對航空火控系統四個發展階段劃分方法的完善

摘 要：航空火力控制系統四個發展階段劃分方法已提出近30年，目前影響依然很大，而且其基本思想、基本內容和描述框架一直得到沿用和認可。簡要介紹了航空火力控制系統四個發展階段劃分方法的相關情況并分析了其特點。從時間順序、航空火力控制系統搭載的飛行作戰平臺和技術名稱三個方面對該方法進行研究，指出其不完善之處以及最新的發展成果，可為后續研究者修正或提出更完善的劃分方法提供參考。

關鍵詞：火力控制；航空兵器；火控理論

中圖分類號：O213.2" " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " 文章編號：1007 - 9734 （2024） 06 - 0014 - 04

0 概 述

航空火力控制系統（Fire Control System，FCS）四個發展階段（在一些場合，也把四個發展階段稱為四代）劃分方法最早見于文獻[1]，下文簡稱四階段劃分方法。該方法已提出約30年，但是影響依然很大，而且其基本思想、基本內容和描述框架一直得到沿用和認可。本文對該方法和前輩們的相關工作一直保持敬意，無意提出新的劃分方法，僅結合國外火控系統和技術發展的現狀和收集到的相關史料，對這種方法中沒有考慮到和沒有涉及的問題進行補充和完善，為后人修正或提出更完善的航空火控系統發展階段劃分方法做準備。

1 航空火力控制系統四個發展階段劃分方法簡介

文獻[1]于1994年由國防工業出版社公開出版，是《火力與指揮控制技術叢書》第002號。該書開篇給出的航空火力控制系統定義是：飛機使用所攜帶的各種武器（機炮、火箭、炸彈、導彈等）對空中、地面、水上和水下各種運動的或靜止的、可見的或不可見的目標進行搜索、識別、跟蹤、瞄準和實施各種方式的攻擊所必需的機載電子設備。書中第一章第二節開篇就列出航空火力控制系統的四個發展階段，并給出配圖［1］。

該書共六章，第六章“航空火力控制系統的組成原理”有五個小節，其中的后四節分別對應四階段劃分方法的各個階段，從技術層面對各階段航空火力控制系統進行了詳細的介紹。文獻[1]由陸彥教授主編，以后沒有修訂和再版。本文僅針對文獻[1]的四階段劃分方法進行研究。

2 對航空火力控制系統四個發展階段劃分方法的分析

2.1" 按時間順序進行階段劃分

結合文獻[1]，四階段劃分方法是按時間順序劃分的，分別對應著20世紀60年代前、1960至1970年代、1970至1980年代和1980年代后。

2.2" 四階段劃分方法沒有限定火控系統的飛行平臺類型，主要描述戰斗機火控系統

文獻[1]在四個發展階段劃分方法的前面沒有加定語說明是哪種特定的飛行平臺，不過從具體描述中可以看出就是戰斗機火控系統（本文并不明確區分戰斗機和攻擊機），特別是在第三階段，還明確提到了“其典型的代表有美國的F-16、F-18等，法國的幻影2000以及英國的狂風等飛機”。此外，在文獻[1]的第六章“航空火力控制系統的組成原理”中主要介紹的也是戰斗機火控系統，不過，也包含了部分轟炸機火控系統和少量武裝直升機火控系統。

2.3" 航空火力控制系統每個發展階段名稱中都含有該階段的主要技術特征

第一階段光學瞄準具火控系統的主要技術特征是機電式光學瞄準具；第二階段平視顯示器火控系統的主要技術特征是平視顯示器；第三階段綜合武器火控系統的主要技術特征是串行數字多路數據傳輸總線（簡稱總線）；第四階段綜合化、自動化與智能化航空電子系統的主要技術特征是系統綜合化（信息綜合、功能綜合、硬件綜合、軟件綜合和檢測綜合）。

3 對航空火力控制系統四個發展階段劃分方法的完善

3.1" 從時間順序的角度看航空火力控制系統

航空火力控制系統四個發展階段劃分方法中有缺漏和不準確之處。從現在看，四個發展階段劃分方法至少有如下兩點值得商榷。

一是在航空火力控制系統發展史上非常重要的航空火控系統，四階段劃分方法沒有涉及。

例如，文獻[2]中披露：1941年美國通用電氣公司研制出了革命性的飛機火控系統，裝在第一批B-29重型轟炸機上。但該系統在B-29B轟炸機投入戰場時被拆除，以減輕重量。這說明在二戰期間就出現了轟炸機火控系統，而文獻[1]配圖中顯示，航空火力控制系統的起始時間是1950年。另外這也表明下面這種說法并不正確：1944年雷達開始用于飛機，并和瞄準具密切結合，才產生了航空火控系統。

又如：按照文獻[3]的介紹：1948年休斯飛機公司成功研制了E-4火控系統，1951年裝備美國F-86D/L，說明至少在1950年以前就已出現了戰斗機火控系統。

文獻[1]提到第三階段“典型的代表有美國的F-16、F-18等，法國的幻影2000以及英國的狂風等飛機”，這句話的描述并不準確。F-16有多種型號，F-16A于1978年交付使用，其早期型號的火控系統（見文獻[4]P916圖3.2）顯然屬于航空火力控制系統的第二發展階段，而不是第三階段。

不過，F-16A晚期型號搭配的航空火控系統就采用了單總線結構，已經從航空火力控制系統的第二發展階段邁進到第三階段。1984年交付使用的F-16C是F-16A的升級型，其航空火控系統采用雙總線結構，顯然也屬于第三發展階段。

另外，狂風（Tornado）是英國BAe公司、西德MBB公司和意大利阿萊尼亞公司國際合作研制的戰斗機[4]，所以并不能簡單被稱作英國的狂風，而且狂風包括IDS（對地攻擊）、ADV（空中優勢及防空）和ECR（電子戰偵察）三種型別，分別于1974年、1979年和1988年進行了首飛[4]，所以把狂風整個說成是戰斗機，是不太準確的。考慮到文獻[4]的出版時間，其收錄的狂風IDS和ADV兩種型別的火控系統應視為其早期型號，從其火控系統的構型看（分別見文獻[4]P1165的圖2.7和P1171的圖3.3），也屬于航空火力控制系統的第二發展階段，而不是文獻[1]中所稱的第三發展階段。

實際上，業界經常把某代航空火控系統和某代作戰飛機平臺（往往是戰斗機）搭配起來一起介紹，雖然這種方法直觀易于理解，但是由于飛機和機載火控技術的升級，歷史上不但出現過一代平臺幾代火控，也出現過幾代火控一代平臺的情況[5]，所以這種說法簡單但未必嚴謹。

二是航空火力控制系統四個發展階段劃分方法提出之后作戰飛機發生了重大變化。

文獻[1]在出版后并沒有修訂，所以文獻[1]對航空火力控制系統的發展概括，只能截至1994年。從那時到現在，最大的變化就是出現了美國的F-22和F-35。

1997年F-22首飛，2006年F-35首飛[6]。由于四階段劃分方法中的第四階段只是按照當時（1992年）可能收集到的F-22的航電系統的資料進行歸納，而1991年F-22才競標成功[6]，所以，四階段劃分方法對以F-22航電系統為代表的第四階段特點的總結未必完善。另外，更重要的是，2001年F-35競標成功[6]，F-35和F-22雖屬于同一代戰斗機，但是各自的航電系統相差很大，因為時間原因，四階段劃分方法中的第四階段顯然無法涵蓋F-35航電系統的特點。那么，四階段劃分方法中的第四階段特點是否能概括F-35的特點呢？就航空火控系統而言，F-35的航電系統是否與F-22的航電系統同屬一個階段？

3.2" 從飛行作戰平臺的角度看航空火力控制系統

3.2.1武裝直升機

搭載航空火力控制系統的飛行作戰平臺應該包括武裝直升機。文獻[1]大部分內容研究的是戰斗機火力控制，部分研究了轟炸機航空火力控制，只有5處提到武裝直升機，且只給出了“武裝直升機綜合火控系統的構型”（即文獻［1］P421的圖6-45），此外還提到了美國AH-64的TADS/PNVS（目標捕獲指示/駕駛員夜視系統），但不像戰斗機和轟炸機，全書沒有專門介紹武裝直升機的火控技術和系統。

實際上，美國AH-1G“休伊眼鏡蛇”是專用武裝直升機的第一種生產型，1967年6月裝備美軍，火力控制設備簡單，駕駛員使用XM-73火箭瞄準具[4]，筆者認為：按照四階段劃分方法描述的技術特征，這可視為航空火力控制系統第一階段，其后的AH-1F（現代化型AH-1S）屬于第二階段（見文獻[4]P1057的圖3.2），而最先進的AH-64A綜合火力控制系統則屬于第三階段（見文獻[4]P1073的圖2.4），所以，盡管文獻[1]沒有專門研究直升機火力控制系統，但是四階段劃分方法仍然適用于武裝直升機航空火力控制系統的階段劃分。

3.2.2無人機和可選有人飛行器

武裝無人機（Weaponized UAV，或稱為武器化無人機）的概念和應用興起于21世紀，無人機戰斗機（UCAV）也是如此，因此面世于1994年的文獻[1]自然沒有涉及這兩種無人機。但按照文獻[1]對航空火力控制系統的定義，因為武裝無人機和無人機戰斗機可以用各種武器攻擊各種目標，所以武裝無人機和無人機戰斗機也應該擁有航空火力控制系統。

需要指出的是，武裝無人機和無人機戰斗機與有人作戰飛機航空火力控制系統組成是不同的[7]。武裝無人機和無人機戰斗機與有人作戰飛機在攻擊過程中最大的不同就是飛行器在空中的攻擊行為要受到不在飛行器上的人的控制或監督，所以武裝無人機和無人機戰斗機上沒有傳統有人作戰飛機上的目標瞄準具、平視顯示器和頭盔顯示器。另外，美國第六代戰斗機可能采用所謂可選有人飛行器（Optionally Piloted Vehicle，OPV）[8]，即在不對飛行器架構進行較大范圍更改的情況下，可以以有人駕駛方式或無人駕駛方式執行飛行任務的飛行器[9]，由于駕駛方式的不同，筆者認為，OPV的航空火力控制系統必然與有人機和無人機有很大的不同。

那么，是否可以按照四階段劃分方法描述的技術特征對武裝無人機和無人機戰斗機的航空火力控制系統進行階段劃分呢？OPV的航空火力控制系統是否已超出了四階段劃分方法描述的技術特征呢？還有很多類似問題都需要進一步的思考和研究。

3.3" 從各發展階段技術名稱的角度看航空火力控制系統

3.3.1航空火力控制系統第四發展階段的技術名稱沒有完全概括該發展階段的技術特征

在文獻[1]中并沒有明確給出航空火力控制的定義，只是在第二章第一段開篇提出：解算航空火力控制問題，概括地說，就是確定瞄準投射瞬間目標、彈丸、攻擊機三者之間正確的相互位置和運動關系，以使彈丸能命中目標。這就是說瞄準和攻擊是航空火力控制最核心的部分。在四階段劃分方法中，航空火力控制系統的第一和第二發展階段的確是在解決瞄準和攻擊問題，而且有了階段性提高：第一階段以機電式光學瞄準具為主形成系統，第二階段以瞄準具的數字化多信息顯示升級版——平視顯示器為主形成系統。

按照當時美軍軍語（JP1-02）[10] 對綜合火控系統（integrated fire control system）的定義（以電子手段為主、機電裝置為輔，并且有目標截獲、跟蹤、數據計算與交戰控制功能的系統），航空火力控制系統的第三發展階段是通過總線把目標截獲、跟蹤、數據計算以及各類武器控制的數據和過程連續在一起，進而提升瞄準和攻擊能力。

航空火力控制系統的第四發展階段進一步發展了系統綜合化，不過已經不太容易看出其與瞄準和攻擊的直接關系了。但是，無論從當時，還是從現在看，搭載第四發展階段的航空火力控制系統的F-22與上一代戰斗機相比，最大的區別和優勢是隱身。隱身對空戰產生了巨大的影響，在保證載機適度隱身的情況下如何進行武器的瞄準和攻擊，顯然是這代航空火控系統不同于上一代而又必須擁有的技術能力[11]，但是可能因為提出時間過早，四階段劃分方法和文獻[1]對其技術特征的闡述中都沒有體現載機隱身條件下的武器的瞄準和攻擊這一重要的技術特征。

3.3.2航空火力控制系統第四發展階段的技術名稱并不合適

航空火力控制系統的第四階段叫綜合化、自動化與智能化航空電子系統，與前三個階段在名稱上最大的不同就是沒有出現火力控制或瞄準，而是出現了航空電子系統。

航空電子（Avionics）是20世紀30年代末期創造的一個新詞，用來概指航空電子技術（Aviation Electronics）日益增多的各種功能 [12]。航空電子技術的進步，促進了商業和軍用系統的雙雙發展[12]。航空電子系統是各種機載信息采集設備（傳感器/數據鏈）、信息處理設備、信息管理和顯示設備組成的機載信息網絡以及軟件的總稱[13]。現代軍機和民用客機都有航空電子系統。航空電子系統結構的演變包括四個階段：分布式模擬結構、分布式數字結構、聯合式數字結構和綜合模塊化式結構[12]。

從上面的介紹可以看出，航空火力控制系統和航空電子系統雖然有交集，但不是完全相同。實際上，二者未來的發展方向不相同，航空火力控制以各種條件下的各類武器的瞄準攻擊為主要研究對象，為了更好地完成這個任務，逐步向殺傷鏈（Kill Chain）的其他環節拓展，并從單作戰飛機平臺向多作戰飛機平臺火力控制發展，即分布式火控；而航空電子系統作為一架飛機上的重要設備，并不特指軍用，未來其重要的發展方向是分布式綜合模塊化航空電子系統（DIMA）[14，15]。這里需要指出的是：分布式火控系統包括多個飛機平臺，而DIMA是在一架飛機上的不同物理位置分布綜合化的模塊，并用一個容錯通信系統把它們連接起來[14]，航空火力控制系統發展中所提的分布式和航空電子系統發展中所提的分布式并不相同。

另外，航空火力控制只是火力控制的專業領域之一，火力控制的專業領域還包括陸上裝備火力控制和海上裝備火力控制等，相應地，也有與航空火力控制系統類似的陸裝武器火控系統和艦艇火力控制系統，而且都有自己的發展階段劃分方法。火力控制的共同特點就是研究殺傷鏈[16]，與航空火力控制系統發展方向類似，陸裝武器火控系統和艦艇火力控制系統的發展方向之一也是多平臺火力控制系統[17，18]。

既然航空火力控制系統有自己的專業領域，而且與航空電子系統各具特點，那么把航空火力控制系統的第四階段稱作綜合化、自動化與智能化航空電子系統就不太合適，非常容易使人產生航空火力控制系統發展的未來就是航空電子系統的感覺。航空火力控制系統和航空電子系統有各自的發展規律，如果硬要給航空火力控制穿上航空電子的馬甲，那么不但會使人在理論上產生迷茫困惑，而且在實踐中也是削足適履、畫地為牢。

實際上，在2010年召開的“美國國家火控論壇”，F35閃電II項目辦公室主任John “Snooze” Martins上校就做了題為《用于聯合打擊戰斗機的機載火控》，證明F-35確有火控[16]。另外，需要指出的是，美軍為掩人耳目，過去常以航空電子的名義研究航空火力控制，例如，美國空軍20世紀80年代末贊助的“保持空中優勢的綜合控制與航電（Integrated Control" and Avionics for Air Superiority，ICAAS）”項目，其內容主要研究的是火控，例如，雙機“合作發射（Cooperative Launch）” [19，20] 。

4 結束語

航空火力控制系統四個發展階段劃分方法已提出30年了。該方法從提出到現在一直得到業界的認可和使用，進而也促進了專業人員和公眾對航空火力控制系統的認識。從本文的研究看，該方法也的確存在白璧微瑕之處。為了航空火力控制專業的發展，希望本文的工作有助于后人繼續研究和發展航空火力控制理論，修正或提出更好的航空火力控制系統發展階段劃分方法。

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責任編校：裴媛慧，陳 強

Research on Perfecting Airborne FCS’s Generations Method

GAO Jinsong1，HAN Yun1，MING Baoyin2，HU Jinglin2

（1.National Key Laboratory of Air-based Information Perception and Fusion，Luoyang 471000，China;

2.Science and Technology on Complex Aviation Systems Simulation Laboratory，Beijing 100076，China ）

Abstract：The Airborne FCS’s Generations Method has a great influence since it was put forward nearly 30 years ago.The ideas，content and description frame of the aiborne FCS's generation have been used and recognized by now.Firstly，the relevant situation of the Airborne FCS’s Generations Method and its characteristics were introduced. Then，this method was investigated from three aspects of the time sequence，platform of FCS and technical titles.And its imperfection was pointed out.It was expected to be helpful for promoting the next development of the aiborne FCS's generation method.

Key words： fire control；airborne weapons；fire control theory