航空軍械仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

鞏亞龍，戴迪

（中國飛行試驗研究院機務(wù)部，陜西西安，710089）

0 引言

作為航空戰(zhàn)斗力的主要構(gòu)成部分，航空軍械的保障能力應(yīng)受到應(yīng)有的重視，其保障能力的好壞直接影響到飛機的作戰(zhàn)效果，所以需要技術(shù)人員日常對航空軍械保障能力進(jìn)行具有針對性地訓(xùn)練，以現(xiàn)有的訓(xùn)練手段來看，存在著投入資金大、訓(xùn)練風(fēng)險高等阻礙因素。本文所提到的軍械航空仿真系統(tǒng)可以通過模擬訓(xùn)練系統(tǒng)來確保戰(zhàn)機可以得到足夠的日常保障訓(xùn)練，是提升其保障能力行之有效的辦法。

1 航空軍械仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及系統(tǒng)功能

1.1 航空軍械仿真系統(tǒng)的組成

航空軍械仿真系統(tǒng)是日常用來控制和訓(xùn)練機載武器和外掛物的擁有先進(jìn)技術(shù)的控制系統(tǒng)，大體上由艙內(nèi)軍械設(shè)備模塊、外掛物管理模塊、懸掛物掛點模塊、多型號外配式武器及相應(yīng)的模塊所構(gòu)成。以艙內(nèi)軍械設(shè)備模塊為例，不僅包括專業(yè)性的MFD，還有相應(yīng)的操作指示燈、控制按鈕，以方便對設(shè)備進(jìn)行控制，為航空軍械的訓(xùn)練及養(yǎng)護(hù)提供良好的技術(shù)保障，以航空軍械的實際任務(wù)為出發(fā)點，運用適宜的維保方法對其進(jìn)行定期的維護(hù)和檢測，來確保其可以符合日常的使用要求。常用于航空軍械日維保的設(shè)備包括多樣化的搭載武器檢測設(shè)備、彈藥運輸及裝配設(shè)備和維修保護(hù)設(shè)備等。

1.2 航空軍械仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的功能設(shè)定

以某型機航空軍械仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的功能設(shè)計為例，其創(chuàng)建的主要目的是工作人員可以完成航空軍械的保障訓(xùn)練。構(gòu)建的系統(tǒng)可以設(shè)定出符合要求的訓(xùn)練任務(wù)，通過虛擬演練來完成武器佩掛和更換的過程，通過演練過程中得到的反饋數(shù)據(jù)來判斷其運行情況是否正常，還可以及時的發(fā)現(xiàn)其運行過程中容易產(chǎn)生的問題，大幅度提升解決隱患地時效性。技術(shù)人員還可通過反復(fù)觀看虛擬演練的視頻來分析訓(xùn)練效果，有助于更好地改進(jìn)和優(yōu)化該系統(tǒng)，其具體功能包括：（1）任務(wù)設(shè)置功能，既通過設(shè)定相應(yīng)方案流程來確保航空軍械仿真訓(xùn)練系統(tǒng)可以正常有序的運行。（2）武器裝載及更換系統(tǒng)，既根據(jù)實際演練所需完成訓(xùn)練彈、武器的裝載及更換流程。（3）外掛物管理模擬系統(tǒng)，通過總控中心發(fā)出相應(yīng)的控制信號，并及時的收集反饋信息，通過檢測外掛物的運行狀態(tài)，來掌握其投放、剩余數(shù)量等多種情況。（4）通電測試功能，通過模擬地表檢測設(shè)備對機載控制系統(tǒng)的通電流程，來準(zhǔn)確地掌握裝載武器發(fā)射路徑，以便將來更好地操作和投放。（5）維護(hù)和保養(yǎng)功能，適當(dāng)?shù)鼐S護(hù)與保養(yǎng)可以確保系統(tǒng)時刻處于良好平穩(wěn)運行狀態(tài)。（6）故障設(shè)置功能，在虛擬演練過程中如若出現(xiàn)運行故障，可以及時的做出判斷。（7）監(jiān)控及回放功能，完整清晰的視頻回放有助于工作人員觀察系統(tǒng)的運行過程和實際完成狀況。（8）訓(xùn)練評估功能，對系統(tǒng)運行中反饋來的信息進(jìn)行系統(tǒng)評估，通過數(shù)據(jù)來判斷其可行性。（9）在線輔助功能，先進(jìn)的在線輔助功能可以確保工作人員在檢測系統(tǒng)運行時可實時分享和查詢所得信息，有助于資源共享和整合。

2 航空仿真系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

2.1 仿真機體平臺

作為航空軍械仿真系統(tǒng)運行平臺，該仿真機體平臺是通過運用高強度鋼修補受損飛機主題而得來，各項數(shù)據(jù)均與真實運行無異，無論是武器掛點的設(shè)計或承重載荷能力都可以達(dá)到演練要求，還可以在機身表面裝配用來懸掛外掛物的框架，用來放置虛擬演練過程中需要用到的監(jiān)控設(shè)備，以此來確?？梢詫τ?xùn)練操作過程進(jìn)行全程視頻監(jiān)控并獲取完成的錄像方便日后回看。

2.2 系統(tǒng)主控機

系統(tǒng)主控機作為航空軍械仿真系統(tǒng)的核心硬件，選用標(biāo)準(zhǔn)也有所要求，本文系統(tǒng)中應(yīng)用的是研華工控機，借助Profibus網(wǎng)卡和PLC技術(shù)來完成系統(tǒng)操作及控制，可完成任務(wù)方案設(shè)計、故障檢測、訓(xùn)練效果研究和在線學(xué)習(xí)及研討等多種程序的管理，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾硐到y(tǒng)有助于提升航空軍械仿真系統(tǒng)的運行可信度。

2.3 外掛物管理仿真機

于航空軍械仿真系統(tǒng)中應(yīng)用外掛物管理仿真機，是為了更好地空空、空地以及非制導(dǎo)設(shè)備模擬器進(jìn)行管理。通過系統(tǒng)主控機發(fā)出的操作口令，向相應(yīng)的武器模擬器傳輸控制指令，并及時地接受信息反饋。其中需要注意的是掛點信息交換模擬器作為各模擬器之間信號傳遞的輔助工具，不僅可以完成信號的調(diào)理還可以對掛點信息進(jìn)行系統(tǒng)的記錄，在外掛物管理仿真機運行過程中起到了重要作用。

2.4 訓(xùn)練監(jiān)控裝置

于軍械航空仿真系統(tǒng)中配備訓(xùn)練監(jiān)控裝置，可完整的記錄工作人員的操作流程、系統(tǒng)運行情況和訓(xùn)練質(zhì)量，工作人員可通過回放訓(xùn)練監(jiān)控來分析訓(xùn)練效果。訓(xùn)練監(jiān)控裝置由精密傳感器、設(shè)備開關(guān)及多種功能按鈕構(gòu)成。精密傳感器的作用是實時監(jiān)測工作人員的所處位置，在工作人員完成預(yù)設(shè)的操作流程后可通過觸碰功能按鈕的方式來結(jié)束操作流程。并自動進(jìn)入下一輪訓(xùn)練流程，有助于提升演練速率。

2.5 掛點懸掛裝置

掛點懸掛裝置起到的主要作用是為外掛物和外掛模擬器提供支撐力，以確保其安裝穩(wěn)定性。穩(wěn)定的固定力可以增加武器裝載仿真流程的真實性。本文提到的航空軍械仿真系統(tǒng)中分別應(yīng)用了實裝掛架和懸掛掛架兩種掛點懸掛裝置，可滿足系統(tǒng)內(nèi)電器設(shè)備及端口的多種改裝及懸掛要求，以此來確保外掛仿真器信號輸送需求得到滿足。與此同時還在可掛點懸掛裝置上配備傳感器和開關(guān)按鈕，加強使用便利性的同時還可以加強對武器裝載及運行把控，有助于仿真系統(tǒng)的順利進(jìn)行。

2.6 武器模擬器

航空軍械仿真系統(tǒng)中涉及的武器模擬器型號十分豐富，雖然空空、空地和非制導(dǎo)模擬器的型號各不相同，但其尺寸大小、具體重量和外端接口都是保持相對一致的，方便搭載和更換。以MCU作為控制裝置，通過將內(nèi)部線路與外部端口進(jìn)行連接，來完成各控制信號之間的傳輸，并適當(dāng)?shù)姆答伋鱿到y(tǒng)演練過程中武器的使用及更換狀態(tài)，可以更好的把握系統(tǒng)運行情況。

3 航空軍械仿真系統(tǒng)軟件的設(shè)計及實現(xiàn)

3.1 航空軍械仿真系統(tǒng)軟件的設(shè)計構(gòu)成

以系統(tǒng)的實際需求為設(shè)計導(dǎo)向，航空軍械仿真系統(tǒng)軟件的設(shè)計構(gòu)成包含多個層面，具體劃分如圖1所示?？刂浦行牡闹饕ぷ魅蝿?wù)是劃分具體功能模塊并確保各模塊可以正常運行，并對訓(xùn)練過程中反饋回的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，出現(xiàn)偏差時可以及時調(diào)整，以此來確保航空軍械訓(xùn)練效果。該套軟件設(shè)計的功能模塊是依附于Windows2000系統(tǒng)運行的。除了基本的訓(xùn)練功能，還要具有基礎(chǔ)仿真功能，也就是對戰(zhàn)機外掛物的管理能力，通過模擬設(shè)定來完成所需外掛物的選取各裝配，這些基本操作均依靠PLC控制軟件來得以實現(xiàn)。

圖1 航空軍械仿真系統(tǒng)軟件的設(shè)計構(gòu)成圖

3.2 航空軍械仿真系統(tǒng)軟件的具體實現(xiàn)

以上文提到過的外掛物管理仿真模型為例，應(yīng)創(chuàng)建系統(tǒng)的操作流程對其進(jìn)行控制，其中應(yīng)包括武器加、切換等流程，如若用數(shù)字來表示其操作流程，則數(shù)字狀態(tài)是從“0”至“1”的狀態(tài)，控制中心才會發(fā)出相應(yīng)的控制指令，增加了外掛物管理仿真模塊管理的嚴(yán)謹(jǐn)和安全性。

4 結(jié)束語

本文具體介紹了航空軍械仿真系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)成、技術(shù)應(yīng)用及可實現(xiàn)性，可對某型飛機進(jìn)行日常模擬訓(xùn)練和檢測，技術(shù)人員可以通過應(yīng)用此種技術(shù)來提升航空軍械的戰(zhàn)斗力，仿真系統(tǒng)的應(yīng)用還可以大幅度減少訓(xùn)練成本的投入，無論是對軍事方面或經(jīng)濟方面都有重要的意義。