舰载机光学助降装置校飞方法研究

杨卿+王加亮

摘 要 舰载机光学着舰指挥引导系统是用于向进场舰载飞机的飞行员指示正确下滑斜率的光学装置，是舰载机完成着舰飞行必备的特种设备。通过对光学着舰引导系统校飞研究工作进行总结提炼，形成了一个较为完整、实用的光学着舰引导系统的校准试验方法，可作为相关工作的参考。

关键词 光学着舰引导系统；校飞；方法

中图分类号：V217 文献标识码：B 文章编号：1671-7597（2014）05-0061-02

光学着舰引导系统是用于向进场舰载飞机的飞行员指示正确下滑道的光学装置。它是保障舰载机安全着舰必需重要的设备，是目前国际通用的着舰引导基本手段，也是开展试飞员培训和训练的重要设施。

我们对光学着陆引导系统进行了较为系统的试验研究工作，开展了地面试验校准、直升机校准飞行试验以及固定翼校准飞行试验等多种方法研究。在实际试验研究过程中遇到并解决了一些技术难题，通过分析总结和形成了光学着陆引导系统的具体实用试验技术和方法，可作为今后相关研究工作的基础。

1 光学助降装置的系统组成和工作原理

1.1 光学助降装置的组成

该装置按功能分为灯光阵列系统、随动系统和测控系统三部分。灯光阵列设备包括瞄准灯组、辅助灯组及阵列桁架等，见图1。

图1 光学助降试验样机示意图

瞄准灯组是光学着舰系统中给舰载机指示下滑道的光学器件。灯组由五个结构类似的单体灯箱组合而成。瞄准灯组的五个灯箱发出的光束有所不同，最上面一个为黄色，中间三个为橙色，最下面一个为红色。辅助灯组安装在瞄准灯组的两侧，与瞄准灯组一起完成为舰载机飞行员提供着舰信息的作用。辅助灯组由基准灯、主复飞灯、辅助复飞灯和关机灯组成。基准灯设在瞄准灯组中央两侧。在瞄准灯组两侧垂向布置主复飞灯及辅助复飞灯。关机灯设在瞄准灯组两侧上方，由LSO（着舰指挥官）随身携带的“皮克勒”控制手柄上的按钮开关控制。关机灯的作用是告知飞行员飞机已进入下滑道，可以着舰。

1.2 工作原理

装置5个单体灯箱的内部光源通过光阑、透镜以及柱面透镜等光学元器件，向空间投射出一个5个层次3种颜色的光束，如图2所示，提供下滑道引导光束的中间瞄准灯箱发出橙色光束，该光平面与通过跑道中心线且垂直于大地的平面在空间相交得到一条直线，这条直线所指示的就是舰载机飞行员所跟踪的下滑道。通过纵、横摇轴调整瞄准灯组的基本角和横摇角，满足舰载机的陆基定点着陆的要求。

图2 灯光纵向分布刨面示意图

着陆过程中，飞行员通过实时判断瞄准灯组提供的光球和基准灯组提供光柱二者的相对位置调整飞机与下滑道在高度上的偏差，通过对准跑道中心线调整与下滑道在左右位置上的偏移，由此跟踪下滑道着陆。飞行员在空间中只有在一定的角度范围内才能见到瞄准灯组提供的光束，该光束在中间灯组中形成一个橙色的光柱，称为“肉球”（如图3所示）。如该“肉球”在绿色基准灯的上方，说明飞机高了，需要降低高度。如果“肉球”在绿色基准灯的下方，说明飞机低了，需要提升舰载机高度，如果“肉球”和绿色基淮灯在同一直线上，说明飞机下滑的航迹正确，只要保持就能准确着陆；如果见到绿色基准灯下面的红色光柱，说明飞机太低，必须紧急拉起。如果看见红色禁降复飞灯闪烁，则应当停止着陆过程，立即拉起进行复飞。

2 校飞测试设备及测试参数

测试设备包括光电经纬仪、测量雷达以及在直升机上加装的差分GPS、摄像头、视频记录器等。

光电经纬仪对飞行器进行全程跟踪测量，通过事后处理获取校飞飞机的航迹数据。测量雷达对校飞飞机进行全程跟踪测量，实时将数据送到LSO站，并记录全部数据。在飞行器上记录视频、载机DGPS数据以及部分载机参数，供事后数据分析处理。

3 校飞内容与方法

3.1 参数设置

在校飞试验中使用的光学助降系统是由某单位研制的科研样机。按照参数设置，将用于试验的主要参数设置如下：

基本角（下滑角）：β0=4°；

横摇角（滚转角）： =0°；

中间瞄准灯安装高度：h=1.3 m。

3.2 地面试验

1）实施方法。通过相对中心肉球以及各灯光束的边界沿飞行跑道在不同点上进行高度测量来校核。在晴天、能见度不小于3 km的气象条件下，利用移动升降装置在灯光阵列前各测量点进行测量，从不同高度观测灯光变化，用全站仪测量观测点的高度、距离等参数，同时进行记录，供事后数据处理。

2）测量结果。经过地面校核试验，实测下滑角为4.033°，与设置的4°下滑角相差很小；瞄准灯组总张角1.952°，略高于理论的1.7°总张角；各灯光分层张角与理论值略有差异。

3.3 飞行校飞试验

1）实施方法。天气状况良好，着陆场周围没有云，且能见度超过5 km以上时，试飞员运用陆基飞行训练规定的飞行航线进场及沿光学着舰引导系统提供的光学下滑道进行飞行试验。

直升机由2 km处对准试验跑道的中心线后，根据瞄准灯组和基准灯组的位置偏移进行高度和姿态调整，确定下滑道，并沿下滑道飞行，在下滑道中点（该点距离着陆点900 m，高度Hr≈70 m）和交叉点（该点距离着陆点450 m，高度Hr≈40 m）分别悬停60 s，在Hr≈20 m高度上悬停30 s，之后直升机复飞。地面光电经纬仪对直升机进行轨迹测量。计算实际下滑角，给出光学下滑道的准确性。

2）飞行试验结果。视频记录器记录的视频截取得图片，取瞄准灯的中心灯与基准灯基本上在一条线上时的图片，如图3所示。

图3 中心灯与基准灯在一条线上

根据光电经纬仪的数据，计算出理论下滑角度分别为：3.93，3.96，即都满足该型设备要求的灯光角度误差，即。

由光电经纬仪数据、测量雷达数据以及GPS数据，可以得到飞行数据分析图，如图4所示。通过飞行数据分析图我们可以很清楚的观察出飞行的飞行包线，为飞行后的分析总结提供非常有效的参考。

图4 飞行数据分析图

4 结论

通过大量的试验研究，我们可以得出这样的结论意见，光学着舰引导系统可以通过地面专项设备，直升机及固定翼飞机飞行的方法进行校准，不同的校准方法可取的不同的效果；通过地面专项校准设备，可解决光学着舰引导设备的日常校准问题，使用方便，校准工作量小，设备配置得当可满足灯光引导系统的标定精度要求；直升机标定时，需在直升机上配置视频及DGPS等相应设备，并需对测量点进行标定，可解决光学引导设备初次试验标定的问题；固定翼飞机标定主要是使飞行员通过实际飞行对光学系统的亮度调节、布局等进行评价。

参考文献

[1]海军装备部飞机办公室，中航工业发展研究中心.国外舰载机技术发展[M].北京：航空工业出版社，2008：47-51.endprint