CN107985605A - 一种环绕察打一体飞机的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环绕察打一体飞机的控制方法及系统，所述环绕察打一体飞机的控制系统由飞行器，机载武器系统，机载探测系统，以及地面监控站组成；各状态的飞行器分别安装机腹吊盘且机腹吊盘上能够安装武器，并安装光电吊舱且吊舱的升降高度可以调整以避免与武器的发射干扰，与安装机腹吊盘的同时，仍然可以在机翼下或机身上外挂其它武器。本发明提出的察打飞机设计方案，解决武器发射角受限的问题，通过设计机腹吊盘，允许安装在吊盘上的导弹随时与观瞄器的指向一致，但不必要同步对准，只要可随时同向即可，或跟随观瞄器一同指向目标，从而建立随时发射条件，克服了现有技术的不足。

Description

一种环绕察打一体飞机的控制方法及系统

技术领域

本发明属于航空领域的侦察与作战类飞机，特别是具有察打一体用途的有人驾驶飞机、合驾飞机和无人机系统。

背景技术

现役的察打一体无人机主要是无人驾驶飞机，可以将察打一体的功能扩展到各种有人驾驶飞机和各种无人驾驶飞机，简称察打飞机，其飞行器包括有人驾驶飞机、合驾飞机(ZL201510438906.6一种合作驾驶航空器系统的控制方法及系统的简称)以及无人机系统，由合驾飞机裁剪而来的标配无人机系统。

察打一体无人机的典型武器是激光制导导弹、制导炸弹等。导弹挂载在机翼下是最常见的布局，因而导弹的攻击范围主要是机头的前半球，甚至仅覆盖机身轴线机头前方航向左右各45度的范围，这也是主要激光制导武器导引头的较大搜索范围，比如搜索范围±40度。攻击流程是，通过机载火控系统观瞄器或稳瞄器对攻击目标的搜索、锁定，然后发射导弹。从搜索发现目标，开始瞄准目标并具备发射导弹的条件后，指令观瞄器锁定目标、占位、发射导弹并启动激光照射，在一段极限时间内，或从发射到导弹最小发射距离的时间段，这段时间是武器的发射窗口期。一般情况是观瞄器顺航向直指目标，而导弹发射条件允许一定的离轴角，最大离轴角一般约在25°～40°，从而放宽了攻击条件。

即使如此，发射条件基本限制在前向观瞄和前向发射，当目标在察打飞机侧面时，即使武器观瞄系统可以瞄准目标，但是，机翼挂载的导弹只有前射能力，需要调整航向来建立前射条件。在与目标的对抗中，目标移动，或目标驻留，察打飞机又不能过于接近目标。小型空对地导弹的最大发射距离一般是5～8千米，最小发射距离约1-3千米，飞行器能够提供的发射窗口期大约十几到几十秒，对应的前飞距离很短。察打无人机瞄准目标的时间过了发射窗口期，将会退出瞄准，掉头返航重新搜索目标、重新建立发射条件。

因此，察打一体无人机的瞄准和窗口期很短，随时发射的限制很多，作战效率不高，很难建立对敌方的的持久压制优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种环绕察打一体飞机的控制方法及系统，使其能够解决察打费减武器发射角受限等问题，从而实现环绕察打并赋予其相应的性能。

本发明的技术方案如下：

一种环绕察打一体飞机的控制方法及系统是这样的，该环绕察打一体飞机的控制系统由飞行器，机载武器系统，机载探测系统，以及地面监控站组成。

其中，飞行器是有人驾驶状态，包括有人驾驶飞机，或合驾飞机，或者，所述飞行器是无人驾驶状态，包括无人机系统，或标配无人机系统。并且，各状态的飞行器分别可以安装机腹吊盘且机腹吊盘上能够安装武器，并安装光电吊舱且吊舱的升降高度可以调整以避免与武器的发射干扰，与安装机腹吊盘的同时，仍然可以在机翼下或机身上外挂其它武器。

飞行器上安装障碍物及高度探测器，以及机载地形匹配数据信息，将其中之一，或者两者的信息提供给机载飞行管理与飞行控制系统用于向机上驾驶员提供提示或用于自动控制飞行，包括对飞机升力的增加或降低，对飞机姿态的俯仰，偏航或滚转角，以及飞行速度的增加或降低的自动控制，从而由异常气动构型所叠加产生飞机飞行高度的敏捷改变或航向的敏捷改变。飞机机载系统根据飞行的升力控制特性，速度控制特性，以及动力控制特性，进行协同控制，以优化飞行的升降，转弯，或速度控制规律，生成安全且平顺的机动飞行航线。

在飞行器的机身腹部安装机腹吊盘，机腹吊盘由升降机构或连杆机构与机身连接，与升降机构连接到机身的机腹吊盘可以顺着升降机构伸出机身外，或收入机身内。机腹吊盘上可以连接武器转盘(简称转盘)，武器直接安装在机腹吊盘上，或者，安装在武器转盘上。通过武器转盘在机腹吊盘上的旋转，转盘上的武器跟随旋转，最大旋转角360度(或360°×n)。机腹吊盘及武器转盘的动作(运动与发射)由机载火控系统进行管理与控制。内置在发射筒(简称弹筒)的武器包括导弹，以及其他类型的可发射的武器，通过弹筒的安装而连接在机腹吊盘或武器转盘上，弹筒的安装包括武器转盘上的一组弹夹机构和机身内部的弹筒填弹机构，以及抛投弹筒的弹筒传送机构组成。发射状态的弹筒安装在武器转盘上，并由机腹吊盘上的一组弹夹机构夹紧。

机腹吊盘(扁平圆盘)在机身上的安装结构有两种，一种安装结构是由机腹吊盘周围的两个双耳式升降机构或四个端柱式升降机构与机身结构上的升降机构连接，机腹吊盘上再安装武器转盘，而武器转盘能够带动武器在机腹吊盘上相对于机身轴线360度旋转，且能够升降达到完全收回到机身内部或完全放出机身外部，当机腹吊盘放出机身外部后，弹筒能够在机腹吊盘上顺利发射出去，而当机腹吊盘收回机身内部后，停放状态的弹筒轴线的常态是顺航向停放的。

另一种安装结构是由机腹吊盘上连接的中心转轴与机身内部对称轴线附近安装的吊盘转座结构连接(中轴式)，于是机腹吊盘可以绕中心转轴相对于机身轴线360度旋转，而武器的弹筒从转轴的两侧沿航向且向下安装到机腹吊盘或武器转盘上，且机腹吊盘可以完全收回到机身内部或完全放出机身外部，当机腹吊盘放出机身外部后，弹筒能够在机腹吊盘上顺利发射出去。武器发射后，能够进行弹筒的自动抛投。武器发射后，能够进行弹筒的自动填装。与连杆机构连接的机腹吊盘相对于机身固定并可以在机腹吊盘顺航向的前后两端制作可展开与收藏的整流罩，除此之外，其上安装连接武器转盘，以及武器转盘上安装武器，武器的填装，发射，抛投，均与上述带升降机构的机腹吊盘的设计方案相同。

与常规察打一体机载火控系统相比，本发明对机载火控系统增加两项识别功能，一是武器发射管理单元增加弹种发射选项，相应的在弹筒填装机构设计中给出编码设计方案，二是武器发射管理单元增加弹筒遮挡锁闭选项，相应的在设计中给出弹筒被遮挡的方位及被遮挡的弹筒位置的编码方案。而对机载火控系统增加一项控制功能，即与航向构成较大侧偏角的侧向发射的航向修正解算功能。

进一步的，机腹吊盘或所连接的武器转盘上可以安装航空机枪或机炮，并可以换装其它定向发射类武器。其中，在机腹吊盘的武器转盘上安装航空机枪或机炮的俯射托架，实现机枪或机炮射击姿态的俯仰改变，再配合转盘的旋转，实现环绕俯仰射击，扩大射击范围。机枪或机炮的弹药安装在机身内部，通过弹链传送弹药。俯射托架的两种设计方案，一种是，在武器转盘上安装俯射托架，另一种方案是，在机腹吊盘下面安装俯射托架。航空机枪或机炮的击发控制器连接机载火控系统，对射击进行控制。机腹吊盘上经过设计改制，可用于安装具有定向发射类的定向能武器，包括激光照射，或高功率电磁发射器，以及电子干扰机如导航或通信干扰。几种武器可以同时安装，同向发射。

飞行器可以扩大挂载投放类武器或物品，并在机身内部或外部安装这些投放类武器或物品，通过投放机构投放这些武器或物品，且可以选择与机腹吊盘同时安装。典型的武器或物品，包括1)炸弹类，2)滑翔类，3)飞行类，4)应急救援类，5)拖曳类。

飞行器安装机载组合探测系统，简称探测套件，与飞行管理系统或飞行控制系统连接，并与机载火控系统连接。

其中，第一种探测套件是，电子信号+光电吊舱的组合探测模式，电子信号探测系统的信号传感器接收飞行器外部的无线电信号，从中识别预定目标，根据测定其方位或位置，可以由机上驾驶员引导或飞行控制系统自动引导飞行器飞抵目标区域，再由光电吊舱或火控观瞄器近距离识别目标，瞄准目标，通过机载火控系统解算的武器发射窗口，观瞄器锁定并跟踪目标，自动引导飞行平台进入攻击占位状态，且按照控制指令对武器解除锁定或发射武器。其中，观瞄器锁定并跟踪目标期间，机腹吊盘根据控制方案，随动指向目标后发射，或等待指令再自动指向目标后发射。

第二种探测套件是，电子信号+合成孔径雷达(SAR)或激光的组合探测模式，如前所述，依据电子信号探测系统引导飞行器飞抵目标区，再由SAR的旁侧扫描，或激光扫描发现目标，识别目标，确定目标位置，通过机载火控系统解算的武器发射窗口，提取目标位置信息，自动引导飞行平台进入对目标的攻击状态，协同控制机腹吊盘伺机指向目标或发射。其中，发射武器前，机载系统将目标位置信息装订到武器系统中，可为武器提供导航。

第二种探测套件的扩张形式是，加装激光测距/照射器，为激光制导武器提供本机激光照射。第三种探测套件是，电子信号+电子干扰的组合探测模式，如前所述，依据电子信号引导飞行器飞抵目标区，再由电子干扰系统对目标实施近距离电子干扰。以上三种探测套件模式中的电子信号探测系统中，可以同时提取目标对本机的威胁告警信号，根据威胁信号，机载系统能够发出报警，或自动控制飞行器规避而飞离威胁源。

并且，通过机载系统提供的军用/民用航管应答机信息，由机载系统解算的自动避撞信号可给机上驾驶员提供防撞告警或避让提示，或由飞行控制系统自动进行避撞控制。机载通信系统提供与地面监控站通信的连接，接收地面监控站的指令或信息，并发送机载系统的状态信息，其中，应急超视距通信采用BD短报文或短波系统及可收放式天线(见申请号为ZL2017110624378，专利名称为一种系统机载短波天线通信天线系统设计方法及系统的专利申请文件)。

进一步的，地面监控站的设计能够与有人驾驶状态配套使用，包括与有人驾驶飞机，或合驾飞机配套，或者能够与无人驾驶状态配套使用，包括与无人机系统，或标配无人机系统配套。在地面监控站内，操控员席位提供话音通信系统，提供航行态势监控系统信息，设置对异常遥测数据的自动报警。操控员席位提供视距通信或卫星中继通信系统，以及BD短报文或应急短波通信系统。在执行投放空投型无人机的机组联合作战行动中，机载数据链充当空中中继数据链，与地面监控站连通，支持机组通信模式的应用，将空投型无人机的侦察信息传送到地面监控站，并给空投型无人机发送指令或信息。地面监控站制作成固定式或可移动式。多个地面监控站之间的无线连通采用合驾飞机的技术实现数据链的通用性。

本发明提出的察打飞机设计方案，解决武器发射角受限的问题，通过设计机腹吊盘，允许安装在吊盘上的导弹随时与观瞄器的指向一致，但不必要同步对准，只要可随时同向即可，或跟随观瞄器一同指向目标，建立随时发射条件，简称环绕发射。进一步还可以设计新型观瞄器，安装在机腹吊盘上一同旋转，实现360度随时发射的条件。本申请的环绕察打一体飞机具有几个特点，1)观瞄与发射窗口期增加几倍，可实现360度持续监视/打击的环绕发射能力，支持创新察打作战样式，2)与机翼下吊挂武器比较，巡航阶段气动阻力小，有利于发挥飞行平台的速度和高度优势，克服了传统察打一体无人机机翼挂弹影响速度和升限等性能的缺点，3)飞机功能比较隐蔽，机腹吊盘不需要经常放下，只在锁定发射前放下即可，且武器挂量潜力大，武器种类可扩展，包括空地或空空导弹，航空机枪/机炮等，提高作战性能，4)可选用合作驾驶飞行器，能够最大限度发挥驾驶员的智慧与灵活，提高战场协同指挥与机动作战，并且非职业驾驶员适合更多用户的需求，比如满足陆军不依赖职业飞行员的要求。5)适合机翼安装发动机或机身尾部安装发动机的气动布局。为实现环绕察打并赋予其相应的性能，本发明进行了一系列设计创新。一是以固定翼合作驾驶飞机(简称合驾飞机)为平台，可以扩展为固定翼有人驾驶飞机为察打一体飞行器。合驾飞机体现人机智能的技术，充分发挥有人驾驶与无人驾驶的优势，特别是支持非职业驾驶航空运行体系，拓展驾驶员来源与驾驶员的任务创新，在合驾的察打飞机上更好发挥驾驶员的能动性。二是以固定翼无人机系统为平台，特别是以合驾飞机剪裁而来的标配无人机系统，进一步提升无人机安全性和易用性，提高遂行作战的性能。三是设计异常气动构型的舵面气动力控制技术，包括左右襟翼或襟副翼同时向上或向下偏转，并设计减速装置进行速度控制的组合使用，为环绕察打飞机提供地形起伏跟随控制，即支持进行低空/超低空复杂地形的地形跟随飞行能力，这种飞行控制方案在现役察打一体无人机上没有使用。四是将机载武器的安装设计在机身腹部，提出一种机腹吊盘的挂弹机构，通过机腹吊盘的降与升实现武器的放出与收回，机腹吊盘上设计的武器转盘可以360度旋转，为武器发射提供360度的环绕发射条件，从而与观瞄吊舱一起构成环绕察打能力。武器转盘上可以安装导弹，实现环绕随机发射，或换装航空机枪或机炮，实现环绕360度对地俯射或对空平射的能力，从而增加作战样式。综合来看，以新平台新挂架的创新设计，构成一种环绕察打一体飞机系统，提供多种作战应用，包括对舰船或海上移动目标的伴行监视、随时打击，对低空直升机群或地面人员、车辆的长时间拦阻、压制和打击，发挥固定翼飞机长航时优势，对要塞关口的长时间监视、封锁等等。五是扩展设计了机身内部和机身外部安装可投放的武器，其中，提供空投型突防无人机作为机组通信与联合作战模式，用于为本机前出抵近目标进行侦察识别、引诱侦察、反辐射压制、近距电子干扰等支援作战、机组作战，提高察打飞机自身安全，或建立二次打击的战机。六是为环绕察打飞机设计组合探测系统，或称探测套件的任务载荷，其中，机载电子信号侦察系统实现超视距侦测，并与近距侦察和武器打击组合应用，弥补传统察打一体无人机仅具备近距离图像侦察的单一和近视的能力局限，增强环绕察打飞机的自主侦察和备战能力，并且电子信号侦察系统可以构成战场信息节点，通过数据链为前线指挥部提供对方及时的电子信号情报。电子信号侦察也为我方提供了威胁告警能力，可以相应设计自动规避威胁的安全防卫能力。七是地面监控站中，采用短波数据电台作为应急备份的超视距通信技术。

附图说明

图1为现役察打一体无人机典型作战窗口期示意；

图2为升降的机腹吊盘带弹筒放出机腹外(实线)与收回机腹内(虚线)示意图，侧视图；

图3为固定的机腹吊盘带弹筒安装在机腹外(实线)与整流罩(虚线)示意图，侧视图；

图4为弹筒填充机构，自下至上的顺序填充(吊盘与机身的连接未示出)，航向视图；

图5为弹筒填充机构，自下至上的顺序填充(吊盘与机身的连接未示出)，侧视图；

图6为机腹吊盘的气动阻力，武器弹筒短于机身宽度；

图7为机腹吊盘的气动阻力，武器弹筒长于机身宽度；

图8为安装多套机腹吊盘及相应的弹筒填装机构；

图9为稳瞄器与机腹吊舱的发射窗口指向约大于270度示意图；

图10为配合小角度偏航机动飞行时观瞄角度及导弹发射窗口可达360度；

图11为借助航速优势且以8字航线可持续360度监视/发射的窗口期；

图12为航炮或机枪安装在机腹吊盘上进行对空旋转+俯仰而具备宽视场打击性能；

图13为航炮或机枪安装在机腹吊盘下进行对地旋转+俯仰而具备宽视场打击性能；

图14为机载探测套件系统的旁侧成像定位也能实时攻击；

图15为机身矩形机腹吊盘及武器转盘安装在机身上，弹筒填弹机构未示出，侧视图；

图16为机身矩形机腹吊盘及武器转盘安装在机身上，弹筒填弹机构未示出，航向图；

图17为机身矩形机腹吊盘及武器转盘经四周连杆(四个圆点表示)安装在机身上，俯视图；

图18为机身侧壁武器安装与机腹吊盘比较(左侧/右侧的收放运动机构均未示出)。

图中标记分别为：1-机身，2-机腹吊盘，3-光电吊舱，4-整流罩，5-武器转盘，6-弹筒，7-弹夹机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的任何限制。

请参阅图1-图18，其中图1展示了现役察打一体无人机典型作战窗口期示意。本发明的技术方案分以下几大部分详细说明如下：

1、本发明的环绕察打一体飞机的控制系统，由飞行器，机载武器系统，机载探测系统，以及地面监控站组成。所述飞行器是有人驾驶状态，包括有人驾驶飞机，或合作驾驶飞机，其中的合作驾驶飞机具有专利申请号为：ZL201510438906.6，专利名称为一种合作驾驶航空器系统的控制方法及系统的发明专利的特征，或者，所述飞行器是无人驾驶状态，包括无人机系统，或标配无人机系统。其中的标配无人机系统是合作驾驶飞机剪裁为无人驾驶的一种状态，也具有ZL201510438906.6一种合作驾驶航空器系统的控制方法及系统的无人驾驶状态的特征。并且，如图2-图5所示，各状态的飞行器分别可以安装机腹吊盘2，简称吊盘，机腹吊盘2上能够安装武器转盘5及武器，通过武器转盘5的旋转使得武器处于随时发射位置(图6-图10)，并在飞行器上安装探测吊舱，如光电吊舱3，且光电吊舱3的升降高度可以调整以避免与武器的发射干扰。详细设计中，光电吊舱3的升降与机身1腹部流线型设计协调，可以减小光电吊舱3的升降运动量。与安装机腹吊盘2的同时，飞行器仍然可以在机翼下或机身1上外挂其它武器。

2、飞行器上可安装前向障碍物及高度探测器，如采用激光点云探测，或配装毫米波雷达探测，同时，安装机载地形匹配数据信息，将其中之一，或者两者的信息提供给飞行管理系统或飞行控制系统用于向机上驾驶员提供提示，或用于自动控制飞行，包括对飞机升力的增加或降低，对飞机姿态的俯仰，偏航或滚转角，以及飞行速度的增加或降低的自动控制，从而由异常气动构型所叠加产生飞机飞行高度的，飞行速度的或航向的某一参数的改变以及多个参数的复合改变。通过多参数的复合改变，可实现简易跑道的定点着陆，缩短着陆距离，以及通过控制速度来调整机场进近到着陆的过程。其中，控制机翼干扰片的打开/关闭，或者，控制左右侧襟翼或襟副翼同时向上偏转/向下偏转，控制飞机升力的增加或降低；控制机翼的副翼，或单边的襟翼，或襟副翼，以及水平尾翼，方向舵，或鸭翼舵面，可以组合控制飞机的姿态角(即三轴角)；通过控制一组机身1上的减速器或减速板，从而控制飞行速度。飞机的机载系统根据飞行的升力控制特性，速度控制特性，以及动力控制特性，进行协同控制，以优化飞行航线的升降，转弯，或速度控制规律，生成安全且平顺的机动飞行航线。对有人驾驶状态，可提供人工设定的飞行高度并切换到低空自动进行地形保持的协同驾驶的控制程序，结合障碍物及高度探测器的告警，实现进行等高跟随控制飞行并自动避障，对无人驾驶状态，根据设定高度并进行低空地形匹配或景物匹配，结合障碍物及高度探测器信号，进行等高跟随控制飞行并自动避障。所谓低空的高度设置可以由机上人工或地面监控站提供，如高度3-200米。

3、在飞行器的机身1腹部安装机腹吊盘2，机腹吊盘2由升降机构或连杆机构与机身连接，与升降机构连接到机身1的机腹吊盘2，也可称为升降的吊盘，可以顺着升降机构伸出机身1外，或收入机身1内。机腹吊盘2上可以连接武器转盘5，简称转盘，而武器可直接安装在机腹吊盘2上，或者安装在武器转盘5上，一般情况武器是安装在武器转盘5上。通过武器转盘5在机腹吊盘2上的旋转，转盘上的武器跟随旋转，最大旋转角360度，或360°×n旋转。既是弹筒6长度大于机身1宽度，在低速巡航飞行中弹筒6对气动阻力的影响不大(如图6-图7所示)。

武器转盘5的运动与武器的发射由机载火控系统进行管理与控制。内置在发射筒，简称弹筒6，内的武器包括导弹，以及其他类型的可发射的武器，通过弹筒6的安装而连接在机腹吊盘2或武器转盘5上。弹筒6的安装包括武器转盘5上的一组弹夹机构7和机身内部的弹筒填弹机构，以及抛投弹筒的弹筒传送机构组成(如图4-图5所示)。发射状态的弹筒6安装在武器转盘5上，并由武器转盘5上的一组弹夹机构7夹紧。

机腹吊盘2可设计为扁平矩形，其在机身1上的安装结构有两种(如图15-图17所示)，一种安装结构是由机腹吊盘2对称的两个双耳式升降机构或矩形四角端的柱式升降机构与机身1结构上的升降机构连接。机腹吊盘2上再安装武器转盘5，武器转盘5可设计为偏平圆盘形，而武器转盘5能够带动武器在机腹吊盘2上相对于机身1轴线旋转360度，且能够升降达到完全收回到机身1内部或完全放出机身1外部，当机腹吊盘2完全放出机身1外部后，弹筒6能够在机腹吊盘2上顺利发射出去，而当机腹吊盘2收回机身1内部后，停放状态的弹筒6轴线的常态是顺航向停放的。另一种安装结构是由机腹吊盘2上连接的中心转轴与机身1内部对称轴线附近安装的吊盘转轴座结构连接，简称中心轴式连接，于是机腹吊盘2可以绕中心转轴相对于机身1轴线旋转360度，而武器的弹筒6从中心转轴的两侧沿航向且向下安装到机腹吊盘2或武器转盘5上，且机腹吊盘2可以完全收回到机身1内部或完全放出机身1外部，当机腹吊盘2完全放出机身1外部后，弹筒6能够在机腹吊盘2上顺利发射出去。在详细设计中，弹筒6在武器转盘5上的安装，其轴线与机身1轴线可以设计一定的安装角，以便顺利发射武器。武器发射后，能够进行弹筒6的自动抛投。由设计在武器转盘5上的导弹发射传感器的信号，控制武器转盘5上的一组弹夹机构7自动松开对弹筒6的夹紧，同时安装在武器转盘5的抛投弹筒传送机构起动，由抛投弹筒传送机构的几个传送轮旋转，并通过连接或粘贴在传送轮上的增强摩擦力的表面材料如魔术贴或弹力胶与连接在弹筒6外壁的强力摩擦材料如魔术贴或弹力胶，将弹筒传送到机腹吊盘2后缘，经重力和气动力作用而脱离武器转盘5或机腹吊盘2。武器发射后，能够进行弹筒6的自动填装。当机腹吊盘2完全收回机身1内部后，且武器转盘5上的一组弹夹机构7的对称轴线处于顺航向后，由机身1内安装的机腹吊盘2上方的填弹机构根据弹筒传感器的信号控制，对空缺弹筒6的位置进行自动装填弹筒6(如图4-图5所示)，对机腹吊盘2或武器转盘5填装弹筒6时，当弹筒传感器检测到一组弹夹机构7释放出弹筒6后，包含一枚或多枚的情况，再由最接近空缺弹筒6位置的一组填弹机构的弹夹机构7自动松开，上方的弹筒6在重力作用下或设计的推力机构作用下将弹筒6下落到机腹吊盘2上空缺弹筒6的位置的一组弹夹机构7中实现补充，且下落到位的弹筒6被武器转盘5上的一组弹夹机构7夹紧，完成弹筒6装填。同时，机身1内部的填弹机构中，当下层的一组弹夹机构7释放出弹筒6后，包含该层的一枚或多枚的情况，上层的一组弹夹机构7自动松开弹夹，弹筒6在重力作用下或设计的推力作用下将弹筒6下落到下一层的一组弹夹机构7中并被夹紧，完成补充。所述的填弹机构上设计弹筒夹紧机构传感器，用于感受弹夹机构7处于夹紧或松开的状态，以控制弹筒6的填装动作，实现弹筒6的补充填装。

机身内部可以安装多个机腹吊盘及相应的填弹机构(如图9所示)，而且，可以只用一套机腹吊盘2，配置多组机身1内部的填弹机构，即在机腹吊盘2的沿航向的前端或后端，安装更多的填弹机构，当机腹吊盘2完全收回机身1内部后，且武器转盘5的一组弹夹机构7处于松开时，前端或后端的填装机构的最下层对应的弹筒6被设计的传感器信号及控制流程和设计的推力机构自动推入松开的一组弹夹机构7内，并在弹筒6到位后一组弹夹机构7自动夹紧，完成弹筒6的移动填装。替代的方法是，前端或后端的填装机构通过移动替代机腹吊盘2上方原先的填装机构，按照前述的自上而下的填装方法进行弹筒6填装。设计具有多组前端或后端的填装机构方案时，需要保证飞机的重量重心要求。与连杆机构连接的机腹吊盘2，也可称为固定的吊盘，相对于机身1固定并可以在机腹吊盘2顺航向的先后两端制作可收藏的整流罩4(如图3所示)，除此之外，其上连接武器转盘5，以及武器转盘5上安装武器，武器的填装，发射，抛投，均与上述带升降机构的机腹吊盘2的设计方案相同。与普通的现役察打一体飞机机载火控系统相比，对机载火控系统会增加两项识别功能，一是武器发射管理单元增加弹种发射选项，相应的在弹筒填装机构设计中给出编码设计方案，二是武器发射管理单元增加弹筒遮挡锁闭选项，相应的在设计中给出弹筒6被遮挡的方位及被遮挡的弹筒6位置的编码方案。而对机载火控系统会增加一项控制功能，即与航向构成较大侧偏角的侧向发射的航向修正解算功能，包括发射角度以及飞行速度控制方案的优化。

4、机腹吊盘2或所连接的武器转盘5上可以安装航空机枪或机炮，包括一挺或多挺，其弹药安装在机身1内部，从而机枪或机炮能够水平及俯仰的环绕射击。其中，在武器转盘上安装航空机枪或机炮的俯射托架，实现机枪或机炮的射击姿态的俯仰改变，再配合转盘的旋转，实现环绕俯仰射击，扩大射击范围(如图12-图13所示)。机枪或机炮的弹药安装在机身内部，通过弹链传送弹药。俯射托架的两种设计方案，一种是在升降的或固定的机腹吊盘2的武器转盘5上面安装(如图12所示)俯射托架，优点是武器可以收回机身1内部，另一种方案是，在机腹吊盘2下面安装俯射托架，优点是可以降低机腹吊盘2放出高度及气动阻力(如图13所示)。航空机枪或机炮的射击控制器连接到机载稳瞄系统(设置在光电吊舱3中)，以便对射击进行控制。对有人驾驶状态，射击控制可由稳瞄系统的驾驶员控制，或使用头盔观瞄器控制，通过头部运动，发现目标，手动选择目标并锁定，然后出发射击指令，实现对航空机枪或机炮的环绕瞄准与射击。对无人驾驶状态，通过稳瞄系统锁定目标后，经过地面监控站射击指令，射击全过程实行自动控制。机载稳瞄系统可以在机腹吊盘2上增加安装与枪管轴平行的辅助光电稳瞄器，以优化360度环绕射击效果。机腹吊盘2的武器转盘5上经过设计改制，可用于安装具有定向发射类的定向能武器，包括激光照射，或高功率电磁发射器，电磁干扰器，以及电子干扰机如导航或通信干扰，所需电能由安装在机身1内部的电源变换器/功率转换器提供。几种武器可以在武器转盘5上同时安装，同向发射。

5、飞行器还可以扩大挂载投放类武器或物品，并在机身1内部或外部安装这些投放类武器或物品，较大尺寸的物品外挂在机身1外。通过投放机构投放这些武器或物品，且可以选择与升降的或固定的机腹吊盘2同时安装。典型的武器/物品包括，1)炸弹类，2)滑翔类，3)飞行类，4)应急救援类，5)拖曳类。其中，炸弹类如普通炸弹，激光炸弹，云爆弹，高功率电磁干扰弹；滑翔类如制导或非制导的滑翔炸弹，或滑翔物品；飞行类如空投型无人机，即用于反辐射压制/前出干扰/前出探测的小型无人机，空投型无人机投放后，与本机可以通过数据链构成机组通信样式，实现机组联合作战模式，而且空投型无人机可以采用不回收，定点落地，或者空中回收的多种应用模式；应急救援类如通信药品工具枪支弹药补给；拖曳类如可收放的干扰器、红外或雷达假目标。

6、飞行器安装机载组合探测系统，简称探测套件，也称为任务载荷，与飞行管理系统或飞行控制系统连接，并与机载火控系统连接。其中，第一种探测套件是，电子信号+光电吊舱的组合探测模式，电子信号探测系统的信号传感器接收飞行器外部的超视距或远程的无线电信号探测，包含通信，导航，雷达多种信号类型，从中识别预定目标，根据测定其方位或位置，可以由机上驾驶员引导或飞行控制系统自动引导飞行器飞抵目标区域，再由光电吊舱3或火控观瞄器近距离识别目标，瞄准目标，通过机载火控系统解算的武器发射窗口，观瞄器锁定并跟踪目标，自动引导飞行平台进入攻击占位状态，且按照控制指令对武器解除锁定或发射武器。其中，观瞄器锁定并跟踪目标期间，机腹吊盘2根据控制方案，随动指向目标后发射，或等待指令再自动指向目标后发射。第二种探测套件是，电子信号+合成孔径雷达(简称SAR)或激光的组合探测模式，如前所述，依据电子信号探测系统引导飞行器飞抵目标区，再由全天候的SAR的旁侧扫描如条带式或聚束式，或者全天候的激光扫描发现目标，识别目标，确定目标位置，通过机载火控系统解算的武器发射窗口，提取目标位置信息，自动引导飞行平台进入对目标的攻击状态(如图14所示)，协同控制机腹吊盘2伺机指向目标或发射。其中，发射武器前，机载系统将目标位置信息装订到武器系统中，可为武器提供导航。第二种探测套件的扩张形式是，加装激光测距/照射器，可以安装在武器转盘上，为激光制导武器提供本机激光照射。第三种探测套件是，电子信号+电子干扰的组合探测模式，如前所述，依据电子信号引导飞行器飞抵目标区，再由电子干扰系统对目标实施近距离电子干扰。以上三种探测套件模式中的电子信号探测系统中，可以同时提取目标对本机的威胁告警信号，根据威胁信号，机载系统能够发出报警，或自动控制飞行器规避而飞离威胁源。并且，通过机载系统提供的军用/民用航管应答机信息，由机载系统解算的自动避撞信号可给机上驾驶员提供防撞告警或避让提示，或由飞行控制系统自动进行避撞控制。机载通信系统提供与地面监控站通信的连接，接收地面监控站的指令或信息，并发送机载系统的状态信息，其中，应急超视距通信采用BD短报文或短波系统及可收放式天线(见申请号为ZL2017110624378，专利名称为一种系统机载短波天线通信天线系统设计方法及系统的专利申请文件)。

7、地面监控站的设计能够与有人驾驶状态配套使用，包括与有人驾驶飞机，或合作驾驶飞机配套，合作驾驶飞机具有专利ZL201510438906.6，一种合作驾驶航空器系统的控制方法及系统所述的特征，或者能够与无人驾驶状态配套使用，包括与无人机系统，或标配无人机系统配套，标配无人机系统裁剪于ZL201510438906.6的无人驾驶状态，也具有该专利的特征。在地面监控站内，操控员席位提供话音通信系统，能够通过本机的通信中继与机场航管员或战场指挥员话音联系，而航行态势监控系统信息，能够与航管系统协调行动，并设置对异常遥测数据的自动报警，能够让操控员对本机机载故障，空投型无人机失联或降落位置等信息及时采取应对措施。操控员席位提供视距通信或卫星中继通信系统，以及BD短报文或对本机的应急短波超视距通信系统，相应配装短波电台。在执行投放侦察/反辐射压制/干扰对抗的空投型无人机的机组联合作战行动中，机载数据链充当空中中继数据链，与地面监控站连通，支持机组通信模式的应用，将空投型无人机的侦察信息传送到地面监控站，并给空投型无人机发送指令或信息。地面监控站制作成固定式或可移动式，并且，或可将地面监控站对飞机的起降控制功能与任务监控功能分离，两部分独立使用或通过光纤连接互通。多个地面监控站之间的无线连通可采用合驾飞机ZL201510438906.6的技术以实现数据链的通用性。

实施例1，应用于低空定点阻截：

一种合驾飞行器的环绕察打一体飞机，上单翼双发布局，前三点起落架主起落架收放到机身外侧鼓包内，飞行升限7500m，续航时间8h，装载约1500kg，装载“天燕”PL90空对空导弹，或“蓝剑”AKD10空对地导弹，机腹外装载1架空投型无人机，配装电子信号+光电吊舱探测套件。由陆军特种兵或陆军航空兵装备该飞机。在距战场约500km的通航II类或III类机场或公路起飞/降落。日常执行单机/双机监视任务和训练，数据链信息传送到前线指挥部。接到执行阻截直升机群的作战任务后，双机装弹出动，其中空空导弹比例3/4。中高空出航应用电子信号侦察系统搜索目标，并通过话音通信与前沿战场指挥员取得联系。到达安全待机空域后，降低真高到1000m左右待机，战场为低矮山丘地形农田地貌，地面部队为飞机低空作战提供防卫地面便携导弹攻击的禁区。接战前夕投放空投型无人机前出侦察，与本机构建机组作战态势，侦察信息传到前指基站及战场指挥员的便携视频器。前出的小型无人机执行超低空树梢上的抵近侦察，凌空微光及红外视频图像轮换提供目标区信息，机载复制式雷达干扰机打开预防敌方雷达侦察/攻击。接收到敌方直升机群信息后，初步定位，前出无人机任务变换为抵近雷达干扰，或退出战区。环绕察打飞机距离敌方机群约10km，降低高度到真高500m。双机执行大约等高的近椭圆形航线环绕待机飞行，据敌6km左右首发攻击，继续降低高度到200-300m，根据地形避障飞行。双机沿近椭圆航线同向环绕交替攻击，发射空空导弹，拦截直升机进攻路线，拒敌于6km以外前沿。

实施例2，应用于海上识别查证：

飞行器同上。装载武器为空空导弹，或空地导弹，数量各半。也装载机腹下外挂空投型无人机1架。配装电子信号+电子干扰探测套件。从海岛机场或内陆机场起飞着陆，执行海上巡查任务。根据电子信号的引导抵近海上不明舰船，在距离舰船50km外投放空投型无人机，携带光学侦察设备，抵近舰船执行识别任务。本机则按照水平8字航线待机飞行(如图11所示)，对舰船保持持续射击状态，同时执行机组通信模式，在截获对方舰船发射电子干扰信号后，本机进抵舰船约15km附近，以机载电子干扰机对舰船进行电子干扰。小型无人机进行抗电磁干扰设计，能够抵御中低能量电磁干扰，同时携带对雷达干扰的复制式干扰压制设备，得以继续抵近识别，警告驱离。对我方强电磁干扰，设计安全窗口保护空投型无人机不受干扰。空投型无人机执行完任务后，飞到机场着陆，或由本机空中回收(见专利申请文件：ZL2017110598477，一种飞行器空中回收无人机的方法及其系统)。

实施例3，环绕察打一体飞机的换装使用：

飞行器同上。拆除武器设备，借助飞机机身1的空间，用于航空测绘，航空探矿，海上救援空投，快递货运。其中，执行山丘地形的航空探矿飞行时，飞行高度约真高100-120m，利用飞机异常气动构型提供飞行参数的复合改变，获得敏捷的地形跟随飞行控制能力，提高探矿质量。执行海上救援时，机载光学吊舱发现海上事故目标点，及时用激光或推算进行目标点定位，降低高度返航回到事故地点，投放救援物品。

以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种环绕察打一体飞机的控制方法及系统，其特征在于：所述环绕察打一体飞机的控制系统由飞行器，机载武器系统，机载探测系统，以及地面监控站组成；所述飞行器是有人驾驶状态，包括有人驾驶飞机，或合驾飞机；或者，所述飞行器是无人驾驶状态，包括无人机系统，或标配无人机系统；并且，各状态的飞行器分别安装机腹吊盘且机腹吊盘上能够安装武器，并安装光电吊舱且吊舱的升降高度可以调整以避免与武器的发射干扰，与安装机腹吊盘的同时，仍然可以在机翼下或机身上外挂其它武器。

2.根据权利要求1所述的环绕察打一体飞机的控制方法及系统，其特征在于：飞行器上安装障碍物及高度探测器，以及机载地形匹配数据信息，将其中之一，或者两者的信息提供给机载飞行管理与飞行控制系统用于向机上驾驶员提供提示或用于自动控制飞行，包括对飞机升力的增加或降低，对飞机姿态的俯仰，偏航或滚转角，以及飞行速度的增加或降低的自动控制，从而由异常气动构型所叠加产生飞机飞行高度的敏捷改变或航向的敏捷改变；飞机机载系统根据飞行的升力控制特性，速度控制特性，以及动力控制特性，进行协同控制，以优化飞行的升降，转弯，或速度控制规律，生成安全且平顺的机动飞行航线。

3.据权利要求1所述的环绕察打一体飞机的控制方法及系统，其特征在于：在飞行器的机身腹部安装机腹吊盘，机腹吊盘由升降机构或连杆机构与机身连接；机腹吊盘上连接武器转盘，武器直接安装在机腹吊盘上，或者，安装在武器转盘上；

通过武器转盘在机腹吊盘上的旋转，转盘上的武器跟随旋转；机腹吊盘及武器转盘的动作由机载火控系统进行管理与控制；

内置在发射筒的武器包括导弹，以及其他类型的可发射的武器，通过弹筒的安装而连接在机腹吊盘或武器转盘上，弹筒的安装包括武器转盘上的一组弹夹机构和机身内部的弹筒填弹机构，以及抛投弹筒的弹筒传送机构组成；发射状态的弹筒安装在武器转盘上，并由机腹吊盘上的一组弹夹机构夹紧；

机腹吊盘在机身上的安装结构有两种，一种安装结构是由机腹吊盘周围的两个双耳式升降机构或四个端柱式升降机构与机身结构上的升降机构连接，机腹吊盘上再安装武器转盘；另一种安装结构是由机腹吊盘上连接的中心转轴与机身内部对称轴线附近安装的吊盘转座结构连接；武器发射后，能够进行弹筒的自动抛投；武器发射后，能够进行弹筒的自动填装；

机载火控系统增加两项识别功能，一是武器发射管理单元增加弹种发射选项，相应的在弹筒填装机构设计中给出编码设计方案，二是武器发射管理单元增加弹筒遮挡锁闭选项，相应的在设计中给出弹筒被遮挡的方位及被遮挡的弹筒位置的编码方案；而对机载火控系统增加与航向构成较大侧偏角的侧向发射的航向修正解算功能。

4.根据权利要求1或2或3所述的环绕察打一体飞机的控制方法及系统，其特征在于：所述的机腹吊盘或所连接的武器转盘上安装航空机枪或机炮，或换装其它定向发射类武器；其中，在机腹吊盘的武器转盘上安装航空机枪或机炮的俯射托架，实现机枪或机炮射击姿态的俯仰改变，再配合转盘的旋转，实现环绕俯仰射击，扩大射击范围；机枪或机炮的弹药安装在机身内部，通过弹链传送弹药；

俯射托架的两种设计方案，一种是，在武器转盘上安装俯射托架，另一种方案是，在机腹吊盘下面安装俯射托架；航空机枪或机炮的击发控制器连接机载火控系统，对射击进行控制。

5.根据权利要求1或2或3所述的环绕察打一体飞机的控制方法及系统，其特征在于：飞行器安装机载组合探测系统或探测套件，与飞行管理系统或飞行控制系统连接，并与机载火控系统连接；

其中，第一种探测套件是，电子信号+光电吊舱的组合探测模式，电子信号探测系统的信号传感器接收飞行器外部的无线电信号，从中识别预定目标，根据测定其方位或位置，由机上驾驶员引导或飞行控制系统自动引导飞行器飞抵目标区域，再由光电吊舱或火控观瞄器近距离识别目标，瞄准目标，通过机载火控系统解算的武器发射窗口，观瞄器锁定并跟踪目标，自动引导飞行平台进入攻击占位状态，且按照控制指令对武器解除锁定或发射武器；其中，观瞄器锁定并跟踪目标期间，机腹吊盘根据控制方案，随动指向目标后发射，或等待指令再自动指向目标后发射；

第二种探测套件是，电子信号+合成孔径雷达或激光的组合探测模式，依据电子信号探测系统引导飞行器飞抵目标区，再由SAR的旁侧扫描，或激光扫描发现目标，识别目标，确定目标位置，通过机载火控系统解算的武器发射窗口，提取目标位置信息，自动引导飞行平台进入对目标的攻击状态，协同控制机腹吊盘伺机指向目标或发射；

第三种探测套件是，电子信号+电子干扰的组合探测模式，依据电子信号引导飞行器飞抵目标区，再由电子干扰系统对目标实施近距离电子干扰。

6.根据权利要求1或2或3所述的环绕察打一体飞机的控制方法及系统，其特征在于：在地面监控站内，操控员席位提供话音通信系统，提供航行态势监控系统信息，设置对异常遥测数据的自动报警；操控员席位提供视距通信或卫星中继通信系统，以及BD短报文或应急短波通信系统；在执行投放空投型无人机的机组联合作战行动中，机载数据链充当空中中继数据链，与地面监控站连通，支持机组通信模式的应用，将空投型无人机的侦察信息传送到地面监控站，并给空投型无人机发送指令或信息；地面监控站制作成固定式或可移动式；多个地面监控站之间的无线连通采用合驾飞机的技术实现数据链的通用性。