某便攜式防空導彈發控系統的設計

張慶茂

（1.桂林電子科技大學 電子工程與自動化學院，廣西 桂林 541004；2.柳州長虹航天技術有限公司 研究所，廣西 柳州 545012）

0 引言

紅外尋的制導便攜式防空導彈是一種獨特的低空/超低空近程防空導彈[1]，以其作戰反應時間短、制導精確、抗干擾能力強、發射后不管等優點[2]，成為防空體系中重要的環節，已成為世界各國大量使用的通用制式裝備。該類導彈小巧輕便、反應迅捷、使用簡便、作戰部署高度機動靈活[3]，是用于近程低空、超低空防御的有效武器。便攜式防空導彈除了單兵肩扛發射外，也可結合雷達、紅外熱像儀、CCD攝像機等設備，形成多聯裝車載、艦載或多聯裝武裝直升機載武器系統，不僅全面擴大了便攜式防空導彈的使用領域，而且使導彈武器系統的防空效能，尤其是攻擊巡航導彈、無人駕駛飛機等小型快速空中目標的效能提高到一個全新的水平。導彈發控系統，作為武器系統上保障導彈發射成功的重要設備，承擔著與上級指控系統進行數據交互、導彈射前信息處理和安全發射控制等重大使命。本文對某近程車載防空導彈武器系統用便攜式防空導彈發控系統進行了設計研發與功能實現，實現對8發便攜式防空導彈的發射控制。通過飛行試驗驗證，發控系統安全可靠。

圖1 發控系統組成及結構框圖Fig.1 Control system composition and structure diagram

1 總體設計

本便攜式防空導彈發控系統作為某近程車載防空導彈武器系統的重要配套設備，發射的是某型號便攜式防空導彈，主要用途是根據上級指控系統的命令，實施對武器系統8聯裝導彈的初始檢測、供電供氣控制、導彈發射準備及導彈發射控制，并且將發射過程中的指令執行情況回報指控系統。

根據近程車載防空導彈武器系統的任務需求及便攜式防空導彈的特點開展發控系統的研制工作。對于便攜式防空導彈在肩扛發射時的一些操作及要實現的功能，如激活地面能源組件實現供電供氣，扣動發射機構扳機一檔、二檔實現對目標信號處理與分析，退擋彈銷等，在發控系統的設計上也要實現。根據武器系統結構、作戰及訓練需要，便攜式防空導彈裝車時只要裝筒導彈，地面能源組件、發射機構不再配備，通過發控系統研制能實現相同功能的代替裝備。

為實現車載武器系統中導彈發射車上安全發射8發裝筒導彈的任務需求，制定以下發控系統的研制方案：設計發控通信器用于與上級指控系統進行數據交互及下級設備的通信控制；設計發控執行組合，通過控制組合電路板、信息處理電路板實現對8發便攜式防空導彈的發射控制；設計退銷機構，實現對導彈的電氣連接及退銷控制；設計供氣裝置，用于提供導彈制冷氣源；設計導彈托架，用于支撐發控執行組合、退銷機構、供氣裝置及導彈。

發控系統組成及結構框圖見圖1。

2 發控系統硬件設計與實現

2.1 發控通信器

圖2 發控通信器原理圖Fig.2 Schematic diagram of the control communicator

發控通信器是發控系統的控制核心，也是發控系統與車載武器系統上其它分系統的連接中心。發控系統的供電電源由武器系統供配電系統經過電纜連接到發控通信器上，發控系統與指控系統的數據通信也是通過信號傳輸電纜連接到發控通信器上完成信號傳遞。發控通信器加電后進行設備自檢、8發導彈的在位狀態檢測，通過RS-422異步串行通道實現與指控系統數據通信，接收命令，將發控執行組合的執行結果及過程信息回報給指控系統，實時監測±20V電壓。通過RS-485通信電路實現與發控執行組合通信，控制發控執行組合響應指控系統的命令，實施對導彈的發射控制。

發控通信器由一塊發控通信電路板、箱體及各接口連接器組成。發控通信電路板內包含電源轉換電路、電壓檢測電路、微處理器控制電路、RS-422A通信電路、RS-485通信電路、JTAG接口電路。發控通信器原理見圖2。

電源轉換電路是將供配電系統的＋20V、－20V、＋5V電壓轉換成發控通信電路板需要的＋12V、－12V、＋3.3V電壓。

電壓檢測電路是將輸入的＋20V、－20V電壓經運放放大電路后送入微處理器進行邏輯解算，判斷電壓值是否在合格供電范圍內。

微處理器控制電路是發控通信板的核心，負責處理與指控系統的數據通信、給發控執行下發指令及整合發控執行組合的反饋數據。微處理器選用應用比較廣泛的ARM處理器STM32F103C8T6，設計相應的外圍電路，完成發控通信板數據處理與通信。

JTAG接口電路接上JTAG仿真器，運行仿真軟件[4]，就可以對微處理器STM32F103C8T6芯片進行程序燒寫、仿真與調試。

2.2 發控執行組合

發控執行組合是導彈發射的執行裝置。發控執行組合接收發控通信器控制命令，給待發導彈供電，陀螺起轉控制，同時控制供氣裝置接通電磁閥給導彈供氣、控制退銷機構電機動作給導彈退銷或擋彈銷復位，進行導彈目標信號分析、導彈發射準備和導彈發射等任務。發控系統內包含兩套發控執行組合，每套發控執行組合連接4套退銷機構控制4發裝筒導彈。每套發控執行組合安裝在一個導彈托架上。

圖3 發控執行組合組成圖Fig.3 Composition diagram of the control execution composition

每套發控執行組合由一塊控制組合電路板、4套信息處理電路板、各接口連接器及箱體組成。發控執行組合內部組成框圖見圖3。

工作時，發控執行組合接收發控通信器控制命令，控制組合電路板對彈在位信號進行檢測，當接受到備選導彈供電供氣指令后，控制組合電路板給備選導彈供電，信息處理電路板的陀螺起轉控制電路完成導彈陀螺起轉工作，當陀螺達到預定的轉速，停止陀螺起轉控制電路工作；信息處理電路板的信息處理電路完成裝筒導彈截獲目標和信息信號、位標信號的處理，并發出導彈發射信號，完成導彈發射。

2.3 導彈托架

導彈托架分為左右兩個導彈托架，每個托架用于承載4枚裝筒導彈、4個供氣裝置、一套發控執行組合及其4套退銷機構。

2.4 導彈供氣裝置設計

導彈供氣裝置主要由獨立氣瓶、快速閥、電磁閥和壓力報警傳感器組成。供氣裝置安裝在導彈托架上，每個氣瓶可獨立拆卸，可通過氣瓶安裝位置的調節，調整導彈托架的重心位置。

2.5 退銷機構

退銷機構分別安裝在導彈托架上，用于裝筒導彈電氣、機械連接和擋彈銷退出。退銷機構與裝筒導彈的機械連接和電氣連接形式與發射機構一致。退銷時退銷機構采用蝸輪、蝸桿機構及電機動作進行退銷。退擋彈銷采用直流電機控制方式，發控執行組合中控制組合電路板的繼電器控制電機供電，電機轉動使擋彈銷退出，彈銷退出，位置傳感器提供擋彈銷退出反饋指令。擋彈銷復位時，控制電機反向轉動，擋彈銷復位，位置傳感器提供彈銷復位反饋指令。

圖4 發控系統軟件主要工作流程圖Fig.4 Control system software main working flow chart

3 軟件設計

發控系統軟件嵌入在微處理器內可編程存儲器中，屬于嵌入式實時控制軟件。發控系統執行指控系統的指令，發控系統軟件主要功能是：初始檢測、執行選彈命令，對導彈供電供氣控制、給出解鎖指令，同時將供電供氣及解鎖狀態回報給指控系統，滿足發射條件后將導彈準備好信息反饋給指控系統，收到發射指令后執行導彈發射。發控系統軟件主要工作流程見圖4。

4 結束語

發控系統的設計是否符合研制任務要求，能否將導彈安全可靠發射出去需要通過試驗驗證。而通過跟飛試驗和飛行試驗驗證，發控系統工作可靠，與武器裝備上其它分系統工作協調，實現了便攜式防空導彈在某近程車載武器系統上安全無誤發射。