防空導彈測試項目規劃策略研究 *

馬曉東，朱京來，胡敏

（北京電子工程總體研究所，北京 100854）

0 引言

防空導彈以有人駕駛飛機、無人機、直升機、巡航導彈或者彈道導彈為目標，通過穩定受控的動力系統把有效載荷——戰斗部運載到目標附近，適時引爆戰斗部來摧毀或者殺傷目標。在防空導彈的全壽命周期中，為保證導彈的實時狀態和性能可知，需要進行導彈測試。測試過程中，一般利用導彈綜合測試設備來獲取具體數據，而執行的具體測試流程一般定義為導彈的測試項目［1］。設計者通過預定的測試項目進行功能或性能檢測，定性或者定量地獲得所需的參數，通過對這些參數的研判給出導彈整體性能的認定。測試項目設計的合理性、可行性關乎導彈測試的覆蓋性，對導彈研制中的設計方法反饋、貯存中的日常維護方法確定、作戰前使用前性能完好性判斷起到非常重要的作用［2-3］。

測試項目的規劃與導彈的測試性設計緊密結合。測試性設計是防空導彈作戰使用、日常維護的基礎性設計。當前的防空導彈測試性設計原則比較容易確定，一般是從上而下進行分解，但實現時往往因為各種原因很難面面俱到，如引出測試點的數量、接近實際使用場景的測試條件的構建等限制因素。目前多數都是按照彈上設備的構成自下而上地分析歸納［4］，最終通過某個具體彈上設備或者某個具體參量來設計測試項目，通過判讀執行該項目所獲取的數據，實現對導彈部分性能的認定［5］。近年來，這種習慣性的做法面臨著諸多挑戰：一是在導彈研制過程中，越來越重視“天地一致性”問題，即在地面測試中，盡量創造與飛行試驗更加相似的、全面的、時序一致的各種激勵，以期通過測試獲得更加真實的響應；二是部隊貼近實戰的諸多不同應用場景，往往超出設計者“自我認知”的預想邊界，取中間條件進行通過性測試的做法，雖然快捷，但無法達到橫向到邊、縱向到底的全面性。各種不同的需求，被不停地疊加堆砌，測試項目規劃的實現要理論與實際緊密結合，既要覆蓋得夠深夠細夠全，又要忌諱貪大貪多導致測試煩瑣、時間長，使得實際設計過程越發令人困惑［6］。

本文分析了防空導彈的作戰任務，將飛行全過程細化分解成多個階段，對每個階段的執行參與者和流程進行了分析，最后回到實際任務全過程層面，明確了導彈測試的幾個必需的項目。這種測試項目規劃策略，在實際工程應用中，原則比較明確，結合具體產品的實際情況，可進行具體測試項目的確定［7］。

1 作戰任務分析

世界各國的防空導彈種類繁多，根據不同的分類原則可以有多重劃分方法。根據防空任務分，有國土防空型、海上防空型、野戰防空型；根據保衛目標分，有區域防空型、要地防空型、隨行掩護型；根據制導體制分，有指令制導型、尋的制導型、復合制導型。目前，世界上在役的防空導彈，比較有名的包括歐洲的“紫苑”防空導彈、美國的“愛國者”系列導彈、俄羅斯的C-300 及C-400 系列導彈，等等［8］。雖然這些導彈的分型方法不同，但實際作戰過程中基本類似。下文以相對復雜的復合制導型防空導彈的作戰過程進行分析，具體示意見圖1。這種類型的導彈作戰能力強，控制方式多樣，彈上構成復雜，結合它進行分析，有利于清晰描述本策略的具體實現流程。

圖1 作戰過程Fig. 1 Combat process

從圖1 可以看出，這種類型防空導彈的作戰分為幾個階段：①發射—②受控飛行—③復合制導體制交接—④穩定跟蹤目標—⑤引戰配合起爆戰斗部—⑥過目標自毀。具體每個階段詳述如下：

（1） 發射過程

導彈發射車收到上級指令，對選中的導彈進行加電，預置飛行所需的各類初始參數，激活彈上電池，執行“發射”命令，發動機點火，導彈起飛。

（2） 初始受控飛行

導彈起飛后，自身穩定控制系統開始工作，保持導彈姿態正常，導彈接收地面雷達的相關指令參數，彈上控制系統計算后，使導彈向指引的目標位置飛行。

（3） 復合制導體制交接

復合制導體制的防空導彈在作戰過程中需要進行交接班，即在指令制導飛行一段時間后，地面引導導彈自身搜索并截獲目標，轉向彈上尋的制導。

（4） 導彈穩定跟蹤目標

導彈飛行的后段，轉為彈上自主跟蹤制導后，彈上控制系統根據導引頭的跟蹤參數，使導彈穩定飛向目標。

（5） 引戰配合起爆戰斗部

導彈接近目標后，引信啟動工作，根據相關設計模型，引信在合適的時機輸出戰斗部起爆信號，使戰斗部工作進而殺傷目標。

（6） 過目標自毀

如果接近并飛越目標后，導彈未按預定方案起爆，則彈上控制系統根據預定的控制模型，啟動導彈自毀程序。

從上述過程分析可以看出：

（1） 這幾個環節是串行工作模式，即上一個環節故障則下一個環節無法正確執行。

（2） 每個環節都是多設備聯合工作，一個設備不正常則可能影響其他設備的參數輸入或輸出。

2 測試項目規劃

針對前文分析的作戰任務過程，可以結合導彈每個階段的功能，將測試項目規劃為如下六大基本類：

（1） 發射

在導彈發射前，需要進行一些基本參數檢查，用來明確導彈是可發射的。這些參數是否覆蓋發射所需要的基本條件，是能否成功發射的重要前提［9］。按發射執行過程的分任務，明確其功能要求，分析確定測試項目和參量如表1 所示。

表1 測試項目匯總Table 1 Summary of test items

（2） 初始受控飛行

導彈起飛后，在空中需要姿態受控進而穩定飛行。這個階段，彈上的控制系統開始發揮作用，敏感單元準確測量導彈的姿態和位置參量，地面制導系統向彈上發送飛行指向信息，彈上信息處理系統將所有的相關參數進行實時解算，最終向導彈姿態控制的執行單元——舵機等輸出偏轉指令。整個過程處于嚴格的反饋閉環中，確保導彈飛行正常。按初始受控飛行的分任務，各控制要素和先后順序，結合具體執行的彈上設備，明確其功能要求，分析確定測試項目和參量如表2 所示。

表2 測試項目匯總Table 2 Summary of test items

（3） 制導體制交接

復合制導體制的防空導彈在飛行過程中，要進行制導體制的交接，即從前半段的指令制導轉向后半段的導引頭自主制導。結合具體執行的彈上設備，明確其功能要求，分析確定測試項目和參量如表3 所示。

表3 測試項目匯總Table 3 Summary of test items

（4） 穩定跟蹤

導彈完成制導體制交接后，轉入末端的導引頭尋的制導階段。在此階段，導彈要在導引頭穩定跟蹤目標的情況下受控飛行，各控制鏈路要求工作正常。結合具體執行的彈上設備，明確其功能要求，分析確定測試項目和參量如表4 所示。

表4 測試項目匯總Table 4 Summary of test items

（5） 殺傷目標

在導彈接近目標的時刻，引戰系統啟動工作，引信開始探測目標，根據預定的計算模型，在適當時刻引爆戰斗部，從而殺傷目標。在該分任務階段，結合具體執行的彈上設備，明確其功能要求，分析確定測試項目和參量如表5 所示。

表5 測試項目匯總Table 5 Summary of test items

（6） 自毀

當出現未知情況導致導彈沒有起爆殺傷目標后，需要引導導彈自毀，防止發生其他情況，在該分任務階段，結合具體執行的彈上設備，明確其功能要求，分析確定測試項目和參量如表6 所示。

表6 測試項目匯總Table 6 Summary of test items

3 實際應用時的關聯因素

在防空導彈測試項目規劃中，經常提到的是定性測試和定量測試，或者表述為功能測試和性能測試［10］。對于這種分類方法，筆者認為，還有一種理解就是邏輯測試和可量化參數測試。

當前，防空導彈彈上數字化程度越來越高，很多功能都是利用彈上處理器中的軟件實現。將定性測試劃分為邏輯測試，主要考慮的是檢查并確認所設計的流程中的流轉分支是否正確，有些不能準確給出參數判據的項目先轉化為邏輯測試；在邏輯測試時，重點關注的是時序上的合理性和嚴格性，尤其是精準控制下的時間參數。如對于一些彈上安全性控制措施，通過設計不同的測試項目，驗證彈上工作時序是否能進入2 種不同邏輯，尤其不能忽視錯誤邏輯分支處理的測試，如發出發動機點火指令或者發出中止點火指令的測試項目；對于一些典型目標特性，通過設計不同的輸入，測試確認是否正確地識別了目標類型而進入了不同的處理分支。將定量測試轉化為量化測試，主要是想對關注的參數進行量化表達，能夠可測、可判。在定量測試時，設置參數要求覆蓋正常和邊界值2 種情況：正常條件設定，可認為是通過性測試；邊界值條件設定，是對防空導彈極限電氣性能進行摸底，包括最高和最低工作電壓、靈敏度下限、最小響應時間等等。

在測試項目規劃中還有一個被關注的就是關于隔離率和現場可更換單元（line replaceable unit，LRU）問題。

防空導彈方案設計階段，一般就需要確立導彈的測試性設計指標，并以量化的形式進行明確，通過分解到彈上分系統的方式進行落實［11］。但在導彈測試過程中，如果遇到故障，設計人員實際期望是最大程度地定位到某一個彈上設備甚至是設備內的某一個電路板或元器件。因此，在設計測試項目時，受此想法影響，會將測試項目的確定以彈上設備為出發點進行考慮，倒排測試項目，導致項目眾多，對應的導彈測試設備也會復雜，最終導彈測試時間極長。并且，在最終取舍時，往往受制于導彈彈上空間體積、測量引出（有線或者無線）接口能力等條件約束，仍舊無法實現所有期望的故障判斷點均被引出。這種兩難的局面，必須要作出取舍，根據導彈體積的大小、彈上設備拆解的難易程度，確認可更換單元的大小，既可以是某個設備，也可以是整體的艙段。另外，筆者認為，作為導彈最終的綜合測試，測試的目的是全彈的整體功能認定，故障的判斷和隔離可以采用加強機內測試（built-in test，BIT）設計等方式作為輔助手段［12-13］，作分段性、遞進性的分析、隔離、定位。如，強化彈上設備的自檢測能力時，可以將原來通過用一個字節表達的總結論，細化到每一位表示一種特征值或者故障類型。正常條件下，進行常規項目測試，當某設備出現故障提示時，改變測試條件，觀察設備輸出的位參數的變化，實現有需求時的故障隔離，兼顧了正常測試的短時間和故障測試的深定位。

4 結束語

防空導彈測試項目規劃是導彈測試的指導性文件，其制定策略的好壞直接影響導彈性能的判斷標準，進而影響生產和使用的決策。圍繞導彈測試，與其他學者提出的多種多樣的方法［14-15］相比，本文從基于實際作戰任務的需求出發，按最小取舍原則進行決策，有較好的操作性。后續，將結合生產流程、多級維護體制等全壽命周期的需求作進一步方法研究。