[科普中国]-地形跟随计算机

简介

地形跟随是指保持飞行器的航向不变，靠纵向机动能力随地形起伏改变飞机高度，使飞行器尽量贴近地面飞行。地形跟随系统是一个闭环系统，导航吊舱是其核心设备，此外还包括大气数据计算机、无线电高度表、惯性导航系统等机载设备。从控制理论上看，它是一个以地形起伏为输入函数，以垂直飞行航迹控制为目标的控制系统。地形跟随飞行就是根据预先设定的间隙高度和乘坐品质，在垂直飞行平面内，按照飞行航线上地形的起伏，利用飞机的纵向机动能力，使飞行航迹尽量贴近地形，以便利用地形隐蔽自己。

具备自动地形跟随能力的作战飞机通常需要挂载低空导航吊舱，将地形跟随计算机，地形跟随雷达等航空电子设备置于其中。低空导航吊舱是集地形跟随雷达、电源，控制计算机、广角前视红外装置和环控装置于一体的机载光电导航系统，是现代军用飞机进行夜间(特别是恶劣气象条件下)超低空飞行时所必备的外挂设备之一。其主要功能是利用地形跟随雷达探测飞机飞行前方的地形障碍物的视角和斜距，经地形跟随计算机综合载机的飞行参数计算出设定间隙高度和乘坐品质下的飞行航迹角，产生飞控指令完成载机的自动或手动地形跟随安全飞行。作战飞机挂载低空吊舱后，具有全天时、全天候低空突防能力，提升了飞机低空突防和对地攻击效能，并大大提高了作战飞机的生存率。

大规模存储器、微处理机和高速CPU的出现使地形跟随计算机有了很大的改进。大规模存储器使得尽可能多的存储实时地形高度信息成为可能，从而能够为飞机提供精确的地形信息，为飞机低空突防任务的成功奠定了坚实的基础。在飞机接收到雷达数据时，微处理机和高速CPU可以帮助地形跟随计算机进行更为快速的计算，向飞机发送飞行控制指令，提高了指令的实时性和可信度。而且，这些新技术和特定的算法结合起来，还可以减少雷达的工作时间，从而降低突防飞机被发现的几率。1

作用地形跟随计算机根据前视雷达、雷达高度表获取的地形参数、飞机机动约束条件以及当前的飞机状态参数，按照事先确定的航迹算法，计算出航迹控制指令，输入飞行控制系统控制飞机作俯冲机动，以完成地形跟随任务，控制飞机实施超低空贴地飞行而安全抵达目的地。2

我们以适应角法为例说明地形跟随计算机在飞机地形跟随系统中的作用。在实际的地形跟随系统中，前视雷达不停地自上而下扫描，测得飞机离前方障碍的斜距和视角。无线电高度表则测得飞机离地高度和高度变化率。然后地形跟随计算机根据和飞机俯仰角、爬升角计算出所需的爬升指令送入自动驶驾仪，操纵飞机沿着期望的超低空飞行航迹飞行，各飞行状态参数反馈给系统，从而形成一个闭环控制系统。3