摘要：航炮作为自动发射武器，被广泛被广泛采用在歼击机、教练机、强击机等各型飞机和武装直升机上，完成对空和对地作战任务。本文介绍了某型航炮计数脉冲反馈原理及外挂管理系统限数原理，探讨了航炮射击限数的三种方式，包括指示灯传感器限数原理、前位移传感器限数原理、后位移传感器限数原理。分析了三种限数方式存在的优缺点，并对航炮射击限数不准提出了有效的方法。为工程应用起到了很好的借鉴作用。
关键词：航炮；计数原理；限数方式
引言
航炮是飞机上装备的口径大于等于20毫米的自动发射武器。航炮口径一般在20~30毫米，弹丸初速为700~1100米/秒，射速每管可达400~1200发/分，有效射程为2000米左右。航炮射速高、射击精度高、弹药数量大以及可多次使用等特点，被广泛采用在歼击机、教练机、强击机等各型飞机和武装直升机上，完成对空和对地作战任务。在航炮射击训练时，航炮限数不准会给飞行员造成很大的心理负担，同时也对训练效果造成一定的影响[1-3]。
根据作战或训练任务不同，某型航炮分为“限数”和“不限数”两种射击工作模式。限数时，一次射击最多可发射10发，最后剩余20发时停止射击；不限数时，航炮射击一次最多可发射60发，至剩余20发时停止射击。
1航炮计数脉冲反馈原理
航炮射击时，利用从炮管内导出部分火药气体，推动活塞，带动传动框后退，当传动框后退终止后，又靠复进簧作用前冲。通过传动框后退、前冲带动自动机工作，完成开膛、抽壳、装弹，送弹入膛、排链、锁膛等工作。某型航炮射速950～1000发/min，由此算出一个射击循环时间60～63ms。
在传动框后退过程中（行程164mm），后退6～8mm，传动框运行时间约3ms，断开指示灯传感器；后退约110mm时，传动框运行时间约20ms，断开前位传感器、接通后位传感器，见图1。
图1 传动框后退过程 图2 传动框前冲过程
在传动框前冲过程中，前冲距起始位置约110mm，传动框运行时间约40ms，断开后位传感器，接通前位传感器；前冲距起始位置约8mm，传动框运行时间约60ms，接通指示灯传感器，见图2。
2外挂管理系统限数原理
外挂管理系统（由MC、AIU组成）完成对航炮的发控管理，包括航炮准备、射击，排故的控制和炮弹数量的监控[4]。
航炮射击经过航炮扳机、MC、AIU三部分控制，才能完成航炮射击。主要流程如下：
Ⅰ）在满足航炮射击条件的情况下，按压航炮扳机，航炮扳机输出航炮射击信号至MC与AIU；
Ⅱ）MC接收到航炮扳机后输出航炮射击命令至AIU；
Ⅲ）AIU在同时接收到航炮射击信号和航炮射击命令后，向航炮输出航炮射击指令；
在射击过程中，MC实时采集航炮反馈的“航炮计数”信号，并判断是否达到停止射击条件（航炮已射击10发或剩余20发），达到停止发射条件时，MC断开光耦电路，停止向AIU输出航炮射击命令，AIU控制继电器断开航炮射击电路，航炮停止射击。
从MC软件采集到“航炮计数”信号判断是否满足停止发射条件，到停止输出航炮射击命令周期为20ms，MC断开光耦电路，光耦电路延时约5ms，AIU断开继电器释放时间≤15ms，综上，外挂管理系统自采集航炮计数信号到断开航炮射击指令总时间约为20+5+15=40ms。考虑到MC软件处理周期，若MC在大于一个周期内下发航炮停止射击命令，总时间约为60ms。
3航炮射击计数/限数方式
某型航炮在炮舱内分布三个传感器：指示灯传感器、前位传感器、后位传感器。外挂管理系统可采集其中一个传感器用于航炮计数，到达限数目的。
3.1指示灯传感器计数
采用指示灯传感器脉冲信号用于航炮计数，航炮在输出当前弹的计数信号到下一枚弹击发时间只有1.5ms左右。外挂管理系统从MC采集到航炮计数信号到AIU断开航炮射击电路总时间约40ms，远超过1.5ms，即外挂管理系统断开航炮射击指令前，航炮下一枚弹已发射出去。
采用指示灯传感器脉冲信号用于航炮计数，每次射击会多发射一枚炮弹，即计数准确，限数不准。采用前位移传感器与采用指示灯传感器类似，也存在每次射击多发射一枚炮弹的现象。外场多次航炮射击试验也验证了上述问题，加载80发炮弹，置“限数”模式，射击炮弹数为11、11、11、11、11、6、11、8发。
从上述分析可知，导致航炮多发射一枚弹的原因为外挂管理系统内部有约40ms的延时。下面通过提前下发停止航炮射击命令，来验证软件更改的可行性。
限数模式下，MC软件限数指令是在采集到第10发计数脉冲后发出停止射击指令。通过更改软件采集到第9发计数脉冲后发出停止射击指令，在航炮计数达到9发时，MC下发停止射击命令，命令达到航炮时，第10发已射击，即射击10发时停止，可实现限数10发的功能。
非限数模式下，MC软件根据航炮计数，判断剩余20发弹时发出停止射击指令，即MC采集到倒数第21发计数脉冲后发出停止射击指令。为达到剩余20发弹时停止射击，通过更改软件采集到倒数第22发计数脉冲后发出停止射击指令。MC采集到倒数第22发计数脉冲后停止发出航炮射击指令，由于延时倒数第21发也已射出，实现余弹20发的功能。
3.2采集后位传感器的脉冲作为计数信号
采用后位传感器的脉冲作为计数信号，航炮发出的计数脉冲信号距下一发弹击发时间约40ms，比指示灯传感器提前约37ms，比前位传感器提前约20ms，因此采用后位传感器比前位传感器与指示灯传感器更合理。
考虑MC软件处理周期，若在一个周期（20ms）内下发航炮停止射击命令，则满足要求；若MC在大于一个周期内下发航炮停止射击命令，则不满足要求。综上述，采集后位传感器脉冲信号计数与采集指示灯传感器脉冲信号技术相比，航炮限数功能得到改善，但存在偶发多发射一枚的可能性，该措施具不确定性。
4 小结
本文通过后位传感器、前位传感器与指示灯传感器脉冲信号计数的对比，采用采集后位传感器脉冲作为航炮计数，能改善航炮限数的功能，但仍有偶发多射击一枚的现象。因该措施具有不确定性，建议不采用该处理措施，采用指示灯传感器或前位移传感器与软件限制相结合的方式更合理，能实现限数10发和余弹20发的功能。
参考文献：
[1] 付兴振，李元垒，薛继亮，等. 高射速航炮余弹计数器的设计[J]. 航空计算技术，2001.12
[2] 史华成. 航炮选用分析[J]. 洪都科技，2009.9
[3] 王朝阳，季晓光，丁全心. 机载悬挂物管理系统技术发展分析[J]. 电光与控制，2009.3
[4] 高振声. 飞机设计手册第18册武器系统设计[M]. 航空工业出版社，1995.7
作者简介：万鸣（1981.12-）男，江西省南昌市人，本科，专业：探测制导与控制技术。
论文作者:万鸣,张明明,江涛,孙哲,王敏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：航炮论文; 传感器论文; 脉冲论文; 指示灯论文; 信号论文; 管理系统论文; 指令论文; 《基层建设》2019年第14期论文;