1553B 总线

  1553B 标准对于军事爱好者来说可能有几分陌生。笔者认为“和平典范”中,1553 标准是最重要的一环。没有它,之前提到的雷达、导航系统的改进计划,等于空中楼阁。

  上世纪 60 年代时,由导航/平显/武器瞄准系统(INS/HUD/WACS)组成的综合火控系统,配上远距空射武器,使战斗机如虎添翼。但作战信息数据总量暴涨,而设备间接口各异,互联协同难度大,成为作战效能的瓶颈。同时,由于缺乏统一标准,开发、维护和改进的成本不断上升。于是 1973 年后,美军方先后公布 MIL-STD-1553A(USAF)标准和 1553B 改进标准。粗略的说,单个机载电子设备就类似于计算机局域网 LAN 中的单个计算机,1553 标准类似于通信协议,堪称现代作战飞机电子系统的“脊梁骨”。其核心就在于“标准”二字。有了 1553,雷达光电探测、导航、本机传感、座舱显示、外挂管理和火控计算机等得以完美的联结综合,构成了第三代战斗机标志性的分布式集中控制系统。F-16A 是采用 1553A 标准的第一种作战飞机。

MIL-STD-1553B 接口卡

  以雷达为例,之前提到的先进的人机界面,需要火控雷达具有复杂的对外接口,同时脉冲多普勒雷达又需要强大的内部接口进行处理运算。如果没有 1553 这样先进的总线,这两个接口的性能都要大打折扣。

  1553 总线具有高速、灵活的特点,通信效率高,修改、扩充和维护简便。下面列举一些数据,熟悉计算机的朋友应当有所体会:MIL-STD-1553B 是数字命令/响应式分制多路传输数据总线,传输速率 1M 比特/秒,足以满足第三代作战飞机的要求;字长度 20 比特,数据有效长度 16 比特;半双工传输方式,双冗余故障容错方式,传输媒介为屏蔽双绞线。

  1553 总线的冗余度设计,提高了子系统和全系统的可靠性。总线本身(包括总线控制器、双绞线、偶合器等)平均无故障工作时间超过 10,000 小时,在全系统中基本可忽略其故障率,比歼-8Ⅱ原有联结方式好得多。同时可以省去歼-8Ⅱ设备间复杂繁琐的点对点联结,仅此一项可令全电子系统的重量减轻约 5%,并节省空间、耗电。数字传输方式与传统的模电方式相比,速度更快、反应时间更短、保密性更好、抗干扰能力更强,能充分发挥火控设备性能。字差错率小于千万分之一。在后勤维护方面,标准的接口、插卡非常容易拆卸,可以方便的通过数字式工具进行测试/虚拟。经测试仅地面测试一项,就可比以往减少 30% 的维护工时。

  “和平典范”以 1553B 标准为基础的航电系统,比歼-8Ⅱ原有系统提高了一个台阶。其火控/导航状态分工清晰明确,信息处理速度快,维护升级简便,扩展性强。此外西方武器系统基本上都符合 1553 标准,我国引进的一些先进武器只需进行相应改进,即可自行加装到“和平典范”上。更重要的是,1553 标准决定了不同厂商的航空电子设备的规范化、标准化,有助解决我国航空工业的一些问题。尽管“和平典范”计划夭折,我国仍确立了 1553 的标准地位,同时开发了更先进的光纤 1553 接口技术和设备,并进行了新型光纤总线的研究。日前我国已研制成功具有自主知识产权的 1553B 总线协议接口芯片。

光纤接口的 1553B

新型火控计算机

  新型火控计算机是“和平典范”的大脑,尽管没有具体型号的信息,但基于雷达、显示系统等已知材料,可以推断其基本情况。它与惯导计算机、火力瞄准计算机、雷达处理机、外挂管理计算机组成了飞行火控系统,是系统核心。该计算机负责控制包括机炮、空空导弹、航空炸弹等各种武器的发射提前量、发射区、弹道、弹着点、提示信息等,选择、设定和发射外挂武器。在作战时,火控计算机进行科学的飞机能量管理计算,在战斗时确保战斗机在最佳格斗飞行状态,平时则可增大续航时间和距离。

  在空空作战时,火控计算机可为歼-8Ⅱ飞行员提供格斗、空空导弹、快速射击、前置跟踪等。快速射击时,计算机模拟连续弹丸流的命中点,飞行员从而可以迅速捕捉到快速开炮拦截敌机的准确时机。前置攻击时,计算机将瞄准光环投射在由目标距离、飞机动态、距变率决定的适当位置,飞行员调整飞行姿态使光环套住目标,即可瞄准攻击。空地作战时也有多种状态供不同用途。

其他

  “和平典范”选用的 LN-39 惯性导航系统是利顿公司 80 年代初的拳头产品,为 F-16 早期型号采用。其精度优于歼-8Ⅱ原有产品,工作稳定,平均故障周期长。外挂武器管理系统改变了歼-8Ⅱ以往外挂单一、弹种难以扩充的缺陷,采用了微处理机和标准接口技术,可管理控制多种中美制航空武器。值得一提的是,由于改装的各个西方电子设备的可靠性高,组成的全系统的可靠性比原有系统有了革命性的提高。电子设备的改进还提高了歼-8Ⅱ的续航性能,如起降时可采用优化的飞行路线、高度,从而降低起降消耗的燃料,这对航程不算大的歼-8Ⅱ很有好处。

  由于电子设备的变化,歼-8Ⅱ原有的电源标准、功率输出不符合新的要求,因此必需改用美方相应的电源系统。同时增强了冷却手段,避免系统过热。

机腹增加的冷却空气进气口

后记

  89 年后,“和平典范”最终夭折,但影响是深远的。我国技术人员切实的学习掌握了美方设备和军企人员的先进技术,更重要的是深刻体验了西方先进航空技术的整体性、可发展性和前瞻性。这一尝试虽没有直接成果,但进一步明确了我国战斗机技术追赶世界一流水平的方向和道路。因此,笔者认为实施“和平典范”的结果,应该说是成败各半,从长远角度看甚至是成功的。

  在中美合作取消不久后,歼-8Ⅱ改进型的指标已远超出“和平典范”水平,发展出了歼-8ⅡM 等若干改进型。新的改型具备了一定的超视距空战和对地攻击能力。其中突出了综合火控系统的研制,力图实现“和平典范”未尽的任务。新的歼-8Ⅱ改型,通过脉冲多普勒雷达、数字式综合火控系统、空中受油技术、组合式自卫电子对抗系统、新型外挂系统、可靠性和维修性改进和气动设计等一系列改进,最终将接近第三代战斗机的水平。笔者认为,尽管我方未能获得原定数量的 APG-66 雷达,但此雷达为多国所采用仿制,我方进行研究借鉴并无困难。而俄罗斯的 ZHUK 雷达更是歼-8ⅡM 型的外销标配。同时通过我国科研人员的长期努力,在上述方面,乃至中距空空导弹、空中加油技术、惯导/GPS 综合导航技术、高速光纤总线等领域都取得长足进展。这都是“和平典范”从未触及的领域,具有重大意义。