基于某型火箭炮的網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈發(fā)射實(shí)現(xiàn)

李曉光，董 浩，馬汝冰，馬曉飛，楊 丹

（北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所，太原 030006）

0 引言

網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈作為一種偵察打擊一體化武器系統(tǒng)，是未來精確打擊武器的一個(gè)重要發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈在空中進(jìn)行巡邏飛行，以執(zhí)行情報(bào)偵察、目標(biāo)指示、信息中繼、區(qū)域封鎖、精確打擊和毀傷評(píng)估等任務(wù)的新型彈藥[1-2]。網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈兼具導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)，時(shí)空中待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，作用范圍廣，威懾力強(qiáng)，可發(fā)現(xiàn)隱蔽目標(biāo)和攻擊有價(jià)值的目標(biāo)。

目前網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈發(fā)射方式可分為：機(jī)載發(fā)射方式、車載發(fā)射方式和單兵發(fā)射方式，如美國(guó)的“拉姆”（LAM）巡飛彈、洛卡斯巡飛彈，俄羅斯的R-90巡飛彈可基于火箭炮發(fā)射平臺(tái)進(jìn)行發(fā)射[3-4]。有關(guān)資料顯示我國(guó)的某型火箭炮火控系統(tǒng)不具有發(fā)射網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈的功能。

某型火箭炮采用整體吊裝方式儲(chǔ)運(yùn)發(fā)箱技術(shù)，是我國(guó)陸軍現(xiàn)役的三代主戰(zhàn)平臺(tái)之一，已廣泛裝備部隊(duì)，并改型后出口多個(gè)國(guó)家，主要用于對(duì)10多種無(wú)控彈的發(fā)射，通過改造其火控系統(tǒng)，使其具有發(fā)射無(wú)控彈又兼容網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈的功能。若能在戰(zhàn)場(chǎng)中使用，必將大大提高武器系統(tǒng)的作用和地位，提高武器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的打擊能力和精度，減少不必要的后勤負(fù)擔(dān)。此外，作戰(zhàn)部隊(duì)在各種作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)下的能力可得到擴(kuò)展，在各個(gè)作戰(zhàn)階段都能提供持續(xù)不斷的火力支援，大大提高部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。

1 某型火箭炮火控系統(tǒng)組成

某型火箭炮的火控系統(tǒng)組成為：電臺(tái)、通控、慣導(dǎo)、北斗、指揮終端、綜合控制箱、引信裝定器和發(fā)火控制器等單體組成[5]。如圖1所示。通控與指揮終端為UDP通信，指揮終端與慣導(dǎo)、北斗為串口通信、與綜合控制箱為UDP通信，綜合控制箱與引信裝定器、發(fā)火控制器為串口通信。

圖1 火箭炮火控系統(tǒng)組成原理

指揮終端主要功能包括：設(shè)置慣導(dǎo)和北斗，通過電臺(tái)和通控與指揮車通信，采集北斗的定位信息，采集慣導(dǎo)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，與綜合控制箱通信。

綜合控制箱主要功能包括：完成彈道解算、完成調(diào)炮功能、完成裝彈檢測(cè)、引信識(shí)別、引信查詢、引信裝定、發(fā)火和留膛檢測(cè)等無(wú)控彈的發(fā)射功能。

引信裝定器主要功能包括：執(zhí)行引信識(shí)別、引信查詢和引信裝定的動(dòng)作，并將執(zhí)行結(jié)果上報(bào)到綜合控制箱。

發(fā)火控制器主要功能：執(zhí)行裝彈檢測(cè)、發(fā)火和留膛檢測(cè)動(dòng)作，并將執(zhí)行結(jié)果上報(bào)到綜合控制箱。

2 火控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 共架發(fā)射技術(shù)

以某型火箭炮為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種既可發(fā)射網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈，又可兼容發(fā)射無(wú)控彈（122毫米系列火箭彈藥），實(shí)現(xiàn)多種彈藥共用一種發(fā)射平臺(tái)的共架發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射。

從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的共架發(fā)射系統(tǒng)看，共架發(fā)射技術(shù)的含義為：指兩種或兩種以上的不同彈種以多聯(lián)裝貨其他形式在同一種類型的發(fā)射平臺(tái)上進(jìn)行發(fā)射，它們各自的發(fā)射系統(tǒng)相互獨(dú)立或者有統(tǒng)一的指揮系統(tǒng)或發(fā)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制[6]。

本文采用了一種基于某型火箭炮的共架發(fā)射技術(shù)，即為不同型號(hào)的彈種對(duì)發(fā)射裝置加裝相應(yīng)的適配器，使多種彈種適應(yīng)同一發(fā)射平臺(tái)。在本文中為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈彈箱增加一個(gè)箱彈適配器以適應(yīng)某型火箭炮發(fā)射平臺(tái)。因此，無(wú)控彈和網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈彈箱的區(qū)別是網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈彈箱有箱彈適配器，而無(wú)控彈彈箱則沒有，綜合控制箱通過發(fā)控箱對(duì)箱彈適配器上電，上電成功后綜合控制箱試圖連接箱彈適配器，如果連接成功則該彈箱的彈為網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈，否則為無(wú)控彈。此種方法對(duì)平臺(tái)更改較小，平臺(tái)通用性強(qiáng)，使用價(jià)值較高。

2.2 火控系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈和無(wú)控火箭彈共架發(fā)射的一體化發(fā)射控制流程，有機(jī)融合對(duì)巡飛彈、無(wú)控彈的回路檢測(cè)、參數(shù)裝定和點(diǎn)火發(fā)射等控制過程需要解決以下問題：

1）不同于無(wú)控彈，網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈在發(fā)射準(zhǔn)備過程中需要火控系統(tǒng)提供工作電，而某型火箭炮平臺(tái)并無(wú)給彈上電的接口；

2）某型火箭炮的發(fā)火控制器只提供一個(gè)3A的點(diǎn)火電流，而網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈需要一個(gè)6-12A的點(diǎn)火電流，發(fā)火控制器為已定型產(chǎn)品不宜更改；

3）由于采用的共架發(fā)射技術(shù)是在每個(gè)彈箱上增加了一個(gè)箱彈適配器，某型火箭炮帶有兩個(gè)彈箱，共需要兩個(gè)箱彈適配器，需要火控系統(tǒng)為兩個(gè)箱彈適配器提供上電、斷電，并對(duì)兩個(gè)箱彈適配器管理的功能；

4）網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈在發(fā)射準(zhǔn)備過程中需要火控系統(tǒng)執(zhí)行彈箱開關(guān)蓋、網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈自檢、數(shù)據(jù)裝訂、啟動(dòng)導(dǎo)航、熱電池激活命令，需要火控系統(tǒng)的指揮終端、綜合控制箱和箱彈適配器之間相互通信。

為解決上述問題，并根據(jù)某型火箭炮發(fā)射平臺(tái)的特性，在其基礎(chǔ)上火控系統(tǒng)需要增加網(wǎng)控箱、箱彈適配器和發(fā)控箱3種單體，如下頁(yè)圖2所示，增加發(fā)射控制箱給網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈上電、斷電，給兩個(gè)箱彈適配器上/斷電，并為巡飛彈提供6-12A的發(fā)火電流；增加網(wǎng)控箱實(shí)現(xiàn)綜合控制箱、指揮終端和箱彈適配器之間的網(wǎng)絡(luò)通信；增加箱彈適配器實(shí)現(xiàn)巡飛彈與火控系統(tǒng)之間的交互。并通過更改指揮終端和綜合控制箱的軟件以滿足網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈的發(fā)射要求，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈和無(wú)控火箭彈共架發(fā)射功能。

圖2 改進(jìn)后火控系統(tǒng)組成原理

由改進(jìn)后的火控系統(tǒng)組成圖可知綜合控制箱和箱彈適配器通過UDP通信，綜合控制箱和發(fā)送控制箱通過串口通信，箱彈適配器和每枚網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈通過串口通信。發(fā)控箱的主要功能包括：為箱彈適配器上電、斷電功能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈裝彈檢測(cè)、點(diǎn)火[7-9]和留膛檢測(cè)功能。箱彈適配器的主要功能：為網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈上/斷電，接收綜合控制箱的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)管號(hào)的巡飛彈，接收巡飛彈的數(shù)據(jù)并上報(bào)到綜合控制箱。

2.3 硬件安全性設(shè)計(jì)

圖3 發(fā)射無(wú)控彈時(shí)系統(tǒng)和彈藥箱的連接示意圖

圖4 發(fā)射巡飛彈藥時(shí)系統(tǒng)和彈藥箱的連接示意圖

某型火箭炮的火控系統(tǒng)與彈藥箱是通過一個(gè)55芯的電連接器連接，不改變55芯電連接器的前提下，本論文采用了一種自動(dòng)切換、復(fù)用無(wú)控彈引信線的方法，如圖3、圖4所示。即發(fā)射網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈時(shí)，硬件電路切換模塊對(duì)引信裝定器與55芯電連接器的20芯引信裝定線進(jìn)行了切換控制，引信裝定引腳轉(zhuǎn)換為10芯正、10芯負(fù)的DC28V供電輸出。

在火控系統(tǒng)斷電或初始加電，20芯引信/供電引線默認(rèn)為無(wú)控彈引信連接，若實(shí)際裝填為網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈藥，由于20芯無(wú)控彈引信線為與網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈箱彈適配器連接，與網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈在物理上無(wú)電連接關(guān)系，因此，該連接不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈產(chǎn)生安全隱患。

另外，在網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈的連接方式下，若裝填無(wú)控彈，即使火控系統(tǒng)對(duì)無(wú)控彈誤供電，即DC28V將與4管無(wú)控彈電子引信裝定端連接。經(jīng)無(wú)控彈引信研制單位相關(guān)單位分析、試驗(yàn)，該連接不會(huì)對(duì)無(wú)控彈引信引起損壞或其他安全影響。

3 發(fā)射流程設(shè)計(jì)

為滿足網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈和無(wú)控火箭彈共架發(fā)射功能，需要更改綜合控制箱和指揮終端軟件。指揮終端需要增加接收網(wǎng)控車數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到綜合控制箱的功能，重點(diǎn)更改的是綜合控制箱的軟件，綜合控制箱的軟件需要增加彈種識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈的數(shù)據(jù)裝訂，發(fā)射控制3部分功能。其軟件流程如圖5所示。

圖5 流程圖

3.1 彈種識(shí)別

綜合控制箱控制發(fā)射控制箱給彈箱適配器上電，待啟動(dòng)后綜合控制箱控制嘗試連接箱彈適配器，如果連接失敗則該彈箱的彈為無(wú)控彈火控系統(tǒng)將切向箱彈適配器的電斷開，并進(jìn)入無(wú)控彈發(fā)射模式，否則為網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈發(fā)射模式。無(wú)控彈發(fā)射模式未變化，其操作方法、流程保持原狀態(tài)不變。進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈發(fā)射模式后首先是向發(fā)射控制箱下達(dá)對(duì)巡飛彈上電命令，其彈種識(shí)別軟件流程圖如下頁(yè)圖6所示。

3.2 數(shù)據(jù)裝訂

火控系統(tǒng)與巡飛彈之間數(shù)據(jù)裝訂過程分為3個(gè)階段：自檢階段、參數(shù)裝定階段和傳遞對(duì)準(zhǔn)階段。在巡飛彈發(fā)射過程中，按順序依次進(jìn)入每個(gè)階段。彈上設(shè)備自檢階段包括彈載計(jì)算機(jī)自檢和彈上設(shè)備自檢兩個(gè)命令；參數(shù)裝定階段包括油門檢測(cè)、航路點(diǎn)參數(shù)裝定、彈載數(shù)據(jù)鏈參數(shù)裝定、控制參數(shù)裝定、衛(wèi)星一次對(duì)時(shí)、星歷裝定、衛(wèi)星二次對(duì)時(shí)。傳遞對(duì)準(zhǔn)階段包括傳遞對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)備、傳遞對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和對(duì)準(zhǔn)結(jié)果查詢3部分。在本階段內(nèi)，命令按照順序依次執(zhí)行。

圖6 彈種識(shí)別軟件流程圖

3.3 發(fā)射控制

打開保險(xiǎn)鎖，按下發(fā)射按鈕，綜合控制箱軟件檢測(cè)到擊發(fā)信號(hào)后啟動(dòng)發(fā)射流程其發(fā)射流程圖如圖7所示。

在發(fā)射流程啟動(dòng)后的0 s時(shí)綜合控制箱向待發(fā)射的巡飛彈發(fā)送啟動(dòng)導(dǎo)航的命令，導(dǎo)航啟動(dòng)后向巡飛彈發(fā)送末次對(duì)時(shí)命令，啟動(dòng)1 s時(shí)綜合控制箱判斷末次對(duì)時(shí)的結(jié)果，結(jié)果合格后下達(dá)熱電池激活的命令，3 s時(shí)判斷熱電池激活結(jié)果，熱電池激活后綜合控制箱向巡飛彈發(fā)送發(fā)射準(zhǔn)備好命令，進(jìn)入待發(fā)射狀態(tài)，5 s后，綜合控制箱向發(fā)射控制箱下達(dá)發(fā)射命令，發(fā)射控制箱向?qū)?yīng)的巡飛彈點(diǎn)火回路輸出點(diǎn)火電流，點(diǎn)火完畢后火控系統(tǒng)進(jìn)入待發(fā)射狀態(tài)，等待發(fā)射第2發(fā)巡飛彈。

4 結(jié)論

通過實(shí)際射擊試驗(yàn)表明本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的方案滿足了在某型火箭炮上發(fā)射網(wǎng)絡(luò)化巡飛彈的功能，同時(shí)不影響其無(wú)控彈的發(fā)射功能。通過本次火控系統(tǒng)的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了某型火箭炮發(fā)射控制的智能化、多樣化，對(duì)某型火箭炮的改進(jìn)具有現(xiàn)實(shí)意義。

圖7 發(fā)射控制流程圖