某火控系統(tǒng)中安全控制裝置的設(shè)計(jì)

崔軍平

(國營大眾機(jī)械廠第一研究所，山西太原030024)

隨著火控系統(tǒng)技術(shù)含量不斷提升，火力打擊裝備的配合也至關(guān)重要。一套先進(jìn)的火控系統(tǒng)可使一個普通的火力打擊發(fā)射系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)的變化，如:57 mm高射炮、37 mm高射炮已是上世紀(jì)40年代研制，并大量裝備部隊(duì)現(xiàn)已顯得過時(shí)的防空火力單元，但配裝先進(jìn)的火控系統(tǒng)后打擊中低空空中目標(biāo)非常有效。如何將先進(jìn)的火控系統(tǒng)與落伍的火炮緊密的配合起來，從而形成有效的火力網(wǎng)，使其發(fā)揮活力，擔(dān)負(fù)起現(xiàn)在作戰(zhàn)任務(wù)的要求，同時(shí)也可節(jié)省大量的裝備經(jīng)費(fèi)，這就是我們要面臨的問題。

1 安全控制裝置總的設(shè)計(jì)思路

一些老式的高炮由于服役時(shí)間長，磨損較嚴(yán)重，密封性也較差，一旦遇到雨天，潮濕的氣候時(shí)，火炮的電器部分常常出現(xiàn)短路;給火炮供電的油機(jī)有時(shí)也會出現(xiàn)電壓不穩(wěn)，甚至掉電的情況;連接火炮、油機(jī)的大量電纜由于反復(fù)拖動，一旦其中一處出現(xiàn)短路或斷路，都會影響到整個系統(tǒng)的正常工作。在日常的作戰(zhàn)或訓(xùn)練過程中如何能將以上出現(xiàn)的問題及時(shí)診斷，贏得作戰(zhàn)時(shí)間，并有力的做好我軍自身的安全保護(hù)措施，正是設(shè)計(jì)本安全控制裝置的意義所在。

一套完整的火力控制系統(tǒng)通常由以下三部分組成:1)搜索和跟蹤系統(tǒng);2)火控計(jì)算系統(tǒng);3)武器瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(火炮)［1］。本裝置就是在火控計(jì)算系統(tǒng)與武器瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(火炮)之間加入的一部檢測裝置，見圖1安全控制裝置位置圖。它能夠?qū)崟r(shí)診斷火炮輸出諸元的正確性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警并緊急停炮。但在正常情況下，不能影響到火控系統(tǒng)的輸出。

圖1 安全控制裝置位置圖

2 安全控制裝置組成及工作原理

安全控制裝置的組成(見圖2)主要有五部分:同步變換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器、診斷控制器、顯示器等。

圖2 安全控制裝置組成

2.1 同步變換器

火控計(jì)算機(jī)經(jīng)過解算放大后傳輸給火炮的諸元量主要有四組數(shù)據(jù):方位粗βqc、方位精βqj、高低粗Φc、高低精Φj，并且每組數(shù)據(jù)由三項(xiàng)信號組成。安全控制裝置對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測時(shí)必須先將三項(xiàng)信號轉(zhuǎn)換成兩項(xiàng)信號，即sinθ、cosθ，便于控制和診斷，同步變換器就是應(yīng)用運(yùn)算放大器MC1558及合理的配套電阻實(shí)現(xiàn)信號的變換，具體變換電路見圖3，參數(shù)分析如下:

火控輸出諸元信號為三相同步信號:

其中:Vm·sinωt為基準(zhǔn)電壓(激磁電壓)

由運(yùn)算放大器的閉環(huán)特性，容易得出:

方位粗 βqc、方位精 βqj、高低粗 Φc、高低精 Φj四組信號同時(shí)經(jīng)過以上的三項(xiàng)變兩項(xiàng)的變換。這種變換電路所需器件簡單、輕便，在工程中具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

圖3 變換電路

2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器

經(jīng)過同步變換器的轉(zhuǎn)換，12路輸出諸元信號就變換成8路(四對)信號，根據(jù)峰值采樣原理，通過快速高精度模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換為電壓的數(shù)字量，用此數(shù)字量診斷射擊安全故障和射擊安全隱患。

2.3 數(shù)據(jù)處理器

數(shù)據(jù)處理器是安全控制裝置的CPU，由196單片機(jī)完成，CPU依次讀取四對數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)地判斷數(shù)據(jù)是否正常，如果正常，放行數(shù)據(jù)，并且送顯示控制器“GOOD”;如果發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)控制診斷控制器動作，即緊急停炮，并在顯示控制器處顯示“ERROR”，以便戰(zhàn)士能夠及時(shí)識別。

故障診斷數(shù)學(xué)判據(jù)［2］:

1)Vm·sinωt·sinθ =Vm·sinωt·cosθ =0;

2)正半周=0，負(fù)半周≠0;或負(fù)半周=0，正半周≠0;

3)Vm·sinωt·sinθ =Vm·sinωt·cosθ =最大值;

4)Vm·sinωt·sinθ =0，Vm·sinωt·cosθ≠最大值;或Vm·sinωt·cosθ =0，Vm·sinωt·sinθ≠最大值;

5)［Vm·sinωt·sinθ］2+［Vm·sinωt·cosθ］2≠1。

2.4 診斷控制器

診斷控制器是安全控制裝置的執(zhí)行部分，主要由三組繼電器和保險(xiǎn)組成，正常情況下，繼電器的常閉點(diǎn)為四組輸出諸元，當(dāng)接到數(shù)據(jù)處理器的異常命令時(shí)，繼電器會斷開原來的諸元信號，接通另外一組固定信號，也就相當(dāng)于在停炮過程中給了火炮一個小的協(xié)調(diào)角，這樣既能夠保證火炮及時(shí)停炮，又能避免對火炮機(jī)械限位裝置的損傷。

3 結(jié)論

安全控制裝置裝備部隊(duì)后，起到了很好的作用:實(shí)戰(zhàn)時(shí)，能夠及時(shí)避免火炮的亂轉(zhuǎn)，失控等緊急情況的發(fā)生;作訓(xùn)時(shí)，特別是部隊(duì)陣地轉(zhuǎn)移后，需要在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入戰(zhàn)備時(shí)，戰(zhàn)士們可以通過在中央配電箱處逐門聯(lián)動的方式來確定哪門火炮或電纜有故障。及時(shí)剔除，不會影響到其他火炮的正常使用。另外火炮油機(jī)故障、中央配電箱故障等，只要這些故障足夠影響到火控輸出諸元信號，安全控制裝置自然也會診斷與控制，切斷火控輸出諸元信號和電擊發(fā)信號。該裝置的應(yīng)用為整個火控系統(tǒng)筑起了一道安全堡壘，大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，安全性，深受部隊(duì)的好評。

本設(shè)計(jì)在某型高炮火控雷達(dá)系統(tǒng)中已得到成功應(yīng)用，它的工程設(shè)計(jì)原理完全適用于其它高炮火控雷達(dá)的安全性設(shè)計(jì)。

［1］郭治.現(xiàn)代火控理論［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1996.

［2］王林生.高炮火控雷達(dá)射擊安全工程設(shè)計(jì)［J］.火力與指揮控制，2010(6):173.