对航空火控系统四个发展阶段划分方法的完善

摘 要：航空火力控制系统四个发展阶段划分方法已提出近30年，目前影响依然很大，而且其基本思想、基本内容和描述框架一直得到沿用和认可。简要介绍了航空火力控制系统四个发展阶段划分方法的相关情况并分析了其特点。从时间顺序、航空火力控制系统搭载的飞行作战平台和技术名称三个方面对该方法进行研究，指出其不完善之处以及最新的发展成果，可为后续研究者修正或提出更完善的划分方法提供参考。

关键词：火力控制；航空兵器；火控理论

中图分类号：O213.2" " " " " " "文献标识码：A" " " " " 文章编号：1007 - 9734 （2024） 06 - 0014 - 04

0 概 述

航空火力控制系统（Fire Control System，FCS）四个发展阶段（在一些场合，也把四个发展阶段称为四代）划分方法最早见于文献[1]，下文简称四阶段划分方法。该方法已提出约30年，但是影响依然很大，而且其基本思想、基本内容和描述框架一直得到沿用和认可。本文对该方法和前辈们的相关工作一直保持敬意，无意提出新的划分方法，仅结合国外火控系统和技术发展的现状和收集到的相关史料，对这种方法中没有考虑到和没有涉及的问题进行补充和完善，为后人修正或提出更完善的航空火控系统发展阶段划分方法做准备。

1 航空火力控制系统四个发展阶段划分方法简介

文献[1]于1994年由国防工业出版社公开出版，是《火力与指挥控制技术丛书》第002号。该书开篇给出的航空火力控制系统定义是：飞机使用所携带的各种武器（机炮、火箭、炸弹、导弹等）对空中、地面、水上和水下各种运动的或静止的、可见的或不可见的目标进行搜索、识别、跟踪、瞄准和实施各种方式的攻击所必需的机载电子设备。书中第一章第二节开篇就列出航空火力控制系统的四个发展阶段，并给出配图［1］。

该书共六章，第六章“航空火力控制系统的组成原理”有五个小节，其中的后四节分别对应四阶段划分方法的各个阶段，从技术层面对各阶段航空火力控制系统进行了详细的介绍。文献[1]由陆彦教授主编，以后没有修订和再版。本文仅针对文献[1]的四阶段划分方法进行研究。

2 对航空火力控制系统四个发展阶段划分方法的分析

2.1" 按时间顺序进行阶段划分

结合文献[1]，四阶段划分方法是按时间顺序划分的，分别对应着20世纪60年代前、1960至1970年代、1970至1980年代和1980年代后。

2.2" 四阶段划分方法没有限定火控系统的飞行平台类型，主要描述战斗机火控系统

文献[1]在四个发展阶段划分方法的前面没有加定语说明是哪种特定的飞行平台，不过从具体描述中可以看出就是战斗机火控系统（本文并不明确区分战斗机和攻击机），特别是在第三阶段，还明确提到了“其典型的代表有美国的F-16、F-18等，法国的幻影2000以及英国的狂风等飞机”。此外，在文献[1]的第六章“航空火力控制系统的组成原理”中主要介绍的也是战斗机火控系统，不过，也包含了部分轰炸机火控系统和少量武装直升机火控系统。

2.3" 航空火力控制系统每个发展阶段名称中都含有该阶段的主要技术特征

第一阶段光学瞄准具火控系统的主要技术特征是机电式光学瞄准具；第二阶段平视显示器火控系统的主要技术特征是平视显示器；第三阶段综合武器火控系统的主要技术特征是串行数字多路数据传输总线（简称总线）；第四阶段综合化、自动化与智能化航空电子系统的主要技术特征是系统综合化（信息综合、功能综合、硬件综合、软件综合和检测综合）。

3 对航空火力控制系统四个发展阶段划分方法的完善

3.1" 从时间顺序的角度看航空火力控制系统

航空火力控制系统四个发展阶段划分方法中有缺漏和不准确之处。从现在看，四个发展阶段划分方法至少有如下两点值得商榷。

一是在航空火力控制系统发展史上非常重要的航空火控系统，四阶段划分方法没有涉及。

例如，文献[2]中披露：1941年美国通用电气公司研制出了革命性的飞机火控系统，装在第一批B-29重型轰炸机上。但该系统在B-29B轰炸机投入战场时被拆除，以减轻重量。这说明在二战期间就出现了轰炸机火控系统，而文献[1]配图中显示，航空火力控制系统的起始时间是1950年。另外这也表明下面这种说法并不正确：1944年雷达开始用于飞机，并和瞄准具密切结合，才产生了航空火控系统。

又如：按照文献[3]的介绍：1948年休斯飞机公司成功研制了E-4火控系统，1951年装备美国F-86D/L，说明至少在1950年以前就已出现了战斗机火控系统。

文献[1]提到第三阶段“典型的代表有美国的F-16、F-18等，法国的幻影2000以及英国的狂风等飞机”，这句话的描述并不准确。F-16有多种型号，F-16A于1978年交付使用，其早期型号的火控系统（见文献[4]P916图3.2）显然属于航空火力控制系统的第二发展阶段，而不是第三阶段。

不过，F-16A晚期型号搭配的航空火控系统就采用了单总线结构，已经从航空火力控制系统的第二发展阶段迈进到第三阶段。1984年交付使用的F-16C是F-16A的升级型，其航空火控系统采用双总线结构，显然也属于第三发展阶段。

另外，狂风（Tornado）是英国BAe公司、西德MBB公司和意大利阿莱尼亚公司国际合作研制的战斗机[4]，所以并不能简单被称作英国的狂风，而且狂风包括IDS（对地攻击）、ADV（空中优势及防空）和ECR（电子战侦察）三种型别，分别于1974年、1979年和1988年进行了首飞[4]，所以把狂风整个说成是战斗机，是不太准确的。考虑到文献[4]的出版时间，其收录的狂风IDS和ADV两种型别的火控系统应视为其早期型号，从其火控系统的构型看（分别见文献[4]P1165的图2.7和P1171的图3.3），也属于航空火力控制系统的第二发展阶段，而不是文献[1]中所称的第三发展阶段。

实际上，业界经常把某代航空火控系统和某代作战飞机平台（往往是战斗机）搭配起来一起介绍，虽然这种方法直观易于理解，但是由于飞机和机载火控技术的升级，历史上不但出现过一代平台几代火控，也出现过几代火控一代平台的情况[5]，所以这种说法简单但未必严谨。

二是航空火力控制系统四个发展阶段划分方法提出之后作战飞机发生了重大变化。

文献[1]在出版后并没有修订，所以文献[1]对航空火力控制系统的发展概括，只能截至1994年。从那时到现在，最大的变化就是出现了美国的F-22和F-35。

1997年F-22首飞，2006年F-35首飞[6]。由于四阶段划分方法中的第四阶段只是按照当时（1992年）可能收集到的F-22的航电系统的资料进行归纳，而1991年F-22才竞标成功[6]，所以，四阶段划分方法对以F-22航电系统为代表的第四阶段特点的总结未必完善。另外，更重要的是，2001年F-35竞标成功[6]，F-35和F-22虽属于同一代战斗机，但是各自的航电系统相差很大，因为时间原因，四阶段划分方法中的第四阶段显然无法涵盖F-35航电系统的特点。那么，四阶段划分方法中的第四阶段特点是否能概括F-35的特点呢？就航空火控系统而言，F-35的航电系统是否与F-22的航电系统同属一个阶段？

3.2" 从飞行作战平台的角度看航空火力控制系统

3.2.1武装直升机

搭载航空火力控制系统的飞行作战平台应该包括武装直升机。文献[1]大部分内容研究的是战斗机火力控制，部分研究了轰炸机航空火力控制，只有5处提到武装直升机，且只给出了“武装直升机综合火控系统的构型”（即文献［1］P421的图6-45），此外还提到了美国AH-64的TADS/PNVS（目标捕获指示/驾驶员夜视系统），但不像战斗机和轰炸机，全书没有专门介绍武装直升机的火控技术和系统。

实际上，美国AH-1G“休伊眼镜蛇”是专用武装直升机的第一种生产型，1967年6月装备美军，火力控制设备简单，驾驶员使用XM-73火箭瞄准具[4]，笔者认为：按照四阶段划分方法描述的技术特征，这可视为航空火力控制系统第一阶段，其后的AH-1F（现代化型AH-1S）属于第二阶段（见文献[4]P1057的图3.2），而最先进的AH-64A综合火力控制系统则属于第三阶段（见文献[4]P1073的图2.4），所以，尽管文献[1]没有专门研究直升机火力控制系统，但是四阶段划分方法仍然适用于武装直升机航空火力控制系统的阶段划分。

3.2.2无人机和可选有人飞行器

武装无人机（Weaponized UAV，或称为武器化无人机）的概念和应用兴起于21世纪，无人机战斗机（UCAV）也是如此，因此面世于1994年的文献[1]自然没有涉及这两种无人机。但按照文献[1]对航空火力控制系统的定义，因为武装无人机和无人机战斗机可以用各种武器攻击各种目标，所以武装无人机和无人机战斗机也应该拥有航空火力控制系统。

需要指出的是，武装无人机和无人机战斗机与有人作战飞机航空火力控制系统组成是不同的[7]。武装无人机和无人机战斗机与有人作战飞机在攻击过程中最大的不同就是飞行器在空中的攻击行为要受到不在飞行器上的人的控制或监督，所以武装无人机和无人机战斗机上没有传统有人作战飞机上的目标瞄准具、平视显示器和头盔显示器。另外，美国第六代战斗机可能采用所谓可选有人飞行器（Optionally Piloted Vehicle，OPV）[8]，即在不对飞行器架构进行较大范围更改的情况下，可以以有人驾驶方式或无人驾驶方式执行飞行任务的飞行器[9]，由于驾驶方式的不同，笔者认为，OPV的航空火力控制系统必然与有人机和无人机有很大的不同。

那么，是否可以按照四阶段划分方法描述的技术特征对武装无人机和无人机战斗机的航空火力控制系统进行阶段划分呢？OPV的航空火力控制系统是否已超出了四阶段划分方法描述的技术特征呢？还有很多类似问题都需要进一步的思考和研究。

3.3" 从各发展阶段技术名称的角度看航空火力控制系统

3.3.1航空火力控制系统第四发展阶段的技术名称没有完全概括该发展阶段的技术特征

在文献[1]中并没有明确给出航空火力控制的定义，只是在第二章第一段开篇提出：解算航空火力控制问题，概括地说，就是确定瞄准投射瞬间目标、弹丸、攻击机三者之间正确的相互位置和运动关系，以使弹丸能命中目标。这就是说瞄准和攻击是航空火力控制最核心的部分。在四阶段划分方法中，航空火力控制系统的第一和第二发展阶段的确是在解决瞄准和攻击问题，而且有了阶段性提高：第一阶段以机电式光学瞄准具为主形成系统，第二阶段以瞄准具的数字化多信息显示升级版——平视显示器为主形成系统。

按照当时美军军语（JP1-02）[10] 对综合火控系统（integrated fire control system）的定义（以电子手段为主、机电装置为辅，并且有目标截获、跟踪、数据计算与交战控制功能的系统），航空火力控制系统的第三发展阶段是通过总线把目标截获、跟踪、数据计算以及各类武器控制的数据和过程连续在一起，进而提升瞄准和攻击能力。

航空火力控制系统的第四发展阶段进一步发展了系统综合化，不过已经不太容易看出其与瞄准和攻击的直接关系了。但是，无论从当时，还是从现在看，搭载第四发展阶段的航空火力控制系统的F-22与上一代战斗机相比，最大的区别和优势是隐身。隐身对空战产生了巨大的影响，在保证载机适度隐身的情况下如何进行武器的瞄准和攻击，显然是这代航空火控系统不同于上一代而又必须拥有的技术能力[11]，但是可能因为提出时间过早，四阶段划分方法和文献[1]对其技术特征的阐述中都没有体现载机隐身条件下的武器的瞄准和攻击这一重要的技术特征。

3.3.2航空火力控制系统第四发展阶段的技术名称并不合适

航空火力控制系统的第四阶段叫综合化、自动化与智能化航空电子系统，与前三个阶段在名称上最大的不同就是没有出现火力控制或瞄准，而是出现了航空电子系统。

航空电子（Avionics）是20世纪30年代末期创造的一个新词，用来概指航空电子技术（Aviation Electronics）日益增多的各种功能 [12]。航空电子技术的进步，促进了商业和军用系统的双双发展[12]。航空电子系统是各种机载信息采集设备（传感器/数据链）、信息处理设备、信息管理和显示设备组成的机载信息网络以及软件的总称[13]。现代军机和民用客机都有航空电子系统。航空电子系统结构的演变包括四个阶段：分布式模拟结构、分布式数字结构、联合式数字结构和综合模块化式结构[12]。

从上面的介绍可以看出，航空火力控制系统和航空电子系统虽然有交集，但不是完全相同。实际上，二者未来的发展方向不相同，航空火力控制以各种条件下的各类武器的瞄准攻击为主要研究对象，为了更好地完成这个任务，逐步向杀伤链（Kill Chain）的其他环节拓展，并从单作战飞机平台向多作战飞机平台火力控制发展，即分布式火控；而航空电子系统作为一架飞机上的重要设备，并不特指军用，未来其重要的发展方向是分布式综合模块化航空电子系统（DIMA）[14，15]。这里需要指出的是：分布式火控系统包括多个飞机平台，而DIMA是在一架飞机上的不同物理位置分布综合化的模块，并用一个容错通信系统把它们连接起来[14]，航空火力控制系统发展中所提的分布式和航空电子系统发展中所提的分布式并不相同。

另外，航空火力控制只是火力控制的专业领域之一，火力控制的专业领域还包括陆上装备火力控制和海上装备火力控制等，相应地，也有与航空火力控制系统类似的陆装武器火控系统和舰艇火力控制系统，而且都有自己的发展阶段划分方法。火力控制的共同特点就是研究杀伤链[16]，与航空火力控制系统发展方向类似，陆装武器火控系统和舰艇火力控制系统的发展方向之一也是多平台火力控制系统[17，18]。

既然航空火力控制系统有自己的专业领域，而且与航空电子系统各具特点，那么把航空火力控制系统的第四阶段称作综合化、自动化与智能化航空电子系统就不太合适，非常容易使人产生航空火力控制系统发展的未来就是航空电子系统的感觉。航空火力控制系统和航空电子系统有各自的发展规律，如果硬要给航空火力控制穿上航空电子的马甲，那么不但会使人在理论上产生迷茫困惑，而且在实践中也是削足适履、画地为牢。

实际上，在2010年召开的“美国国家火控论坛”，F35闪电II项目办公室主任John “Snooze” Martins上校就做了题为《用于联合打击战斗机的机载火控》，证明F-35确有火控[16]。另外，需要指出的是，美军为掩人耳目，过去常以航空电子的名义研究航空火力控制，例如，美国空军20世纪80年代末赞助的“保持空中优势的综合控制与航电（Integrated Control" and Avionics for Air Superiority，ICAAS）”项目，其内容主要研究的是火控，例如，双机“合作发射（Cooperative Launch）” [19，20] 。

4 结束语

航空火力控制系统四个发展阶段划分方法已提出30年了。该方法从提出到现在一直得到业界的认可和使用，进而也促进了专业人员和公众对航空火力控制系统的认识。从本文的研究看，该方法也的确存在白璧微瑕之处。为了航空火力控制专业的发展，希望本文的工作有助于后人继续研究和发展航空火力控制理论，修正或提出更好的航空火力控制系统发展阶段划分方法。

参考文献：

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责任编校：裴媛慧，陈 强

Research on Perfecting Airborne FCS’s Generations Method

GAO Jinsong1，HAN Yun1，MING Baoyin2，HU Jinglin2

（1.National Key Laboratory of Air-based Information Perception and Fusion，Luoyang 471000，China;

2.Science and Technology on Complex Aviation Systems Simulation Laboratory，Beijing 100076，China ）

Abstract：The Airborne FCS’s Generations Method has a great influence since it was put forward nearly 30 years ago.The ideas，content and description frame of the aiborne FCS's generation have been used and recognized by now.Firstly，the relevant situation of the Airborne FCS’s Generations Method and its characteristics were introduced. Then，this method was investigated from three aspects of the time sequence，platform of FCS and technical titles.And its imperfection was pointed out.It was expected to be helpful for promoting the next development of the aiborne FCS's generation method.

Key words： fire control；airborne weapons；fire control theory