機(jī)載武器系統(tǒng)是軍用航空器重要的組成子系統(tǒng)之一。機(jī)載武器系統(tǒng)又稱(chēng)航空武器系統(tǒng)，是軍機(jī)航空器上的武器以及相關(guān)裝置等組成的軟、硬件綜合系統(tǒng)，包括機(jī)載火力控制系統(tǒng)、機(jī)載武器和機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)。機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)是軍用航空器和武器之間的紐帶和橋梁，按照機(jī)載武器發(fā)射的特點(diǎn)可以分為機(jī)載懸掛武器發(fā)射系統(tǒng)和機(jī)載隨動(dòng)武器發(fā)射系統(tǒng)[1]。隨著軍用航空器使用環(huán)境、性能的變化和提升，對(duì)機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)的要求和適用性提出了更高的要求，比如能夠在高速、隱身、靈活機(jī)動(dòng)、大過(guò)載和全天候使用[2]。

我國(guó)機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)的研發(fā)走過(guò)了由“跟蹤仿制”向“改進(jìn)研制”到“自主創(chuàng)新”的發(fā)展階段。面對(duì)載機(jī)平臺(tái)和武器彈藥的跨代發(fā)展及全包線發(fā)射使用需要，機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)需要運(yùn)用MBSE的先進(jìn)研發(fā)體系和科學(xué)思路進(jìn)行自主創(chuàng)新，開(kāi)展正向設(shè)計(jì)研發(fā)。通過(guò)利益攸關(guān)者識(shí)別、需求捕獲與運(yùn)行概念設(shè)計(jì)、系統(tǒng)需求分析、功能架構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯分析和系統(tǒng)物理綜合集成、分系統(tǒng)集成試驗(yàn)、系統(tǒng)交聯(lián)試驗(yàn)、全系統(tǒng)模擬與驗(yàn)證等研發(fā)途徑[3]。實(shí)現(xiàn)機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)的高效研發(fā)，滿(mǎn)足載機(jī)和武器彈藥的全天候使用及全包線發(fā)射應(yīng)用，提高作戰(zhàn)效能。

機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)新項(xiàng)目的啟動(dòng)始于用戶(hù)的需求和創(chuàng)新模式應(yīng)用，需求的定義、分析、創(chuàng)新應(yīng)用、管理不僅是項(xiàng)目最早啟動(dòng)和開(kāi)展的工作，而且還貫穿于系統(tǒng)生命周期[4]。需求分析的主要工作就是通過(guò)對(duì)項(xiàng)目利益攸關(guān)者分析、需求的捕獲與分析，梳理出項(xiàng)目的頂層系統(tǒng)需求，并將系統(tǒng)需求根據(jù)不同的功能架構(gòu)逐級(jí)準(zhǔn)確、清晰、無(wú)歧義、可追溯地傳遞和物理實(shí)現(xiàn)。

按照系統(tǒng)工程的分層/級(jí)、邊界劃分、功能獨(dú)立和相互交聯(lián)的工程實(shí)踐與分析應(yīng)用原理，可以將機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)作為一個(gè)整體研究。機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)在地面維護(hù)與保障、機(jī)動(dòng)飛行(含起飛和降落)、空戰(zhàn)使用的3種場(chǎng)景下與載機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)、航電火控、電氣能源、武器彈藥、目標(biāo)、操作人員、地面維護(hù)設(shè)備等密切交聯(lián)，因此利益攸關(guān)者為載機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)、航電火控、電氣能源、武器彈藥、目標(biāo)、操作人員、地面維護(hù)設(shè)備。機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)在地面維護(hù)與保障場(chǎng)景下的用例圖和活動(dòng)圖分別見(jiàn)圖1和圖2。按照不同使用場(chǎng)景的操作應(yīng)用和交聯(lián)關(guān)系，可以完成其他類(lèi)似場(chǎng)景下的用例圖與活動(dòng)圖。

 圖1和圖2分別給出了機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)在地面維護(hù)與保障場(chǎng)景下的用例圖和活動(dòng)圖。按照類(lèi)似的方法和思路，可以完成機(jī)動(dòng)飛行及空戰(zhàn)使用場(chǎng)景下的用例圖和活動(dòng)圖，即可全面地梳理在不同使用場(chǎng)景下，機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)與不同利益攸關(guān)者的需求，運(yùn)用需求分析軟件工具可完成系統(tǒng)需求分析，并經(jīng)過(guò)討論確認(rèn)、評(píng)審、發(fā)布形成系統(tǒng)需求規(guī)范、文檔等設(shè)計(jì)文件。需求分析階段形成的設(shè)計(jì)文件將在功能分析中分配、傳遞給不同的獨(dú)立功能單元來(lái)承載，以物理實(shí)現(xiàn)和滿(mǎn)足頂層需求，達(dá)到MBSE與工程應(yīng)用結(jié)合和逐級(jí)傳遞需求與工程實(shí)施。

功能分析的意義是形成能夠描述系統(tǒng)功能和其之間相互關(guān)系的一系列模型元素[5]，可通過(guò)活動(dòng)圖、順序圖和狀態(tài)圖來(lái)展現(xiàn)，由不同的分析側(cè)重面對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行分析?；顒?dòng)圖本質(zhì)是一種流程圖，給出了系統(tǒng)功能流的活動(dòng)邏輯關(guān)系，即完成某項(xiàng)系統(tǒng)功能，需要按照一定的控制流執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令與動(dòng)作，進(jìn)一步分析能夠?yàn)橄到y(tǒng)功能接口定義與邏輯控制算法提供設(shè)計(jì)支撐。順序圖又稱(chēng)時(shí)序圖或序列圖，其描述并定義操作、不同功能間的信息發(fā)送和接收的時(shí)間交互關(guān)系。狀態(tài)圖又稱(chēng)狀態(tài)機(jī)，主要用于描述一個(gè)對(duì)象在其生命周期內(nèi)的動(dòng)作行為，將活動(dòng)圖和順序圖的信息匯集在一起，可以展現(xiàn)融合系統(tǒng)狀態(tài)的背景及不同優(yōu)先級(jí)外界激勵(lì)產(chǎn)生的系統(tǒng)行為[6]。

系統(tǒng)功能分析的焦點(diǎn)是將功能性的、表現(xiàn)的、接口的以及其他的需求翻譯成系統(tǒng)功能的清晰描述，并用來(lái)指導(dǎo)后續(xù)的設(shè)計(jì)集成與綜合。針對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)功能分析和分解，對(duì)需求進(jìn)行傳遞與功能實(shí)現(xiàn)分配，形成具備一定功能和可執(zhí)行的功能分析模型。機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)其在作戰(zhàn)中使用的主要功能是綜合多任務(wù)管理與控制、探測(cè)目標(biāo)、跟蹤目標(biāo)、武器發(fā)控、攻擊目標(biāo)。圖3—5分別給出了機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)空戰(zhàn)活動(dòng)圖、順序圖和狀態(tài)圖。運(yùn)用同樣的方法可以分析系統(tǒng)在地面維護(hù)與保障和機(jī)動(dòng)飛行場(chǎng)景的主要功能，即可按照分析的幾種運(yùn)行場(chǎng)景，全面地分析機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)在不同場(chǎng)景下的系統(tǒng)功能分析，完成系統(tǒng)功能分析。

功能分析的主要工作是針對(duì)需求分析，通過(guò)不同的功能描述和相互之間的交聯(lián)分析，提出能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)需求的功能架構(gòu)和系統(tǒng)功能集，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合時(shí)按照一定的原則或依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)功能集評(píng)審，確定某種優(yōu)選的架構(gòu)并進(jìn)行分配和工程實(shí)現(xiàn)[7]。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合主要是依據(jù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行分析，并將功能分解、定義、分配到相關(guān)的部件、組件和子系統(tǒng)中，完成功能分析向承載軟硬件的傳遞與分配。將系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)通過(guò)綜合與分配，轉(zhuǎn)換為部件、組件和子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入與技術(shù)指標(biāo)要求，包括系統(tǒng)可靠性、維修性和測(cè)試性等指標(biāo)[8]。系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合階段，在一定要求的限制條件下，對(duì)能夠滿(mǎn)足需求的功能架構(gòu)進(jìn)行權(quán)衡和優(yōu)選，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一個(gè)最優(yōu)的架構(gòu)。

機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)主要用于機(jī)載武器與航空器的連接、運(yùn)載、發(fā)射和投放，并根據(jù)作戰(zhàn)應(yīng)用按照合適的時(shí)機(jī)、準(zhǔn)確的方向、要求的精度、持續(xù)的時(shí)間和一定的密度發(fā)射導(dǎo)彈、火箭彈和彈藥等武器，攻擊毀傷目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)攻擊與防御，完成既定作戰(zhàn)任務(wù)。

機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)按照主要功能，可劃分為控制器、傳動(dòng)/作動(dòng)子系統(tǒng)、武器運(yùn)用子系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)總體等?？刂破髦饕糜诮邮蛰d機(jī)指令與收入信息，并通過(guò)實(shí)時(shí)綜合任務(wù)管理調(diào)度、邏輯時(shí)序控制，生成機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)的子系統(tǒng)、部件的指令與輸入信息、控制執(zhí)行部件等，用于執(zhí)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，如電機(jī)旋轉(zhuǎn)、閥的開(kāi)關(guān)、直線作動(dòng)和制動(dòng)/解鎖等；傳動(dòng)/作動(dòng)子系統(tǒng)是執(zhí)行部件，按照一定的參數(shù)(如速度、加速度、時(shí)間)傳遞動(dòng)力、能量和物理參數(shù)信息檢測(cè)；武器運(yùn)用子系統(tǒng)主要是對(duì)武器發(fā)射引起的振動(dòng)、沖擊等進(jìn)行的抑制、防護(hù)，減小武器發(fā)射對(duì)結(jié)構(gòu)件和載機(jī)引起的不利影響；結(jié)構(gòu)總體主要用是按照一定的空間要求、布局形式、組合關(guān)系和體積質(zhì)量等特性承載各個(gè)子系統(tǒng)/部件，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合集成；武器主要包括槍炮、導(dǎo)彈等，用于打擊、毀傷目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)。圖6是機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合的BDD塊定義圖，描述系統(tǒng)邏輯架構(gòu)組成。

圖7是系統(tǒng)工程中的V模型[3]。在V模型的左側(cè)，通過(guò)需求和功能分析、系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、建模仿真工具，及MBSE方法、思路的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，在機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)的應(yīng)用已有實(shí)踐。數(shù)字化的仿真試驗(yàn)和迭代分析在分系統(tǒng)、部件級(jí)開(kāi)展研究和應(yīng)用。需要構(gòu)建由機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)與載機(jī)、武器彈藥和目標(biāo)形成的大閉環(huán)人-機(jī)-瞄-射數(shù)字化仿真試驗(yàn)，以充分地對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化仿真試驗(yàn)、分析和挖掘利益攸關(guān)者的需求，支撐新技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用、新系統(tǒng)研發(fā)和系統(tǒng)綜合與集成，更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。 

機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)的研發(fā)正在由“改進(jìn)研制”向“自主創(chuàng)新”的發(fā)展。新產(chǎn)品研發(fā)、新材料應(yīng)用、新技術(shù)驗(yàn)證，不僅需要數(shù)字化的仿真和試驗(yàn)手段，還需要通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)、部件/子系統(tǒng)的物理試驗(yàn)與驗(yàn)證，對(duì)部件/子系統(tǒng)的技術(shù)性能及功能進(jìn)行確認(rèn)、迭代優(yōu)化和驗(yàn)證測(cè)試；因此，虛擬與實(shí)物結(jié)合的快速交互驗(yàn)證是V模型右側(cè)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行的核心，需要加快推進(jìn)和組織實(shí)施半實(shí)物及實(shí)物試驗(yàn)與驗(yàn)證建設(shè)。

模型庫(kù)是系統(tǒng)工程V模型左側(cè)需求分析、功能分析和系統(tǒng)綜合等不同階段的重要輸出。系統(tǒng)工程V模型在重新構(gòu)建循環(huán)迭代過(guò)程中引入模型庫(kù)時(shí)，形成的不同模型在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證與測(cè)試后，模型庫(kù)實(shí)際就成為MBSE的知識(shí)庫(kù)。在不同的工程項(xiàng)目中得到確認(rèn)、試驗(yàn)驗(yàn)證、模擬驗(yàn)證、性能穩(wěn)定的模型，通過(guò)評(píng)審并被允許發(fā)布入庫(kù)，可以為相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員重復(fù)使用模型、借鑒已有專(zhuān)業(yè)知識(shí)、迭代創(chuàng)新設(shè)計(jì)、提高研發(fā)效率、縮短研發(fā)周期、降低成本起到至關(guān)重要的作用。

對(duì)于發(fā)布入庫(kù)模型的質(zhì)量評(píng)估、內(nèi)容要求、格式版本、約束條件、交聯(lián)信息、適用范圍和特征參數(shù)等需要通過(guò)一定的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限制和管理，以達(dá)到描述專(zhuān)業(yè)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、完整的一致性，便于不同專(zhuān)業(yè)人員使用和知識(shí)的獲取與繼承應(yīng)用。

基于模型的系統(tǒng)工程已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用，國(guó)外波音、空客、洛克希德-馬丁、歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)等企業(yè)已經(jīng)在航空航天裝備研發(fā)中應(yīng)用。在機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)由“改進(jìn)研制”向“自主創(chuàng)新”發(fā)展的過(guò)程中，正向設(shè)計(jì)需要基于模型的系統(tǒng)工程支持研發(fā)，積極地開(kāi)展利益攸關(guān)者識(shí)別與分析、需求捕獲與分析、數(shù)字化建模與仿真、系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與集成、部件/子系統(tǒng)驗(yàn)證和系統(tǒng)驗(yàn)證。按照模型在環(huán)、軟件在環(huán)、硬件在環(huán)、物理在環(huán)的MBSE研發(fā)流程進(jìn)行機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)研究，將極大地縮短研發(fā)周期，降低風(fēng)險(xiǎn)和成本，提高研發(fā)效率，對(duì)復(fù)雜機(jī)載武器發(fā)射系統(tǒng)項(xiàng)目的研發(fā)有實(shí)際價(jià)值和工程意義。

內(nèi)容以原文為準(zhǔn)