LAN-4

介紹

此作業(yè)本是你學(xué)習(xí)F-15E地形跟隨雷達(dá)（Terrain Following Radar, TFR）的指導(dǎo)。它包含關(guān)于LANTIRN、TFR原理、TFR界面與TFR畫面的信息。

課程參考標(biāo)準(zhǔn)

1.????? 認(rèn)識(shí)TFR掃描區(qū)域、指令邏輯、柔和與劇烈動(dòng)作幅度參數(shù)。

2.????? 認(rèn)識(shí)和/或辨別TFR顯示符號(hào)。

3.????? 給出TF頁(yè)面，辨別：

a)????? 飛機(jī)相對(duì)設(shè)定間距限制的飛行路徑。

b)????? 飛機(jī)相對(duì)顯示出的地形的飛行路徑。

c)????? 多山、平坦、無(wú)回波地形。

正文

LANTIRN概覽

F-15E地形跟隨能力

導(dǎo)航吊艙包含一臺(tái)導(dǎo)航前視紅外，使機(jī)組能在夜間看見前方；一部地形跟隨雷達(dá)，其提供了手動(dòng)與自動(dòng)地形跟隨能力。此作業(yè)本中只提及了地形跟隨雷達(dá)邏輯與頁(yè)面，不過(guò)一定要認(rèn)識(shí)到地形跟隨雷達(dá)操作時(shí)，地形跟隨雷達(dá)與導(dǎo)航紅外要一起使用，機(jī)組在多數(shù)時(shí)間都會(huì)看著紅外畫面，并跟隨HUD上的地形跟隨雷達(dá)符號(hào)指令。

地形跟隨雷達(dá)相關(guān)系統(tǒng)

地形跟隨操作的主要相關(guān)系統(tǒng)有導(dǎo)航吊艙、 自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)（AFCS）、 雷達(dá)高度計(jì)、 多個(gè)AIU、中央計(jì)算機(jī)（Central Computer, CC）。地形跟隨計(jì)算機(jī)接收INS、地形跟隨雷達(dá)、雷達(dá)高度計(jì)的信息，它隨后確定恰當(dāng)?shù)闹噶畲怪盙值。并在自動(dòng)進(jìn)行跟隨時(shí)將其發(fā)送至自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)，或在手動(dòng)地形跟隨時(shí)，以俯仰指令框顯示。CC在HUD、HUD復(fù)顯、ADI、地形跟隨頁(yè)面上顯示恰當(dāng)?shù)闹敢?hào)、注意與警告。

地形跟隨原理

地形跟隨雷達(dá)系統(tǒng)的用途是掃描飛機(jī)前方的地形，決定其中哪一段會(huì)落在飛行路徑投影上，并生成爬升或下降指令以維持選定參考高度。選定參考高度又被稱為設(shè)定間距限制（即Set Clearance, SC）。此章節(jié)解釋了地形跟隨雷達(dá)掃描的性質(zhì)與如何用雷達(dá)回波生成指引指令。

地形跟隨雷達(dá)掃描

地形跟隨雷達(dá)掃描相對(duì)地面的垂直面與水平面（點(diǎn)頭與搖頭）。它使用5.5°的波束探測(cè)掃描范圍內(nèi)的障礙。正常模式下，在平飛或爬升時(shí)，天線掃描相對(duì)速度矢量的＋10°~－20°。俯沖時(shí)則相對(duì)俯沖角的一半（圖D-1）。

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天線在8行的光柵中掃描左右各15°共30°的區(qū)域，飛機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，地形跟隨雷達(dá)系統(tǒng)將掃描范圍移向轉(zhuǎn)向方向，達(dá)成“領(lǐng)先轉(zhuǎn)向”能力（圖D-2）。

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地形跟隨雷達(dá)在一行掃描中探測(cè)到地形時(shí)，它會(huì)將回波的距離與俯仰角保存在內(nèi)存中。在下次掃這一行前它會(huì)使用INS提供的飛機(jī)地速與速度矢量來(lái)預(yù)測(cè)地形的距離與俯仰角。完整掃完8行需要2.5秒。平飛時(shí)，中央那行會(huì)被掃描兩次，每1.25秒一次。

在特定地形跟隨雷達(dá)模式下，掃描范圍改變以提供不同能力。這些差異將在LAN-6中討論。

地形跟隨指令邏輯

地形跟隨雷達(dá)保存接收到的回波后，LANTIRN導(dǎo)航吊艙中的地形跟隨計(jì)算機(jī)會(huì)用其計(jì)算為維持SC所需要的指令G值。地形跟隨計(jì)算機(jī)會(huì)將保存的地形信息與“指令線”模型進(jìn)行比較。這些線表示在SC處跨越障礙所需的G值增量。飛機(jī)飛躍圖D-3所示的平地時(shí)，地面的回波與零指令線（Zero Command Line, ZCL）貼合，代表為維持SC無(wú)需增加指令G值。

圖D-4中的山峰最終會(huì)穿越ZCL，代表為了維持SC，需要指令增加G值。地形穿越ZCL越多。指令G值增大的越多。如圖中＋1G線和＋2G線所示。飛機(jī)飛越山頂后，山背面的地形會(huì)進(jìn)入負(fù)值區(qū)域，代表為維持SC需要指令下降。

間距監(jiān)控區(qū)域是飛機(jī)前方一片由地形跟隨計(jì)算機(jī)監(jiān)控的區(qū)域。任何進(jìn)入該區(qū)域的物體都會(huì)使地形跟隨計(jì)算機(jī)生成拉升指令。

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正G值限制為固定的2G增量，負(fù)G值限制則與機(jī)組選中的動(dòng)作幅度有關(guān)。在劇烈幅度下，系統(tǒng)可提供最大為當(dāng)前G－0.9的下降指令，柔和幅度則為當(dāng)前G－0.45，所以柔和幅度的俯沖指令比劇烈幅度更和緩。圖D-5分別顯示了柔和與劇烈幅度的飛行路徑。此外，無(wú)論選中哪種動(dòng)作幅度，系統(tǒng)只會(huì)指令最大12°的低頭。

指令線模型的“形狀”隨空速、SC與選中動(dòng)作幅度的不同而變化，換言之，它是動(dòng)態(tài)的。

地形跟隨指令通道

地形跟隨計(jì)算機(jī)保存掃描中所有行的地形信息，但不是所有信息都對(duì)產(chǎn)生地形跟隨指令不可或缺。只有飛行路徑上的地形才需要爬升或下降指令。為防止飛機(jī)飛行路徑兩側(cè)的地形產(chǎn)生不必要的升降指令，地形跟隨計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)飛機(jī)的地面路徑投影確定一條“指令通道”。

平飛時(shí)，指令通道僅包含中央行，飛機(jī)開始轉(zhuǎn)向時(shí)，指令通道移向轉(zhuǎn)向方向，囊括進(jìn)其中部分或所有行。如圖D-6所示，囊括進(jìn)的行數(shù)取決于地速與轉(zhuǎn)向率。地形跟隨計(jì)算機(jī)隨后根據(jù)指令通道的所有行的地形構(gòu)成來(lái)生成指令。

雷達(dá)高度計(jì)指令

有的時(shí)候，如飛躍平坦的水面或鹽湖的時(shí)候，可能沒(méi)有地形跟隨雷達(dá)回波用于產(chǎn)生G值指令。此時(shí)“NO TERRAIN”注意將被顯示，地形跟隨計(jì)算機(jī)使用雷達(dá)高度計(jì)高度與SC進(jìn)行比較來(lái)計(jì)算所需G值指令

E顯（E-Scope）畫面

顯示地形跟隨雷達(dá)回波的格式被稱為E顯。E顯頁(yè)面與對(duì)空雷達(dá)所用的B顯非常相似，但有兩大點(diǎn)不同：首先，E顯顯示距離—俯仰角，而非B顯的距離—方位角；其次，E顯中的距離標(biāo)尺是非線性的。F-15E上的E顯可顯示最大10海里的距離，但前2海里占據(jù)了屏幕上將近一半的位置。這種“距離拉伸”提供飛機(jī)近處地形的更多細(xì)節(jié)，因?yàn)檫@一片地形最有可能產(chǎn)生G值指令。

通過(guò)畫出范例中的回波可幫助理解E顯中的回波形狀，如圖D-7。圖中的飛機(jī)正以1000英尺離地高度飛行。且正接近一座1000英尺的山丘。假設(shè)飛機(jī)正在平飛，則地形跟隨雷達(dá)會(huì)掃描相對(duì)速度矢量＋10°~－20°的俯仰角。既然飛機(jī)與山丘間是平地，我們可以用簡(jiǎn)單的三角學(xué)計(jì)算出掃描角度與斜距的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在圖D-8中，圖D-7的點(diǎn)與距離被繪制在E顯中，注意點(diǎn)F與點(diǎn)E的距離基本相同，但掃描角度不同，所以E顯中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“尖峰”。如果標(biāo)出所有回波并連起來(lái)，你就能得到圖D-8所示的曲線。

地形跟隨頁(yè)面解讀

地形跟隨頁(yè)面有數(shù)項(xiàng)重要功能，其提供地形跟隨系統(tǒng)正常運(yùn)行的總體置信度檢查，使機(jī)組能預(yù)見俯沖或爬升指令，可探測(cè)天氣或電子干擾。快速解讀它的能力對(duì)地形跟隨雷達(dá)的使用至關(guān)重要。此部分將討論地形跟隨頁(yè)面中的基本元素，以及它們?nèi)绾闻c地形回波相關(guān)聯(lián)。

零指令線（Zero Command Line，ZCL）

ZCL代表地形跟隨計(jì)算機(jī)在指令線模型中使用的零G值增量線（圖D-9）。

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它顯示飛機(jī)相對(duì)SC的飛行位置。如果地面與ZCL貼合，即沿著ZCL從右向左移動(dòng)，則飛機(jī)正處于對(duì)應(yīng)距離的SC上，當(dāng)前指令G值無(wú)需改變。如果地面在ZCL右側(cè)，則飛機(jī)過(guò)高，反之則過(guò)低。ZCL根據(jù)SC與地速動(dòng)態(tài)變化（圖D-10和圖D-11）。

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障礙警告線（Obstacle Warning Line, OWL）

此線位于ZCL左側(cè)（圖D-12）。它的用處是提醒前方地形需要增加2G才能越過(guò)（要記得2G是正常使用地形跟隨的最大值）。若合成視頻穿過(guò)此線，“OBSTACLE AHEAD”語(yǔ)音告警激活，直到飛機(jī)爬升，地形回到OWL右側(cè)。

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飛機(jī)飛行矢量線

此線代表飛機(jī)飛行路徑（圖D-12）。飛機(jī)升降時(shí)，它會(huì)在頁(yè)面中上下移動(dòng)，反映飛機(jī)動(dòng)作。它提供飛機(jī)與地面的相對(duì)關(guān)系，就像HUD上的速度矢量符，不過(guò)在地形跟隨頁(yè)面中，你還能確定飛行路徑在多遠(yuǎn)的地方會(huì)與地面相交。地形跟隨爬升以越過(guò)高地時(shí)，可用飛行矢量線迅速交叉檢查，確保地形跟隨指令會(huì)提供足夠地形間距。

TF原始視頻位置指示

此指示位于地形跟隨頁(yè)面右上方（圖D-13）。標(biāo)尺中的小球代表輸出原始視頻的掃描行所處的方位角。平飛時(shí)小球居中，指示原始視頻來(lái)自中間那行。轉(zhuǎn)向時(shí)則指示指令通道中的靠外幾行?？捎迷家曨l位置指示確認(rèn)指令通道與領(lǐng)先轉(zhuǎn)向功能正常工作。飛機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，小球應(yīng)同向移動(dòng)。

俯仰指令與姿態(tài)

指引指令與姿態(tài)顯示位于頁(yè)面左上方（圖D-13）。此處顯示人工地平線與地形跟隨指引框、自動(dòng)地形跟隨實(shí)線、閃爍的ATF線（混合模式）這三者中的一個(gè)，取決于模式。小球代表速度矢量相對(duì)指引線/框的位置。

最小途中高度（Minimum Altitude Enroute，MEA）

進(jìn)行地形跟隨時(shí)，MEA永遠(yuǎn)顯示在E顯頁(yè)面中。MEA值可以設(shè)置為400~30000英尺，精確到個(gè)位?？墒褂肬FC或通過(guò)AFMSS（空軍任務(wù)支持系統(tǒng)）將其載入MC/DTM。未在點(diǎn)數(shù)據(jù)子菜單輸入MEA值時(shí)，MEA清零，地形跟隨頁(yè)面中顯示MEA OFF。顯示的MEA是當(dāng)前飛機(jī)序列點(diǎn)的MEA。

地形視頻

頁(yè)面中有兩種地形視頻：合成視頻與原始視頻。合成視頻由地形跟隨計(jì)算機(jī)保存，可最遠(yuǎn)顯示6海里，以全亮度顯示。如圖D-14，其包括飛行路徑投影沿途的地形數(shù)據(jù)，每秒更新一次，所有地形跟隨指令都基于此視頻生成。原始視頻以半亮度顯示，最遠(yuǎn)顯示10海里.原始回波平飛時(shí)每1.25秒更新一次。轉(zhuǎn)向時(shí)每2.5秒更新一次?？捎迷家曨l檢查地形跟隨雷達(dá)是否正常工作，還可用其探測(cè)天氣與干擾。原始視頻僅來(lái)自掃描中的一行，平飛時(shí)為中央行，轉(zhuǎn)向時(shí)則為外側(cè)行。

在平地上方時(shí)，如圖D-15所示，回波曲線在左下方陡峭，往右延伸時(shí)漸趨平緩。平地的辨認(rèn)相對(duì)簡(jiǎn)單。只要ZCL貼著視頻，飛機(jī)就在正確的SC上。

不同地形特征產(chǎn)生不同畫面。湖泊、沙丘、雪地或其它低反射性地形在地形跟隨頁(yè)面中偶爾會(huì)以無(wú)回波區(qū)域出現(xiàn)（圖D-16）?？勺⒁獾?，若將視頻延伸過(guò)無(wú)回波區(qū)域，可連成一條連續(xù)的光滑曲線，與平地類似。

崎嶇地形或山丘在視頻中表現(xiàn)為尖峰。如果是山丘，尖峰后方還會(huì)跟著陰影（空白區(qū)域）。山丘后方的地形會(huì)在視線的角度上產(chǎn)生回波（圖D-17）。山谷在頁(yè)面中產(chǎn)生陰影，但回波顯示在更低更遠(yuǎn)處。

從實(shí)際的角度來(lái)看，隨著地形改變，地形跟隨頁(yè)面會(huì)產(chǎn)生一系列尖峰與陰影，若地面回波、山丘、峽谷或平地貼著ZCL，你就在正確的高度上。如果回波穿過(guò)ZCL，預(yù)計(jì)指令爬升。如果回波在ZCL右側(cè)，預(yù)計(jì)指令下降。如果回波已穿過(guò)ZCL，且正快速靠近OWL，預(yù)計(jì)回?fù)艽┻^(guò)OWL時(shí)，指令拉升。你可以用速度矢量來(lái)確定若一切不動(dòng)，飛行路徑會(huì)在哪個(gè)點(diǎn)與地面相交。

手動(dòng)，自動(dòng)與混合地形跟隨

機(jī)組可選擇使用手動(dòng)、自動(dòng)或混合地形跟隨來(lái)跟隨地形跟隨雷達(dá)指引指令。使用手動(dòng)地形跟隨時(shí)，飛行員通過(guò)將速度矢量置于手動(dòng)地形跟隨框（MTF框）中央來(lái)手動(dòng)跟隨指引指令飛行。使用自動(dòng)地形跟隨時(shí)，地形跟隨系統(tǒng)與自動(dòng)駕駛接合，AFCS跟隨指引符號(hào)飛行。在耦合高度保持與地形跟隨模式（混合模式）中，機(jī)組指定一個(gè)維持的高度（雷達(dá)氣壓都行），直到地形進(jìn)入地形跟隨最小限制，此時(shí)自動(dòng)地形跟隨接管，直到越過(guò)障礙，飛機(jī)隨后返回預(yù)設(shè)雷達(dá)或氣壓高度。

手動(dòng)地形跟隨的使用可在預(yù)備和非預(yù)備的條件下進(jìn)行。預(yù)備手動(dòng)提供防故障保護(hù)，在系統(tǒng)故障或不安全情況下自動(dòng)升高，遠(yuǎn)離地面。非預(yù)備手動(dòng)提供拉升符號(hào)，但不會(huì)自動(dòng)爬升。

自動(dòng)地形跟隨時(shí)自動(dòng)拉升保護(hù)保持開啟，也會(huì)自動(dòng)爬升遠(yuǎn)離地面。防故障拉升與地形跟隨使用將在LAN-6與LAN-7中討論。

地形跟隨雷達(dá)界面

顯示交叉檢查

地形跟隨雷達(dá)信息顯示在HUD、HUD復(fù)顯、ADI、地形跟隨頁(yè)面上。HUD是使用地形跟隨的主要顯示。導(dǎo)航紅外視頻與地形跟隨雷達(dá)指引指令一起顯示，使飛行員得以更好地感知地形跟隨環(huán)境與地形遮蔽，從而使戰(zhàn)術(shù)能更靈活。雖然可以使用UFC更改SC，不過(guò)，地形跟隨頁(yè)面才是地形跟隨參數(shù)控制的最佳源，它還能用來(lái)幫助辨認(rèn)地形與地形跟隨飛行中所需的飛行路徑修正。ADI在HUD姿態(tài)信息難以辨別，如從躍升機(jī)動(dòng)中改出時(shí)特別有用。

系統(tǒng)接口

地形跟隨計(jì)算機(jī)

地形跟隨計(jì)算機(jī)接收INS、地形跟隨雷達(dá)、雷達(dá)高度計(jì)的信息。以確定維持設(shè)定間距所需的合適的垂直G值指令。此值在自動(dòng)地形跟隨時(shí)用于向AFCS提供G值指令，或在手動(dòng)地形跟隨時(shí)提供俯仰指引。

CC/MPDP

CC生成對(duì)應(yīng)指引符號(hào)、注意與警告。MPDP驅(qū)動(dòng)顯示器，并在手動(dòng)地形跟隨時(shí)作為CC控制多路復(fù)用總線信息的備份。

FCC允許預(yù)備地形跟隨（手動(dòng)或自動(dòng)）的連接、斷開與中斷。FCC控制基本CAS作動(dòng)器與傳感器運(yùn)行，并對(duì)進(jìn)入 AFCS的信號(hào)作出回應(yīng)。這些信號(hào)包括地形跟隨接合、啟用拉升、雷達(dá)高度計(jì)超控開關(guān)位置。此外，F(xiàn)CC還進(jìn)行監(jiān)控功能，包括低高度監(jiān)控（LAM）、飛行路徑角度監(jiān)控（FPAM）與空速監(jiān)控。FCC還是自動(dòng)與預(yù)備手動(dòng)地形跟隨雷達(dá)時(shí)拉升指令的源。拉升將在LAN-6中深入討論。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）

INS數(shù)據(jù)必須有效才能正常使用地形跟隨。被提供并用作對(duì)比的數(shù)據(jù)有：垂直速率、俯仰姿態(tài)與滾轉(zhuǎn)姿態(tài)。如果這組數(shù)據(jù)都無(wú)效，則后續(xù)的拉升指令將使用AHRS姿態(tài)作為參考。

雷達(dá)高度計(jì)

導(dǎo)航吊艙使用雷達(dá)高度計(jì)在地形跟隨雷達(dá)看不見地面時(shí)獲取高度與距離信息。各個(gè)AIU將雷達(dá)高度計(jì)的信息傳到地形跟隨計(jì)算機(jī)與FCC。小于等于500英尺時(shí)，兩個(gè)AIU的數(shù)據(jù)都必須有效。FCC的地形跟隨邏輯與低高度監(jiān)控系統(tǒng)使用兩個(gè)AIU中低的那一個(gè)。若在SC小于500英尺的情況下，兩個(gè)高度的差值大于30英尺。此雷達(dá)高度被認(rèn)為無(wú)效并導(dǎo)致拉升。

進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)地形跟隨飛行時(shí)所使用的信息來(lái)自多個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)這些系統(tǒng)如何相連有個(gè)大體了解會(huì)有幫助。但對(duì) 地形跟隨原理及E顯的顯示與辨別的深刻理解，才是安全使用地形跟隨的基石。

課后練習(xí)

1.???????? 平飛時(shí)，8行掃描正常會(huì)覆蓋左右各____。

a)???????? 10°

b)??????? 15°

c)???????? 20°

d)??????? 30°

2.???????? 地形跟隨雷達(dá)提供的垂直指引符代表_____。

a)???????? 維持SC所需的G值增量

b)??????? HUD中飛行矢量的位置

c)???????? 代表OWL線的圖像

d)??????? 地形跟隨雷達(dá)警告的位置

3.???????? 正常使用地形跟隨時(shí)，其使用的指令模型可使用最大____的G值增量。

a)???????? ＋4G

b)??????? ＋3G

c)???????? ＋2G

d)??????? ＋1G

4.???????? 正常使用地形跟隨時(shí)，需要雷達(dá)高度計(jì)是因?yàn)開__。

a)???????? LAWS是唯一使用雷達(dá)高度計(jì)的系統(tǒng)

b)??????? 地形跟隨雷達(dá)不提供升降指令時(shí)，雷達(dá)高度計(jì)執(zhí)行這項(xiàng)功能

c)???????? 雷達(dá)高度期要用來(lái)計(jì)算斜距

d)??????? 其負(fù)責(zé)特定地形跟隨注意

5.???????? 地形跟隨雷達(dá)領(lǐng)先轉(zhuǎn)向能力。

a)???????? 使用雷達(dá)回波而不移動(dòng)掃描范圍

b)??????? 將掃描范圍移向轉(zhuǎn)向的方向

c)???????? 與看向轉(zhuǎn)向相同。

d)??????? 僅可由前座用HOTAS控制

6.???????? 根據(jù)下圖回答問(wèn)題，圖中顯示的是哪種地形？

a)???????? 平地

b)??????? 水體

c)???????? 多山

d)??????? 沙漠

7.???????? 根據(jù)下圖回答問(wèn)題，圖中顯示的是哪種地形？

a)????? 平地

b)????? 崎嶇

c)????? 多山

d)????? 多石

8.???????? 根據(jù)下圖回答問(wèn)題，飛機(jī)___設(shè)定間距限制。

a)???????? 高于

b)??????? 低于

c)???????? 處于

9.???????? 根據(jù)下圖回答問(wèn)題，圖中顯示的是哪種地形？

a)????? 平地

b)????? 崎嶇

c)????? 多山

d)??????? 無(wú)回波

10.???? 根據(jù)下圖回答問(wèn)題，圖中顯示的是哪種地形？

11.???? 與柔和幅度相比，劇烈動(dòng)作幅度產(chǎn)生___的俯沖指令。

a)???????? 更激進(jìn)

b)??????? 更不激進(jìn)

c)???????? 不比前者更激進(jìn)

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