Воспоминания инженера-2. Уроки жизни

В 1972г. в соответствии с Решением Военно-промышленной Комиссии (ВПК) при Совете Министров СССР на ЛНПО была возложена разработка некоторых второсте-пенных блоков системы индикации для вновь проектируемого самолёта-истребителя МИГ-29. Головным разработчиком системы индикации для этого самолёта, согласно указанного выше Решения ВПК, было назначено Производственное Объединение ПО «Завод Арсенал» (г. Киев). На первом заседании Совета Главных Конструкторов на ММЗ им. Микояна, посвящённом разработке систем и подсистем для МИГ-29, Головным разработчиком системы индикации была представлена концепция построе-ния системы, которая, в основном, ориентировалась на модернизацию системы индикации самолёта-истребителя МИГ-23. На это совещание представители Объедине-ния «Электроавтоматика» не были приглашены. Между тем, начиная с четвёртого квартала 1972 г. в НИЛ-15 шли интесивные исследования, посвящёные способам технической реализации системы отображения информации для вновь строящихся истребителей в соответствии с изложнной выше концепцией. Полученные результаты исследований стали основой Техического проекта системы отображения информации для самолёта-истребителя, который интенсивно разрабатывался в НИЛ-15. Когда контуры системы и основные её характеристики были определены и обоснованы, руководитель Объединения П. А. Ефимов поручил автору представить предложения Объединения «Электроавтоматика» по созданию системы для разрабатываемого ММЗ им. Микояна новейшего в то время истебителя МИГ-29. В соотвествии с поручением П. А. Ефимова автор приступил к переговорам с разработчиками МИГ-29, в частности с Главным конструктором самолёта Александром Андреевичем Чумаченко, относительно разработки для этого самолёта новой, современной системы отображения информации на основе изложенных выше положений. Хотя первоначально планировалось установка на этом самолёте модифицированного прицела АСП-23, тем не менее А. А. Чумаченко поручил отделу, занимающимся выбором и размещением приборного оборудования, рассмотреть предложение ЛНПО «Электроавтоматика.» В результате участники сове-щания пришли к выводу, что предлагаемая Объединением структура цифровой электронной системы отображения информации соответствует мировому уровню и приемлема для дальнейшей разработки применительно к самолёту-истребителю МИГ-29. Тем самым были заложены основы для участия ЛНПО «Электроавтоматика» в создании этого самолёта. Во второй половине 1973г.на очередном заседании Совета Главных Конструкторов в ММХ им. Микояна, в котором приняли участие В. Д. Суслов и aвтор, по поручению Руководителя Объединения П. А. Ефимова, мною была представлена в виде Технического проекта предлагаемая альтернативная концепция построения системы отображения самолёта МИГ-29. В Техническом проекте были приведены состав системы, предварительные массогабаритные характеристики, описание взаимодействия с бортовой аппаратурой, используя общую шину обмена цифровой информацией, а также информационные возможности системы. Она привле-кла внимание участников Совета, поскольку выгодно отличалась от концепции Головного разработчика: при приемлемых габаритах и массе все компоненты предлагае-мой системы хорошо вписывались в конструкцию самолёта, а её универсальность позволяла в процессе создания самолёта и его испытаний изменять и наращивать визуальную информацию, отображаемую на индикаторах, только за счёт лишь изменения программы ЦВМ, входящей в состав cистемы отображения информации МИГ-29. В результате обсуждения двух представленных концепций предпочтение было отдано предложениям ЛНПО. Это решающим образом повлияло на выбор Головного разработчика навигационно-прицельного комплекса НПК МИГ-29. Им стало также ЛНПО. При составлении Технического Задания на разработку Технического проекта системы отображения информации для самолёта МИГ-29, названной системой единой индикации СЕИ-31, были оговорены требования, предусматривающие частичную реализацию предложенной концепции. Осторожный подход конструкторов самолёта при оценке возможности реализации полномасштабной системы отображения информации в середине 70-х годов обусловил сохранение на приборной доске МИГ-29 ряда основных электромеханических приборов: командно-навигационных приборов, указателей скорости, высоты, вертикальной скорости и др. Малая площадь, занимаемая индикаторами СЕИ-31 на приборной доске, в отличие от варианта, предложенного ПО «Завод Арсенал», позволило без затруднений осуществить стандартное размещение перечисленных приборов. После согласования ТЗ НИО-2 приступил к завершению разработки Технического проекта СЕИ-31. Срок окончания разработки согласно плану-1-й квартал 1974 г. Научно-техническое руководство разработкой проекта было возложено на aвтора. Большое значение для разработки проекта стало согласие руководства ЦКБ ЗОМЗ Л. А. Лапшина и Р. В. Цывкина провести техническую проработку усовершенствованной коллиматорной головки КГ Зрачок-3 на свой риск, без согласования с руководством министерства оборонной промышленности, к которому относился ЗОМЗ. Также было дано согласие на разработку 2-х вариантов коллиматорной головки: с подвижным головным отражателем и двухкомпонентным отражателем. Обязательства ЦКБ ЗОМЗ выполнило в полном объёме и представило свой Технический проект в конце 1973г.

Весной 1974 г. произошло событие, которое могло полностью изменить дальнейший ход разработки СЕИ-31. Тогда у Генерального Конструктора ММЗ им. Микояна Р. А. Белякова состоялось совещание, на котором присутствовали заместители министров авиационной и оборонной промышленности (из уважения к их памяти не называем их имена). От ЛНПО на совещании присутствовали: П. А. Ефимов, А. Л. Этингоф, Е. С. Липин, В. Д. Суслов, М. З. Львовский, от ЛИИ МАП – Е. П. Новодворский и от ПО «Завод Арсенал» – А. П. Борисюк. После обсуждения обоих вариантов построения системы индикации для самолёта МИГ-29 стало абсолютно очевидным преимущество концепции, предложенной ЛНПО. Неожиданно для многих присутствующих на совещании оглашается Решение заместителей министров следующего содержания:

Разработку системы индикации для самолёта МИГ-29 возложить на ПО «Завод Арсенал», а ЛНПО от этой работы освободить.

ЗОМЗ’зу в дальнейшем не выполнять какие-либо заказы для ЛНПО «Электроавтоматика». ЛНПО предписано также передать новому разработчик документацию по ИПП-2–53.

В основе принятого решения были следующие соображения:

Со стороны МОП – учитывая отсталость тематики ПО «Завод Арсенал», переориентировать его на разработку современных электронных индикаторов и устройств для их управления.

Со стороны МАП – перегруженность серийных заводов и, как следствие, отсутствие производственных резервов для серийного производства СЕИ.

П. А. Ефимов резко выступил против принятого решения, расценив его как лишённое всякой логики и противоречащее поставленной цели – созданию для современного самолета системы отображения информации, отвечающей мировым стандартам. Он одновременно указал, что для ПО «Завод Арсенал» потребуется от 6 до 8 лет для освоения новых технологий и приобретения знаний и опыта, необходимых для создания систем, подобных СЕИ-31, в то время как Объединение прошло этот путь и готово немедленно начать разработку этой системы. В настоящее время, заявил П. А. Ефимов Технический проект СЕИ-31, разрабатываемый ЛНПО в соответствии с ТЗ, согласованным с ММЗ им. Микояна, практически на стадии завершения. Предложение М. З. Львовского провести конкурс Технических проектов было отвергнуто, как противоречащее основам планового хозяйства. Более того, заместитель министра авиационной промышленности обратил внимание Павла Алексеевича на недопу-стимость пропаганды капиталистических взглядов: здесь не Америка. Кроме того, он поставил вопрос о целесообразности дальнейшей работы М. З. Львовского в ЛНПО и вообще в МАП. Через какое-то время при случайной встрече, уже после изменения ситуации, он попросил меня забыть этот прискорбный инцидент и предложил свою помощь. По сути он был хорошим человеком, но положение обязывало. Точку зрения ЛНПО безоговорочно поддержал представитель ЛИИ Е. П. Новодворский. Однако, все приведенные аргументы были тогда отвергнуты.

П. А Ефимов глубоко переживал поражение, которое потерпело ЛНПО – первое за всю его историю. Принятое злополучным совещанием решение является по его убеждению грубой ошибкой и неизвестно каким образом оно может быть реализовано в требуемые сроки. Он также выразил уверенность в неизбежности обращения к ЛНПО вновь принять на себя разработку системы. П. А. Ефимов, человек с большим жизненным опытом, понимал, что ситуация, возникшая вокруг разработки СЕИ, неизбежно изменится. Интуиция его не подвела, но об этом ниже. Поэтому, несмотря на принятое решение, П. А. Ефимов дал указание продолжить разработку Технического проекта по СЕИ-31 и завершить его в установленные сроки, что и было выполнено. Утверждённые П. А. Ефимовым и Старшим Представителем Заказчика А. С. Байдаком экземпляры Технического проекта были направлены в ММЗ им. Микояна, ЛИИ МАП, НИИАС, ГК НИИ ВВС, ИКАМ, ЦНИИ-30, а также в Министерство авиапромы-шленности и Управление заказов ВВС.

По прошествии нескольких месяцев ситуация резко изменилась. При подписании графика строительства опытных самолётов МИГ-29, Министр оборонной промышленности C. А. Зверев дезавуировал Решение своих заместителей, признав его ошибочным и неприемлемым, мотивируя своё решение отсутствием у ПО «Завод Арсенал» опыта, научной и технической базы. Одновременно, он обратился к Министру авиационной промышленности В. А. Козакову с просьбой поручить ЛНПО «Элек-троавтоматика» продолжить работы по созданию СЕИ-31. Со своей стороны МОП взяло на себя обязательства разработать и изготовить для ЛНПО необходимые оптические системы, а также срочно поставить авиационным заводам недостающие изделия для комплектования строящихся самолётов. МАП приняло предложения МОП и Объединение приступило к планированию работ, связанных с созданием СЕИ-31. Этому предшествовало дополнительное рассмотрение материалов Технического проекта Комиссией Заказчика (ВВС). Наиболее консервативными членами комиссии, сторон-никами использования системы индикации МИГ-23 для самолёта МИГ-29, был поставлен вопрос о целесообразности перехода на новую концепцию построения систем отображения информации. Однако, твёрдая позиция ведущих военно-исследователь-ских институтов, убеждённых сторонников новой концепции: ИКАМ, ЦНИИ-30, ГК НИИ ВВС, положило конец дискуссиям и Объединение получило Техническое Задание на разработку опытных образцов СЕИ-31. Таким образом, принципиальная позиция Руководителя Объединения П. А. Ефимова и совместные усилия В. Д. Суслова и М. З. Львовского, приведшие к успешному решению трудных научно-технических и организационных проблем, позволили не только добиться желаемой цели, но и высоко поднять престиж ЛНПО – инициатора и проводника новых концепций в области cоздания современного авиационного оборудования.

Индикатор на лобовое стекло ИЛС-31 (СЕИ-31, Нарцисс)

В состав СЕИ входят: Индикатор на лобовое стекло (ИЛС-31), индикатор прямого видения (ИПВ), цифровая вычислительная машина (ЦВМ), генератор символов (ГС), блоки питания (БПН), сопряжения и коммутации (БСК), цифровой обработки (БЦО). ЦВМ и перечисленные после неё блоки располагаются в техническом отсеке самолёта. ИЛС-31, устанавливаемый в верхней центральной части приборной доски, крепится на специальной раме РМ-32, аналогичной раме РМ-2 из состава ИПП-2–53. Рама РМ-32 имеет такие же элементы регулировки, благодаря которым осуществляется юстировка индикатора и его привязка к оси самолёта методом холодной пристрелки с предва-рительным вывешиванием самолёта. ИЛС-31 является вторым поколением индикаторов оптикоэлектронного типа, разработанных ЛНПО. По своим параметрам, схемотех-ническим и технологическим решениям ИЛС-31 превосходит блок индикации ИПП-2–53, и по тому времени соответствовал мировом уровню.

Также как индикатор ИПП-2–53, ИЛС-31 состоит из двух самостоятельных конструктивных узлов: Блока управления проекционной ЭЛТ и коллиматорной оптической головки КГ Зрачок-3М2 (разработанной консрукторским бюро Загорского оптико-механического завода). Узлы имеют встречные фланцы, фиксирующие штыри и отверстия и соединяются с высокой точностью с помощью 4-х болтов. Оптическая схема головки КГ Зрачок-3М2 (Авторы: П. А. Благов, Г. А. Можаров, А. И. Эфрос, М. З. Львовский) отличается от КГ Зрачок-2 тем, что в нём использован светосильный объектив с большим относительным отверстием (1:1,1), а выходной зрачок имеет 120мм (вместо 100мм в КГ Зрачок-2). В головке использован двухкомпонентный отражатель (Авторы: М. З. Львовский, А. И. Эфрос, Р. В. Цывкин). Достоинством двухкомпонентного отражателя является то, что он позволяет только за счёт установки параллельно первому отражателю второго укороченного отражателя (оба отражателя имеют светоделительные покрытия на основе титана с заданным коэффи-циентом отражения) увеличить мгновенное поле зрения в вертикальной плоскости в 1.5 раза. Мгновенное поле зрения головки составляет 17⁰х17⁰ при наблюдении с расстояния 650мм, полное угловое поле – 25⁰. Позже, через несколько лет, в зарубежных авиационных журналах были опубликованы фотографии кабины истребителя F-18 (США), на которых был изображён индикатор с подобным двухкомпонентным отражателем. Это лишний раз подверждает обоснованность и рациональность сделанного выбора. БУ ПЭЛТ содержит: усилители отклонения и подсвета, посредством которых осуществляется управление электронным лучом функциональным способом, схему защиты проекционной ЭЛТ от прожога люминофора, схему автоматической регулировки яркости и схему коррекции электронных и оптических искажений. В качестве проекционной ЭЛТ использована трубка «Куница» (6ЛК7И). Для ее питания БУ ПЭЛТ содержит малогабаритный высоковольтный источник анодного питания на 15кв, он же выдаёт напряжение в 500в для фокусировки. Источник, несмотря на малые габариты, отличается высокой надёжностью благодаря применению высокока-чественных компаундов, заполняемых вакуумным способом, исключающим образо-вание пустот и пузырей, способствующих пробоям. Резервная прицельная сетка в ИЛС-31, также как и механизм её ввода в фокальную плоскость, выполнены аналогично ИПП-2–53. Отличие заключается в форме прицельной сетки, а также в осветительной части, выполненной более рационально.

Несмотря на неоспоримые преимущества, связанные с применением двухком-понентного отражателя, его применение столкнулось с непредвиденными трудностями. По программе лётных испытаний истребителя МИГ-29 был предусмотрен перехват визуально видимой воздушной цели в верхней полусфере. При обнаружении цели лётчик вместо одной, видел две близко расположенные цели, причём одна из них имела несколько меньший контраст. Научный анализ и экпериментальные проверки, проведенные А. И. Эфросом, показали, что источником этого эффекта являются относительно низкие оптические характеристики фонаря кабины. Фонарь МИГ-29 представляет собой триплекс (неорганическое стекло плюс наполнитель) и изготавливается по специальной технологии, которая не предусматривает доводку поверхности до требуемого оптического качества. Именно неровности поверхностей фонаря, вызывающие оптические искажения, и стали причиной образования допол-нительного ложного изображения меньшего контраста. При первоначально выбранных коэффициентах отражения компонентов головного отражателя 0,31–0,34 отношение контрастов основного и ложного изображения составляет 66.5, что вполне достаточно, в случае тёмного предмета, принять второе изображение за реальный объект. Так как перспектив существенного улучшения оптического качества поверхностей фонаря не было, то единственным способом нейтрализции обнаруженного эффекта стало рассчетное изменение коэффициентов отражения компонентов головного отражателя (0.24–для нижнего компонента; 0.36-для верхенего компонента), при котором отношение контрастов между основным и ложным изображениями объекта увели-чивается до 1215, за счет чего ложное изображение практически не создавало помех. Указанные изменения коэффициентов отражения вызвало, соответственно, уменьшение на 2030 яркости изображения символов. Повысить яркость за счёт форсирования ПЭЛТ «Куница» практически было невозможно. С целью улучшения условий наблюдения информации на ярком фоне закабинного пространства aвтор совместно с А. И. Эфросом и Б. А. Виноградовым предложили установить между фонарем кабины и двухкомпонентным отражателем нейтральный светофильтр заданной плотности с механизмом включения. Введение фильтра было согласовано с Заказчиком. При большой внешней освещённости лётчик нажатием с небольшим усилием на рычаг мог установить указанный светофильтр в рабочее (близкое к вертикальному) положение, при котором яркость внешних объектов снижалась, а контраст и наблюдаемость информационных символов соответственно повышались. В нерабочем состоянии светофильтр располагается параллельно верхней стенке корпуса индикатора. Установка светофильтра была одобрена лётным составом и замечания по выявленному недостатку («мала яркость изображения») были сняты. В дальнейшем наличие светофильтра сыграло положительную роль в связи с требованием Заказчика обеспечить отображение на ИЛС-31, наряду с ИПВ, стандартного телевизионного изображения от бортовой телевизионной системы. Установка подобной системы планировалась на одной из модификаций МИГ-29, на которую возлагалась дополнительная функция – работа по земле. Исходя из перспективы реализации поставленной задачи, перед разработчиками стала проблема: каким образом осуществить формирование на фоне телевизионного изображения требуемого объёма символьной информации, если время его росписи превышает время обратного хода луча в кадровой развёртке. Эта проблема была решена благодаря введению между генератором символов и индикатором, работающим в режиме растровой развёртки, управляемых оперативных запоминающих устройств (Авторы: М. З. Львовский, Ю. Г. Галибин, Л. П. Горохов, В. Х. Тресков). Предложенный метод нашёл реальное применение при создании системы индикации для космического корабля многоразoвого использования БУРАН, аналога американского корабля SHUTTLE. Многолетние попытки построения генератора символов для телевизионных индикаторов на основе магнитных сердечников успеха не имели. Благодаря введению в указанную систему генератора символов, позволяющего формировать изображение графической информации функциональным способом, эта проблема также была успешно решена. Достигалось это тем, что сигналы с выхода генератора символов записывались в матрицы оперативной памяти с последующим считыванием этих сигналов посредством пилообразных сигналов телевизионных развёрток и одновре-менным формированием видеосигнала. Предложенный и реализованный метод позво-лил осуществить высококчественную роспись графической информации (символов) на телевизионных индикаторах.

Следует также остановиться ещё на одной возникшей проблеме. При определении точности прицеливания было установлено, что фонарь обладает заметной дисторсией и вносит существенные ошибки при прицеливании с использованием ИЛС-31. А. И. Эфрос, М. З. Львовский и Б. К. Ветчинин (ММЗ им. Микояна), с целью уменьшения дисторсии, предложили изменить конфигурацию поперечного сечения фонаря, представляющего собой две соосные конусные поверхности. Предложение заключалось в том, чтобы сместить оси конусных поверхностей на расчётную величину. Изготовленные в соответствии с этим предложением фонари обладали весьма малой дисторсией: в диапазоне углов 10 от оси симметрии ошибка не превышала 1 угловой минуты, а в остальном диапазоне углов соответствовала заданным допускам. Таким образом, при содействии сотрудников НИО-2 была решена задача, относящаяся непосредственно к конструкции самолёта МИГ-29. Ещё один недостаток был выявлен при лётных испытаниях-это образование яркого блика от солнечных лучей, которые проецируются на ПЭЛТ, а затем отражаются и попадают в поле зрения пилота. Блик, мешающий деятельности пилота, возникает, когда угол между осью самолёта и направлением на солнце составляет 90 10. Этот дефект был полностью устранён путём установки по предложению В. И. Гагулина, М. З. Львовского и Б. А. Виноградова над отражателем бликозащитного козырька.

Индикатор прямого видения ИПВ установлен в правой части приборной доски. Электронно-лучевая трубка в индикаторе для улучшения наблюдаемости формируемого на её экране изображения, несколько развёрнута в сторону пилота. Кроме того, индикатор снабжён светозащитным козырьком. Индикатор прямого видения спроектирован на базе высокояркостной ЭЛТ типа 16ЛК7И с диагональю 16 см и соотношением сторон 4:3. Следует заметить, что в то время отсутствовали ЭЛТ с квадратным экраном нужного размера, то есть альтернативы трубке 16ЛК7И не было. Помимо высококачественного воспроизведения символьной информации, ИПВ обеспечивает также отображение как нестандартного, так и стандартного (625 строк, частота кадров 50гц) растрового изображения с числом градаций не менее 6 при внешней освещённости в кабине 80.000 люкс. Эти показатели достигнуты благодаря наличию в ЭЛТ высококачественного противобликового экрана и упомянутого выше светозащитного козырька. Как и ИЛС-31, ИПВ имеет быстродействующие усилители отклонения луча и подсвета, которые при воспроизведении телевизионного изображе-ния используются соответственно в качестве усилителей кадровой и строчной развёрток и видеоусилителя. В ИПВ размещены высоковольтный источник анодного напряжения на 1516кв, который выдаёт также напряжение в 2.5кв для оптической фокусировки ЭЛТ. Следует также отметить, что ЭЛТ 16ЛК7И имеет в отличие от ПЭЛТ «Куница» смешанную фокусировку: электростатическую и электромагнитную, благодаря чему обеспечивается высокая разрешаемость способность (не менее 600–650 строк в центре).

В процессе разработки ИПВ на первом этапе в соответствии с ТЗ был спроектирован индикатор на базе многоцветной ЭЛТ 16ЛК8Ц, разработанной НИИ «Платан» (г. Фрязино). Эта ЭЛТ относится к классу трубок, известных под названием «пенетрон». Она имеет два типа люминофора: зелёный и красный. При ступенчатом изменении анодного напряжения на 9кв, 12кв и 15кв, расписываемые на экране символы приобретают соответственно красный, жёлтый и зелёные цвета. Поэтому цикл росписи символов, составляющий 20мс при частоте регенерации 50гц, делится на три отрезка времени. В течение каждого из этих отрезков времени на анод ЭЛТ подаётся одно из указанных напряжений. При этом определённая группа символов приобретает соответствующий цвет. Следует заметить, что в отличие от пенетрона, позволяющего воспроизводить фиксированное количество цветов без промежуточных градаций яркости и оттенков, цветные масочные ЭЛТ позволяют отобразить любые цвета видимого спектра и любые многоконтрастные цветные изображения.

Система единой индикации СЕИ-31 самолёта-истребителя МИГ-29

(Без индикатора прямого видения-ИПВ)

Цветовая кодировка, воспроизводимой на экране символьной информации на индикаторах прямого видения (дисплеях), даёт определённый положительный эффект при визуальном считывании. Однако, это справедливо, если при этом обеспечивается выраженный цветовой контраст и достаточная яркость. В действительности, лётные испытания показали, что пенетроны не пригодны для эксплуатации на истребителях, в кабинах которых освещённость достигает более 80.000 люкс. Особенно неудовле-творительно обстояло с красным светом, яркость которого была ниже зелёного в 8–10 раз. Практически при высокой освещённости в кабине считывать всю информацию с экрана было невозможно. Кроме того, для работы пенетрона, в отличие от цветных и монохроматических ЭЛТ, требуется не менее пяти высоковольтных узлов, а в данном случае – высоковольтные источники на 12кв, +3кв, –3кв и два управляемых высоко-вольтных ключа, обеспечивающих формирование трёх анодных напряжений: 9кв, 12кв и 15кв. В результате это привело к резкому усложнению схемы и конструкции индикатора, снижению надёжности и высокой стоимости. По совокупности указанных причин, по согласованию с Генеральным заказчиком – ВВС, пенетрон был заменён на монохроматическую ЭЛТ 16ЛК7И, которая обладает высокими яркостными характе-ристиками и высоким разрешением. Таким образом, все замечания лётного состава были сняты и в дальнейшем, при эксплуатации ИПВ новых замечаний в его адрес не было. Цифровая вычислительная машина ЦВМ-20–6, входящая в состав СЕИ-31, является одной из модификаций универсальной машины ЦВМ-20, разработанной Объединением «Элект-роавтоматика» и выпускаемой серийно Уфимским приборостроительным заво-дом. ЦВМ-20–6 отличается от других модификаций составом унифицированных блоков и программным обеспечением.