艦載機光學助降裝置校飛方法研究

楊卿+王加亮

摘 要 艦載機光學著艦指揮引導系統是用于向進場艦載飛機的飛行員指示正確下滑斜率的光學裝置，是艦載機完成著艦飛行必備的特種設備。通過對光學著艦引導系統校飛研究工作進行總結提煉，形成了一個較為完整、實用的光學著艦引導系統的校準試驗方法，可作為相關工作的參考。

關鍵詞 光學著艦引導系統；校飛；方法

中圖分類號：V217 文獻標識碼：B 文章編號：1671-7597（2014）05-0061-02

光學著艦引導系統是用于向進場艦載飛機的飛行員指示正確下滑道的光學裝置。它是保障艦載機安全著艦必需重要的設備，是目前國際通用的著艦引導基本手段，也是開展試飛員培訓和訓練的重要設施。

我們對光學著陸引導系統進行了較為系統的試驗研究工作，開展了地面試驗校準、直升機校準飛行試驗以及固定翼校準飛行試驗等多種方法研究。在實際試驗研究過程中遇到并解決了一些技術難題，通過分析總結和形成了光學著陸引導系統的具體實用試驗技術和方法，可作為今后相關研究工作的基礎。

1 光學助降裝置的系統組成和工作原理

1.1 光學助降裝置的組成

該裝置按功能分為燈光陣列系統、隨動系統和測控系統三部分。燈光陣列設備包括瞄準燈組、輔助燈組及陣列桁架等，見圖1。

圖1 光學助降試驗樣機示意圖

瞄準燈組是光學著艦系統中給艦載機指示下滑道的光學器件。燈組由五個結構類似的單體燈箱組合而成。瞄準燈組的五個燈箱發出的光束有所不同，最上面一個為黃色，中間三個為橙色，最下面一個為紅色。輔助燈組安裝在瞄準燈組的兩側，與瞄準燈組一起完成為艦載機飛行員提供著艦信息的作用。輔助燈組由基準燈、主復飛燈、輔助復飛燈和關機燈組成。基準燈設在瞄準燈組中央兩側。在瞄準燈組兩側垂向布置主復飛燈及輔助復飛燈。關機燈設在瞄準燈組兩側上方，由LSO（著艦指揮官）隨身攜帶的“皮克勒”控制手柄上的按鈕開關控制。關機燈的作用是告知飛行員飛機已進入下滑道，可以著艦。

1.2 工作原理

裝置5個單體燈箱的內部光源通過光闌、透鏡以及柱面透鏡等光學元器件，向空間投射出一個5個層次3種顏色的光束，如圖2所示，提供下滑道引導光束的中間瞄準燈箱發出橙色光束，該光平面與通過跑道中心線且垂直于大地的平面在空間相交得到一條直線，這條直線所指示的就是艦載機飛行員所跟蹤的下滑道。通過縱、橫搖軸調整瞄準燈組的基本角和橫搖角，滿足艦載機的陸基定點著陸的要求。

圖2 燈光縱向分布刨面示意圖

著陸過程中，飛行員通過實時判斷瞄準燈組提供的光球和基準燈組提供光柱二者的相對位置調整飛機與下滑道在高度上的偏差，通過對準跑道中心線調整與下滑道在左右位置上的偏移，由此跟蹤下滑道著陸。飛行員在空間中只有在一定的角度范圍內才能見到瞄準燈組提供的光束，該光束在中間燈組中形成一個橙色的光柱，稱為“肉球”（如圖3所示）。如該“肉球”在綠色基準燈的上方，說明飛機高了，需要降低高度。如果“肉球”在綠色基準燈的下方，說明飛機低了，需要提升艦載機高度，如果“肉球”和綠色基淮燈在同一直線上，說明飛機下滑的航跡正確，只要保持就能準確著陸；如果見到綠色基準燈下面的紅色光柱，說明飛機太低，必須緊急拉起。如果看見紅色禁降復飛燈閃爍，則應當停止著陸過程，立即拉起進行復飛。

2 校飛測試設備及測試參數

測試設備包括光電經緯儀、測量雷達以及在直升機上加裝的差分GPS、攝像頭、視頻記錄器等。

光電經緯儀對飛行器進行全程跟蹤測量，通過事后處理獲取校飛飛機的航跡數據。測量雷達對校飛飛機進行全程跟蹤測量，實時將數據送到LSO站，并記錄全部數據。在飛行器上記錄視頻、載機DGPS數據以及部分載機參數，供事后數據分析處理。

3 校飛內容與方法

3.1 參數設置

在校飛試驗中使用的光學助降系統是由某單位研制的科研樣機。按照參數設置，將用于試驗的主要參數設置如下：

基本角（下滑角）：β0=4°；

橫搖角（滾轉角）： =0°；

中間瞄準燈安裝高度：h=1.3 m。

3.2 地面試驗

1）實施方法。通過相對中心肉球以及各燈光束的邊界沿飛行跑道在不同點上進行高度測量來校核。在晴天、能見度不小于3 km的氣象條件下，利用移動升降裝置在燈光陣列前各測量點進行測量，從不同高度觀測燈光變化，用全站儀測量觀測點的高度、距離等參數，同時進行記錄，供事后數據處理。

2）測量結果。經過地面校核試驗，實測下滑角為4.033°，與設置的4°下滑角相差很小；瞄準燈組總張角1.952°，略高于理論的1.7°總張角；各燈光分層張角與理論值略有差異。

3.3 飛行校飛試驗

1）實施方法。天氣狀況良好，著陸場周圍沒有云，且能見度超過5 km以上時，試飛員運用陸基飛行訓練規定的飛行航線進場及沿光學著艦引導系統提供的光學下滑道進行飛行試驗。

直升機由2 km處對準試驗跑道的中心線后，根據瞄準燈組和基準燈組的位置偏移進行高度和姿態調整，確定下滑道，并沿下滑道飛行，在下滑道中點（該點距離著陸點900 m，高度Hr≈70 m）和交叉點（該點距離著陸點450 m，高度Hr≈40 m）分別懸停60 s，在Hr≈20 m高度上懸停30 s，之后直升機復飛。地面光電經緯儀對直升機進行軌跡測量。計算實際下滑角，給出光學下滑道的準確性。

2）飛行試驗結果。視頻記錄器記錄的視頻截取得圖片，取瞄準燈的中心燈與基準燈基本上在一條線上時的圖片，如圖3所示。

圖3 中心燈與基準燈在一條線上

根據光電經緯儀的數據，計算出理論下滑角度分別為：3.93，3.96，即都滿足該型設備要求的燈光角度誤差，即。

由光電經緯儀數據、測量雷達數據以及GPS數據，可以得到飛行數據分析圖，如圖4所示。通過飛行數據分析圖我們可以很清楚的觀察出飛行的飛行包線，為飛行后的分析總結提供非常有效的參考。

圖4 飛行數據分析圖

4 結論

通過大量的試驗研究，我們可以得出這樣的結論意見，光學著艦引導系統可以通過地面專項設備，直升機及固定翼飛機飛行的方法進行校準，不同的校準方法可取的不同的效果；通過地面專項校準設備，可解決光學著艦引導設備的日常校準問題，使用方便，校準工作量小，設備配置得當可滿足燈光引導系統的標定精度要求；直升機標定時，需在直升機上配置視頻及DGPS等相應設備，并需對測量點進行標定，可解決光學引導設備初次試驗標定的問題；固定翼飛機標定主要是使飛行員通過實際飛行對光學系統的亮度調節、布局等進行評價。

參考文獻

[1]海軍裝備部飛機辦公室，中航工業發展研究中心.國外艦載機技術發展[M].北京：航空工業出版社，2008：47-51.endprint