【科研资讯】美军的航空炸弹JDAM（3）--优化JDAM的打击精度

百科 2024-11-01 20:50 黑龙江

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在优化JDAM的精度方面的建议，总结如下

计划陡峭的冲击角度
确保准确的目标坐标
确保GPS交接质量
发射前确保高质量的武器转移对准(TXA)状态：
01/GOOD:GPS辅助和INS导航符合JDAM性能规范；
01或02/MARG（临界）: GPS辅助导航符合JDAM性能规范，INS可能不符合JDAM性能规范
启用GPS辅助导航
补偿不利的飞行环境

一、规划陡峭的撞击角度

当战术情况允许时，陡峭的撞击角将使由于与飞机投放、武器导航和目标位置误差(TLE)相关的仰角(高度)误差引起的脱靶距离最小化。

仰角误差将导致JDAM被引导至目标上方或下方的点。与仰角误差相关的打击误差是撞击矢量的函数。给定仰角误差，浅的撞击矢量通常会比陡的撞击矢量产生更大的脱靶距离。图1-图3展示了撞击角对脱靶量的影响。计划大攻角飞行的一个可能的缺点是85度及以上的区域内发射可接受区域(LAR)小于60度及以上的LAR。

如果可能，为陡峭的撞击角度做好计划。

图1 撞击角对脱靶量的影响

图2 武器系统性能与撞击角的函数关系

图3 仅惯性导航系统的性能作为撞击角和垂直误差的函数

二、提供准确的目标坐标

JDAM是一种基于坐标的炸弹（BOC）武器，需要通过任务规划、机载瞄准系统或座舱手动输入来输入精确的目标坐标（纬度、经度和高度）。为了确保JDAM规范武器系统精度，必须满足目标定位误差（TLE）要求。来自最精确源的目标坐标通常包括TLE估计。

考虑使用TLE估计来做出与战术情况一致的决策。目标坐标来自机载瞄准系统、地面前线空中管制飞机（GFAC）系统、前线空中管制飞机机载系统或其他第三方系统，这些目标坐标精度是瞄准系统特性、操作员技能以及从源通过飞机接口传输到JDAM的目标坐标的准确性和可靠性的函数。

目标坐标和高度都参考（世界大地测量系统）WGS-84坐标系。可以使用平均海平面(MSL)大地水准面模型或椭球高度(HAE)模型向武器提供目标高度，如下所定义：

WGS-84/10 大地水准面模型（MSL）：WGS84 EGM84 10 度网格
EGM96 大地水准面模型（MSL）：WGS84 EGM96 15 分网格
WGS-84 椭球高度 (HAE)：WGS84 参考椭球面

JDAM 将作为 MSL 传递给武器的目标高度转换为 HAE，用于制导控制。从 WGS-84 /10 MSL 到HAE 的转换使用纬度/经度每 10 度一个值的表格。同样，如果提供的目标高度参考值为 EGM96 MSL，武器将首先使用 EGM96 大地水准面模型将 MSL 目标高度转换为 HAE。从 MSL 到 HAE 的转换在表格数值之间进行线性插值，这可能导致 2 到 6 米的高度误差。

此外，某些 JDAM 主飞机对提供给 JDAM 的高度参考位进行了硬编码，以显示 WGS-84/10 大地水准面模型，但任务规划人员可能会根据 EGM96 大地水准面模型提供 MSL 高度，并假定后者本质上更为精确。由于大地水准面模型之间的不匹配，这会导致 JDAM 出现额外的高度误差。

在可能的情况下，提供参考 HAE 的目标高度。如果不可能，应确保用于计算 MSL 高度的方法与提供给 JDAM 的高度参考比特位一致。

三、确保 GPS 交接质量

GPS 质量切换意味着飞机导航系统实现了最高性能。这通常意味着飞机的 INS 水平位置、垂直位置和三轴速度数据是使用跟踪多颗低品质因数卫星的机载GPS 系统进行 GPS 辅助的。

飞机特定的机组人员程序应确保在使用 JDAM 的飞机上执行扩展 INS 对准、零速更新和其他飞机导航精度增强程序。飞机GPS丢失和飞机导航系统故障可能会降低影响武器精度的飞机交接误差。对于某些飞机，在进行某些类型的机动后，飞机导航系统的精度也可能下降。

对于仅使用 INS 导航的武器而言，交接误差增大将导致武器误差增大。飞机 INS 性能下降的严重程度，以及飞机导航系统性能下降的驾驶舱指示，应在飞机特定的 -34 手册中全面定义。这将提高机组人员的态势感知能力，并根据战术情况做出正确的 JDAM 使用决策。

四、在投放前确保高质量的武器转移对准 (TXA) 状态

良好的 TXA 质量和导航质量将最大限度地减少仅 INS 导航期间的 JDAM 漂移。飞机特定的驾驶舱显示器和程序应确保在投放前达到良好的 TXA 质量。

在可能的情况下，以 TXA 质量为 1 和导航质量为GOOD。始终在启用 GPS 的情况下投放JDAM。

五、启用 GPS 辅助导航

JDAM GPS 辅助要求飞机在发射前正确初始化武器 GPS 接收器。武器 GPS 初始化数据要求飞机提供有效的星历数据、GPS 密码密钥、准确的时间和星历数据。在 GPS 接收机正确初始化后，武器将报告 “最小 GPS 数据 ”状态为 true。无效数据将阻碍武器成功获取和跟踪GPS信号。

飞机的具体程序应确定驾驶舱显示，以识别未能有效GPS 初始化数据，以及纠正 GPS 初始化异常的故障排除过程。投掷预案应提供 32 秒或更长的 JDAM 飞行时间，以确保有足够的时间获取 GPS 卫星和 GPS 闭环，并有足够的时间在撞击前消除导航错误。

在可能的情况下，应在武器计划飞行时间大于 32 秒的 “全弹准备”（AUR）状态下释放。在导航质量为 MARG 或最小 GPS 数据状态为 true 时释放也是可以接受的。

六、补偿不利的飞行环境

JDAM 利用释放时的可用能量到达目标并实现计划的撞击矢量。不利的分离环境（如高动压、高空速释放）和逆风会消耗能量，并限制可用于飞行所需制导轨迹的能量。

飞机用户可使用高保真 6 自由度模型。6DOF模型可预测任何大气条件组合（包括逆风）下的武器性能。已交付的 6DOF 模型并不模拟武器分离所涉及的近距离空气动力学。这是由于使用 JDAM 武器的飞机数量众多。与每架飞机和每架飞机载荷相关的每个流场的建模超出了目前 6DOF 模型的能力范围。如果任务规划或驾驶舱 LAR 没有考虑到风，那么武器可能无法满足预期的打击条件，或者在最坏的情况下会错过目标。飞机 LAR 需要对不利的分离环境和释放风进行补偿。

通常，在高空水平释放 JDAM 时，可以忽略分离影响。如果怀疑存在不利的分离或风环境，而任务规划或驾驶舱 LAR 又未将其考虑在内，则应计划在靠近 LAR 区域中心的位置释放 JDAM。

以偏移弹着方位角计划的任务可能会导致武器最初转向远离目标，这可能会进一步增加不利风环境的影响。如果在任务规划或驾驶舱 LAR 中未考虑风力因素，最好将 JDAM 任务规划为从释放点直接飞向目标。只要有可能，就应在武器释放前考虑不利的飞行环境对飞机 LAR 预测和武器性能的影响。

七、使用机载传感器瞄准目标

对于高精度的 WGS 84 目标坐标，预先计划的飞行任务通常能获得最佳精度。当预先计划的目标坐标来源于测量来源时，与这些坐标相关的 TLE 通常优于与机载瞄准系统相关的 TLE。

需要注意的是，使用哪个来源的目标坐标的决定因素，是与每个来源的目标坐标相关的 TLE，而不是目标坐标本身。来自测量源和机载瞄准系统的目标坐标可能几乎相同，但这并不意味着武器会在相同位置撞击。

在选择了机载瞄准系统坐标和 RT （相对瞄准）的情况下，JDAM 将根据飞机释放时的导航位置引导到一个弹着点。对于预先计划的目标坐标，JDAM 将以真正的 WGS-84 为参照物引导至弹着点。

在目标坐标不准确或没有坐标的情况下，如果坐标生成精度符合战术要求，则使用机载瞄准系统。当机载瞄准系统的 TLE 已知且可接受战术情况时，机载瞄准系统提供的目标坐标比不准确或未知坐标提供的坐标更好。

在使用机载瞄准系统推导目标坐标时，建议使用 RT。使用 RT 将有效消除飞机位置传递误差和飞机传递速度误差。它还可将 JDAM IMU 漂移限制在一秒间隔内，因为全球定位系统每秒更新一次，而不会产生总飞行时间内的 IMU 漂移。

如果使用机载瞄准系统推算目标坐标，且预计 GPS 将被拒止，则仍建议选择 RT。如果不使用 RT，而 JDAM 确实获取了 GPS，则导航参考将重置为 GPS 坐标参考，而不是相对参考。在这种情况下，飞机位置传递误差将成为系统误差的一个组成部分，预计误差会更大。

使用 RT 时，应尽量缩短指定目标与投放武器之间的时间间隔。RT 预计在生成目标坐标和释放后导航时会出现共同的位置交接误差。如果导航交接误差发生变化，且坐标生成与投放之间存在较长的时间间隔，则交接误差参考值将不同。结果将造成额外的系统误差。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NDAwMDk0Mw==&mid=2247511538&idx=3&sn=9ea252d4c3fbb80e98fb4371521788dc

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