七月流火,蟬噪喧天。
京城像一個巨大的氣氛爐,熱得化不開,彷彿要融化一切。
呂辰站在辦公室窗前,看著遠處軋鋼廠的煙囪,一柱柱白煙直衝天際。
諸葛彪推門進來,手裡拿著一份檔案,臉上帶著即興奮又緊張的神情。
“驚雷設計室那邊來通知了。明天上午,車載火控系統設計論證會,邀請咱們積體電路實驗室參加。”
呂辰接過檔案。
是一份紅頭通知,文號很靠前,措辭正式而剋制。
大意是驚雷設計室承擔的XX式車載火控系統已完成初步方案設計,定於7月21日上午在驚雷設計室設計車間召開方案論證會,特邀紅星工業研究所積體電路實驗室派員參加。
落款處蓋著驚雷設計室的公章,旁邊是李大校和謝凱的簽名。
“邀請咱們參加論證會,這是要給咱們上眼藥,還是真心請教?”
諸葛彪坐下,翹著二郎腿,點了一根菸,吸了一口,慢慢吐出來。
“分家這麼久了,驚雷那邊一直悶頭搞自己的,除了謝凱偶爾回來開個周例會,兩邊基本上各幹各的。這次突然邀請咱們去參加論證會,怕是來者不善。”
呂辰也點了一支菸,搖了搖頭。
“謝師兄不是那種人。他是真心想把事幹好,邀請咱們去,也是想聽聽不同的意見。”
他彈了彈菸灰:“但這確實是考驗,驚雷設計室從積體電路實驗室分出去的,現在人家搞的是車載火控系統,正師級專案,直接對接總裝和科委。咱們要是去了說不出個一二三,丟的不是自己的臉,是整個紅星所的臉。”
諸葛彪把煙掐滅,坐直了身子:“那就得拿出點真東西來,我去找兩個人來商量一下。”
他走出去,不一會兒,就把錢蘭和吳國華請了過來。
“其他人都在忙,咱四個先通通氣,想必宋教授他們也知道怎麼回事。”
呂辰把通知遞給二人傳閱了一遍,大家表情都認真起來。
錢蘭把通知放在桌上:“車載火控系統,這是驚雷的命根子專案。謝凱邀請咱們去論證,說明他對方案有底氣,不怕人挑毛病。但同時也說明,他需要有人幫他查漏補缺。”
吳國華倒是很輕鬆:“火控系統和咱們搞的工業控制,本質上是一回事。都是實時控制,都是感測器-解算-執行閉環。只不過工業控制面對的是電機、閥門,火控面對的是火炮、伺服。底層邏輯是相通的。”
呂辰點了點頭:“所以咱們不是去看熱鬧的,要帶著問題去,帶著建議去。咱們踩過的坑,不能讓他們再踩一遍。”
他看了看錶:“這個火控系統的方案咱們也沒見過,不過國華說的對,道理是相通的,咱們把技術要點過一遍,提前有個預案,誰有想法,明天在會上要說出來。”
四個人在呂辰辦公室裡一直討論到晚上九點多。
錢蘭翻出了驚雷設計室分家時留下的技術資料,吳國華在紙上畫了火控系統的功能框圖,諸葛彪一邊抽菸一邊往框圖裡填技術細節,呂辰負責記錄和提煉。
他們把晶片設計中遇到的教訓,如時序收斂問題、電磁干擾問題、電源波動問題、高溫失效等問題一條一條地列出來,對應到火控系統的可能風險點上。
夜深了,走廊裡很安靜,只有遠處軋鋼廠的機器轟鳴聲隱隱約約地傳過來,像某種巨大的心跳。
呂辰把記錄本合上,看著幾個人。
“明天,咱們不是去挑刺的,是去幫忙的。”
7月22日,早晨七點半,積體電路實驗室參加論證會的人陸續集合,十三個組的組長來了七八個,加上技術骨幹,一共十六七個人。
宋顏教授帶頭,向驚雷設計室出發。
呂辰等人步行,穿越廠區鐵路,從紅星軋鋼廠新廠區南門出去,沿著後牆走三百米,過了6305廠大門就到了,全程十幾分鍾。
驚雷設計室的辦公地點,原是一家國營工廠,因響應三線建設,搬去了西安,留下了這處地方,因緊鄰6305廠,方便流片和管理,被炮兵研究院申請了下來,當成了驚雷設計室的辦公地點,和6305廠用的是一套保衛體系。
灰磚圍牆,鐵柵欄門,門口站著兩名持槍衛兵,荷槍實彈,表情嚴肅。
院子不大,三棟筒子樓,五個半大車間,都是紅磚外牆,方方正正的窗戶,長滿了爬牆虎,院內林木森森,更像是一個有錢人家的莊園。
院子中央豎著一根旗杆,五星紅旗在晨風中獵獵作響。
主樓前,謝凱已經在等著了。
他穿著一身軍裝,肩上扛著營級軍銜的標誌,腰板挺得筆直,整個人看起來比在紅星所時精神了許多。
但走近了看,眼睛下面有一圈青黑,嘴唇也有些乾裂,一看就是熬了好幾個大夜。
“宋教授,呂辰,錢蘭,彪子、國華……。”謝凱迎上來,一一握手,“歡迎,歡迎。”
宋顏握著他的手,點了點頭:“謝凱,聽說你們這個專案進展很快,今天來學習學習。”
“宋教授客氣了。”謝凱側身引路,“走,先到車間看看。”
驚雷設計室的設計車間,是一個改造過的半大車間,面積足有上千平方米。
地面是裝了防靜電的環氧自流平,天花板上的日光燈排成整齊的矩陣,把整個空間照得通明。
靠牆是一排排實驗臺,臺上擺著各種儀器裝置,示波器、訊號源、頻譜儀、萬用表,整整齊齊。
車間中央,擺著一臺墨綠色的機櫃,大約雙開門冰箱大小,鋼板焊接,稜角包鐵皮,正面嵌著一塊單色顯示器,螢幕裡顯示著幾行綠色的字元。
機櫃旁邊,放著一臺火炮伺服機構,銀白色的電機和減速器,旁邊連著一臺示波器和一個穩壓電源。
幾個穿著白大褂的技術員正在機櫃前面忙碌,有的在除錯,有的在記錄資料。
謝凱引著眾人走到機櫃前,轉過身。
“教授、各位,這就是我們正在研發的車載火控系統原理樣機。今天請各位來,不是走過場。是想請各位幫我們看看,方案有沒有漏洞,設計有沒有缺陷,有沒有我們沒想到的地方。”
他頓了頓:“驚雷設計室是從積體電路實驗室分出來的。不管分多久,根都在紅星所。今天各位來了,就是孃家人。有甚麼說甚麼,別客氣。”
宋顏點了點頭,沒說話。
謝凱帶著大家來到機櫃後面的區域,那裡已經坐了十幾個人,一個個腰背挺直。
排頭幾個肩上星星槓槓各不相同,李大校、周鐵山、陸曉蔓等人赫然在列。
呂辰等人進來,李大校站起身為,啪的一下敬了一個軍禮:“歡迎宋教授、積體電路實驗室蒞臨指導!”
宋教授回了一個禮:“李政委,客氣了,互相學習!”
李大校點點頭,引大家入座。
謝凱走到黑板前,拿起粉筆,開始講解。
“我先介紹一下總體方案。”
他在黑板上畫了一個功能框圖,從上到下,從左到右,方方正正。
“車載火控系統的核心任務,是捕捉目標、解算彈道、控制火炮。聽起來簡單,但要求極高。”
他在框圖上畫了幾個箭頭。
“實時性是第一要素,從目標捕捉到火炮擊發,整個流程必須在幾百毫秒內完成。任何延遲,都可能導致脫靶。”
他在“實時性”三個字下面畫了一條橫線。
“我們的方案採用硬實時排程機制,目標跟蹤、彈道解算、火炮伺服是系統的關鍵任務,優先順序最高,可以搶佔非關鍵任務。中斷響應時間控制在微秒級,不依賴通用作業系統。”
“時間敏感的訊號處理和解算,用專用硬體加速,不靠運算核心跑微程式。專用晶片只幹一件事,幹完就交差,不佔用CPU時間。”
車載火控系統,強調實時性是基本操作,臺下眾人認真聽著。
謝凱繼續往下講。
“車載環境極其惡劣,振動、溫度變化、電磁干擾,任何一種都可能導致系統宕機或出錯。因此可靠性,是火控系統的第一生命線。”
“因此我們用三冗餘架構。電源、主控、感測器介面,關鍵模組都有熱備份。主模組出問題,備份模組在毫秒級內接管,系統不停機。”
他在黑板上畫了一個三模組並聯的示意圖。
“我們設計了看門狗電路和自動復位機制,以確保軟體死鎖或硬體異常時,系統自動恢復,不需要人工干預。”
“所有介面電路光電隔離,車間裡強電串擾燒燬晶片的事,我們見多了,車載環境比車間更惡劣,隔離是必須的。”
“電源模組要扛得住車輛發電機的電壓波動,以及電池電壓在啟動時的掉壓問題,因此用寬壓輸入、過流過壓保護。”
臺下有人點頭,有人飛快地記著,筆尖沙沙作響。
“火控系統不是一次性產品,要隨武器平臺升級而改進。”謝凱在黑板上畫了一個模組化的架構圖。“系統按功能拆分為目標探測、火控解算、火炮伺服、人機互動、自檢診斷等獨立模組。模組間用標準匯流排連線,方便替換和升級。”
“彈道模型、濾波演算法等關鍵演算法做成可配置、可更新的韌體,不固化在硬體裡。系統設計支援現場自檢和故障診斷,能快速定位到板卡級甚至晶片級故障。”
他放下粉筆,轉過身。
“裝備的服役週期很長。坦克會用三四十年,火控系統要跟著走三四十年。所以我們計劃設計一套火控專用微指令集,把濾波、預測、解算等核心演算法做成可配置、可更新的微程式。主控晶片預留可程式設計邏輯單元,能在不改板卡的情況下最佳化演算法。”
專用微指令集+可程式設計硬體,支撐幾十年升級。
這個想法很有超前性,臺下安靜了一瞬。
“坦克、裝甲車內部的電磁環境極其惡劣,還有衝擊、振動、高低溫、鹽霧、黴菌,環境適應性必須強。”
謝凱在黑板上寫了幾行字。
“遮蔽關鍵訊號線、差分走線、多層板設計、電源濾波,以確保訊號完整性和電磁相容性。”
“整機防震、防塵、防潮、防鹽霧要加固設計。所有聯結器帶鎖緊裝置,板卡帶加固條。”
“寬溫工作覆蓋-40℃到+85℃。關鍵晶片降額使用,留足餘量。”
“感測器、通訊介面的介面保護,我們加瞬態抑制二極體和濾波電路,防止靜電和浪湧。”
他放下粉筆,看著臺下。
“軍工設計遵循務實原則,不迷戀先進技術,能用、耐用是第一考量。”
他掰著手指頭數。
“核心晶片採用5微米工藝,良率高,可靠性有保障。”
“元器件選用最成熟、有批產基礎的型號,不用實驗室裡的新東西。”
“微程式功能儘可能簡化、聚焦,不堆砌任何與核心任務無關的功能。”
“人機介面絕對簡單直觀,操作步驟極盡簡化,不讓炮手在戰場上翻手冊。”
“系統啟動時間不超過30秒,坦克從靜止到投入戰鬥,不能等計算機慢慢啟動。”
他講完了,轉過身,看著積體電路實驗室的眾人。
“總的一句話,這個火控系統,不是最快的計算機,而是最可靠的戰場夥伴。要穩、要簡、要能扛,更要能持續改進。”
臺下安靜了幾秒。
然後,臺下眾人開始鼓起掌來。
謝凱講完五大設計原則,端起搪瓷缸子喝了一口水:“下面,我彙報‘戰神-1’火控系統的具體技術方案。”
他展開一張A0幅面的系統架構圖,用磁鐵吸在黑板上,拉開一根收音機天線,講解了起來。
“總體架構,採用‘三餘度、雙匯流排、一中心’。”
“三餘度,火控解算、感測器介面、電源管理三個關鍵模組三模冗餘。三通道同時執行,輸出結果三取二表決。任何一通道故障,系統自動隔離、降級執行,不停機。”
“雙匯流排,主匯流排負責實時資料交換,副匯流排負責診斷維護。兩條匯流排物理隔離、電氣隔離。主匯流排失效,副匯流排維持基本通訊。”
“一中心,火控計算機集中控制所有感測器和解算,不搞分散式。”
他翻開第二頁圖紙。
“火控計算機採用‘一主二備三協處理’異構架構。”
“主處理器‘戰芯-1’,5微米工藝,4MHz主頻,16位定點,64條火控專用指令,單週期執行。負責系統排程、任務管理、人機互動。”
“三個協處理器各司其職,協處理器一負責卡爾曼濾波,處理週期2毫秒;協處理器二負責彈道解算,四階龍格-庫塔法,單次解算不超過10毫秒;協處理器三負責伺服控制,PID演算法硬體化,控制週期1毫秒。”
“主處理器排程,三協處理器並行工作。從目標捕獲到火炮調轉到位,全流程不超過300毫秒。”
“儲存系統分三級:暫存器堆零等待;4KB快取記憶體,命中率85%;64KB主存由16顆KL-SRAM組成,帶ECC校驗,單位元糾錯、雙位元報警。主存固化主備雙份火控程式。”
他翻開感測器介面圖紙。
“所有介面光電隔離,隔離電壓2500V。訊號線遮蔽、差分傳輸,抗共模干擾。每路介面獨立故障檢測,訊號丟失檢測、資料校驗、感測器供電監測。任何一路異常,系統自動報警、切換備用或降級。原則:寧可收不到,不可收錯。”
“火炮伺服採用直流力矩電機直驅,無減速器、無傳動間隙。光電編碼器解析度度。三個工作模式,跟蹤模式:自動調轉火炮保持瞄準點;調轉模式:操縱桿手動控制,伺服助力;穩定模式:行進間火炮獨立穩定。四級路面30km/h時速,穩定精度優於0.3密位米距離散佈不超過45厘米。”
“人機互動,7英寸單色CRT,512×512解析度,顯示瞄準線、目標距離、射擊諸元、系統狀態。操縱桿整合鐳射測距和擊發按鈕,12鍵鍵盤用於引數設定和自檢。語音告警關鍵資訊。設計原則:三步操作,一眼看懂。”
他翻開電源管理圖紙。
“車載24V電源波動18V-32V,啟動瞬間可跌至16V。電源模組三冗餘,三個獨立DC-DC變換器,任一可獨立承擔整機供電。專用電源管理晶片實現過壓保護、欠壓鎖定、過流短路保護、溫度監控。超級電容組後備,主電源失效後維持執行30秒,足夠完成最後一次射擊並安全關機。原則:寧可慢,不可死。”
“環境適應性,工作溫度-40℃至85℃,關鍵晶片降額50%;儲存-55℃至125℃;95%溼度無凝露,三防塗覆。抗5g振動、30g衝擊。機櫃整體遮蔽60dB,訊號線遮蔽差分傳輸,電源線加濾波器和瞬態抑制二極體。關鍵訊號三模冗餘三取二表決。”
“可靠性指標MTBF 2000小時,比現役提高一倍。維修性指標MTTR 30分鐘,連級維修、板卡級更換。元器件降額、冗餘設計、硬體看門狗。故障注入測試1000小時。系統模組化為9個獨立板卡,外形統一、聯結器通用。上電自檢10秒覆蓋90%故障,線上自檢每秒一次,故障自動定位到板卡,顯示器提示‘更換XX板’。每塊板卡設電源、執行、故障三色指示燈,關鍵訊號設標準測試點,萬用表可量。”
最後,他翻開軟體架構圖紙。
“軟體分三層,硬體抽象層封裝感測器差異,換裝新裝置只改驅動;基礎服務層為硬實時核心,優先順序搶佔,關鍵任務不被阻塞;應用層含濾波演算法、彈道模型、伺服控制、人機互動。”
“微程式模組化、引數化、可配置。基礎數學庫固化在ROM;彈道模型庫獨立載入升級;故障診斷庫隨使用資料豐富;自檢程式覆蓋所有硬體。雙人複核、交叉驗證,模擬透過後實物驗證,實物透過後上車實測。”
謝凱放下粉筆:“方案講完了。請各位提意見。”
臺下安靜了片刻,然後掌聲響起來。
掌聲很沉、很穩的,像咬合在一起的齒輪。
日光燈照在那些圖紙上。
看著那些密密麻麻的方框和箭頭。
所有人都知道,這個方案,立住了。