机载武器控制系统的发展分析＊

2014-01-10李国柱

舰船电子工程 2014年7期

李国柱

（海军装备部西安军事代表局西安 710054）

1 引言

机载武器控制系统已成为现代作战飞机的主体控制系统，随着科技的进步，将继续向着高度综合化、智能化、模块化、标准化的方向发展，可实现远距指挥引导、超视距多目标、多机协同攻击、近距大机动格斗、对面精确打击和反隐身、反电子对抗的作战能力。本文就机载武器控制系统、发展动向、发展分析等作进一步的研究和探讨［1］。

2 机载武器控制系统

为完成作战任务，控制系统必须对机上所携带的各种机载武器（如航炮、航箭、航空炸弹、空空导弹、空地导弹、激光制导武器等）进行外挂物管理和控制；对敌空中、地面、水上和水下各种运动的或静止的、可见的或不可见的目标，进行搜索、识别、跟踪、瞄准与实施各种攻击方式的发射、制导、战果记录等整个作战行动过程的控制和监控［2］。

2.1 组成

机载武器控制系统一般由目标参数测量、载机参数测量、武器控制计算、外挂管理、显示与控制、数据传输和视频记录七个基本分系统组成。

2.2 功能

1）目标参数测量装置。该系统主要用来探测目标相对于载机的方位、距离、速度和速度变化率等目标参数，该参数输入到武器控制计算机进行弹道计算、输出到显示装置，为武器的发射和投放寻找机会。

2）载机参数测量装置。该系统主要用来测量载机的速度、加速度、航向、姿态和高度等本机的运动参数。这些参数输入到武器控制计算机进行综合处理后，输出到显控装置，供飞行员操纵飞机和瞄准攻击。

3）武器控制计算机。该系统主要用于导航计算、弹道计算、总线传输信息控制，显示与控制等综合信息的处理，为飞行员提供武器的发射和投放时机，它是武器控制系统的核心部件。

4）外挂物管理分系统。该系统是对武器及其它外挂物进行检测、监视、控制和处理的设备，具有武器状态监控、发射方式选择和发射程序控制管理等功能。

5）综合显示与控制分系统。该系统是将所有飞行信息、目标信息、战术信息和武器控制瞄准信息显示给飞行员完成作战任务，飞行员可操作控制面板来选择各种显示工作状态。

6）数据传输分系统。该系统主要用于火控系统各部件之间的信息传递，并联接各部件。

7）视频记录分系统。该系统主要用于记录作战、训练过程中的各种参数和图像，以便于战后和训练后判读分析射击效果和训练情况。

2.3 特点

1）采用数字计算机和多路数据传输总线技术。现代机载火控系统广泛应用多台高性能数字式计算机，采用集中控制、分布处理的设计思想；采用数字式数据总线网络，信息综合利用，资源共享。

2）应用多传感器综合技术。通过传感器数据融合获取目标信息，提高系统的作战效能。如综合利用雷达、光电探测设备、前视红外、电视等多种探测手段，发现和识别目标。

3）采用多种显示技术。现代作战飞机综合利用平显、多功能下显、头盔显示器，取代大多数座舱仪表，极大地提高信息显示数量、质量和人机工效，提高火控系统自动化水平。

4）减少开关数目。通过双杆操纵（HOTAS）、综合控制板、触摸式控制屏、预编程开关等先进控制技术，减少了开关数目，减轻了驾驶员工作负担，使武器控制操作快速、准确、可靠。

5）应用光电瞄准吊舱。现代战斗机，攻击机和武装直升机广泛装备光电瞄准吊舱，同激光、电视、红外制导炸弹和空地导弹配用，以增强对地攻击能力。

6）通过机内自检测、系统重构和容错能力。在飞机作战过程中，一旦系统发生故障，立即发出警告信号，任务管理计算机可根据实际故障情况进行降级处理及系统重构，使系统恢复全部或部分功能，并记录故障情况供地勤人员维修参考。

2.4 作用

1）引导载体沿最佳航路接近目标和占位；

2）获取作战区域内的作战信息，对目标的特性及威胁程度进行判定，以供飞行员作出战斗决策；

3）搜索、捕获及跟踪所攻击的目标，测量目标及载机的各种参数；

4）进行火力控制计算与显示，为飞行员提供武器准确攻击目标的发射条件和时机；

5）管理和控制所选武器的投放、发射和引炸；

6）对制导武器进行参量修正和制导控制；

7）对作战效果进行检查和记录；

8）进行退出攻击的处理和返航着陆。

2.5 关键技术

1）信息网络一体化技术。信息网络一体化技术是关于协同利用多平台（机群及空、天、地、海）和多传感器信息资源，对信息进行检测、关联、相关、估计、传输、合成与共享处理，并最终获取目标状态和特征估计以及战场态势的威胁评估，进而实现最优的指挥、控制与管理（传感器管理）的多层次、多界面的自动智能决策过程，它的核心技术是多平台／多传感器／多目标信息融合技术及机间数据链技术。

2）智能指挥控制技术。智能指挥控制技术是机载武器指挥控制技术与人工智能技术、战术决策技术的结合物，它主要是用于在作战中辅助或代替驾驶员完成战术态势评估、战术决策、空空攻击、空面攻击、攻击效果评定、武器的自动匹配及投放管理等任务。

3）机载定向能武器控制技术。相对于现有的机载武器，定向能武器所具有的优势是显而易见的，但它同时也对机载武器系统和控制技术提出了新的、更高的要求。由于定向能武器为快速（接近光速）、非制导武器，武器是不需修正误差的，因此，对目标的定位、瞄准必须非常精确。因此，必须建立在多源信息融合基础上的高精度目标定位技术和直接瞄准、前置瞄准等瞄准技术。

3 发展动向

1）波音研制用于新型机载武器的先进传感器。美国《波音公司网站》2007年10月5日报道：波音公司近期与美国空军研究实验室签订了60万美元的合同，主要研制先进的双任务空中优势导弹（JDRADM）所用的导引头综合瞄准决战传感器（SITES），合同第一阶段将主要研究和分析导引头综合瞄准决战传感器的基本需求。今年5月，波音公司与美国空军签订了总额为420万美元的双任务空中优势导弹合同，其重点是研究导弹的推进技术和控制技术。双任务空中优势导弹可在执行空对空和空对地任务时攻击多种不同的目标，其采用的导引头技术是导弹实现精确瞄准的关键技术之一［3］。

2）俄计划2025年前为第五代战斗机研制新式机载武器。俄罗斯《军工信使》网2007年12月14日报道：俄罗斯空军第30科研所所长尤里·巴雷科宣布，俄空军计划在2025年前为第五代飞机研制新式航空武器装备［4］。

巴雷科认为，第五代飞机配备的新型武器，只有在所有航空武器装备稳定发展的条件下方能制造。在此之前，俄罗斯空军应继续提升苏－24前线轰炸机和苏－25强击机的攻击和防御潜力，为其装备改进升级的武器和技术装备。与此同时应赋予第四代的苏－27和米格－29歼击机多功能性能，并为其补充装备空－空和空－面导弹。而通过延长俄罗斯空军现装备的战略巡航导弹服役期限的途径，将能够保障战略航空核力量必要的潜力。

巴雷科认为，为确保远程航空兵在常规战争中，在大陆战区纵深后方和偏远地理区域实施精确打击的能力，应该为远程航空兵飞机补充装备常规装药的巡航导弹，以及在现有反舰导弹深度改进基础上制造的导弹。

3）比利时FN赫斯塔尔公司携单兵武器和机载武器亮相LAAD 2009航展。比利时FN赫斯塔尔公司2009年4月8日报道：比利时FN赫斯塔尔公司是世界著名的小口径武器、弹药以及武器系统生产商，公司携其产品亮相2009年拉丁美洲航空与防务装备展（LAAD 2009），本届航展于2009年4月14日～2009年4月17日期间在巴西里约热内卢举行［5］。

FN赫斯塔尔公司将展出其最新研制的单兵武器：一种是特种作战部队战斗突击步枪（SCAR）系列，其中包括两种高性能模块化步枪，即5.56×45mm北约口径的SCAR－L和7.62×51mm北约口径的SCAR－H，另外一种是FN40GL式40mm低速榴弹发射器。此外，FN赫斯塔尔公司还将展出一系列著名的单兵武器，包括：米尼米（MINIMI）5.56mm轻机枪、米尼米7.62mm通用机枪以及M2HB式12.7mm可快速更换枪管重机枪；F2000突击步枪、5.7×28mm武器系统（包括P90冲锋枪和Five－seveN手枪），以及FN303非致命武器系统。

除了单兵便携式武器之外，FN赫斯塔尔公司还设计、研制并投资开发了大量军用武器系统，其范围包括：集成有班组支援系统的车载、舰载以及机载武器系统；遥控武器站；轴向安装吊舱；以及完整系列弹药。实际上，FN赫斯塔尔公司的机载武器已被安装在世界上超过1800架直升机和亚音速飞机上。根据用户的不同需求，FN赫斯塔尔公司的机载武器系统还可进行改装，以便能够适用于不同结构的直升机。

4）法国定购新型20mm直升机载武器站。法国《航宇防务》2009年9月14日报道］法国国防部长埃尔韦·莫兰宣布，根据政府的经济复苏计划，法国定购了可配装20mm自动炮的武器站，以将其集成到运输机和武装突击直升机上［6］。

8月31日，法国武器装备总署与奈克斯特系统公司及欧洲直升机公司签订了一份价值2200万欧元的合同，这两家公司不仅要提供25门20mm自动炮、炮架以及15套挂架，而且还要负责将其安装到“美洲狮”（Cougar）直升机、“野猫”（Caracal）多用途直升机和作战搜救直升机上。

自动炮型号为20M621，该炮目前已安装在法国陆军和空军的小羚羊（Gazelle）、美洲豹（Puma）以及小狐（Fennec）直升机上。该炮射程2000m，将为美洲狮直升机提供在杀伤射程外攻击敌方轻武器火力的能力。

SH20是一种可安装20mm自动炮的伸缩式炮架。一旦配装此炮架，直升机能够以一种非侵犯性的姿态（炮架缩回且舱门关闭）飞越城区或近郊区，仅需几秒便可打开侧门并伸出炮架和火炮以攻击目标。

5）比利时FN赫斯塔尔公司将为韩国提供机载武器吊舱。法国《航宇防务》2010年1月27日报道：据比利时FN赫斯塔尔公司宣布，其近日与韩国宇航工业公司（KAI）签订了一份合同，以便开展K0－1项目，其中包括提供轴向安装的HMP250吊舱。FN赫斯塔尔公司的HMP250吊舱可配装M3P式12.7mm机枪和容弹量为250发的弹匣。公司目前还生产配装火箭弹发射器、弹匣容量达400发的吊舱。FN赫斯塔尔公司的M3P机枪专门设计用作机载武器，并具有以下主要特点和优势：系统重量轻；射速高（1100发／分）；配装有消焰器以提高射击精度；可快速安装；以及采用左路或右路供弹［7］。

除了吊舱武器系统之外，FN赫斯塔尔公司还研制和生产可安装在直升机窗户附近的武器架和MAG 58M式7.62×51mm机枪，受到多个亚太国家的青睐，这些国家打算将其安装在直升机上执行多项任务。

FN赫斯塔尔公司的7.62mm枢轴武器系统具有以下特点：采用全机械操控，无需任何电力，即使在直升机出现问题时也能执行射击任务；MAG 58M式7.62mm机枪采用开膛待击模式，可预防走火，从而确保系统的安全性和可靠性；MAG 58M式7.62mm机枪安装在软座架上，以便在射击过程中保持良好的平衡，从而提高射击精度；MAG 58M式7.62mm机枪的射速达1000发／分，其回转范围大；以及枢轴武器系统也可采用12.7mm口径，其中包括M3M机枪，同时还可提高射速、增强火力并提高有效射程。

对于所有产品而言，FN赫斯塔尔公司将系统集成到直升机上的全部工作，均与直升机生产商联合开展，或者直接与用户进行合作。

6）俄罗斯第五代战斗机的机载武器将与飞机同步发展。俄罗斯国际文传电讯2010年12月16日报道：俄罗斯战术导弹武器集团公司正在为第五代战斗机（PAK FA）研制航空杀伤武器。俄罗斯战术导弹武器集体公司总裁奥布诺索夫称，第一阶段的前线航空兵未来航空综合体（PAK FA）将在2012～2013年出现，在该时间以前也将准备好PAK FA的机载武器。此后，随着PAK FA的发展，机载武器也将发展［8］。

PAK FA的内部武器舱既可以配置空空导弹，也可以配置空地导弹。空空导弹包括远程和近程导弹，以及三角旗设计局研制的中程导弹。最初计划给PAK FA配备革新家设计局研制的远程空空导弹，但是根据招标结果，决定选择战术导弹武器集团公司研制的产品。对于空地导弹，PAK FA的内部武器舱可以配置反舰导弹、通用模块式导弹以及250kg规格的航空制导炸弹。此外，PAK FA还可以在外部挂点携带各种用途的导弹以及1500kg规格的炸弹。

计划为PAK FA配备的所有航空制导杀伤武器都由战术导弹武器集团公司研制。

战术导弹武器集体公司总裁奥布诺索夫指出，飞机仅仅是配置各种武器的平台，今后战斗机将主要依靠武器增强作战效能，武器将使飞机潜能增加20%～30%。

针对履行2009年莫斯科航展期间签订的向俄空军交付各种航空导弹武器的问题，奥布诺索夫称，合同已经履行完毕。我们一家企业的年生产能力就能够完成这份合同。奥布诺索夫指出，该集团公司龙头企业的年生产额是80亿卢布，整个集团公司的生产额达到380亿卢布。

据悉，2009年莫斯科航展期间，战术导弹武器集体公司签订了为俄罗斯军方购买苏系战斗机提供未来航空杀伤武器的大型合同。俄空军总司令泽林称，合同总价值约为60亿卢布，合同涉及14种以上新型武器，这些武器能够满足为俄空军新采购或者升级飞机的需要。

在2009年莫斯科航展期间还宣布签订了3份合同。根据这些合同，苏霍伊公司在2015年前将向俄空军交付48架最新型苏－35S战斗机、12架苏－27SM以及4架苏－30M2战斗机。

7）比利时FN赫斯塔尔公司展示便携式武器和机载武器。法国《航宇防务》2012年3月23日报道］：在2012年3月27日～2012年4月1日期间举行的2012年智利国际航空航天防务展上，比利时FN赫斯塔尔公司将展出便携式武器以及车载和机载综合武器系统［9］。

FN赫斯塔尔公司设计、研制和生产了多种具备先进打击能力的完全集成机载武器系统，能安装在多用途直升机和亚音速飞机上使用，同时操作简单、安全性高。FN赫斯塔尔公司为直升机和亚音速飞机研制的枢轴安装武器系统采用全机械设计，无需电力驱动，即使安装架出现问题也能执行射击任务。FN赫斯塔尔公司在本次展会上展出的MRP枢轴安装系统配装的是 M3M／GAU－21式12.7mm机枪。M3机枪射速达1100发／分钟，是世界标准旋翼机载武器，能够极大地提高乘员防护能力。

除了安装在超过2800架直升机和亚音速飞机上使用的机载综合武器系统之外，FN赫斯塔尔公司还展出了多种便携式武器。SCAR突击步枪有5.56×45mm和7.62×51mm两种口径，配有短枪管或标准枪管两种不同长度的枪管，分别用于近距作战和步兵作战。SCAR突击步枪采用先进设计，具有重量轻、射击精度高、可靠性强等特点，可在最困难的条件下使用。

FN赫斯塔尔公司新研制的火控单元能确保昼夜发射40mm榴弹时准确命中目标。该火控单元采用人机工效设计，易于使用，且左右手均可操作。

4 发展分析

机载武器控制系统的发展趋势：一是作战功能控制多样化；二是采用多源数据融合技术；三是机载武器控制综合化；四是预警、作战一体化；五是显／控智能化；六是机载武器控制系统信息化［10］。

1）作战功能控制多样化。作战功能主要突出超视距、多目标攻击，控制发射后不管导弹。超视距多目标攻击火控系统和发射后不管导弹配合，能同时跟踪、识别多个目标并分别测定每个目标的参数，完成威胁判断、攻击目标的优先权确定及各种战术数据处理，进行战术决策；产生飞机操纵指令和雷达扫描指令；计算导弹允许发射区、导弹制导指令和显示控制数据；发射前对发射后导弹进行参数装定，使多枚导弹分别攻击多个目标；进行杀伤概率评估等。

2）采用多源数据融合技术。采用多源数据融合技术，充分发挥多种探测手段的优势，提高载机的综合作战效能。为提高作战飞机的抗隐身、抗电磁干扰能力，使对空、对地作战功能一体化，现代机载火控系统正开发利用多种传感器探测目标，以便先敌发现、先敌攻击，取得攻击突然性。

3）机载武器控制综合化。机载武器控制系统将向综合武器控制／飞行控制系统、综合火力／飞行／推力控制系统发展。在未来作战中，综合武器控制／飞系统或综合武器控制／飞／推系统将能按最佳飞行路线、最佳航迹、最佳燃油消耗将飞机引导到最佳攻击位置进行攻击。它可实施对敌全方位、多种武器的投射；缩短攻击占位时间及首攻时间，便于飞行员做到先敌发现、先敌攻击，并可提高命中率；实现操纵控制的自动化、瞄准攻击的自动化，减轻飞行员工作负担，有利于飞行员观察战场态势，及时作出新的战斗决策。

4）预警、作战一体化。采用先进的预警、通讯、指挥、控制系统及空空、空地数据传输系统。现代战争表明，预警指挥系统是现代空战必不可少的装备，而预警指挥飞机是实时指挥战斗机进行空战的机载中心。

5）显／控智能化。采用更加先进的综合控制／显示系统，提高人机工效和综合作战效能。未来作战飞机的显示系统将采用有源矩阵彩色液晶显示器、有源矩阵电致发光显示器取代阴极射线管，综合控制／显示系统将向着视、听、说、头／手指向等多通道方向发展。

6）机载武器控制系统信息化。采用高速大容量计算机、高速光纤总线、电传控制技术，使得机载火控系统综合化达到更高水平。