飛機(jī)和導(dǎo)彈上的自動(dòng)控制裝置

林士諤

現(xiàn)代飛機(jī)是由飛機(jī)殼體，動(dòng)力裝置和飛機(jī)內(nèi)部各種復(fù)雜的儀表、電氣設(shè)備、無(wú)線電設(shè)備及自動(dòng)控制裝置等所組成。這些設(shè)備與裝置，包括飛機(jī)上的武器，統(tǒng)稱為飛機(jī)設(shè)備。飛機(jī)設(shè)備的總值，在老式飛機(jī)上只占很少的百分比。到第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，飛機(jī)設(shè)備的項(xiàng)目大大增加。從造價(jià)分析起來(lái)，飛機(jī)殼體，動(dòng)力裝置及飛機(jī)設(shè)備大約各占三分之一左右。第二次世界大戰(zhàn)以后，由于噴氣技術(shù)的發(fā)展，使飛機(jī)速度迅速提高。為了適應(yīng)高速飛機(jī)的要求，飛機(jī)上的自動(dòng)控制裝置已成為不可缺少的現(xiàn)代設(shè)備。因此高速飛機(jī)上飛機(jī)設(shè)備的百分比已增加到50%以上。自動(dòng)控制裝置中，可以使飛機(jī)保持一定高度及方向并作穩(wěn)定等速飛行的裝置稱為“自動(dòng)駕駛儀”。這種儀器在平直飛行中，可以代替飛行員執(zhí)行駕駛飛機(jī)的任務(wù)。因此，也可以把這種儀器看作是一種專用的自動(dòng)化“機(jī)器人”。應(yīng)用自動(dòng)駕駛儀駕駛的轟炸機(jī)，可以配合雷達(dá)瞄準(zhǔn)器準(zhǔn)確地投彈轟炸。高速戰(zhàn)斗機(jī)上安裝自動(dòng)駕駛儀后，可以更準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)敵機(jī)進(jìn)行射擊。圖1上畫的是可以自動(dòng)起飛，自動(dòng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行射擊甚至可以自動(dòng)著陸的現(xiàn)代高速戰(zhàn)斗機(jī)。在這種飛機(jī)上駕駛員的中心任務(wù)只是判斷情況，作出必要的決定而已。

圖1自動(dòng)化起飛和著陸的戰(zhàn)斗機(jī)

民用飛機(jī)上使用自動(dòng)駕駛儀后不但可以使飛機(jī)飛得更為平穩(wěn)，而且由于飛機(jī)消除了擺動(dòng)還可以縮短航程和節(jié)省燃料。蘇聯(lián)的圖－104機(jī)上便裝有電氣化自動(dòng)駕駛儀。估計(jì)從北京至莫斯科，由于使用了自動(dòng)駕駛儀可以提早十分鐘飛完全程。這樣不但可以節(jié)省兩、三噸燃油，并因此可以多載許多名乘客。圖2上畫的是飛機(jī)上安裝的電氣式自動(dòng)駕駛儀。

圖2中陀螺地平儀和陀螺方向儀是自動(dòng)駕駛儀的敏感元件，也就是自動(dòng)化“機(jī)器人”的頭腦。通過(guò)地平儀和方向儀可以測(cè)出飛機(jī)偏離地平線和航向誤差角及角速度等誤差訊號(hào)。把這些誤差訊號(hào)變?yōu)殡妷河嵦?hào)，通過(guò)放大器加以放大后，即可轉(zhuǎn)動(dòng)舵機(jī)，分別操縱飛機(jī)的方向舵，副翼和升降舵；使飛機(jī)可以排除氣流干擾的影響，保持平穩(wěn)等速的飛行。自動(dòng)駕駛儀控制飛機(jī)，可以比駕駛員更為精確和敏捷迅速。因此自動(dòng)控制裝置不但普遍應(yīng)用于現(xiàn)代飛機(jī)上，而且也應(yīng)用于各種導(dǎo)彈和洲際彈道式火箭上。

圖2飛機(jī)上裝設(shè)的電氣化自動(dòng)駕駛儀

圖3畫的是從地面發(fā)射，殲滅空中敵機(jī)的防空導(dǎo)彈。導(dǎo)彈內(nèi)設(shè)有自動(dòng)與遙控操縱系統(tǒng)，可以配合地面上的無(wú)線電及雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制導(dǎo)彈，使其在目標(biāo)區(qū)附近爆炸，殲滅敵機(jī)。據(jù)報(bào)導(dǎo)這種防空導(dǎo)彈的命中率很高，可以達(dá)到80%以上。

圖3防空導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)控制的情況1.導(dǎo)彈發(fā)射臺(tái)2.測(cè)距無(wú)線電天線3.控制中心4.計(jì)算機(jī)構(gòu)5.測(cè)距雷達(dá)站6.另一導(dǎo)彈準(zhǔn)備發(fā)射7.控制導(dǎo)彈的雷達(dá)站

當(dāng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)敵機(jī)接近目標(biāo)上空時(shí)，防空導(dǎo)彈1即按照計(jì)算機(jī)構(gòu)(電子計(jì)算機(jī))計(jì)算結(jié)果，使控制雷達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用天線發(fā)出的電波束控制導(dǎo)彈，并使其逐步接近敵機(jī)。雷達(dá)發(fā)出的無(wú)線電波束之所以能控制導(dǎo)彈的原因是由于導(dǎo)彈上裝有無(wú)線電接收機(jī)和自動(dòng)操縱系統(tǒng)。上述的操縱系統(tǒng)可按照接收的無(wú)線電訊號(hào)，進(jìn)行控制導(dǎo)彈上的燃?xì)舛婊蚩諝舛媸箤?dǎo)彈作一定的偏轉(zhuǎn)以接近目標(biāo)區(qū)。為了增大命中率，導(dǎo)彈上還裝置了感受紅外線或聲波的自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，敵機(jī)上發(fā)出的聲音或熱力也能使導(dǎo)彈上的操縱系統(tǒng)動(dòng)作，使導(dǎo)彈進(jìn)入有效射程內(nèi)，然后自動(dòng)爆炸。上述防空導(dǎo)彈只長(zhǎng)六公尺，直徑約0.4公尺，因此導(dǎo)彈內(nèi)的自動(dòng)與遙控操縱系統(tǒng)要制造得特別精密小巧而且造價(jià)還不能過(guò)高。