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“阿帕奇”支升机驾驶舱的智能化

  波音“飞行员助手系统”能在3.5秒内完成对威胁的评估与反应远快于机组人员。
  去年9月,备受注目的美国“旋冀机飞行员助手(PRA)”系统开发宣告结束。它意味着这项为适应2005—2010年的战场环境而开发的RPA系统即将进入实际使用阶段。
  在6年合同期中,系统的项目研制费为8000万美元,承包商为波音(主要是原麦道直升机公司部分)公司。实际上,早在20世纪80年代就已经开始的“先进旋翼机技术综合”计划、“全天候飞行驾驶系统”及“飞行员助手(PA)”计划等,为该系统的开发打下了基础。
  “旋翼机飞行员助手”利用数字式地图,能描绘出交战时间最短、进出安全的隐蔽航线。通过有效地利用“长弓”雷达的功能,使雷达既能最低限度地减少辐射时间,又能最大限度地获得信息。 RPA能协调主机与僚机的战术行动,监控剩余油量,利用地形进行隐蔽通信。
  在地面,PRA能在几秒钟内完成飞行员需几个小时才能完成的工作。它所制定的飞行计划比飞行员制定的计划质量高得多。
RPA软件及设计方法,通用性强,可以移植到其他飞机或车辆上。波音公司将应用RPA于多种无人驾驶攻击直升机的航线计划
和监控,陆军也可能利用RPA帮助地面侦察车辆的战斗员。
  RPA设计过程依次为:提出设计任务;咨询直升机战术专家;将战术专家提供的战术行为转换为“机组人员辅助行为”逻辑;编制RPA软件;在高速模拟器上进行模拟论证;模拟结束反馈到“机组人员辅助行为”逻辑,进一步修改设计任务。
  战术专家参与了“机组人员辅助行为”逻辑和设计任务的重新设计。大多数的操作程序采用C十十语言编程。 RPA程序代码约有
30。35万行。
RPA信息传感器
  机载传感器RPA的重要信息来源。它包括:
●目标定位信息,来自于“长弓”雷达(探测距离大于8千米)、红外瞄准与截获系统(TAS)、由改进型数据调制调解调制器(1Dbl)和联合战术信息分配系统(JTIDS)获得的通报信息、射频干扰仪(RFl)测得的目标方位信息及人工输入的信息;
●目标类型信息,来自于“长弓”雷达毫米波段的目标自动分类结果、TA3的自动识别或人工检测、RFI威胁数据库、综合数据管
理系统和联合战术信息分布系统;
●本机定位信息,来自于GPS辅助惯性导航系统(定位误差约为10米)、多普勒雷达导航系统、雷达高度表。
  “数据融合/战场评估”软件对各传感器提供的信息进行处理、组合。例如,RFI提供的敌雷达位置信息可以覆盖“长弓”雷达提供的目标位置信息,使目标的定位与识别更加准确。
RPA计划编制器
航线计划编制器

  它将相关区域按每100平方米划分成栅格,然后基于已知的威胁互见性,所需的油量以及接近人造目标的最近路线,算出到达各
个栅格的费用。航线计划编制器将具有最低费用的一系列航线串接起来。飞行员可以修改航线计划编制器的费用分析功能,使之能
编制出高风险、高速度的航线或低风险、隐蔽、低速度的航线。
攻击计划编制器
  它能依据目标的类型与距离、可动用的武器类型,太阳位置、目标背景及阴影,对比度及其他因素的影响,确定合理的攻击战术;
能对目标进行威胁等级排序,确定武器使用方案(例如攻击近距目标时使用机炮),或将目标交给僚机攻击。
侦察计划编制器
  它的算法与攻击编制器类似,用于确定最佳观测侦察点,对监视目标实施全范围跟踪。
生存性计划编制器
  它能识别威胁源,启用相应的干扰手段和自卫武器手段,重新制定航线,生成遇敌情况报告。
传感器计划编制器
  它能依据预知的地形地貌,管理雷达和TAS的扫描区域,并且避免本机和僚机对同一区域的二次扫描。
通信计划编制器
  它能依据地形分区情况,确定何时使用何种无线电通信方式将信息发送出去。
  尽管RPA具有多方面的辅助飞行决策能力,但决定权仍掌握在飞行员手里。飞行员可以接受、拒绝、修改或超越RPA的建议。
RPA信息的显示
  RPA信息通过头盔显示器和3个20厘米x25厘米高分辨率彩色多功能显示器(MPD)提供给飞行员。头盔显示器为双目镜式,视场为50度x30度,能显示出一个形如鸟笼的悬停点,指示该点为隐蔽和攻击俱佳的位置。头盔还可发出三维告警音响,提示威胁来向或飞机故障情况。
  MPD采用触模屏技术,四周还有许多按钮、一个拇指控制钮可以控制屏幕上的光标位置。中央屏幕一般作为主视屏,显示彩色
地图;左右两个屏幕显示系统功能信息。可以将弹出的显示窗口从一个屏幕拖到另一个屏幕。相比之下,标准AH—64D只有普通地
图,没有地形信息。
  MPD四周的按钮中,有些为固定功能钮,如:直接返回系统主页的返回钮;在系统出现死机或其他问题时用于复位操作的暂停/复
位钮。
RPA模拟试飞情况
  波音公司的武装直升机专家兼 AH—64A、AH—1飞行员,在模拟器上论证了 RPA的效能。飞行科目是侦察任务。在地面,首先应用侦察软件制定该飞行科目的飞行计划,然后通过数据卡将飞行计划装入直升机模拟器。起飞之后,M四显示出计划航线。
随着直升机进入预定的侦察空域,数字地图中相应区域的显示变为浅蓝色,表明RPA依据当前高度和数字地图数据,确定该区域就是“长弓”雷达的监视区。雷达工作在RPA自动扫描方式,对浅蓝色区域以90度扇区为间隔进行扫描。扫描过的区域,地图上的浅蓝色变为灰色。TAS自动地指向雷达所发现的目标,以便飞行员目视目标。 RPA不会使雷达指向已经扫描过的区域或障碍物,从而最低限度地减少雷达辐射时间,降低被敌发现的可能性。
  试飞员输入一个指定观测侦察点及其到达时刻,自动驾驶仪便相应地调整飞行速度。RPA能在20—30秒内完成航线的重新编制,同时显示出剩余油量的情况。
  试飞员利用光标控制钮在航线边设置一个对飞机构成威胁的敌方阵地,RPA便在地图上绘出一个以该区域为中心的红色区,红色区覆盖了预定的航线。本机若以原定航线、高度进入红色危险区,就会被敌方发现。
  这时RPA会提示飞行员,若要绕过危险区,将会增加油料消耗;如果飞机按原航线进入红色区,RPA就会在发出告警语音信号的同时,建议采取相应的应急措施,A口降低飞行高度、增加飞行速度、施放电子干扰等。
  模拟器还验证了 RPA对威胁的反应速度。试飞员迅速将飞机拉高,随着新的浅蓝色地图的出现,雷达又开始自动扫描。如雷达发现5千米外有个目标,随之会引导TAS对该目标实施瞄准,飞机进入目视自动跟踪状态。如雷达自动目标分类算法确定该目标为型号未知的轮式车辆,虽然飞机还探测到其他一些目标,但RPA将认定该目标的威胁等级最高。
  RPA分析出威胁的探测能力,寻找就近的可隐蔽区,并把隐蔽区以栅格的形式显示在头灰显示器上。 RPA依据目标的距离和类型,自动地选择雷达制导导弹,并负责导引头的制导。“长弓”雷达能自动地询问任何一种目标的敌我识别器。 RPA地图自动地跟随目标移动并放大目标图像,使之能以最佳的方式显示直升机与目标之间的相对关系。 RPA能产生目标情况报告,通信计划编制器将选择最佳的通信链路和时机将报告发送出去。
  RPA完成上述威胁反应动作仅需3.5秒,远远快于机组人员。在随后的5秒内,RPA自动地编制出到达下一个航路点的隐蔽航线。
  当直升机进入多山地带,便开始在 RPA确定的观测点盘旋。飞行员选定了J—STARS传来目标。依据J—STARS测定的目标速度,RPA计算出目标位置的10分度环。为了帮助飞行员确定合理的交战空域,地图上以其他颜色显示出两个不宜交战的空域,其中一个空域为蓝灰色,表明该空域为陡峭峡谷区,该区既挡住了观测视线,战斗位置挡住了观测视线,战斗位置也不理想;另一个空域为红色,表明该空域直升机易被敌方发现。然后,RPA计算出合理的战斗位置,并重新计划到达该位置的航线。
RPA适装平台
  RPA试飞直升机为“长弓阿帕奇”02号机,是六架原型机之一。 RPA将综合到2加5年推出的“任务设备组”航空电子设备中。02号机通过仿真试验后,已经加装了RPA、任务设备组、含有RFI的先进生存性航空电子战设备。
  基于安全考虑,RPA设备与其他航空电子设备相分离,但迄今为止,RPA已有的核心功能全都用上了。 RPA在 Onyx计算机系统(内含12个250MHz处理器)、两个超级实时图像产生器上运行正常。将于2002—2003年交付的07、08批“长弓阿帕奇”直升机上的新型计算机,拥有强大的计算能力,可以完成95%以上的RPA任务计算。
  飞行测试中要研究的主要问题是地形数据库的调定,即怎样进一步细化栅格间距使之合乎实战需要。对比研究表明,栅格越密,计算时间越长。10平方米的栅格地图所需的计算时间,是100平方米的栅格地图所需的计算时间的10倍。设计目标是在1分钟内绘制出飞行时间 l—1.5小时的航线图。使用0nyx计算机,只需30秒就可以完成航线图的绘制。
  波音公司计划将RPA移植到去年启动的“机载有人/无人驾驶系统技术(AMUST)”项目中。使直升机飞行员更容易地直接控制无人驾驶侦察机,有人驾驶直升机也许作为无人侦察机图像的通信中继站。 RPA技术将允许机组人员对无人机的飞行航线和传感器的使用进行计划,并减轻执行计划和管理侦察图像的负担。
  据波音公司“无人驾驶攻击机”(UCAV)计划,RPA系统可辅助计划和监控多达16架无人机。目前波音公司正在为2000年底第一次试飞和2002年两架无人机的模拟飞行进行有关软件的准备。其他RPA平台可能包括:MH—60K、HH—60G和陆军机载指挥与控制型“黑鹰”直升机、“支努干”。 MH—47E型、地基自动任务计划系统等。 RPA还可能用于美国/英国的“未来侦察搜索与机动系统”,即目前处于技术论证/工程定义阶段的有人驾驶地面侦察车。
  “长弓”型号办已经请求波音公司提出RPA“阿帕奇”适用型计划,“科曼奇”型号办则要求波音公司进行降低 RPA装机风险的研究。“科曼奇”需要增加类似于RPA“战术专家”、“生存性计划编制器”的功能,这些功能有助于降低“科曼奇”研制的工作量。