基于某型火箭炮的网络化巡飞弹发射实现

2019-01-14李晓光马汝冰马晓飞

火力与指挥控制 2018年12期

李晓光，董浩，马汝冰，马晓飞，杨丹

（北方自动控制技术研究所，太原 030006）

0 引言

网络化巡飞弹作为一种侦察打击一体化武器系统，是未来精确打击武器的一个重要发展方向。网络化巡飞弹在空中进行巡逻飞行，以执行情报侦察、目标指示、信息中继、区域封锁、精确打击和毁伤评估等任务的新型弹药[1-2]。网络化巡飞弹兼具导弹和无人机的特点，时空中待机时间长，作用范围广，威慑力强，可发现隐蔽目标和攻击有价值的目标。

目前网络化巡飞弹发射方式可分为：机载发射方式、车载发射方式和单兵发射方式，如美国的“拉姆”（LAM）巡飞弹、洛卡斯巡飞弹，俄罗斯的R-90巡飞弹可基于火箭炮发射平台进行发射[3-4]。有关资料显示我国的某型火箭炮火控系统不具有发射网络化巡飞弹的功能。

某型火箭炮采用整体吊装方式储运发箱技术，是我国陆军现役的三代主战平台之一，已广泛装备部队，并改型后出口多个国家，主要用于对10多种无控弹的发射，通过改造其火控系统，使其具有发射无控弹又兼容网络化巡飞弹的功能。若能在战场中使用，必将大大提高武器系统的作用和地位，提高武器系统对目标的打击能力和精度，减少不必要的后勤负担。此外，作战部队在各种作战态势下的能力可得到扩展，在各个作战阶段都能提供持续不断的火力支援，大大提高部队的战斗力。

1 某型火箭炮火控系统组成

某型火箭炮的火控系统组成为：电台、通控、惯导、北斗、指挥终端、综合控制箱、引信装定器和发火控制器等单体组成[5]。如图1所示。通控与指挥终端为UDP通信，指挥终端与惯导、北斗为串口通信、与综合控制箱为UDP通信，综合控制箱与引信装定器、发火控制器为串口通信。

图1 火箭炮火控系统组成原理

指挥终端主要功能包括：设置惯导和北斗，通过电台和通控与指挥车通信，采集北斗的定位信息，采集惯导的姿态数据，与综合控制箱通信。

综合控制箱主要功能包括：完成弹道解算、完成调炮功能、完成装弹检测、引信识别、引信查询、引信装定、发火和留膛检测等无控弹的发射功能。

引信装定器主要功能包括：执行引信识别、引信查询和引信装定的动作，并将执行结果上报到综合控制箱。

发火控制器主要功能：执行装弹检测、发火和留膛检测动作，并将执行结果上报到综合控制箱。

2 火控系统方案设计

2.1 共架发射技术

以某型火箭炮为基础，设计一种既可发射网络化巡飞弹，又可兼容发射无控弹（122毫米系列火箭弹药），实现多种弹药共用一种发射平台的共架发射系统发射。

从国内外现有的共架发射系统看，共架发射技术的含义为：指两种或两种以上的不同弹种以多联装货其他形式在同一种类型的发射平台上进行发射，它们各自的发射系统相互独立或者有统一的指挥系统或发控系统协调控制[6]。

本文采用了一种基于某型火箭炮的共架发射技术，即为不同型号的弹种对发射装置加装相应的适配器，使多种弹种适应同一发射平台。在本文中为每个网络化巡飞弹弹箱增加一个箱弹适配器以适应某型火箭炮发射平台。因此，无控弹和网络化巡飞弹弹箱的区别是网络化巡飞弹弹箱有箱弹适配器，而无控弹弹箱则没有，综合控制箱通过发控箱对箱弹适配器上电，上电成功后综合控制箱试图连接箱弹适配器，如果连接成功则该弹箱的弹为网络化巡飞弹，否则为无控弹。此种方法对平台更改较小，平台通用性强，使用价值较高。

2.2 火控系统改进设计

实现网络化巡飞弹和无控火箭弹共架发射的一体化发射控制流程，有机融合对巡飞弹、无控弹的回路检测、参数装定和点火发射等控制过程需要解决以下问题：

1）不同于无控弹，网络化巡飞弹在发射准备过程中需要火控系统提供工作电，而某型火箭炮平台并无给弹上电的接口；

2）某型火箭炮的发火控制器只提供一个3A的点火电流，而网络化巡飞弹需要一个6-12A的点火电流，发火控制器为已定型产品不宜更改；

3）由于采用的共架发射技术是在每个弹箱上增加了一个箱弹适配器，某型火箭炮带有两个弹箱，共需要两个箱弹适配器，需要火控系统为两个箱弹适配器提供上电、断电，并对两个箱弹适配器管理的功能；

4）网络化巡飞弹在发射准备过程中需要火控系统执行弹箱开关盖、网络化巡飞弹自检、数据装订、启动导航、热电池激活命令，需要火控系统的指挥终端、综合控制箱和箱弹适配器之间相互通信。

为解决上述问题，并根据某型火箭炮发射平台的特性，在其基础上火控系统需要增加网控箱、箱弹适配器和发控箱3种单体，如下页图2所示，增加发射控制箱给网络化巡飞弹上电、断电，给两个箱弹适配器上/断电，并为巡飞弹提供6-12A的发火电流；增加网控箱实现综合控制箱、指挥终端和箱弹适配器之间的网络通信；增加箱弹适配器实现巡飞弹与火控系统之间的交互。并通过更改指挥终端和综合控制箱的软件以满足网络化巡飞弹的发射要求，实现网络化巡飞弹和无控火箭弹共架发射功能。

图2 改进后火控系统组成原理

由改进后的火控系统组成图可知综合控制箱和箱弹适配器通过UDP通信，综合控制箱和发送控制箱通过串口通信，箱弹适配器和每枚网络化巡飞弹通过串口通信。发控箱的主要功能包括：为箱弹适配器上电、断电功能，对网络化巡飞弹装弹检测、点火[7-9]和留膛检测功能。箱弹适配器的主要功能：为网络化巡飞弹上/断电，接收综合控制箱的数据并转发到对应管号的巡飞弹，接收巡飞弹的数据并上报到综合控制箱。

2.3 硬件安全性设计

图3 发射无控弹时系统和弹药箱的连接示意图

图4 发射巡飞弹药时系统和弹药箱的连接示意图

某型火箭炮的火控系统与弹药箱是通过一个55芯的电连接器连接，不改变55芯电连接器的前提下，本论文采用了一种自动切换、复用无控弹引信线的方法，如图3、图4所示。即发射网络化巡飞弹时，硬件电路切换模块对引信装定器与55芯电连接器的20芯引信装定线进行了切换控制，引信装定引脚转换为10芯正、10芯负的DC28V供电输出。

在火控系统断电或初始加电，20芯引信/供电引线默认为无控弹引信连接，若实际装填为网络化巡飞弹药，由于20芯无控弹引信线为与网络化巡飞弹箱弹适配器连接，与网络化巡飞弹在物理上无电连接关系，因此，该连接不会对网络化巡飞弹产生安全隐患。

另外，在网络化巡飞弹的连接方式下，若装填无控弹，即使火控系统对无控弹误供电，即DC28V将与4管无控弹电子引信装定端连接。经无控弹引信研制单位相关单位分析、试验，该连接不会对无控弹引信引起损坏或其他安全影响。

3 发射流程设计

为满足网络化巡飞弹和无控火箭弹共架发射功能，需要更改综合控制箱和指挥终端软件。指挥终端需要增加接收网控车数据并转发到综合控制箱的功能，重点更改的是综合控制箱的软件，综合控制箱的软件需要增加弹种识别、网络化巡飞弹的数据装订，发射控制3部分功能。其软件流程如图5所示。

图5 流程图

3.1 弹种识别

综合控制箱控制发射控制箱给弹箱适配器上电，待启动后综合控制箱控制尝试连接箱弹适配器，如果连接失败则该弹箱的弹为无控弹火控系统将切向箱弹适配器的电断开，并进入无控弹发射模式，否则为网络化巡飞弹进入网络化巡飞弹发射模式。无控弹发射模式未变化，其操作方法、流程保持原状态不变。进入网络化巡飞弹发射模式后首先是向发射控制箱下达对巡飞弹上电命令，其弹种识别软件流程图如下页图6所示。

3.2 数据装订

火控系统与巡飞弹之间数据装订过程分为3个阶段：自检阶段、参数装定阶段和传递对准阶段。在巡飞弹发射过程中，按顺序依次进入每个阶段。弹上设备自检阶段包括弹载计算机自检和弹上设备自检两个命令；参数装定阶段包括油门检测、航路点参数装定、弹载数据链参数装定、控制参数装定、卫星一次对时、星历装定、卫星二次对时。传递对准阶段包括传递对准准备、传递对准数据和对准结果查询3部分。在本阶段内，命令按照顺序依次执行。

图6 弹种识别软件流程图

3.3 发射控制

打开保险锁，按下发射按钮，综合控制箱软件检测到击发信号后启动发射流程其发射流程图如图7所示。

在发射流程启动后的0 s时综合控制箱向待发射的巡飞弹发送启动导航的命令，导航启动后向巡飞弹发送末次对时命令，启动1 s时综合控制箱判断末次对时的结果，结果合格后下达热电池激活的命令，3 s时判断热电池激活结果，热电池激活后综合控制箱向巡飞弹发送发射准备好命令，进入待发射状态，5 s后，综合控制箱向发射控制箱下达发射命令，发射控制箱向对应的巡飞弹点火回路输出点火电流，点火完毕后火控系统进入待发射状态，等待发射第2发巡飞弹。