特种飞机任务系统升级改装方法_李岩.pdf

-45-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期航空航天特种飞机是指能够执行特定任务的飞机，我们熟悉的诸如预警机、侦察机、干扰机等均为特种飞机的典型代表。自20 世纪世界上首架特种飞机问世以来，历经 80 多年的发展，特种飞机的功能性能得到了极大提升。复杂多变的应用环境，要求特种飞机能够快速响应需求，提升任务执行能力。任务系统是特种飞机实现其功能的主要物质基础，采用成熟技术，在现有特种飞机基础上开展任务系统的升级改装，是确保特种飞机拥有快速、持续战斗力的有效途径。当前，对特种飞机升级改进的研究多集中于技术展望和发展趋势分析等宏观层面，对如何具体开展此项工作的研究还有所欠缺。本文围绕特种飞机任务系统升级改装的实施过程开展研究，介绍了任务系统升级改装的实施主体，对任务系统升级改装的工作流程、实施方法和技术状态管理等内容进行了探讨，为国产特种飞机任务系统的升级改装提供建议和参考。国外特种飞机升级改装探究对国外主流特种飞机的升级改装开展研究，从中归纳总结特种飞机升级改装的发展规律，可以为指导国产特种飞机的升级改装提供一定借鉴。如前文所述，特种飞机概念广泛，所执行任务种类丰富，本文以预警机为代表开展研究。美国作为世界头号军事强国，拥有世界上数量最多、种类最全的预警机装备，在预警机的升级改装方面走在世界前列。以 E-2“鹰眼”预警机为代表，其首架原型机 E-2 诞生于 1960 年，在此后 50 多年里，根据作战需要不断地升级改进，先后发展出了 E-2A、E-2B、E-2C、E-2D 等型号。E-2A 作为列装美国海军的首款“鹰眼”系列飞机，机身配备了 AN/APS-96 雷达，可较好地抑制海面杂波的干扰。20 世纪 60 年代，E-2A 在越南战争中执行陆地区域任务时，发现其装备的 AN/APS-96 雷达缺乏内陆操作能力，这是因为 E-2A 设计初衷仅是满足舰载作业，未考虑对陆地上空目标进行探测。1969 年，“鹰眼”系列的首款改进型E-2B 列装美国海军，其换装了适用于对陆地上空目标探测的 APS-111 型雷达，同时改善了机上电子设备的可靠性。20 世纪 70 年代，美国海军开始研发改进幅度更大的E-2C，原因在于：E-2B 虽然对陆地上空目标的探测能力有所改进，但在强杂波环境下的探测能力依然不足。E-2C装备了 APS-120 型雷达，同时配备了稳定性较好的发射机、行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度特种飞机任务系统升级改装方法李 岩 李文燕 王得水李 岩 李文燕 王得水电科院，北京 2518 信箱李岩（1986），吉林松原，工学硕士，工程师。李文燕（1989），女，工程师。王得水（1976），高级工程师。中国科技信息 2023 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-46-航空航天自动探测器和系统计算机，其处理陆地杂讯能力得到显著提升。在此基础上，美军在90年代末期又推出改进型E-2C“鹰眼 2000”，主要改进项目包括加装新型主任务计算机、先进显控工作站、新式卫通系统（SATCOM）、电子支援装备等。E-2C“鹰眼 2000”的信息处理能力得到了提升，可在联合作战中发挥指挥管制作用。继 E-2C“鹰眼 2000”后，美国海军又提出了所谓“先进鹰眼”计划，即研制 E-2D。该计划包括新增现代化雷达、先进红外线搜索追踪系统（SIRST）、全新的电子截收系统、导航系统、新型任务资料处理单元、通讯传输等，并具有网络中心作战能力。E-2D 最明显的改进是装配了 AN/APY-9 雷达，探测能力超过 482km，能在更远的距离探测和跟踪小型目标。此外，E-2D 还采用了开放式体系结构，系统具备快速升级能力。除美军外，俄罗斯的 A-50 型系列也先后进行了多次升级改装。自 20 世纪 80 年代起，俄罗斯在原机型 A-50 的基础上，先后研发了改进型 A-50M 和 A-50U，旨在提升雷达探测能力、抗干扰能力。其他国家特种飞机，诸如以色列 G550 系列、瑞典的萨博 2000 系列预警机等也在持续开展升级工作。综上，以预警机为代表的特种飞机升级改进正朝着提升目标探测性能、通信性能以及信息处理等能力的方向发展。任务环境的快速演变为特种飞机带来的挑战是全方位的，对特种飞机任务系统进行升级改装，可快速形成任务执行能力，有效降低研制风险，延长特种飞机服役周期。任务系统升级改装主体载机系统和任务系统是组成特种飞机的两大部分，其中任务系统是特种飞机的核心部分，它决定了特种飞机的任务执行能力。特种飞机任务系统组成复杂，常包括雷达、通信、侦察、对抗、导航以及综合显示与管控等分系统。任务系统的升级改装主要就是对上述分系统的功能性能进行优化、改进，从而提高整个装备的先进性、安全性、环境适应性、维修性、保障性以及可靠性。任务系统升级改装主要由软件改进、硬件改装等部分组成。软件改进任务系统软件组成复杂，涉及多个分、子系统，对功能性能、可靠性、稳定性要求较高。此外，用户在使用过程中暴露出的诸如操作友好性不足等问题，均需要工业部门研究解决。软件的升级、优化以及增加新的功能，是软件改进的必要途径。软件改进重点关注系统的网络架构和信息处理流程，通过升级关键节点的信息处理能力、提升软件的自动化处理能力和人机功效水平来实现。通常包括以下几个方面：a）改进系统网络架构，一般是对信息系统架构和信息处理平台进行改进；b）优化软件配置项，主要是沿用原系统的划分原则，通过优化原有设计、新增功能模块的方式，持续升级迭代，实现系统功能的改进和扩展；c）流程再造设计，主要是针对新增软件功能改进相应的执行流程；d）改进接口需求，重点针对信息接口进行改进或新增。硬件改装任务系统硬件作为软件的运行载体，为任务系统的升级改进提供机械、电气、冷却等保障。任务系统各分系统产品的变更，使得原有的硬件设备和结构无法满足要求，硬件改装成为必然。任务系统硬件的改装主要是对相关分系统设备进行加改装，需针对性开展结构布局设计、线缆敷设、流量调节、重量控制等工作，实际工作中，任务系统的硬件改装常常与载机结构改装一并开展。结合任务系统改进和新增的功能需要，进行产品结构的改进，以满足产品改装目的。硬件改装通常包括以下几个方面。优化设备布局，主要涉及天线、舱内外设备布局，包括线缆路径的优化和改进；改进机械接口，主要开展天线、舱内外设备和机体的机械接口优化，改进设计后需要进行力学性能分析；重量控制，确保改装后满足重量要求；重心控制，改装后进行重心分布计算。实施过程任务系统升级改装过程分一般为改装前技术准备、改装、改装后验证、试飞等几个环节，工作流程见图 2。技术准备任务系统升级改装技术准备工作主要包括产品设计和工艺设计两部分。主要技术工作内容：编制顶层设计方案和工艺总方案；编制相应的成套设计文件和工艺文件；图 1 美军 E-2D“鹰眼”预警机图 2 任务系统升级改装工作流程-47-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期航空航天组织完成方案评审和工艺评审。软硬件投产软硬件投产前，外包产品要完成外包生产技术协议，自制产品完成相关工艺文件，并通过评审，投产后实施对外包生产过程的工艺管控。验收齐套外包产品的验收包括下厂（所）验收和重要设备入单位后的复检。无论外包产品还是自制产品，均要建立和保持原始检验记录，确保可追溯性。任务系统组成复杂，物料齐套性越好，则准交率和交付周期就越有保证，因此，齐套环节影响深远，应确定好前置期、业务模式，提升齐套性水平。装机任务系统升级改装过程涉及旧设备拆卸、原位替换、新增设备及结构安装、线缆的重新敷设等，装机过程要建立和保持好原始数据记录，确保过程可追溯性，避免设备漏装、缺装。集成联试任务系统升级改装完成后要进行系统综合集成联试，验证系统功能性能。集成联试前应完成搭接电阻测试、通电检查、电磁兼容测试、天线性能测试、天线标校等工作。集成联试一般包括地面系统综合集成联试和机上地面集成联试两个环节。试飞和交付系统集成联试完成后进行试飞验证，试飞完成后按照程序文件要求，进行交付工作。升级改装过程管理特种飞机的升级改装过程涉及论证、设计、生产、试验等诸多方面，其管理工作直接影响到升级改装工作的成败，应严格按照相关标准规定执行。主要包括全面质量管理和技术状态管理。全面质量管理任务系统升级改装全面质量管理主要包括以下几个方面：推行全面质量管理，可采用 PDCA 循环方法进行管理；承制单位需策划和实施应对风险和基于的措施；识别关键过程、特殊过程，并开展管控工作；技术文件和图样协调一致，现行有效；建立和保持原始记录，确保可追溯性；按照相关标准的要求，落实技术状态管理要求。技术状态管理技术状态管理是任务系统升级改装过程中极为重要的工作内容，尤其是对产品基线的管理，要严格按照国家标准实施，主要包括标识、控制、纪实和审核四个方面。标识的管理。严格执行相关研制生产程序要求；技术状态控制。制订工艺总方案、编制成套工艺文件，在改装工程实施过程中贯彻执行；纪实的管理。针对改装当中的更改实时建立和保持记录；技术状态审核。制定评审工作计划，按阶段实施。结语随着应用环境的快速演变，以特种飞机为代表的大型复杂信息系统装备的地位日益加强。任务系统升级改装作为提升特种飞机装备性能的重要手段，已成为世界强国的普遍共识。特种飞机任务系统升级改装的目的就是以较短的研制周期和较低的研制费用，确保其拥有持续战斗力。随着越来越多的特种飞机应用到各行业，保持其任务执行能力尤为重要。本文围绕任务系统升级改装的实施工作开展研究，以期对工业部门高效、快速地开展任务系统升级改装工作提供参考。