航母着舰引导系统标校方法研究_钟兴泉

2014年6月第3期现代导航・175・

航母着舰引导系统标校方法研究

钟兴泉

（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

摘 要：阐述了对航母着舰引导系统进行标校的意义和标校测试规程，针对海上动态飞行检验的需求，描述了动态标校基准系统的实现方法。

关键词：航空母舰；着舰引导系统；海上动态飞行检验；基准系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7976-(2014)03-175-04

Research on Calibration Method for Aircraft Carrier Landing System

ZHONG Xingquan

Abstract: This paper expounds the significance and the calibration test operating procedures for calibration of aircraft carrier landing system. Aiming at the dynamic fly-checking requirements, the implementation method of dynamic calibration datum reference system has been described.

Key words: Aircraft Carrier; Carrier Landing System; Dynamic Fly-Checking on Sea; Datum Reference System

0 引言

航空母舰是世界上最为危险的作业机场，舰载机着舰被喻为"刀尖上的舞蹈"，具有极大的危险性，舰载机着舰引导系统是航母航空保障系统的重要组成，其性能是决定航母编队战斗力的关键。对着舰引导系统进行标校，评估系统性能，并对系统进行校准，是舰母着舰引导系统安全可靠工作的重要保障。

1 航母着舰引导系统介绍

为了提高飞机着舰的安全性，降低事故率，并满足着舰的不同工作模式，着舰引导系统技术得到迅速发展，出现了多种多样的助降设备和着舰系

收稿日期：2014-03-17。钟兴泉（1981—）：福建人，工程师，研究方向为导航系统总体、天线的设计。统。纵观世界航母上装备的着舰引导系统，有以着舰引导雷达（AN/SPN-46）、光电着舰系统（VISOL）、甲板进场着舰激光系统（DALLAS）等为代表的舰面主动系统，这些着舰引导系统的舰-机相对位置均从舰面解算得出，并可通过数据链上传至舰载机；还有以仪表着舰系统（AN/SPN-41）、卫星导航着舰系统（海基型JPALS）为代表的机上主动系统，这些着舰引导系统的舰-机相对位置从机上解算得出；除此之外，还有以菲涅尔透镜光学助降系统（FLOLS）、激光目视助降系统（ICOLS）为代表的供飞行员目视着舰的光学助降系统等。这些着舰引导系统的技术体制不同，有的采用光学技术，有的采用无线电，在覆盖范围、引导精度等性能指标上也有较大区别。

种类繁多的着舰引导系统为航母助降装备提供了丰富的选择。实际上，每一艘航母的着舰引导系统都是一个综合的复杂的多重保障系统，一般是由多个非相似的、互为备份的舰面主动系统和机上主动系统组成的。舰面主动系统可以实现口令、仪

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表和全自动着舰方式；机上主动系统可以实现仪表着舰方式。这些系统互为备份，独立监视，能够在各种气象条件下为着舰飞机提供安全的、可靠的、连续的进近着舰引导。而各种光学与激光着舰系统增强了飞行员的目视着舰能力，有效增强了在航空母舰上着舰的安全性。

2 着舰引导系统的标校

着舰引导系统的标校，是确认包括舰面和机载系统在内的着舰引导系统工作在规定的性能规范内，可以用来保障飞机安全着舰的测试认证过程。标校测试可分为以下种类：

第I类测试是单机恢复。即对已在航母上安装完毕的设备进行电气性能检查。检查的标准是各个设备的内场检验规范，是为了确保设备在舰上安装后恢复出厂检验时的性能状态。

第II类测试是船坞静态标校。这是在船体静止的情况下的标校，主要用于校准由于舰面设备安装导致的设备初始基准变化。由于船坞静态标校只能在船坞附近选取几个特定的离散点进行标校，因此通过船坞静态标校所获取的各个设备的修正值，只能作为后续验证测试的初始值。

第III类测试是船坞飞行标校。是航母静止状态下的飞行测试，用来初步检验下滑航路上的引导误差情况，类似于陆上机场的着陆引导系统的飞行检验。

第IV类测试是海上动态飞行标校。即在航母在海上航行时，使用专门的校验飞行器，对着舰引导系统的技术指标进行全面的检验，一般包括多条下滑航线的精度误差标校、水平或垂直覆盖范围的标校、数据传输性能的标校等。通过海上动态飞行标校，着舰引导系统的校准修正值最终将固定下来，在下一次飞行标校之前不会改变，设备的状态也将不再充许改变。

第V类测试是舰机适配性测试。即在航母海上航行时，对安装有相应机载设备的舰载机进行着舰引导测试，用于检验着舰引导系统大闭环的系统性能。该测试有两个目的，第一是确定着舰引导系统的预期性能；第二是测定外界条件的限制，为制定着舰飞行程序提供参考。

着舰引导系统的标校测试必须依照顺序进行。设备安装完毕后，首先应完成第I类测试（单机恢复），确认设备无明显的电气性能偏差并运转正常，这是后续所有验证测试的基础；然后进行第II类测试，第III类测试视情况可以跳过；第IV类测试完成后，着舰系统设备的标校已完成，可以交付船厂。但对于航母航空保障系统来说，只有在第V类测试完成后，着舰引导系统的才最终完成闭环验证，此时航母和舰载机的着舰引导系统均可进入服役。

3 动态标校基准系统的实现方法

着舰引导系统的标校内容主要有角精度、距离精度、水平覆盖、垂直覆盖等引导技术指标，其中，最关键的是对系统引导精度的标校，需要建立舰-机相对位置解算的基准系统。基准系统作为检验设备，需要具备比被检验系统更高的精度，至少是被检验系统精度的1/3。航母着舰引导系统的第I、II、III类标校测试是比较容易操作的，因为航母处于静止状态，可以参考着陆系统的测试方法，很容易获得高精度的基准系统。第IV类标校测试体现了航母着舰引导系统相对于着陆系统的独特之处：着舰引导系统的舰面设备随着航母甲板处在不停的运动中，在这个运动环境下，无法获得固定参考基准。航母平台的特性，使得传统的着陆引导系统的性能评估手段在这里无法使用，需要研制针对于航母平台的动态标校基准系统，解决在海上动态条件下实现舰-机间高精度的相对定位的难题。

一种动态标校基准系统的实现方法是采用光学、摄像电视技术。美国航母着舰引导系统的认证中，对设备的分析主要是对视频画面数据进行分析。这些数据是由安装在航母上的中心线摄像机、舰岛摄像机、侧视摄像机和尾钩-斜坡摄像机等多个摄像机拍摄的，如图1所示。

中心线摄像机是主要的数据摄像机，装在船尾，前方面对着着舰区域。它提供着舰的纵向和横向距离、下降速度、接近速度、俯仰、横滚和偏舰姿态、下降轨迹、下滑角等数据。侧视摄像机安装在着舰区域的侧面，为了得到覆盖整个降落区域的影片通常需要多个的侧视摄像机。从侧视摄像机得到的数据有纵向着舰距离、下降速度、接近速度和俯仰姿态。这些摄像机的优点是他们所处的位置，因为这些摄像机是侧视的而不是前视的，所以它们不会像中心线摄像机那样受到镜头脏、遮挡等问题的困扰，缺点是需要多个的摄像机来实现着舰区域