一种新型校靶模式的研究
土豆削皮机李皊;余松;王彦晓;薛秀丽
【摘 要】本文通过分析传统校靶方法,提出一种新型光电校靶方法,此方法简化了校靶过程,并对所得图像进行了数字化处理,提高了校靶的自动化程度及校靶精度.
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【期刊名称】《教练机》
【年(卷),期】2017(000)004
【总页数】烧镁砖5页(P37-41)
【关键词】传统校靶;新型光电校靶
【作 者】李皊;余松;王彦晓;薛秀丽
【作者单位】航空工业洪都,江西 南昌 330024;航空工业洪都,江西 南昌 330024;航空工业洪都,江西 南昌 330024;航空工业洪都,江西 南昌 330024
【正文语种】中 文
0 引言
校靶是为保证飞机武器系统射击、投放的准确性，对机载武器与火力控制系统的协调关系或安装正确性的检验、调整，目的是为了消除军械设备在制造、安装和使用中产生的误差，确保武器与雷达、航炮等目标瞄准设备处于良好的配合状态，以提高武器的射击命中率。 通常军械系统的瞄准线与飞机水平基准线保持平行。机载雷达、航炮等设备的瞄准武器的武器轴线在使用过程中需要与军械系统的瞄准线保持规定的角度关系。利用机外测试设备保证武器轴线与飞机的水平基准线有规定空间位置关系的过程就是校靶。校靶的目的是为了消除军械设备在制造、安装和使用中产生的误差，确保武器与雷达、航炮等目标瞄准设备处于良好的配合状态，以提高武器的射击命中率。
本文根据军用飞机校靶的需求，克服传统校靶弊端，提出光电瞄准校靶方法，相对传统校靶模式而言，该方法缩短了校靶距离，简化了校靶过程，并对所得图像进行数字化处理，增加校靶的自动化程度，克服了传统主观测量存在的判读误差。
1 传统校靶模式
校靶分为热校靶和冷校靶。热校靶是用实弹射击方式检验飞机射击武器与瞄准装置协调关系的一种方法。热校靶需要在昼间和较好气象条件下，在专门的飞机校靶场地进行。冷校靶，是用专用设备调整飞机射击武器与瞄准装置关系位置。目前通过校靶镜使武器轴线对准靶板的标校点来达到校靶目的。 具体的冷校靶方法如下：
1）飞机进入校靶场地，利用水平仪按飞机水平测量图的要求将飞机调平。
2）将冷校靶板放置在离飞机航炮口一段距离处，冷校靶板的对称轴线相对在飞机的对称轴线上，冷校靶板平稳固定。首先调节冷校靶板使靶板的水平基准线与飞机的水平基准线重合，再调节靶板的对称轴线与飞机的对称轴线重合，最后调节靶板与地面垂直。
3）依据飞机校靶规范要求调整武器的安装轴线使校靶镜上的十字标线中心对准靶板上校靶点。
冷校靶方法通过校靶镜直接进行主观测量，传统且成熟，可昼夜在开阔的场地进行，校靶过程比实弹校靶的简便易行，能满足航炮校靶的一般精度要求。因此，冷校靶方法被广泛采用。但该方法也存在明显的不足，除了需要专门的开阔的校靶场地外，使用对象和范围还受到限制，例如对于舰载机的校靶就非常困难，且校靶精度有限，另外，传统校靶需要调整飞机姿态及靶板的相对位置，整个步骤繁琐，费时费力。为此，提出一套新型校靶方法并研制新型校靶设备是适应当前航空高速发展的需要。yig滤波器
2 新型校靶模式的研究
光电校靶系统有三方面组成：电子校靶板，激光发射器和视频显示镜。由于不同型号飞机设计瞄准具的安装支架结构不同，故光电瞄准具的设计有所不同，但是原理和操作步骤是一致的，可以选取货架产品，对于计算机处理显示系统的硬件部分选用货架产品，软件系统根据光电校靶的原理编写程序，可以借用目前常用的捷联算法。 2.1 电子靶板的安装与校准
以电子校靶激光发射点为基准原点O,X轴与飞机的水平基准线平行，建立电子靶板基准坐
标如图1所示，并建立电子靶板的靶面为基准面。电子靶板的激光发射器发出的激光线A在基准面ZOX上，与X轴成α角度，并在基准面YOX上的投影与飞机对称轴线在基准面YOX重合，故理论上激光线A将与飞机蒙皮相交形成标记点Q。根据飞机框、肋、口盖或紧固连接件的特殊结构设计电子靶板的安装支架，实际上由于电子靶板安装后位置有偏差，激光线A与飞机蒙皮相交点P与标识点Q不重合（见图2），通过调整电子靶板安装支架微调机构使得P点与标记点Q重合，而后锁紧微调机构，即完成了电子靶板的安装与调校。
图1 基准坐标示意
图2 电子靶板调校示意
2.2 机载射击武器安装支架调整方式的选取
校靶的目的就是标校机载射击武器安装支架的安装是否达到预定设计的位置，从而保证机载射击武器安装在支架后实际射击轴线与理论轴线相重合。安装支架的调整可以通过自动和手动两种方式。两种方式调节的原理一致（见图3和图4），但是所需研制的设备、工具将有所不同。针对机载射击武器安装支架自动调整方法而言，需要在飞机与机载设计武器
安装支架位置处安装伺服机构，支架的设计可以借用球杆仪或球杆仪组件的理论与结构设计结构。此种方法涉及飞机安装支架及机载射击武器安装支架的结构更改，且更改后的支架安装在飞机上涉及到重量、强度、结构、航电、军械等相关专业的协调，此方法更改变动工作量较大，可以考虑在新研机型上试用，对于目前型号的飞机考虑手动调节安装支架。
2.3 激光发射器的安装与标校
目前飞机配备的瞄准具与传统冷校靶板相匹配使用，即利用瞄准具通过光标十字进行校靶工作。瞄准具一般安装在机载射击武器上，当机载武器位置变化时，瞄准具随机载武器一起相对飞机的位置发生变化，但瞄准具相对机载射击武器的位置不变。故瞄准具安装在机载射击武器上时，需要标校瞄准具安装位置是否到位。当瞄准具安装到位后，观看瞄准仪上的十字靶标与冷校靶靶上的十字靶标是否重合，如果不重合，通过调节机载射击武器的安装机构，使瞄准仪上的十字靶标与冷校靶靶上的十字靶标相重合。针对本文提出的新型校靶方法，传统配套校靶的瞄准具已不再适合使用。瞄准具需被激光发射器替代，电子靶板直接接受激光发射器发射的光源，省略工作人员观察光标十字的工作步骤。激光发射器
的设计可以借鉴电子靶板的结构形式。根据不同的机载武器，可以设计成不同的安装支架（见图 5）。
图3 自动调节安装支架示意
图4 手动调节安装支架示意
图5 激光发射器安装支架设计示意
2.4 机载射击武器校准与调校智能点菜系统
理论上机载射击武器的标校点以飞机的水平基准线和对称线为基本坐标系建立其位置坐标关系。以图6示例某型飞机需要标校的各个靶点，根据靶点图在电子靶板上设置电子靶标（见图7所示）。
图6 标校靶点
图7 电子靶板坐标刻度板
瞄准具安装在机载武器的支架之后，利用光电瞄准具的激光发射器将模拟机载射击武器的射击线，激光模拟线与电子靶板靶标相交与一坐标，电子靶板上的靶标见示意图7，电子靶标由点阵坐标传感器和坐标刻度板组成，传感器根据激光模拟线在坐标刻度板的位置传输坐标信息于计算机，并显示与理论坐标值的偏差位置，通过调整机载射击武器安装螺母，使激光发射点与标校点一致。校靶理论框图见图8。
图8 校靶理论框图
2.5 视频显示镜的设计
视频显示镜可以借用工业视频内窥镜的工学设计，适合在手掌操作，能快速的进行检测校靶点空间坐标，同时根据需求调节机载射击武器的安装支架，实现实时观测实时调整。同时，视频显示系统设计固定底座吸盘，能实时安全的吸附在机载武器调节支架附近位置，便于观察，解放工作人员手持操作，并且在整个校靶过程中仅需一个人即可以完成整个校靶过程，节省人力。
视频显示镜将电子校靶的传感器通过总线连接，利用软件处理系统将校靶比对坐标反馈在
视频显示镜的显示屏上。工作人员通过视频显示镜手柄上快捷按钮，能快速给出机载射击武器安装支架的调节命令，记录调整过程视频步骤，实时记载图像，利用简捷快速的标题输入功能来区分图像，并储存在SD卡中。
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视频显示镜通过锂电池及充电器方便可靠的提供工作电源，也可以通过AC适配器提供电源。考虑工作人员在恶劣环境下工作的情况，视频显示镜要做到防雨、防沙、防尘，并且能根据外界环境的不同调整显示屏亮度，真实清晰的显示图像。
3 两种校靶模式的对比分析
传统校靶模式与新型光电校靶模式的对比分析见表1。
表1 校靶模式对比分析表?
传统校靶模式需要调整飞机水平姿态，并且校靶板需要根据飞机姿态进行相应调节，费时费力，操作繁琐。传统校靶时需要校靶板、标尺及其固定支架、经纬仪，水平仪、瞄准具等，所需设备种类较多，携带不方便。冷校靶板的设计具有六个自由度的空间调节功能，以满足与飞机相对位置的调整。另外，飞机校靶靶点分散，致使靶面面积大，冷校靶板的
整体体积大，故设计的体积较大，运输使用不便。需要开阔的视野，地面、风速、光照等均有限制。在舰面上不能实施校靶工作。光电校靶模式不需要调整飞机姿态，省时省力，操作简易。电子靶板、支架、瞄准具、显示器等设备体积小，重量轻，自动化程度高，使用简捷方便。此外，无环境条件的限制，任意机型随时随地均可以实施校靶工作。
