞行员把镜片中的准星指向目标就能使空空导弹引导头对准目标

俄罗斯米格-29和苏-27的头盔瞄准器采用了相似的设计

到了80年代初，由于电子零件进一步的微型化加上新材料的出现，头盔瞄准器概念又重新兴起。现在已有数种成熟产品问世，它们除了具备瞄准功能外，还能凭借非常先进的显示系统为飞行员提供各式各样的数据。典型例子就是由以色列埃尔比特公司（Elbit Ltd）生产的DASH头盔（Display And Sight Helmet-显示瞄准头盔），装备了以色列空军的F-15、F-16和F-4。DASH头盔由四个主要组件组成：传感器、计算机、控制面板、天线。安装在座舱盖下方的微型发射机配合头盔内的接收机，可判断飞行员的头部位置。DASH头盔和机载导航系统、导弹引导头、雷达、平显都交联在一起，当它与全功能操纵杆（Hands on Throttle and Stick）综合成全操作模式时，头盔显示器能显示如下内容：目标位置与距离、导弹发射区、飞行信息（速度、高度），以及各种警告信息。

以色列的DASH头盔已经是以色列F-15/16战斗机的标准装备