某火控系统中安全控制装置的设计

崔军平

(国营大众机械厂第一研究所，山西太原030024)

随着火控系统技术含量不断提升，火力打击装备的配合也至关重要。一套先进的火控系统可使一个普通的火力打击发射系统发生质的变化，如:57 mm高射炮、37 mm高射炮已是上世纪40年代研制，并大量装备部队现已显得过时的防空火力单元，但配装先进的火控系统后打击中低空空中目标非常有效。如何将先进的火控系统与落伍的火炮紧密的配合起来，从而形成有效的火力网，使其发挥活力，担负起现在作战任务的要求，同时也可节省大量的装备经费，这就是我们要面临的问题。

1 安全控制装置总的设计思路

一些老式的高炮由于服役时间长，磨损较严重，密封性也较差，一旦遇到雨天，潮湿的气候时，火炮的电器部分常常出现短路;给火炮供电的油机有时也会出现电压不稳，甚至掉电的情况;连接火炮、油机的大量电缆由于反复拖动，一旦其中一处出现短路或断路，都会影响到整个系统的正常工作。在日常的作战或训练过程中如何能将以上出现的问题及时诊断，赢得作战时间，并有力的做好我军自身的安全保护措施，正是设计本安全控制装置的意义所在。

一套完整的火力控制系统通常由以下三部分组成:1)搜索和跟踪系统;2)火控计算系统;3)武器瞄准系统(火炮)［1］。本装置就是在火控计算系统与武器瞄准系统(火炮)之间加入的一部检测装置，见图1安全控制装置位置图。它能够实时诊断火炮输出诸元的正确性，同时发现异常时报警并紧急停炮。但在正常情况下，不能影响到火控系统的输出。

图1 安全控制装置位置图

2 安全控制装置组成及工作原理

安全控制装置的组成(见图2)主要有五部分:同步变换器、模数转换器、数据处理器、诊断控制器、显示器等。

图2 安全控制装置组成

2.1 同步变换器

火控计算机经过解算放大后传输给火炮的诸元量主要有四组数据:方位粗βqc、方位精βqj、高低粗Φc、高低精Φj，并且每组数据由三项信号组成。安全控制装置对以上数据进行检测时必须先将三项信号转换成两项信号，即sinθ、cosθ，便于控制和诊断，同步变换器就是应用运算放大器MC1558及合理的配套电阻实现信号的变换，具体变换电路见图3，参数分析如下:

火控输出诸元信号为三相同步信号:

其中:Vm·sinωt为基准电压(激磁电压)

由运算放大器的闭环特性，容易得出:

方位粗 βqc、方位精 βqj、高低粗 Φc、高低精 Φj四组信号同时经过以上的三项变两项的变换。这种变换电路所需器件简单、轻便，在工程中具有很强的实用性。

图3 变换电路

2.2 模数转换器

经过同步变换器的转换，12路输出诸元信号就变换成8路(四对)信号，根据峰值采样原理，通过快速高精度模拟/数字转换电路，将其转换为电压的数字量，用此数字量诊断射击安全故障和射击安全隐患。

2.3 数据处理器

数据处理器是安全控制装置的CPU，由196单片机完成，CPU依次读取四对数据，并实时地判断数据是否正常，如果正常，放行数据，并且送显示控制器“GOOD”;如果发现异常，及时控制诊断控制器动作，即紧急停炮，并在显示控制器处显示“ERROR”，以便战士能够及时识别。

故障诊断数学判据［2］:

1)Vm·sinωt·sinθ =Vm·sinωt·cosθ =0;

2)正半周=0，负半周≠0;或负半周=0，正半周≠0;

3)Vm·sinωt·sinθ =Vm·sinωt·cosθ =最大值;

4)Vm·sinωt·sinθ =0，Vm·sinωt·cosθ≠最大值;或Vm·sinωt·cosθ =0，Vm·sinωt·sinθ≠最大值;

5)［Vm·sinωt·sinθ］2+［Vm·sinωt·cosθ］2≠1。

2.4 诊断控制器

诊断控制器是安全控制装置的执行部分，主要由三组继电器和保险组成，正常情况下，继电器的常闭点为四组输出诸元，当接到数据处理器的异常命令时，继电器会断开原来的诸元信号，接通另外一组固定信号，也就相当于在停炮过程中给了火炮一个小的协调角，这样既能够保证火炮及时停炮，又能避免对火炮机械限位装置的损伤。

3 结论

安全控制装置装备部队后，起到了很好的作用:实战时，能够及时避免火炮的乱转，失控等紧急情况的发生;作训时，特别是部队阵地转移后，需要在最短的时间内进入战备时，战士们可以通过在中央配电箱处逐门联动的方式来确定哪门火炮或电缆有故障。及时剔除，不会影响到其他火炮的正常使用。另外火炮油机故障、中央配电箱故障等，只要这些故障足够影响到火控输出诸元信号，安全控制装置自然也会诊断与控制，切断火控输出诸元信号和电击发信号。该装置的应用为整个火控系统筑起了一道安全堡垒，大大加强了系统的可靠性，安全性，深受部队的好评。

本设计在某型高炮火控雷达系统中已得到成功应用，它的工程设计原理完全适用于其它高炮火控雷达的安全性设计。

［1］郭治.现代火控理论［M］.北京:国防工业出版社，1996.

［2］王林生.高炮火控雷达射击安全工程设计［J］.火力与指挥控制，2010(6):173.