某便携式防空导弹发控系统的设计

张庆茂

（1.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院，广西 桂林 541004；2.柳州长虹航天技术有限公司 研究所，广西 柳州 545012）

0 引言

红外寻的制导便携式防空导弹是一种独特的低空/超低空近程防空导弹[1]，以其作战反应时间短、制导精确、抗干扰能力强、发射后不管等优点[2]，成为防空体系中重要的环节，已成为世界各国大量使用的通用制式装备。该类导弹小巧轻便、反应迅捷、使用简便、作战部署高度机动灵活[3]，是用于近程低空、超低空防御的有效武器。便携式防空导弹除了单兵肩扛发射外，也可结合雷达、红外热像仪、CCD摄像机等设备，形成多联装车载、舰载或多联装武装直升机载武器系统，不仅全面扩大了便携式防空导弹的使用领域，而且使导弹武器系统的防空效能，尤其是攻击巡航导弹、无人驾驶飞机等小型快速空中目标的效能提高到一个全新的水平。导弹发控系统，作为武器系统上保障导弹发射成功的重要设备，承担着与上级指控系统进行数据交互、导弹射前信息处理和安全发射控制等重大使命。本文对某近程车载防空导弹武器系统用便携式防空导弹发控系统进行了设计研发与功能实现，实现对8发便携式防空导弹的发射控制。通过飞行试验验证，发控系统安全可靠。

图1 发控系统组成及结构框图Fig.1 Control system composition and structure diagram

1 总体设计

本便携式防空导弹发控系统作为某近程车载防空导弹武器系统的重要配套设备，发射的是某型号便携式防空导弹，主要用途是根据上级指控系统的命令，实施对武器系统8联装导弹的初始检测、供电供气控制、导弹发射准备及导弹发射控制，并且将发射过程中的指令执行情况回报指控系统。

根据近程车载防空导弹武器系统的任务需求及便携式防空导弹的特点开展发控系统的研制工作。对于便携式防空导弹在肩扛发射时的一些操作及要实现的功能，如激活地面能源组件实现供电供气，扣动发射机构扳机一档、二档实现对目标信号处理与分析，退挡弹销等，在发控系统的设计上也要实现。根据武器系统结构、作战及训练需要，便携式防空导弹装车时只要装筒导弹，地面能源组件、发射机构不再配备，通过发控系统研制能实现相同功能的代替装备。

为实现车载武器系统中导弹发射车上安全发射8发装筒导弹的任务需求，制定以下发控系统的研制方案：设计发控通信器用于与上级指控系统进行数据交互及下级设备的通信控制；设计发控执行组合，通过控制组合电路板、信息处理电路板实现对8发便携式防空导弹的发射控制；设计退销机构，实现对导弹的电气连接及退销控制；设计供气装置，用于提供导弹制冷气源；设计导弹托架，用于支撑发控执行组合、退销机构、供气装置及导弹。

发控系统组成及结构框图见图1。

2 发控系统硬件设计与实现

2.1 发控通信器

图2 发控通信器原理图Fig.2 Schematic diagram of the control communicator

发控通信器是发控系统的控制核心，也是发控系统与车载武器系统上其它分系统的连接中心。发控系统的供电电源由武器系统供配电系统经过电缆连接到发控通信器上，发控系统与指控系统的数据通信也是通过信号传输电缆连接到发控通信器上完成信号传递。发控通信器加电后进行设备自检、8发导弹的在位状态检测，通过RS-422异步串行通道实现与指控系统数据通信，接收命令，将发控执行组合的执行结果及过程信息回报给指控系统，实时监测±20V电压。通过RS-485通信电路实现与发控执行组合通信，控制发控执行组合响应指控系统的命令，实施对导弹的发射控制。

发控通信器由一块发控通信电路板、箱体及各接口连接器组成。发控通信电路板内包含电源转换电路、电压检测电路、微处理器控制电路、RS-422A通信电路、RS-485通信电路、JTAG接口电路。发控通信器原理见图2。

电源转换电路是将供配电系统的＋20V、－20V、＋5V电压转换成发控通信电路板需要的＋12V、－12V、＋3.3V电压。

电压检测电路是将输入的＋20V、－20V电压经运放放大电路后送入微处理器进行逻辑解算，判断电压值是否在合格供电范围内。

微处理器控制电路是发控通信板的核心，负责处理与指控系统的数据通信、给发控执行下发指令及整合发控执行组合的反馈数据。微处理器选用应用比较广泛的ARM处理器STM32F103C8T6，设计相应的外围电路，完成发控通信板数据处理与通信。

JTAG接口电路接上JTAG仿真器，运行仿真软件[4]，就可以对微处理器STM32F103C8T6芯片进行程序烧写、仿真与调试。

2.2 发控执行组合

发控执行组合是导弹发射的执行装置。发控执行组合接收发控通信器控制命令，给待发导弹供电，陀螺起转控制，同时控制供气装置接通电磁阀给导弹供气、控制退销机构电机动作给导弹退销或挡弹销复位，进行导弹目标信号分析、导弹发射准备和导弹发射等任务。发控系统内包含两套发控执行组合，每套发控执行组合连接4套退销机构控制4发装筒导弹。每套发控执行组合安装在一个导弹托架上。

图3 发控执行组合组成图Fig.3 Composition diagram of the control execution composition

每套发控执行组合由一块控制组合电路板、4套信息处理电路板、各接口连接器及箱体组成。发控执行组合内部组成框图见图3。

工作时，发控执行组合接收发控通信器控制命令，控制组合电路板对弹在位信号进行检测，当接受到备选导弹供电供气指令后，控制组合电路板给备选导弹供电，信息处理电路板的陀螺起转控制电路完成导弹陀螺起转工作，当陀螺达到预定的转速，停止陀螺起转控制电路工作；信息处理电路板的信息处理电路完成装筒导弹截获目标和信息信号、位标信号的处理，并发出导弹发射信号，完成导弹发射。

2.3 导弹托架

导弹托架分为左右两个导弹托架，每个托架用于承载4枚装筒导弹、4个供气装置、一套发控执行组合及其4套退销机构。

2.4 导弹供气装置设计

导弹供气装置主要由独立气瓶、快速阀、电磁阀和压力报警传感器组成。供气装置安装在导弹托架上，每个气瓶可独立拆卸，可通过气瓶安装位置的调节，调整导弹托架的重心位置。

2.5 退销机构

退销机构分别安装在导弹托架上，用于装筒导弹电气、机械连接和挡弹销退出。退销机构与装筒导弹的机械连接和电气连接形式与发射机构一致。退销时退销机构采用蜗轮、蜗杆机构及电机动作进行退销。退挡弹销采用直流电机控制方式，发控执行组合中控制组合电路板的继电器控制电机供电，电机转动使挡弹销退出，弹销退出，位置传感器提供挡弹销退出反馈指令。挡弹销复位时，控制电机反向转动，挡弹销复位，位置传感器提供弹销复位反馈指令。

图4 发控系统软件主要工作流程图Fig.4 Control system software main working flow chart

3 软件设计

发控系统软件嵌入在微处理器内可编程存储器中，属于嵌入式实时控制软件。发控系统执行指控系统的指令，发控系统软件主要功能是：初始检测、执行选弹命令，对导弹供电供气控制、给出解锁指令，同时将供电供气及解锁状态回报给指控系统，满足发射条件后将导弹准备好信息反馈给指控系统，收到发射指令后执行导弹发射。发控系统软件主要工作流程见图4。

4 结束语

发控系统的设计是否符合研制任务要求，能否将导弹安全可靠发射出去需要通过试验验证。而通过跟飞试验和飞行试验验证，发控系统工作可靠，与武器装备上其它分系统工作协调，实现了便携式防空导弹在某近程车载武器系统上安全无误发射。