防空导弹测试项目规划策略研究 *

马晓东，朱京来，胡敏

（北京电子工程总体研究所，北京 100854）

0 引言

防空导弹以有人驾驶飞机、无人机、直升机、巡航导弹或者弹道导弹为目标，通过稳定受控的动力系统把有效载荷——战斗部运载到目标附近，适时引爆战斗部来摧毁或者杀伤目标。在防空导弹的全寿命周期中，为保证导弹的实时状态和性能可知，需要进行导弹测试。测试过程中，一般利用导弹综合测试设备来获取具体数据，而执行的具体测试流程一般定义为导弹的测试项目［1］。设计者通过预定的测试项目进行功能或性能检测，定性或者定量地获得所需的参数，通过对这些参数的研判给出导弹整体性能的认定。测试项目设计的合理性、可行性关乎导弹测试的覆盖性，对导弹研制中的设计方法反馈、贮存中的日常维护方法确定、作战前使用前性能完好性判断起到非常重要的作用［2-3］。

测试项目的规划与导弹的测试性设计紧密结合。测试性设计是防空导弹作战使用、日常维护的基础性设计。当前的防空导弹测试性设计原则比较容易确定，一般是从上而下进行分解，但实现时往往因为各种原因很难面面俱到，如引出测试点的数量、接近实际使用场景的测试条件的构建等限制因素。目前多数都是按照弹上设备的构成自下而上地分析归纳［4］，最终通过某个具体弹上设备或者某个具体参量来设计测试项目，通过判读执行该项目所获取的数据，实现对导弹部分性能的认定［5］。近年来，这种习惯性的做法面临着诸多挑战：一是在导弹研制过程中，越来越重视“天地一致性”问题，即在地面测试中，尽量创造与飞行试验更加相似的、全面的、时序一致的各种激励，以期通过测试获得更加真实的响应；二是部队贴近实战的诸多不同应用场景，往往超出设计者“自我认知”的预想边界，取中间条件进行通过性测试的做法，虽然快捷，但无法达到横向到边、纵向到底的全面性。各种不同的需求，被不停地叠加堆砌，测试项目规划的实现要理论与实际紧密结合，既要覆盖得够深够细够全，又要忌讳贪大贪多导致测试烦琐、时间长，使得实际设计过程越发令人困惑［6］。

本文分析了防空导弹的作战任务，将飞行全过程细化分解成多个阶段，对每个阶段的执行参与者和流程进行了分析，最后回到实际任务全过程层面，明确了导弹测试的几个必需的项目。这种测试项目规划策略，在实际工程应用中，原则比较明确，结合具体产品的实际情况，可进行具体测试项目的确定［7］。

1 作战任务分析

世界各国的防空导弹种类繁多，根据不同的分类原则可以有多重划分方法。根据防空任务分，有国土防空型、海上防空型、野战防空型；根据保卫目标分，有区域防空型、要地防空型、随行掩护型；根据制导体制分，有指令制导型、寻的制导型、复合制导型。目前，世界上在役的防空导弹，比较有名的包括欧洲的“紫苑”防空导弹、美国的“爱国者”系列导弹、俄罗斯的C-300 及C-400 系列导弹，等等［8］。虽然这些导弹的分型方法不同，但实际作战过程中基本类似。下文以相对复杂的复合制导型防空导弹的作战过程进行分析，具体示意见图1。这种类型的导弹作战能力强，控制方式多样，弹上构成复杂，结合它进行分析，有利于清晰描述本策略的具体实现流程。

图1 作战过程Fig. 1 Combat process

从图1 可以看出，这种类型防空导弹的作战分为几个阶段：①发射—②受控飞行—③复合制导体制交接—④稳定跟踪目标—⑤引战配合起爆战斗部—⑥过目标自毁。具体每个阶段详述如下：

（1） 发射过程

导弹发射车收到上级指令，对选中的导弹进行加电，预置飞行所需的各类初始参数，激活弹上电池，执行“发射”命令，发动机点火，导弹起飞。

（2） 初始受控飞行

导弹起飞后，自身稳定控制系统开始工作，保持导弹姿态正常，导弹接收地面雷达的相关指令参数，弹上控制系统计算后，使导弹向指引的目标位置飞行。

（3） 复合制导体制交接

复合制导体制的防空导弹在作战过程中需要进行交接班，即在指令制导飞行一段时间后，地面引导导弹自身搜索并截获目标，转向弹上寻的制导。

（4） 导弹稳定跟踪目标

导弹飞行的后段，转为弹上自主跟踪制导后，弹上控制系统根据导引头的跟踪参数，使导弹稳定飞向目标。

（5） 引战配合起爆战斗部

导弹接近目标后，引信启动工作，根据相关设计模型，引信在合适的时机输出战斗部起爆信号，使战斗部工作进而杀伤目标。

（6） 过目标自毁

如果接近并飞越目标后，导弹未按预定方案起爆，则弹上控制系统根据预定的控制模型，启动导弹自毁程序。

从上述过程分析可以看出：

（1） 这几个环节是串行工作模式，即上一个环节故障则下一个环节无法正确执行。

（2） 每个环节都是多设备联合工作，一个设备不正常则可能影响其他设备的参数输入或输出。

2 测试项目规划

针对前文分析的作战任务过程，可以结合导弹每个阶段的功能，将测试项目规划为如下六大基本类：

（1） 发射

在导弹发射前，需要进行一些基本参数检查，用来明确导弹是可发射的。这些参数是否覆盖发射所需要的基本条件，是能否成功发射的重要前提［9］。按发射执行过程的分任务，明确其功能要求，分析确定测试项目和参量如表1 所示。

表1 测试项目汇总Table 1 Summary of test items

（2） 初始受控飞行

导弹起飞后，在空中需要姿态受控进而稳定飞行。这个阶段，弹上的控制系统开始发挥作用，敏感单元准确测量导弹的姿态和位置参量，地面制导系统向弹上发送飞行指向信息，弹上信息处理系统将所有的相关参数进行实时解算，最终向导弹姿态控制的执行单元——舵机等输出偏转指令。整个过程处于严格的反馈闭环中，确保导弹飞行正常。按初始受控飞行的分任务，各控制要素和先后顺序，结合具体执行的弹上设备，明确其功能要求，分析确定测试项目和参量如表2 所示。

表2 测试项目汇总Table 2 Summary of test items

（3） 制导体制交接

复合制导体制的防空导弹在飞行过程中，要进行制导体制的交接，即从前半段的指令制导转向后半段的导引头自主制导。结合具体执行的弹上设备，明确其功能要求，分析确定测试项目和参量如表3 所示。

表3 测试项目汇总Table 3 Summary of test items

（4） 稳定跟踪

导弹完成制导体制交接后，转入末端的导引头寻的制导阶段。在此阶段，导弹要在导引头稳定跟踪目标的情况下受控飞行，各控制链路要求工作正常。结合具体执行的弹上设备，明确其功能要求，分析确定测试项目和参量如表4 所示。

表4 测试项目汇总Table 4 Summary of test items

（5） 杀伤目标

在导弹接近目标的时刻，引战系统启动工作，引信开始探测目标，根据预定的计算模型，在适当时刻引爆战斗部，从而杀伤目标。在该分任务阶段，结合具体执行的弹上设备，明确其功能要求，分析确定测试项目和参量如表5 所示。

表5 测试项目汇总Table 5 Summary of test items

（6） 自毁

当出现未知情况导致导弹没有起爆杀伤目标后，需要引导导弹自毁，防止发生其他情况，在该分任务阶段，结合具体执行的弹上设备，明确其功能要求，分析确定测试项目和参量如表6 所示。

表6 测试项目汇总Table 6 Summary of test items

3 实际应用时的关联因素

在防空导弹测试项目规划中，经常提到的是定性测试和定量测试，或者表述为功能测试和性能测试［10］。对于这种分类方法，笔者认为，还有一种理解就是逻辑测试和可量化参数测试。

当前，防空导弹弹上数字化程度越来越高，很多功能都是利用弹上处理器中的软件实现。将定性测试划分为逻辑测试，主要考虑的是检查并确认所设计的流程中的流转分支是否正确，有些不能准确给出参数判据的项目先转化为逻辑测试；在逻辑测试时，重点关注的是时序上的合理性和严格性，尤其是精准控制下的时间参数。如对于一些弹上安全性控制措施，通过设计不同的测试项目，验证弹上工作时序是否能进入2 种不同逻辑，尤其不能忽视错误逻辑分支处理的测试，如发出发动机点火指令或者发出中止点火指令的测试项目；对于一些典型目标特性，通过设计不同的输入，测试确认是否正确地识别了目标类型而进入了不同的处理分支。将定量测试转化为量化测试，主要是想对关注的参数进行量化表达，能够可测、可判。在定量测试时，设置参数要求覆盖正常和边界值2 种情况：正常条件设定，可认为是通过性测试；边界值条件设定，是对防空导弹极限电气性能进行摸底，包括最高和最低工作电压、灵敏度下限、最小响应时间等等。

在测试项目规划中还有一个被关注的就是关于隔离率和现场可更换单元（line replaceable unit，LRU）问题。

防空导弹方案设计阶段，一般就需要确立导弹的测试性设计指标，并以量化的形式进行明确，通过分解到弹上分系统的方式进行落实［11］。但在导弹测试过程中，如果遇到故障，设计人员实际期望是最大程度地定位到某一个弹上设备甚至是设备内的某一个电路板或元器件。因此，在设计测试项目时，受此想法影响，会将测试项目的确定以弹上设备为出发点进行考虑，倒排测试项目，导致项目众多，对应的导弹测试设备也会复杂，最终导弹测试时间极长。并且，在最终取舍时，往往受制于导弹弹上空间体积、测量引出（有线或者无线）接口能力等条件约束，仍旧无法实现所有期望的故障判断点均被引出。这种两难的局面，必须要作出取舍，根据导弹体积的大小、弹上设备拆解的难易程度，确认可更换单元的大小，既可以是某个设备，也可以是整体的舱段。另外，笔者认为，作为导弹最终的综合测试，测试的目的是全弹的整体功能认定，故障的判断和隔离可以采用加强机内测试（built-in test，BIT）设计等方式作为辅助手段［12-13］，作分段性、递进性的分析、隔离、定位。如，强化弹上设备的自检测能力时，可以将原来通过用一个字节表达的总结论，细化到每一位表示一种特征值或者故障类型。正常条件下，进行常规项目测试，当某设备出现故障提示时，改变测试条件，观察设备输出的位参数的变化，实现有需求时的故障隔离，兼顾了正常测试的短时间和故障测试的深定位。

4 结束语

防空导弹测试项目规划是导弹测试的指导性文件，其制定策略的好坏直接影响导弹性能的判断标准，进而影响生产和使用的决策。围绕导弹测试，与其他学者提出的多种多样的方法［14-15］相比，本文从基于实际作战任务的需求出发，按最小取舍原则进行决策，有较好的操作性。后续，将结合生产流程、多级维护体制等全寿命周期的需求作进一步方法研究。