LAN-4

介绍

此作业本是你学习F-15E地形跟随雷达（Terrain Following Radar, TFR）的指导。它包含关于LANTIRN、TFR原理、TFR界面与TFR画面的信息。

课程参考标准

1.      认识TFR扫描区域、指令逻辑、柔和与剧烈动作幅度参数。

(资料图片)

2.      认识和/或辨别TFR显示符号。

3.      给出TF页面，辨别：

a)      飞机相对设定间距限制的飞行路径。

b)      飞机相对显示出的地形的飞行路径。

c)      多山、平坦、无回波地形。

正文

LANTIRN概览

F-15E地形跟随能力

导航吊舱包含一台导航前视红外，使机组能在夜间看见前方；一部地形跟随雷达，其提供了手动与自动地形跟随能力。此作业本中只提及了地形跟随雷达逻辑与页面，不过一定要认识到地形跟随雷达操作时，地形跟随雷达与导航红外要一起使用，机组在多数时间都会看着红外画面，并跟随HUD上的地形跟随雷达符号指令。

地形跟随雷达相关系统

地形跟随操作的主要相关系统有导航吊舱、 自动飞行控制系统（AFCS）、 雷达高度计、 多个AIU、中央计算机（Central Computer, CC）。地形跟随计算机接收INS、地形跟随雷达、雷达高度计的信息，它随后确定恰当的指令垂直G值。并在自动进行跟随时将其发送至自动飞行控制系统，或在手动地形跟随时，以俯仰指令框显示。CC在HUD、HUD复显、ADI、地形跟随页面上显示恰当的指引符号、注意与警告。

地形跟随原理

地形跟随雷达系统的用途是扫描飞机前方的地形，决定其中哪一段会落在飞行路径投影上，并生成爬升或下降指令以维持选定参考高度。选定参考高度又被称为设定间距限制（即Set Clearance, SC）。此章节解释了地形跟随雷达扫描的性质与如何用雷达回波生成指引指令。

地形跟随雷达扫描

地形跟随雷达扫描相对地面的垂直面与水平面（点头与摇头）。它使用5.5°的波束探测扫描范围内的障碍。正常模式下，在平飞或爬升时，天线扫描相对速度矢量的＋10°~－20°。俯冲时则相对俯冲角的一半（图D-1）。

天线在8行的光栅中扫描左右各15°共30°的区域，飞机转向时，地形跟随雷达系统将扫描范围移向转向方向，达成“领先转向”能力（图D-2）。

地形跟随雷达在一行扫描中探测到地形时，它会将回波的距离与俯仰角保存在内存中。在下次扫这一行前它会使用INS提供的飞机地速与速度矢量来预测地形的距离与俯仰角。完整扫完8行需要2.5秒。平飞时，中央那行会被扫描两次，每1.25秒一次。

在特定地形跟随雷达模式下，扫描范围改变以提供不同能力。这些差异将在LAN-6中讨论。

地形跟随指令逻辑

地形跟随雷达保存接收到的回波后，LANTIRN导航吊舱中的地形跟随计算机会用其计算为维持SC所需要的指令G值。地形跟随计算机会将保存的地形信息与“指令线”模型进行比较。这些线表示在SC处跨越障碍所需的G值增量。飞机飞跃图D-3所示的平地时，地面的回波与零指令线（Zero Command Line, ZCL）贴合，代表为维持SC无需增加指令G值。

图D-4中的山峰最终会穿越ZCL，代表为了维持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。如图中＋1G线和＋2G线所示。飞机飞越山顶后，山背面的地形会进入负值区域，代表为维持SC需要指令下降。

间距监控区域是飞机前方一片由地形跟随计算机监控的区域。任何进入该区域的物体都会使地形跟随计算机生成拉升指令。

正G值限制为固定的2G增量，负G值限制则与机组选中的动作幅度有关。在剧烈幅度下，系统可提供最大为当前G－0.9的下降指令，柔和幅度则为当前G－0.45，所以柔和幅度的俯冲指令比剧烈幅度更和缓。图D-5分别显示了柔和与剧烈幅度的飞行路径。此外，无论选中哪种动作幅度，系统只会指令最大12°的低头。

指令线模型的“形状”随空速、SC与选中动作幅度的不同而变化，换言之，它是动态的。

地形跟随指令通道

地形跟随计算机保存扫描中所有行的地形信息，但不是所有信息都对产生地形跟随指令不可或缺。只有飞行路径上的地形才需要爬升或下降指令。为防止飞机飞行路径两侧的地形产生不必要的升降指令，地形跟随计算机会根据飞机的地面路径投影确定一条“指令通道”。

平飞时，指令通道仅包含中央行，飞机开始转向时，指令通道移向转向方向，囊括进其中部分或所有行。如图D-6所示，囊括进的行数取决于地速与转向率。地形跟随计算机随后根据指令通道的所有行的地形构成来生成指令。

雷达高度计指令

有的时候，如飞跃平坦的水面或盐湖的时候，可能没有地形跟随雷达回波用于产生G值指令。此时“NO TERRAIN”注意将被显示，地形跟随计算机使用雷达高度计高度与SC进行比较来计算所需G值指令

E显（E-Scope）画面

显示地形跟随雷达回波的格式被称为E显。E显页面与对空雷达所用的B显非常相似，但有两大点不同：首先，E显显示距离—俯仰角，而非B显的距离—方位角；其次，E显中的距离标尺是非线性的。F-15E上的E显可显示最大10海里的距离，但前2海里占据了屏幕上将近一半的位置。这种“距离拉伸”提供飞机近处地形的更多细节，因为这一片地形最有可能产生G值指令。

通过画出范例中的回波可帮助理解E显中的回波形状，如图D-7。图中的飞机正以1000英尺离地高度飞行。且正接近一座1000英尺的山丘。假设飞机正在平飞，则地形跟随雷达会扫描相对速度矢量＋10°~－20°的俯仰角。既然飞机与山丘间是平地，我们可以用简单的三角学计算出扫描角度与斜距的对应关系。

在图D-8中，图D-7的点与距离被绘制在E显中，注意点F与点E的距离基本相同，但扫描角度不同，所以E显中会出现一个“尖峰”。如果标出所有回波并连起来，你就能得到图D-8所示的曲线。

地形跟随页面解读

地形跟随页面有数项重要功能，其提供地形跟随系统正常运行的总体置信度检查，使机组能预见俯冲或爬升指令，可探测天气或电子干扰。快速解读它的能力对地形跟随雷达的使用至关重要。此部分将讨论地形跟随页面中的基本元素，以及它们如何与地形回波相关联。

零指令线（Zero Command Line，ZCL）

ZCL代表地形跟随计算机在指令线模型中使用的零G值增量线（图D-9）。

它显示飞机相对SC的飞行位置。如果地面与ZCL贴合，即沿着ZCL从右向左移动，则飞机正处于对应距离的SC上，当前指令G值无需改变。如果地面在ZCL右侧，则飞机过高，反之则过低。ZCL根据SC与地速动态变化（图D-10和图D-11）。

障碍警告线（Obstacle Warning Line, OWL）

此线位于ZCL左侧（图D-12）。它的用处是提醒前方地形需要增加2G才能越过（要记得2G是正常使用地形跟随的最大值）。若合成视频穿过此线，“OBSTACLE AHEAD”语音告警激活，直到飞机爬升，地形回到OWL右侧。

飞机飞行矢量线

此线代表飞机飞行路径（图D-12）。飞机升降时，它会在页面中上下移动，反映飞机动作。它提供飞机与地面的相对关系，就像HUD上的速度矢量符，不过在地形跟随页面中，你还能确定飞行路径在多远的地方会与地面相交。地形跟随爬升以越过高地时，可用飞行矢量线迅速交叉检查，确保地形跟随指令会提供足够地形间距。

TF原始视频位置指示

此指示位于地形跟随页面右上方（图D-13）。标尺中的小球代表输出原始视频的扫描行所处的方位角。平飞时小球居中，指示原始视频来自中间那行。转向时则指示指令通道中的靠外几行。可用原始视频位置指示确认指令通道与领先转向功能正常工作。飞机转向时，小球应同向移动。

俯仰指令与姿态

指引指令与姿态显示位于页面左上方（图D-13）。此处显示人工地平线与地形跟随指引框、自动地形跟随实线、闪烁的ATF线（混合模式）这三者中的一个，取决于模式。小球代表速度矢量相对指引线/框的位置。

最小途中高度（Minimum Altitude Enroute，MEA）

进行地形跟随时，MEA永远显示在E显页面中。MEA值可以设置为400~30000英尺，精确到个位。可使用UFC或通过AFMSS（空军任务支持系统）将其载入MC/DTM。未在点数据子菜单输入MEA值时，MEA清零，地形跟随页面中显示MEA OFF。显示的MEA是当前飞机序列点的MEA。

地形视频

页面中有两种地形视频：合成视频与原始视频。合成视频由地形跟随计算机保存，可最远显示6海里，以全亮度显示。如图D-14，其包括飞行路径投影沿途的地形数据，每秒更新一次，所有地形跟随指令都基于此视频生成。原始视频以半亮度显示，最远显示10海里.原始回波平飞时每1.25秒更新一次。转向时每2.5秒更新一次。可用原始视频检查地形跟随雷达是否正常工作，还可用其探测天气与干扰。原始视频仅来自扫描中的一行，平飞时为中央行，转向时则为外侧行。

在平地上方时，如图D-15所示，回波曲线在左下方陡峭，往右延伸时渐趋平缓。平地的辨认相对简单。只要ZCL贴着视频，飞机就在正确的SC上。

不同地形特征产生不同画面。湖泊、沙丘、雪地或其它低反射性地形在地形跟随页面中偶尔会以无回波区域出现（图D-16）。可注意到，若将视频延伸过无回波区域，可连成一条连续的光滑曲线，与平地类似。

崎岖地形或山丘在视频中表现为尖峰。如果是山丘，尖峰后方还会跟着阴影（空白区域）。山丘后方的地形会在视线的角度上产生回波（图D-17）。山谷在页面中产生阴影，但回波显示在更低更远处。

从实际的角度来看，随着地形改变，地形跟随页面会产生一系列尖峰与阴影，若地面回波、山丘、峡谷或平地贴着ZCL，你就在正确的高度上。如果回波穿过ZCL，预计指令爬升。如果回波在ZCL右侧，预计指令下降。如果回波已穿过ZCL，且正快速靠近OWL，预计回拨穿过OWL时，指令拉升。你可以用速度矢量来确定若一切不动，飞行路径会在哪个点与地面相交。

手动，自动与混合地形跟随

机组可选择使用手动、自动或混合地形跟随来跟随地形跟随雷达指引指令。使用手动地形跟随时，飞行员通过将速度矢量置于手动地形跟随框（MTF框）中央来手动跟随指引指令飞行。使用自动地形跟随时，地形跟随系统与自动驾驶接合，AFCS跟随指引符号飞行。在耦合高度保持与地形跟随模式（混合模式）中，机组指定一个维持的高度（雷达气压都行），直到地形进入地形跟随最小限制，此时自动地形跟随接管，直到越过障碍，飞机随后返回预设雷达或气压高度。

手动地形跟随的使用可在预备和非预备的条件下进行。预备手动提供防故障保护，在系统故障或不安全情况下自动升高，远离地面。非预备手动提供拉升符号，但不会自动爬升。

自动地形跟随时自动拉升保护保持开启，也会自动爬升远离地面。防故障拉升与地形跟随使用将在LAN-6与LAN-7中讨论。

地形跟随雷达界面

显示交叉检查

地形跟随雷达信息显示在HUD、HUD复显、ADI、地形跟随页面上。HUD是使用地形跟随的主要显示。导航红外视频与地形跟随雷达指引指令一起显示，使飞行员得以更好地感知地形跟随环境与地形遮蔽，从而使战术能更灵活。虽然可以使用UFC更改SC，不过，地形跟随页面才是地形跟随参数控制的最佳源，它还能用来帮助辨认地形与地形跟随飞行中所需的飞行路径修正。ADI在HUD姿态信息难以辨别，如从跃升机动中改出时特别有用。

系统接口

地形跟随计算机

地形跟随计算机接收INS、地形跟随雷达、雷达高度计的信息。以确定维持设定间距所需的合适的垂直G值指令。此值在自动地形跟随时用于向AFCS提供G值指令，或在手动地形跟随时提供俯仰指引。

CC/MPDP

CC生成对应指引符号、注意与警告。MPDP驱动显示器，并在手动地形跟随时作为CC控制多路复用总线信息的备份。

FCC允许预备地形跟随（手动或自动）的连接、断开与中断。FCC控制基本CAS作动器与传感器运行，并对进入 AFCS的信号作出回应。这些信号包括地形跟随接合、启用拉升、雷达高度计超控开关位置。此外，FCC还进行监控功能，包括低高度监控（LAM）、飞行路径角度监控（FPAM）与空速监控。FCC还是自动与预备手动地形跟随雷达时拉升指令的源。拉升将在LAN-6中深入讨论。

惯性导航系统（INS）

INS数据必须有效才能正常使用地形跟随。被提供并用作对比的数据有：垂直速率、俯仰姿态与滚转姿态。如果这组数据都无效，则后续的拉升指令将使用AHRS姿态作为参考。

雷达高度计

导航吊舱使用雷达高度计在地形跟随雷达看不见地面时获取高度与距离信息。各个AIU将雷达高度计的信息传到地形跟随计算机与FCC。小于等于500英尺时，两个AIU的数据都必须有效。FCC的地形跟随逻辑与低高度监控系统使用两个AIU中低的那一个。若在SC小于500英尺的情况下，两个高度的差值大于30英尺。此雷达高度被认为无效并导致拉升。

进行手动或自动地形跟随飞行时所使用的信息来自多个子系统，对这些系统如何相连有个大体了解会有帮助。但对 地形跟随原理及E显的显示与辨别的深刻理解，才是安全使用地形跟随的基石。

课后练习

1.         平飞时，8行扫描正常会覆盖左右各____。

a)         10°

b)        15°

c)         20°

d)        30°

2.         地形跟随雷达提供的垂直指引符代表_____。

a)         维持SC所需的G值增量

b)        HUD中飞行矢量的位置

c)         代表OWL线的图像

d)        地形跟随雷达警告的位置

3.         正常使用地形跟随时，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.         正常使用地形跟随时，需要雷达高度计是因为___。

a)         LAWS是唯一使用雷达高度计的系统

b)        地形跟随雷达不提供升降指令时，雷达高度计执行这项功能

c)         雷达高度期要用来计算斜距

d)        其负责特定地形跟随注意

5.         地形跟随雷达领先转向能力。

a)         使用雷达回波而不移动扫描范围

b)        将扫描范围移向转向的方向

c)         与看向转向相同。

d)        仅可由前座用HOTAS控制

6.         根据下图回答问题，图中显示的是哪种地形？

a)         平地

b)        水体

c)         多山

d)        沙漠

7.         根据下图回答问题，图中显示的是哪种地形？

a)      平地

b)      崎岖

c)      多山

d)      多石

8.         根据下图回答问题，飞机___设定间距限制。

a)         高于

b)        低于

c)         处于

9.         根据下图回答问题，图中显示的是哪种地形？

a)      平地

b)      崎岖

c)      多山

d)        无回波

10.     根据下图回答问题，图中显示的是哪种地形？

11.     与柔和幅度相比，剧烈动作幅度产生___的俯冲指令。

a)         更激进

b)        更不激进

c)         不比前者更激进

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