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本文作者:梁志國張大鵬武騰飛單位:中航工業北京長城計量測試技術研究所
1現代戰爭對航空計量測試發展的啟示
包括科索沃戰爭、伊拉克戰爭、阿富汗戰爭、利比亞戰爭等當代的一系列戰爭,給人們的提示是:戰爭距離我們并不遙遠,隨時都有可能發生;欺軟怕硬與恃強凌弱在國際社會中屢見不鮮;沒有強大的國防實力,國家主權和領土完整便沒有絲毫保障。它對我國航空計量的啟示也是多方面的。
首先,人們看到現代戰爭所具有的一些主要特點是:①更為廣泛地使用空間系統,空間系統和空間作戰是空中力量的制空權、遠程精確打擊、全球機動、靈活的戰斗支援和制信息權的重要保障。②更加看中包括空中偵察、目標選定及分配、戰場監督與控制和精確打擊四個方面的精確打擊體系。③飛機與導彈協同作戰,飛機是主力,而導彈是尖刀,二者缺一不可。④電子摧毀與火力摧毀密切結合,火力摧毀是目的,電子摧毀是不可缺少的技術保障。
可以看出,配備高新技術的航空武器裝備,是西方世界控制、發動、并主導現代戰爭的關鍵。而高新技術從誕生到成功運用到航空裝備中是有其客觀規律的,一般經過:①發現高新技術;②高新技術用于航空問題的現實性和可行性研究;③實現產品方案設計;④型號設計等四個階段。
航空計量也應遵循和適應這一發展規律,先行一步。在“發現高新技術”的同時,即開展其特性、性能指標的計量測試研究;在其“用于航空問題的現實性和可行性研究”中,提供技術基礎依據;在其“用于航空工程的產品方案設計”時提供定量技術數據;而在“航空產品設計”時,提供可測性、可維護性、可計量性計量保障方案,并在形成產品的同時,將其納入航空計量測試體系,有效溯源。不能在產品需要確定性能指標時,才想到計量測試問題,一方面使得計量測試失去了改進和控制產品質量的意義,另一方面也由于沒有按照可測性、易維護性和可計量性設計原則設計,許多性能指標的計量保障無法實現。無法真正全面將其納入航空計量體系,也限制、制約了高新技術在航空裝備中的發展及應用效果,更不利于產品更新換代和性能指標的提高。沒有計量測試,無法確定指標,更何言提高?
另外,計量測試是人們認識世界和改造世界的技術基礎性科學,是認識世界的基礎性研究和改造世界的應用性研究相結合的產物。在基礎研究方面,可以將專業、參數劃分較細;而在應用研究方面,尤其在最前沿的高新技術應用系統的計量測試領域,往往需要跨專業、跨學科的綜合技術與復合技術,同時也會產生一些新興學科和邊緣學科。不應將計量測試專業分得過細、過死和過于分散。航空計量應有認識世界的基礎性研究,但更多是偏重于改造世界的應用性研究方面,亦應打破傳統的專業和學科限制,如隱身性能測試,可能涉及的專業和行業要依所選用的隱身技術(電磁隱身、紅外隱身、聲隱身、光隱身、等離子體隱身等)的不同而不同,不宜簡單納入電子學計量或光學計量等測試領域或專業。凡是航空計量所需要的技術和業務,均需發展,不宜簡單地按常規學科(如幾何量、電學量、力學量等)劃定,同時應兼顧本項技術及相關技術的互補性、互相促進性以及可持續發展性,不宜就事論是,頭疼醫頭、腳疼醫腳,不對長遠、總體的發展進行規劃和研究。
2軍事革命對航空計量發展的影響
從現代戰爭可以看出,這種與以往戰爭特點不盡相同的戰爭模式,預示著具備現代戰爭特點的軍事革命時代業已來臨,其特點主要是:敵對雙方的對抗,是沒有明確的前后方的,包括空間、地面、水下、信息、指揮、控制、通信、情報、技術、人力、財力、物力、心理等所有資源的全方位對抗。這種軍事革命概念下的現代化戰爭,完全是以“己方占有各種資源及優勢地位,剝奪、破壞或摧毀敵方的資源和占有資源的一切基礎”為目的的一種爭奪。在這里,高新技術以及高新技術武器具有決定性的作用。尤其突出的是具有高新技術的航空武器裝備,由于兼有隱身性、遠程性、突防性、快速機動性而舉足輕重,在實施電子干擾、電子偵察和電子防御的電子戰中,在C3I(指揮、控制、通信、情報)對抗和戰場偵察的應用中尤其突出。在現代戰爭中直接使用的航空高新技術有:①隱身轟炸機;②聯合直接攻擊武器;③GPS輔助制導炸彈;④GPS輔助瞄準裝置;⑤三軍通用隱身戰斗機;⑥紅外截獲和指示系統。高技術武器有:①衛星系統和偵察機(照相偵察衛星;雷達成像衛星;光學成像偵察衛星。氣象衛星;全球定位系統(GPS)衛星;通信衛星;U-2偵察機;無人機)。②具有隱身性、遠程性、突防性、機動性特點的先進作戰飛機,電子干擾機,預警機,攻擊直升機。③聯合直接攻擊彈藥,集束炸彈,巡航導彈等制導彈藥。所有這些高新技術及航空高新技術武器裝備均應納入航空計量保障體系,其設計、研制、改進和發展均需要跨行業與跨專業的計量測試保障,包含電子學、電磁學、光學、紅外、幾何量、力學量、聲學量、熱學量、材料性能、隱身性能、制導性能、電子戰性能等的總體特性計量評價、綜合特性計量評價、精確計量評價、以及動態特性計量評價技術方面的需求已經突出顯現,并日趨迫切。為航空計量測試展現了眾多全新的領域與空間,將大大影響和左右以往業已形成的、以專業及參數細化為特征的計量發展體系與發展模式,形成新的體系、機制和具有眾多新特點的研究方向與課題。
3知識經濟時代對航空計量發展的推動
我們所處的時代被稱為知識經濟時代和正向知識經濟方向發展的時代,其主要特征體現在推動和左右經濟飛速發展的是眾多科學技術知識含量極高的高新技術及其產品和服務。它們在幾乎各個方面改變著人類生存、生產、生活質量和環境空間,極大地提高了各種效率,拓展了人們的視野,為人類自身認識自然和改造自然在提供著不斷強化、高效的技術支持和技術手段。新技術、新產品、新發明、新觀念不斷涌現,不斷有曾被認為不可能的或極為復雜的事情被變得輕而易舉。這其中,科技創新是知識經濟時代不死的靈魂,具有不斷創新能力與創新精神的人才是本時代的主宰和精華。知識經濟時代的這種現狀與發展趨勢,無疑每時每刻推動著航空計量的發展與進步,并且不斷給航空計量與發展提出了更高和更新的要求,其中,最首要的就是航空計量技術的發展和創新,吸引、培養與造就具有創新能力和創新精神的計量測試人才隊伍,將是航空計量測試技術水平適應知識經濟時代需求與發展,立足于21世紀世界計量測試技術領域之林的根本保證與必要條件。
4航空計量測試
航空計量測試技術是保障航空產品性能、質量、可靠性、安全性及經濟性的基本手段和最后手段,貫穿于型號設計、研制、生產、使用及維護的全過程,是保障先進戰斗飛機實現空中優勢的必要條件,是牽動全局發展的共用技術,不是可有可無的。這一觀點和理念已經逐漸被人所認知,并趨于達成共識,但在我國的實際執行中尚不盡如人意,離滿足實際需求差距尚遠。
5航空產品研制和生產對計量測試的需求分析
新世紀以來,世界上出現了較多的高新技術及武器系統,諸如“無遠不達、威及全球”的航空武器系統,“完備防御、精確攻擊”的空間武器系統,反衛星武器系統,導彈防御系統,激光武器系統,電磁武器系統。納米技術,星際導航、GPS衛星空間四維定位系統,精確制導的靈巧導彈與靈巧炸彈,激光制導、紅外制導、電視制導、雷達制導、GPS制導、慣性制導、組合制導的智能精確打擊武器,電磁隱身、紅外隱身、聲隱身、光隱身、等離子體隱身等隱身及反隱身技術,防區外精確攻擊技術、發射后不管導彈技術,遠程精確打擊技術、硬目標侵徹技術、空對地多目標攻擊技術,新型材料技術等,都對計量測試提出了更高的要求。電子對抗技術、超視距技術、合成孔徑雷達技術、遠程雷達技術、預警技術,數字式衛星通訊技術、蜂窩電話技術等導致了無線電工程、國防電子設備等新領域和新技術的計量需求。在通用技術領域,總線技術、仿真技術、虛擬環境技術、戰爭模擬技術等為計量測試技術開拓了與以往截然不同的全新領域。精確計量評價技術、動態校準技術的發展及溯源對計量測試技術提出了新的需求。
在21世紀,敏感元件及傳感器技術將進一步對溫度、壓力、流量、負荷、加速度、角速度、線速度、位移、轉速、振動、沖擊、紅外、激光、光敏、超聲波、化學、生物、氣體、味覺、視覺、觸覺、光電、電磁、輻射、濕度等各類傳感器提出新的要求,它們將繼續向微型化、精確化、智能化等諸方面發展。伴隨著光纖傳感為特征的武器裝備健康監測與管理技術、飛秒激光技術等的興起,以及隨之而來的其動態特性計量校準、量程拓展、環境延伸等一系列的計量需求將繼續加劇,并且它們一直是各個國家各類型號武器裝備系統中不可缺少的重要組成部分。
21世紀的航空設備測試系統將繼續向著集成化、復合化、模塊化、智能化、自動化方向發展,由此牽動著計量測試技術向服務現場方向發展,進而繼續推動在線校準技術、自動化校準技術、最優化測量校準技術、綜合校準技術、多參數校準技術、動態校準技術以及模型化測量校準技術的發展。
當前世界范圍內,各個國家的各種新型飛機、發動機、直升機、無人機、地效飛行器等等航空器將陸續投入生產和研制,由此將強力牽動和計量校準技術密切相關的型號測試技術發展需求。測試技術包含的范圍很廣,包括各種計量法規中有明確規定的檢定、校準技術和未明確規定,但可溯源的測量技術,以及目前尚無法進行量值溯源和傳遞的特殊測量技術。計量和校準技術實際上只是具備溯源能力,且具有法定依據的部分測試技術,各種型號武器裝備和現役裝備所需的大量計量保障尚無法定計量規定,因此,以測試能力的提高為目標、以完備計量保障服務為目的的測試技術研究是航空計量測試的一個重要發展方向。
近年以來,以隱身、電子戰、遠程、突發性、多目標遠距離精確打擊和奪取制空權等為重要特征的第4代飛機和第4代航空武器系統在世界上陸續出現。與此同時,具備遠程有效運載工具的核武器、生物武器、化學武器、病毒武器、信息武器等大規模摧毀性武器仍將是國家間主要的戰略威懾力量。這期間,航空武器裝備將加強精確制導技術研究和空對地多目標攻擊武器技術研究,著重發展以雷達、紅外、電視等制導的三軍通用精確制導彈藥,中近程高性能、全天候精確打擊武器和低成本精確打擊武器,加強電子對抗系統技術的研制,加強計算機對抗手段的研究,研制高分辨力、全天候合成孔徑雷達系統,低截獲率雷達及相關技術,建立攻守兼備的航空裝備體系,發展電子戰飛機、預警機,建立遠程精確打擊能力,發展遠程巡航導彈,形成威懾力量。這里,機載航空武器是空中力量攻與防的關鍵所在。所有這些,均應納入航空計量體系中來,變成航空計量的研究課題與方向。
21世紀,應積極開展尚未投入實用的一些新概念武器技術的計量測試研究,如主要包含定向能武器和動能武器兩大類的高能武器。
動能武器主要包括使用超高速射彈的動能殺傷目標的電磁軌道炮、電磁感應炮、電熱炮、電化學炮等;定向能武器主要指激光武器、高功率微波武器、粒子束武器等,屬于光速武器。激光武器可使人眼致盲和光電設備致盲;電磁脈沖武器可摧毀導彈、雷達、通信系統、電子設備;次聲波武器可影響人員大腦神經系統;高功率微波武器是一種多功能、射頻、光速武器,是一種較好的反隱身武器,可進行遠程干擾、近程殺傷。
作為非致命技術的非殺傷武器系統技術還有:次聲波武器技術、粘膠、光滑劑、超級腐蝕劑、計算機病毒等,絕大多數都屬于航空武器技術裝備,都應該納入航空計量測試體系。應積極開展這些新概念武器技術的計量測試研究,尋求將其納入計量測試體系的途徑,儲備有潛力的成熟技術,為航空軍工服務和提供支持。
另外,各國將陸續開始研究可突破彈道導彈防御系統的遠程武器系統,包括多彈頭技術、生物彈頭技術、地效巡航導彈技術、電子對抗彈頭技術、隱身彈頭技術、彈頭防御技術。同時將加強戰斗機防撞地系統和技術的研究與開發。
一個新型航空產品的出現,往往需要眾多廠商參加研制,并為新型號研制直接提供配套產品、零部件加工。而這些產品的性能參數,技術數據大部分是由專用測試設備提供的。這些專用測試設備主要包括:各種專用測試儀、試驗臺、各種專用試驗器、專用校驗儀器、專用測試車等等。這些專用測試設備成為保證航空產品質量的重要手段,是直接取得航空產品技、戰術指標參數,判斷性能是否合格的關鍵測試設備。然而,由于缺少相應的測量標準,這些設備大部分未進行校準,也就無法進行量值溯源。另外,這些專用測試設備種類繁多,具有多參數,多功能的綜合測量能力,同時具有特殊的使用方法和對環境條件的特殊要求,因此,必須研制專用測量標準,編制相應的校準規范,使航空專用測試設備納入校準、溯源的軌道。
電磁學量,主要是電學量,在航空產品及型號中的應用非常廣泛,在航空產品的研制、生產、維護和使用中,電學量一直居于任何其它物理量所無法替代的地位。作為能源的電量,為各種電氣、電子、電學系統提供動力。而作為信號載體的電量,在航空電子系統、航空通用地面檢測系統、航空專用地面檢測系統、機載飛行控制系統、電操縱系統及火控系統、實驗室用基礎測量系統、現場測試系統、以及各種非電量電測系統、各種物理過程的仿真模擬系統中,均獲得了廣泛應用。電磁學計量在這些方面的應用,對于保障航空產品和型號的性能、質量、安全性、可靠性以及經濟效益等,具有舉足輕重的作用。
在飛機的研制廠家廣泛使用的飛機地面試驗系統,就是例證。飛機地面試驗系統范圍很廣,主要有十大試驗臺:①飛行品質模擬試驗臺;②飛行控制系統試驗臺;③電網模擬試驗臺;④燃油系統模擬試驗臺;⑤液壓系統模擬試驗臺;⑥環控系統模擬試驗臺;⑦座艙蓋模擬試驗臺;⑧航空電子綜合模擬試驗臺;⑨進氣道調節系統模擬試驗臺;⑩座艙照明模擬試驗臺。除了上述十大試驗系統外,還有很多,如發動機試車臺、試驗臺,飛機全靜力及疲勞試驗系統、各類風洞等均屬此類,無法一一例舉。貫穿于大多數試驗臺的核心手段就是以模擬電壓為輸入,以模數轉換為特征的通用電學量線性測量系統、各種電學量信號源系統及傳輸系統。因此,這些電學量線性測量系統、各種電學量信號源系統及傳輸系統的計量校準在飛機、發動機等產品的各項性能、指標的保障方面是至關重要的。例如:它所確定的飛機強度對于安全性要求是必不可少的,而飛機和發動機的壽命通過這些試驗系統確定,所獲得的不僅是安全性上的保障,還包含經濟效益上的考慮。
廣泛用于飛機使用中機載設備現場維護的地面檢測車是另一個比較典型的例證。地面檢測車多用于機載無線電設備、軍械、航空設備、飛機、發動機等的使用中現場(機場)維護檢測。通過它們:①對飛機動力裝置及相關系統的技術狀態進行檢測;②對原位故障檢測;③修理維護后檢測。可分為通用和專用,包括自動檢測車和非自動檢測車。非自動檢測車多是將一些機載設備的校驗器裝于車上組成,與實驗室校驗區別不大。而自動檢測車則不同,它們需要:①提供操作程序和指令;②形成激勵信號;③接收檢測信號;④處理、分析、判定信號并顯示輸出檢測結果。
地面檢測車在結構上大量采用總線型結構、具有通用接口的功能化模塊或設備集成,諸如IEEE488總線設備、VME總線模塊、VXI總線模塊、PXI總線模塊、LXI總線模塊,有分布式、集中式、主從式等類型和種類。
通用自動檢測車一般需要提供和測量直流電信號、脈沖信號、低頻正弦信號、一次性指令信號、時間間隔信號等,包含A/D變換器、D/A變換器、邏輯開關陣,以存儲、匹配、A/D、D/A為基本單元而存在的虛擬儀器系統。
將通用自動檢測車納入計量體系,是保障和提高航空武器型號技術和作戰性能的必須,這方面需要開展的計量工作很多,A/D變換器、數字存儲示波器、D/A變換器、任意波發生器、虛擬儀器系統、各類總線模塊及集成系統的校準,現場校準、原位校準、自動化校準和系統校準需求必不可少。
專用自動檢測車主要有:①無線電設備自動檢測車;②飛機、發動機及航空設備自動檢測車;③軍械設備自動檢測車。
飛機、發動機及航空設備自動檢測車主要檢測內容有:發動機綜合調節器;矢量推力系統;交直流電源系統;進氣道自動調節系統;空氣調節系統;防火信號系統;燃油系統等。
這些專用自動檢測車的數值參數均需納入計量體系,否則,誰都無法保證其量值的準確可靠。
包含陀螺、慣導、組合導航、自動駕駛儀、飛行控制系統、火控系統、綜合信息顯示系統、儀表著陸系統、大氣數據系統、電源系統、電氣系統、電子對抗系統等系統及其校驗器在內的航空自動化綜合系統,多數屬于航空電學和航空儀表計量測試領域,事關飛機總體性能和安全性等,急需納入航空計量測試體系。
由于飛機上面空間狹小,用電設備眾多,線性負載、非線性負載共存,功率強弱不一,頻段范圍參差不齊、無法真正接“地”,使得機上電磁環境比較惡劣,電源品質也隨著用電設備的增多而變得惡劣了,失真、噪聲增大,尖峰、浪涌等傳導干擾和輻射干擾問題比較嚴重,往往造成航空電子設備的工作不正常或性能降低,尤其對于可能的無線電羅盤、信標接收機、VOR、慣性自主導航、自動駕駛儀等設備的偏航影響不容忽視,對于方向接收機、下滑接收機等儀表著陸系統、微波著陸系統一類盲目著陸系統的影響更容易造成安全隱患。因此,其計量測試保障必不可少。
各類總線集成測量系統的綜合校準研究———VXI,PXI,LXI等各種總線集成系統是航空和國防專用測試系統的發展方向之一。目前,在航空、航天、電子、兵器等行業,獲得了越來越多的應用,以航空為例,如雷達測試系統、自動駕駛儀測試系統、組合導航測試系統、著陸設備測試系統、飛控測試系統、飛機地面測試車等所需測量參數多且雜的專用測量系統,越來越傾向于用總線集成系統來組建,其中原因,主要是由于該類系統極為復雜,品類多、參數多,開發研制周期很長,成本高昂,量值溯源問題很難解決,且技術更新服務無法保證。而采用總線集成結構以后,每個模塊組件實際上是一些通用信號源或測量裝置,很容易分別進行量值溯源和計量保障,可以采用許多現有成品部件組合,很容易完成較復雜的任務,同時開發研制周期極短、成本低廉。因此,關于總線集成系統的計量校準問題便提到議事日程上來,由于集成系統的參數多且雜,使其計量校準變成了一個急需解決但又極為復雜的難題。總體說來,總線集成技術屬于現有成熟技術的標準化、模塊化、集成化、組合化與網絡化,外加上嚴格的環境和兼容性要求,體現的是總體大于部分之和、以及量變到質變的總體優化效果,從模塊的通用性、互換性中尋求低成本和高效益,最后獲得系統的可靠性和專用性。就每個模塊本身來說,與非總線集成設備相比,并無本質不同,從計量技術來說,也是如此。因此,開展總線集成系統綜合校準本身的內容,有很大一部分屬于各模塊(如數字電壓表、信號源、數據采集系統、數字示波器等等)自身性能的計量評價,航空計量系統本身就具有這些設備的性能計量能力,對于這部分需求來說,僅需要掌握總線集成應用技術即可以滿足需求,如VXI總線數據采集系統校準、PXI總線數字電壓表校準、VXI總線數字存儲示波器校準、PXI總線動態信號分析儀校準、LXI總線計數器、頻率計校準、VXI總線射頻信號源校準、VXI總線頻譜分析儀校準等。另一部分內容是總線兼容性測試裝置研制,包括①各類總線主機箱冷卻規范測試系統;②各類總線模塊冷卻規范測試系統;③各類總線電源規范測試系統;④各類總線模塊電磁兼容規范測試系統。其關鍵技術是總線兼容性校準技術和環境技術。
時至今日,航空電子設備業已成為現代化飛機中不可缺少的裝備系統,包括用于通訊的短波電臺、超短波電臺、應急救生電臺、機內通話器和應答機等,用于組合導航的無線電羅盤、VOR、GPS、航向接收機、下劃接收機、信標接收機、微波著陸系統、無線電高度表等,用于作戰的機載雷達系統、遙控遙測系統,具有電子干擾、電子偵察、電子防御能力的電子對抗系統(雷達干擾機、電子告警機等)、敵我識別系統、多目標跟蹤、處理系統等。航空無線電電子學計量測試在上述領域中的實施,對于上述各種航空電子設備的技、戰術指標的評價與保障,無疑是不可缺少的。其技術參數涉及微波、電子、紅外、激光、電磁、材料、隱身、預警等諸方面。沒有航空無線電電子學計量手段,人們將無法保證上述航空電子設備的性能指標是否符合要求。
尤其需要特別指出的是,機載設備的電磁兼容性評價測試,是航空無線電電子學計量的必要手段和前提。許多飛機都對機載設備的電磁兼容性評價甚至飛機全機電磁兼容性評價提出了明確的要求。軍用飛機由于配備電子戰裝備,具備電子戰能力,因而這一要求尤為迫切和突出。這主要是飛機艙內空間狹小,用電設備眾多,且功率強弱不等,相差懸殊,頻段覆蓋范圍廣,而飛機在空中飛行,是一個無法“接地”的獨立飛行體,全金屬外殼,易導致不同用電設備的輻射電磁波在艙內多次反射形成駐波等較強干擾,電磁環境尤為惡劣。很容易降低機載設備的技、戰術指標,或使其無法正常工作。解決這一問題的手段之一就是開展和完善機載設備的電磁兼容性評價測試,規范和統一機載設備的電磁兼容要求,保障飛機作戰性能。機載雷達系統對于軍用飛機來說,是一個非常重要的航空電子裝備,可以說是飛機的眼睛,其發射功率,搜索范圍、距離,以及多目標跟蹤能力,在某種程度上,決定了飛機的戰斗力和生存能力。只有對機載雷達的這些主要作戰性能和指標進行全面計量測試,才能獲得有保障的性能指標,也才能將那些不符合要求的設備淘汰掉,而不是只聽生產廠家怎樣說。軍用飛機對機載雷達系統的計量評價要求較民用飛機來說,更為強烈,其主要原因不僅是其所用雷達性能的明顯提高,而是由于具有電子戰能力的作戰飛機必然面臨敵方雷達干擾機的電子對抗手段,在這種情況下是否還能保證技、戰術性能是需要計量測試手段評價的。電子對抗設備,是一種近年來新興的機載作戰裝備,也還沒有納入航空計量測試體系。電子對抗主要包括:射頻對抗(涉及通信、導航、雷達和制導);光電對抗(涉及紅外、激光、電視);聲學對抗(主要指水下聲納);空間對抗(涉及太空對抗、衛星對抗、信息對抗)。可分為積極對抗和消極對抗、壓制性對抗和欺騙性對抗;可使用連續波干擾、脈沖干擾、噪聲干擾;引導式干擾和應答式干擾;產生輕度、中度、嚴重干擾。一般具有兩類設備:雷達干擾機和電子告警機。
雷達干擾機技術要求:寬頻帶;大功率;快速信號處理能力;圓極化和多種極化模式;全頻段、全空域;同時準確獲取敵方雷達多種參數;綜合使用多種對抗技術對抗多種雷達;對新體制雷達有快速反應能力。電子告警機技術要求:探測敵方雷達輻射情況并報警;實時探測對我輻射的雷達并定向;確定輻射雷達型號及工作狀態;通過輻射功率判定雷達距離;多目標輻射中選取最危險者,報警。它有:工作頻率范圍、信號接收方式(脈沖、連續、準連續)、接收機靈敏度、警戒范圍等指標。
電子對抗設備的應用特點是,若想較好地完成電子對抗任務,必須要有足夠精確的性能指標,這些性能指標多是無線電參數指標,這就為航空無線電電子學計量提出了新興的課題。這一領域的計量測試技術的發展和完善,將直接影響和左右電子對抗設備的效果和性能。實際上,航空電子設備的計量需求是要求能夠對其進行完全獨立自主的全面計量評價,以判定其性能指標及其試驗器的性能指標是否符合要求,并有效溯源。其根本原因和最終目的,當然是保障飛機總體性能,而不是計量本身。在航空領域里,GPS系統用于實時給出飛行器的三維空間和一維時間的四維定位,以便實現其全球導航定位和武器的精確制導。新型飛機以及廉價遠程精確打擊武器均要用到GPS制導。這里面,極為迫切的計量需求是包括GPS導航衛星系統及GPS導航接收機的時間頻率量在內的性能指標的計量評價。
6航空計量測試需求與計量保障現狀差距分析
航空計量的現狀與實際需求的差距是相當明顯的體系性的差距,在我國,應當加強全行業對計量測試的理解和重視;在全行業范圍內對其進行總體規劃,加大投入和支持,強化計量觀念。實踐證明,計量測試技術是保障先進戰斗機實現空中優勢的必要條件,是牽動全局發展的共用技術,計量測試技術貫穿于航空裝備型號設計、研制、生產、使用以及維護的全過程,是保障型號性能、質量、安全性、可靠性及經濟效益的基本手段和最后手段,不是可有可無的。其中,通用計量測試技術一直是對各種航空武器平臺的最終測試手段,這在國外已是一個公開的秘密。而目前我國航空電子設備計量的現狀,僅是使用原生產廠家提供的“試驗器”在產品裝機前對其進行部分性能和指標的“校驗”,未能拋棄原生產廠家的試驗器,對航空電子設備進行完全獨立自主的全面計量測試,也未能對各生產廠家的試驗器進行計量評價,只能“承認”各生產廠家產品指標及測試方法的“正確性”與“合理性”。若問為什么,則通常的答案是“外國某公司就是這樣干的!我們也這樣,肯定沒錯”!
另外,部分單位對計量測試認識不足,造成了現狀與需求的根本差距。以飛機地面試驗系統中的各類試驗臺的校準為例,他們通常認為:“本系統已足夠完善,不必做任何改動和校準了,再計量純屬多余,無什么大用,從來沒有一個飛機故障是由于計量造成的”。“本試驗臺中的測量是次要的,居從屬地位的;而控制則是主要的,居主導地位的”。“這是一個應用研究室,不是計量室,基本上無須多少計量”。
在我國,并不是每一個人都對飛機系統地面測試系統存在的價值和意義有一個清醒的認識。人們是為了評價飛機及其機載設備的性能和質量才建立起了這許多大大小小的試驗臺,在這里,永遠居于第一位的是試驗臺所出具的數據,它的全面、可靠和高效是人們最初也是最終目標。是試驗臺為了數據服務而存在,不是倒過來,為了評價試驗臺才去計量和校準它。一些部門和單位缺乏這方面的思想和意識,他們往往對于試驗臺本身奉若神明,而對其數據的校準則不屑一顧,認為沒必要、不需要、純系多余、自找麻煩。因而,這一系列試驗臺用于仿制飛機可以說是基本滿足要求,具備了一些手段,用來研制飛機,進行開創性試驗項目,設計研制世界第一流飛機,并將其性能全面準確地測試評價出來,差距尚非常大。當然,不斷改善和完善這些試驗臺,阻力也是很大的。
另外,航空產品設計部門及管理部門,應該將計量測試提高到事關產品質量、經濟效益與性能指標的保障層次上來認識與規劃,應加強管理與投入。實際上,任何定量的性能指標,不進行測量是不會獲得的,現代飛機等航空產品的質量與性能控制,是一個龐大的系統工程,不進行反復的測量和實驗,難以進行改進和更新,以便獲得最優質量和性能。
不重視航空計量測試,體現在飛機地面測試系統的設計和制造中,就是沒有遵循可測性設計原則,無法進行現場原位計量測試。體現在規劃上,就是將行業計量混同于常規計量,沒有在專業上進行規劃,在資金上進行支持,以為依賴國內某些部門的常規計量測試體系或其他行業的計量體系就可以完全滿足要求了。
所以,若想在飛機等航空產品的性能、質量、安全性、可靠性及經濟效益上獲得突破,趕超世界先進水平,必須建立和完善航空計量測試體系。除此以外,航空計量應在兩個主要方向上進行專業技術研究:航空通用測試技術研究;航空專用測試技術研究。
在技術特點上可分為兩個方面進行研究:
1)實驗室用基礎測試技術及其溯源性研究這方面在計量領域主要包括:①精確測量技術研究;②動態測量技術研究;③模型化測量技術研究;④最優化測試技術研究;⑤具有重大戰略意義和深遠影響前景的通用測量設備校準技術研究;⑥各種高新技術計量測試研究;⑦各種新理論、新概念、新方法在計量測試行業上的應用研究;⑧計量測試基礎理論研究。
2)現場用測試技術及其溯源性研究這方面在計量領域主要包括:①自動化測量方法及校準技術研究;②現場測試技術及校準研究;③可測性設計、實驗技術及校準研究;④在線測試校準技術研究。目前,我國航空系統僅在常規參量的計量測試方面有了一定的手段和基礎,尚未真正介入航空工業的現場計量和校準,以及航空專用設備的計量校準,甚至各種航空武器裝備的校驗器也沒能真正納入計量體系,距離建立和完善航空計量測試體系則更加遙遠。7結束語綜上所述,航空計量需求是一個極為復雜的問題,充分體現了國際政治、軍事、技術發展等各方面的綜合作用,僅僅從其中任何一個方面進行理解,都將是不全面的,本文所述內容,僅僅是作者對于我國航空計量在當今世界上的狀況與思考,并不能夠做到全面與客觀,惟愿能夠起到拋磚引玉,給同行的工作提供一些參考與提示,便是初衷。