神经中枢

1928 年,全世界的飞行员都是凭着自己的双眼,从空中歪头扭脖目视地面来判断飞机的位置和状态的。一位美国陆军中蔚飞行员却大胆地使用别人刚研制成功的地平仪、陀螺方位仪、高度表等仪器,在 1929 年 9 月 24 日作了世界上第一次“盖罩”飞行,即仅靠仪表不看地面的仪表着陆。这位飞行员就是二次大战中率领美机轰炸日本东京的詹姆斯·杜立德,当年研制成功的一些简陋的航空仪器仪表如今已发展成了配套成龙的机载电子设备。

现代飞机上装有各种机载电子设备中,它们能自动接收外界的信息,飞速完成十分复杂的计算,然后作出准确的判断,因此这些电子设备被誉为飞机的“神经中枢”。

以机载火力控制系统为例,它通常由目标探测设备(包括光学观测设备、雷达、红外、激光控测设备和微光电视等)、机载参数测量设备(包括各种传感器、大气数据计算机、无线电高度表和惯性平台等)、火力控制计算机

(有机电、电子模拟和电子数字等不同类型)、瞄准显示设备(包括光学瞄准具的头部显示器、平视显示器和下视显示设备)和瞄准控制设备(包括武器型别、攻击方式和系统工作状态的选择部件)等组成。火控系统的工作程序是:目标探测设备发现目标并跟踪目标,将各种机载设备所测得的目标位置及运动参数、载机飞行及状态参数、装备的武器弹道参数同时输入火控计算机,根据所选定的攻击方式进行弹道及火控计算,输出信息给显示器,或输出操纵指令给自动驾驶仪。这一切工作都是在极短的瞬间完成的,飞行员可根据显示器上的控制信息操纵载机(或炮塔传动装置),或由自动驾驶仪自动操纵载机,使武器迅速、准确地进入瞄准状态,及时投射弹药,并将投射后仍需载机制导的弹药导向目标。

机载电子设备是安装在飞机上为完成飞行和作战任务所需的各种电子设备的总称,主要用于通信、导航、目标探测、电子对抗、座舱显示与控制、信息综合与处理,以及飞机、发动机和武器系统的控制和管理。在现代飞机上,机载电子设备是更新换代最快的部分,在全部飞机成本中所占的比重越来越大,已经成为决定飞机战术技术性能和作战效能的重要因素。

按照机载电子设备的功能,通常分为:

通信设备 实现从点到点的信息传输设备,包括不同频段的航空电台、呼救电台、机内有线通信设备、敌我识别器等。

导航设备 确定飞机位置并引导飞行的设备,包括飞机进场着陆、无线电罗盘等他备式导航设备的机上部分,多普勒、惯性、天文等自备导航设备和各种组合的导航系统。

目标探测设备 利用物体对电磁波的散射、超声波在水中的传播与反射

和光电转换等原理和技术发现目标,并获取目标的信息。目标探测设备包括不同功能和体制的雷达、激光、红外、电视等光电探测装置和声纳等。

电子对抗设备 是敌对双方利用电磁手段进行侦察反侦察、干扰反干扰、摧毁反摧毁的技术设备,包括电子侦察、威胁警告、有源干扰、无源干扰、反辐射设备等。

信息综合处理设备 是对信息进行传输、变换、存储、计算所需的各种技术设备中,包括数据总线、任务计算机以及有关软件等。

座舱显示和控制设备 是将信息以文字、符号、刻度、图形、声光等形式提供给收信者的设备,包括飞机综合电子显示系统、各种航空仪表和信号装置。控制器是飞行员用于管理飞机各系统发出指令的控制部件,握杆操纵控制器、话音指令控制器、多功能综合控制键盘等。

机载电子设备最初是根据不同的功用,各自独立研制、自成体系、纵向发展的。随着飞机功能的增加,所要求的各种任务设备越来越多,造成传感器、收发机、控制/显示器等大量重复,带来空间紧张、功率和重量增加、可靠性和电磁兼容性问题突出以及飞行员负担过重等弊病。因此,现代机载电子设备正向系统化和综合化方向发展。

在各种机载电子设备,机载雷达是十分重要的一类。它是装在飞机上利用电磁波对目标进行探测和定位的电子设备,通常被人们称为“飞机千里眼”,在原始条件下由人眼完成的所有工作以及人眼无法胜任的许多工作都能由机载雷达完成,如目标的搜索和跟踪、地形测绘和地图显示、地形回避、地形跟随与防撞、轰炸瞄准、导航、武器制导、敌我识别、搜潜反潜、雷雨区显示与回避等。雷达按工作体制或某些特征可分为:连续波雷达、脉冲雷达、脉冲压缩雷达、脉冲多普勒雷达、相控阵雷达、合成孔径雷达、频率捷变雷达等。机载雷达按用途可分为:截击雷达、轰炸雷达、空中侦察和地形测绘雷达、航行(气象)雷达、多普勒导航雷达、地形跟随和地形回避雷达以及预警雷达等。

现代雷达的“视力”比人眼强得多。美国 F—14 战斗机上的 AWG—9 火控雷达搜索目的距离可达 160 公里,可同时跟踪 24 个目标,并指挥“不死鸟” 远程空对空导弹同时攻击 80~100 公里以外的 6 个威胁最大的目标。E—3 预警机上的预警雷达能探测半径 370 公里范围内的水上、陆地和空中目标,指挥自己的飞机完成空中格斗、近距支援、截击、遮断、空中加油和空中救援等各种任务。

随着电子技术的发展和战术要求的不断变化,机载雷达在作用距离、目标分辨与识别能力、抗干扰能力和可靠性、维修性等方面将进一步发展,尤其是增大作用距离,以满足对付“隐身”目标的要求。微电子技术和固态器件的进一步发展,数字处理技术、微处理机的广泛应用,将促使同时搜索、跟踪多个目标和具有同时多功能的机载相控阵雷达获得较为广泛的应用,从而提高雷达控制发射武器和制导各种导弹的能力。机载雷达的小型化、自动化程度和自适应能力也将进一步提高,并向综合化、系统化、软件化发展。