李朝华 王东振 程远方 张绪荣 史俊伟
摘要：某引进型导弹在发射过程中，载机提供给导弹的“准备电”存在二次加电情况。本文从导弹发射流程以及武器控制系统控制导弹加电流程入手，对“二次加电”进行试验验证，并结合导弹对准原理等对“准备电”二次加电可能造成的影响进行了深入分析，提出了改进建议。
关键词：导弹；
二次加电；
传递对准
Keywords：missile；
secondary power up；
transfer alignment
1 故障现象
从加装遥测系统的某引进型导弹的遥测数据分析中发现，该型导弹在发射过程中，载机提供给导弹的“准备电”存在二次加电情况，具体表现为：“距离允许”标志出现前，载机第一次供给导弹“准备电”，导弹在“准备电”存在期间进行上电自检，产生“导弹准备好”信号，“准备电”持续一段时间后载机停止供给导弹“准备电”；
发射扳机按下时载机在第二次供给导弹“准备电”的同时激活导弹热电池，导弹上电自检、产生“导弹准备好”信号，导弹热电池激活后与载机联合供电，导弹弹射离梁后转由热电池自主供电。
为进一步确认“准备电”二次加电情况，对导弹发射流程、武器控制系统控制导弹加电流程进行分析，对“准备电”二次加电进行了相关试验，最后结合导弹对准原理等分析了“准备电”二次加电的影响，并提出改进建议。
2 装备原理分析
2.1 导弹发射流程分析
该引进型导弹空中使用分为悬挂状态、加温状态、准备状态、发射状态、自主飞行状态，发射时序图如图1所示。
1）悬挂状态
导弹吊挂载机后，导弹上的分离接座与航空弹射装置上的接头对接，载机通过触点识别导弹悬挂标记、安全保险执行机构闭锁状态完好标记、导弹识别码等挂弹指示信息。
2）加温状态
载机起飞前向导弹提供“加温电”，用于导弹内部陀螺、速调管、恒温晶振等部组件的加温预热。
3）准备状态
进入导弹允许发射区前，载机向导弹提供“准备电”，用于导引头、飞控的电子部件供电，导引头、飞控等上电进行自检，导弹自检合格后形成“导弹准备好”信号向载机输出。某系列飞机早期型号在接收“导弹准备好”信号时断开提供给导弹的“准备电”，该系列飞机中期型号在向导弹提供“准备电”一段时间后断开给导弹的“准备电”，导弹处于断开“准备电”状态，但载机平显显示导弹已准备好。
4）发射状态
进入导弹攻击的有效距离内后载机平显出现“允许发射”字符，飞行员根据空中情况按压“发射”扳机，发射扳机按下后“发射”指令、“热电池点火”指令、“热电池点火电压”“准备电”下达至导弹。
导弹导引头及飞控上电自检合格后向载机輸出“导弹准备好”信号；
热电池激活电压正常后向载机输出“导弹进入状态”信号；
热电池激活后，舵机上电自检、解锁后向载机输出“延时投放”信号；
载机接收到导弹返回的上述相关信息后，引爆航空弹射装置电爆管弹射导弹。
5）自主飞行状态
导弹根据离机时载机提供的飞行任务及中制导段无线电修正信息飞向目标。
2.2 “准备电”加电流程分析
1）空中首次加电
某系列飞机早期型号雷达在发现目标后，火控计算机通过总线向武器控制系统功能交联组件发送一个双极性串行码字（见图2）。该字第23～28位为“某一挂点准备”指令，武器控制系统接收译码后加载至自动组件继电器控制端，同时功能交联组件按照延时时间形成“接通准备”指令加载至自动部件电路，自动部件电路据此形成“27V准备”指令至航空弹射装置。航空弹射装置电源部件根据“27V准备”指令将载机交流电转换为导弹所需“准备电”，导弹上电自检合格后产生“导弹准备好”信号，通过航空弹射装置上传至武器控制系统自动部件并转换为“导弹准备好/头部截获”信号，通过自动部件内部继电器自保至导弹发射，作为允许发射的条件之一，并在载机座舱选择和显示控制台中显示该挂点导弹准备好的信息，自动组件在接收到“导弹准备好/头部截获”信号后，通过继电器切断“27V准备”指令。
上述过程可归纳为：在空中发现目标后，武器控制系统接收到火控系统通过双极性串行码传来的“挂点准备”指令后，根据一定的延时时间形成“27V准备”指令，航空弹射装置根据该指令向导弹供“准备电”，导弹上电自检合格后，通过航空弹射装置向武器控制系统传输“导弹准备好/头部截获”信号，武器控制系统根据此指令切断“准备”指令，航空弹射装置停止向导弹供“准备电”，同时武器控制系统记忆“导弹准备好”信号至导弹发射，作为允许发射的条件之一。
2）空中二次加电
在进入导弹允许发射区后，武器控制系统功能交联组件通过总线向火力控制系统发送若干个包含“允许发射”的一个双极性串行码字（见图3），平视显示器上显示“允许发射”符号，飞行员适时扣压发射扳机，“发射”指令经过航炮自动部件以及控制和转换组件进行状态选择，经过导弹自动部件进行消抖处理，根据挂点条件确定发射导弹的挂点，经过导弹控制组件以及自动组件转换为“27V准备”指令、“发射1”指令、“发射2”指令至航空弹射装置。航空弹射装置电源部件根据“27V准备”指令将载机三相交流电再次转换为导弹所需“准备电”，同时“发射1”指令、“发射2”指令通过航空弹射装置继电器向导弹发出“热电池点火”指令及热电池点火电压，导弹根据工作时序执行后续操作。当“导弹进入状态”信号与“延时投放”信号产生后，航空弹射装置生成“导弹进入状态1”信号至武器控制系统，武器控制系统停止向航空弹射装置提供三相交流电，导弹“准备电”停止供电。
上述过程可归纳为：在进入导弹允许发射区后，飞行员适时扣压发射扳机，武器控制系统将“发射”指令转换为“27V准备”指令、“发射1”指令、“发射2”指令至航空弹射装置，航空弹射装置向导弹供“准备电”与热电池点火电压，导弹根据工作时序执行自检与电池激活，当导弹进入状态后，武器控制系统停止向导弹供“准备电”。
3 “准备电”二次加电试验验证
选取2架某系列中期型号飞机装挂航空弹射装置，连接军械检测车，使用示波器监控采集某引进型导弹加温、准备、发射全过程的加“准备电”情况，采集波形如图4、图5所示。试验情况表明该系列中期型号飞机发射导弹过程中存在二次加“准备电”情况，第一次加“准备电”时间持续几秒钟，第二次“准备电”在按压发射扳机后产生。
4 “准备电”二次加电影响分析
4.1 对准影响
导弹对准分为粗对准以及精对准，定义如下。
“粗对准”：又称数学分离、传递对准，是指在载机与导弹固连且载机惯导精度足够的情况下，直接将导弹在载机系的参数利用飞行任务传给导弹完成对准，建立导弹惯导和机载主惯导相一致的导航坐标系，明确导弹在导航坐标系中的位置、速度和姿态。但载机与固连的导弹在角位置上有显著的弹性变形，在感受的速度方面存在因杆臂效应造成的差异，在载机惯导测得信息与导弹得到该信息之间存在信息延迟误差。因此，除了控制导弹在载机的安装误差外，必须对上述误差进行补偿，利用载机火控向导弹传递经补偿计算的导弹相对于惯性系的初始四元数、位置、速度作为导航计算的初值，再利用弹上存储的从弹上惯导测量的该时刻直至当前时刻的信息进行追溯导航计算，以完成初始对准。“粗对准”的完成是形成“导弹准备好”的必要条件之一。
“精对准”：在出现“导弹准备好”信号后，若“准备电”持续供电，则导弹自动进入“精对准”状态，并允许随时发射导弹。对于远距攻击，动基座传递粗对准的精度不能满足导引头截获概率的要求，需要进一步提高对准精度。当载机与导弹固连在一起无初始角误差时，载机惯导应与导弹惯导测量并计算得到的速度相等，不相等的主要原因就是存在初始角误差。用卡尔曼滤波方法估计该误差，并对当时的导航参数进行修正，以此作为导航计算的新起点，这就是卡尔曼滤波精对准方法。导弹采用载机惯导与导弹惯导系统“速度+姿态”匹配方案实现快速传递对准，该卡尔曼滤波算法对机翼的振动有很好的鲁棒性，可在几秒内完成“精对准”，且对准精度极高。
下面通过对比国产和某引进型导弹遥测及飞参数据进行说明。国产导弹发射前（扣压扳机前），由载机提供导弹“准备电”，扣压扳机后，导弹热电池点火供电，导弹发射离梁。期间未出现“准备电”二次加电情况，如图6所示。某引进型导弹发射前（扣压扳机前），由载机提供导弹“准备电”并持续一段时间后载机切断电，扣压扳机后，载机再次提供导弹“准备电”，同时激活导弹热电池点火供电，导弹发射离梁，如图7所示。
某引进型导弹飞行控制组件技术说明书中明确导弹准备好时间分为有“对准”和无“对准”两种状态。按下发射扳机是个不可逆过程，可以在两种状态下按下发射扳机：在有“对准”准备后；
在无“对准”准备后。
综上所述，该引进型导弹设计上具有“精对准”功能，目前在对该型導弹飞控软件程序代码的破译中已确认其存在“精对准”程序，而该型导弹发射时出现“准备电”二次加电，将使其无法实现“精对准”功能，会造成远距攻击命中率较低情况。根据该型导弹飞行控制组件技术说明书和目前的软件破译工作结果，确认该系列飞机应该具有满足导弹“精对准”发射的功能，载机提供的“准备电”不应断电且应保持到导弹发射。
4.2 电网波动影响
发射瞬间“准备电”二次加电的发射模式可能出现电压异常波动等情况，影响数据传输处理的完整性与正确性，对导弹产生不利影响。为评估“准备电”二次加电发射模式对引进导弹导引头可能造成的影响，航空工业中南电磁兼容监督检测中心对该型导弹导引头开展了与飞机平台供电品质相关的电磁兼容试验，试验结果是该型导弹导引头未通过CS106测试。CS106测试的目的是考核受试设备承受电网尖峰电压干扰的能力，这些尖峰由载机上感性负载的切换或电路开关或继电器的工作（跳闸等）等带来。由于某系列飞机在该引进型导弹发射瞬间需同时进行“准备电”二次加电以及热电池点火，增加了波动产生尖峰电压干扰的概率，可能影响到该型导弹上电自检，造成自检不合格或自检时间过长，进而导致导弹不离架。
4.3 小结
1）某引进型导弹飞行控制组件技术说明书等技术资料已确认其具备“精对准”功能，目前国内对导弹软件的破译工作已证实导弹存在“精对准”功能。导弹发射时出现“准备电”二次加电使导弹无法实现“精对准”功能，远距攻击命中率较低。
2）根据飞行控制组件技术说明书和目前国内对软件破译工作的结果推测，某系列飞机应该具有满足导弹“精对准”发射的功能，载机提供的“准备电”不应断电且应保持到导弹发射。
3）导弹发射时“准备电”二次加电增加了波动产生尖峰电压干扰的概率，可能影响导弹上电自检，造成自检不合格或自检时间过长，导致导弹不离架。
5 改进思路
1）对于某系列飞机早期型号，由于其设计年代较早，武器控制系统内部无计算机，可通过修正武器控制系统内部硬件电路和增加延时电路及判别比较电路，实现“准备电”长时加电功能。同时，“准备电”加电最长时间应综合考虑航空弹射装置电源部件能力、载机平台惯性导航系统精度累积误差、导弹惯导散热能力、对准算法等。
2）对于某系列飞机中期型号，应修正武控计算机内部导弹“准备电”加电时序，将“准备电”加电时间延长，用于导弹“精对准”。同时，“准备电”加电最长时间也应综合考虑航空弹射装置电源部件能力、载机平台惯性导航系统精度累积误差、导弹惯导散热能力、对准算法等。
3）导弹发射前实施“精对准”过程后，导弹中制导段惯性导航精度会有一定程度的提高，相应导引头截获概率也会有所提高，因此应在导弹动力射程允许范围内、在满足弹目交会要求的导弹最低速度及最低可用过载等条件下，同步修正火控计算机导弹攻击区解算，进一步释放导弹潜能。
作者简介
李朝华，工程师，主要从事弹药总体技术研究。
程远方，工程师，主要从事弹药总体技术研究。
张绪荣，工程师，主要从事弹药仿真研究。
史俊伟，工程师，主要从事靶试分析研究。
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