飞机和导弹上的自动控制装置

林士谔

现代飞机是由飞机壳体，动力装置和飞机内部各种复杂的仪表、电气设备、无线电设备及自动控制装置等所组成。这些设备与装置，包括飞机上的武器，统称为飞机设备。飞机设备的总值，在老式飞机上只占很少的百分比。到第二次世界大战时，飞机设备的项目大大增加。从造价分析起来，飞机壳体，动力装置及飞机设备大约各占三分之一左右。第二次世界大战以后，由于喷气技术的发展，使飞机速度迅速提高。为了适应高速飞机的要求，飞机上的自动控制装置已成为不可缺少的现代设备。因此高速飞机上飞机设备的百分比已增加到50%以上。自动控制装置中，可以使飞机保持一定高度及方向并作稳定等速飞行的装置称为“自动驾驶仪”。这种仪器在平直飞行中，可以代替飞行员执行驾驶飞机的任务。因此，也可以把这种仪器看作是一种专用的自动化“机器人”。应用自动驾驶仪驾驶的轰炸机，可以配合雷达瞄准器准确地投弹轰炸。高速战斗机上安装自动驾驶仪后，可以更准确地瞄准敌机进行射击。图1上画的是可以自动起飞，自动瞄准目标进行射击甚至可以自动着陆的现代高速战斗机。在这种飞机上驾驶员的中心任务只是判断情况，作出必要的决定而已。

图1自动化起飞和着陆的战斗机

民用飞机上使用自动驾驶仪后不但可以使飞机飞得更为平稳，而且由于飞机消除了摆动还可以缩短航程和节省燃料。苏联的图－104机上便装有电气化自动驾驶仪。估计从北京至莫斯科，由于使用了自动驾驶仪可以提早十分钟飞完全程。这样不但可以节省两、三吨燃油，并因此可以多载许多名乘客。图2上画的是飞机上安装的电气式自动驾驶仪。

图2中陀螺地平仪和陀螺方向仪是自动驾驶仪的敏感元件，也就是自动化“机器人”的头脑。通过地平仪和方向仪可以测出飞机偏离地平线和航向误差角及角速度等误差讯号。把这些误差讯号变为电压讯号，通过放大器加以放大后，即可转动舵机，分别操纵飞机的方向舵，副翼和升降舵；使飞机可以排除气流干扰的影响，保持平稳等速的飞行。自动驾驶仪控制飞机，可以比驾驶员更为精确和敏捷迅速。因此自动控制装置不但普遍应用于现代飞机上，而且也应用于各种导弹和洲际弹道式火箭上。

图2飞机上装设的电气化自动驾驶仪

图3画的是从地面发射，歼灭空中敌机的防空导弹。导弹内设有自动与遥控操纵系统，可以配合地面上的无线电及雷达跟踪系统，进行远距离控制导弹，使其在目标区附近爆炸，歼灭敌机。据报导这种防空导弹的命中率很高，可以达到80%以上。

图3防空导弹发射时控制的情况1.导弹发射台2.测距无线电天线3.控制中心4.计算机构5.测距雷达站6.另一导弹准备发射7.控制导弹的雷达站

当雷达发现敌机接近目标上空时，防空导弹1即按照计算机构(电子计算机)计算结果，使控制雷达转动，利用天线发出的电波束控制导弹，并使其逐步接近敌机。雷达发出的无线电波束之所以能控制导弹的原因是由于导弹上装有无线电接收机和自动操纵系统。上述的操纵系统可按照接收的无线电讯号，进行控制导弹上的燃气舵或空气舵使导弹作一定的偏转以接近目标区。为了增大命中率，导弹上还装置了感受红外线或声波的自动瞄准系统，敌机上发出的声音或热力也能使导弹上的操纵系统动作，使导弹进入有效射程内，然后自动爆炸。上述防空导弹只长六公尺，直径约0.4公尺，因此导弹内的自动与遥控操纵系统要制造得特别精密小巧而且造价还不能过高。