Воспоминания инженера-2. Уроки жизни
- -
- 100%
- +
Блок цифровой обработки БЦО обеспечивает запоминание и обработку обзорной информации от локационных станций самолета. Сравнительно низкая частота последо-вательного опроса входных сигналов, реализованная в ЦВМ-20–6, в отдельных случаях вызывала динамическую ошибку, например, при управлении прицельной маркой её установка происходила с запаздыванием, тем самым усложняла процесс управления и снижала точность. Выявленный при лётных испытаниях указанный недостаток, был устранён за счёт того, что опрос канала, по которому передаются текущие данные об угловых параметрах прицельной марки, стал производиться с повышенной частотой.
Генератор символов ГС-31 помимо схемы синхронизации и управления содержит: ПЗУ (полупроводниковое) на 64 символа (буквы, цифры, элементы шкал и др.), генератор дуг и окружностей и электронную схему поворота изображения. Генератор символов ГС-31 представляет собой более современную версию генератора символов ГС-2–53. Для управления генератором символов ГС-31, ЦВМ-20–6 формирует 19-ти разрядный параллельный код, благодаря чему обеспечивается необходимое быстро-действие при передаче всей требуемой информации в течение одного цикла при частоте регенерации изображения 50гц. Разработчиками генераторов символов обеих модификаций для ИПП-2–53 и СЕИ-31 являются К. М. Вайнштейн и Л. В. Белов. Блоки преобразования и сопряжения были разработаны В. Г. Резниковым.
Юрий Георгиевич Галибин
Александр Исаакович Эфрос
Клим Мойшевич Вайнштейн
СЕИ-31 снабжена контрольно-проверочной аппаратурой КПА СЕИ-31, позволяю-щей имитировать входные сигналы СЕИ-31 в цифровой форме. В КПА также входит визир отсчетный ОВ, устанавливаемый на ИЛС и позволяющий измерять угловые параметры изображения непосредственно на борту самолета с точностью до 5. На индикаторах СЕИ-31 (ИЛС-31 и ИПВ) отображается навигационная, пилотажная, прицельная, обзорная и справочная информация в виде различных символов. Перечень параметров, индицируемых СЕИ-31 в различных режимах, а также их вид и расположение в поле зрения ИЛС-31 и на экране ИПВ прошли экспертизу в Институте Космической и Авиационной медицины.
Как было сказано выше, в СЕИ-31 предусмотрено отображение обзорной инфор-мации. Речь в данном случае идёт об отображении информации, поступающей соответственно от радиолокационной станции (РЛС) и тепловизионной системы (ТВС). При работе радиолокационной станции в режиме обзора воздушного пространства и поиска цели, в поле зрения ИЛС-31 и на экране ИПВ воспроизводится регулярный квадратный растр с заданным одинаковым числом строк по горизонтали и числом разложения. В этой развёртке воспроизводится изображение цели в виде короткого штриха. Остановимся на способе отображения зон поиска радиолокационной станции (Авторы: М. З. Львовский и Ю. Г. Галибин). Известно, что зона поиска по азимуту и углу места составляют лишь часть углов обзора, поэтому индикация зоны поиска даёт лётчику важную, опережающую информацию о направлении на цель при её обнаружении. Сущность способа заключается в следующем. Для индикации зоны поиска на экранах индикаторов в нижней и правой его части располагаются две условные шкалы. В нижней части мнемокадра длинная линия обозначает в условном масштабе максимальный угол отклонения антенны РЛС в горизонтальной плоскости, короткий отрезок, индицирующий положение зоны поиска. В вертикальной плоскости зона поиска индицируется в виде короткого вертикального отрезка, перемещающегося относительно зоны обзора по вертикали. Сигналы от объектов, фиксируемые РЛС, записываются в БЦО, откуда информация считывается и воспоизводится на экране растровым способом.
Другим фактором, расширяющим функциональные и информационные возможно-сти системы индикации, является способ повышения яркости ряда символов при воспроизведении телевизионного изображения (Авторы: М. З. Львовский, П. А. Ефимов, Е. А. Карасёв). Сущность способа заключается в использовании времени обратного хода луча в кадровой развёртке телевизионного изображения для управления лучом функциональным способом. При 625-ти строчной развёртке и частоте кадров 50гц это время составляет 2,2мсек. Благодаря этому резко увеличивается яркостной контраст между телевизионным изображением и символами, сформированными функцио-нальным способом. Этот способ был реализован в разработках систем индикации, следующих за СЕИ-31. Особенно он оказался эффективным в тех системах отображения информации, где, помимо достижения яркостного контраста символов на фоне телевизионного изображения, удалось осуществить привязку с высокой точностью символов, включая перекрестие, к телевизионной развёртке. Это способствовало повышению точности наведения при использовании обзорных систем. К этому же ряду факторов, существенно улучшивших информационные и тактические характеристики бортового комплекса, следует отнести метод (Авторы: М. З. Львовский, Ю. Г. Галибин, В. Д. Суслов, Ю. А. Янышев), который был использован в более поздних образцах аппаратуры истребителя МИГ-29. Сущность этого метода заключается в селекции воздушных целей по ряду параметров (дальность до цели, ракурс, скорость сближения и т. д.) и выделении особо опасных, вычислении их текущих угловых координат с учётом прост-ранственного сближения с ними, ориентации головок наведения, захвате целей на подвеске и одновременного пуска ракет «Воздух – воздух». Эта методика была реализована, по меньшей мере, для двух воздушных целей.
Как известно, истребитель МИГ-29 предназначен, в том числе, для ведения ближнего воздушного боя. Вероятный сценарий ближнего воздушного боя предполагает предварительное обнаружение воздушной цели с помощью инструментальных средств: РЛС или ТВС, а по мере сближения переход на визуальный контакт с ней. При этом, учитывая кратковременность воздушного боя, необходимо максимально сократить время перехода от инструментального контакта с целью к визуальному, а также время совмещения с ней прицельной марки. Эти крайне важные задачи решены в СЕИ-31 посредством формирования упреждающей прицельной информации на ИЛС-31 (Авторы: М. З. Львовский, Ю. Г. Галибин). Сущность этого метода заключается в том, что прицельная марка синхронно отслеживает данные РЛС или ТВС о расположении цели в пространстве. В случае, если цель находится за пределами поля зрения ИЛС, то в определенном месте поля зрения индикатора появляется специальный индекс, указывающий направление визуального обнаружения цели. После доворота самолёта в сторону цели и появление её в поле зрения ИЛС, прицельная марка окажется вблизи цели, а в лучшем случае совмещённой с ней, что позволяет летчику начать атаку, предварительно выбрав вид оружия и осуществив дополнительный маневр, опережая противника. Спустя несколько лет в иностранных изданиях появилось сообщение о том, что аналогичная методика применена на последних модификациях самолёта F-15. Это лишний раз подтверждает эффективность реализованного в СЕИ-31 метода, позво-ляющего достичь решающее преимущество над противником.
В период разработки СЕИ-31 по отдельному Техническому Заданию ММЗ им. Микояна Объединением (НИО-2) была разработана малогабаритная кнопка управления КУ-31, предназначенная для установки на ручке управления истребителем МИГ-29. Кнопка пред-назначена для управления прицельной маркой и фиксации момента её совмещения с целью. Согласно ТЗ кнопка должна обеспечить позиционное управление прицельной маркой, т. е. положение марки в поле зрения ИЛС должно определяться углом отклонения рукоятки управления с наконечником от нейтрального положения. Управление кнопкой осуществляется большим пальцем правой руки. Конструкция кнопки (Авторы: М. З. Львовский, В. А. Железнов, В. Д. Суслов, К. А. Леонтьев) основана на применении взаимно перпендикулярных дуг карданного подвеса, в прорезях которых размещена рукоятка управления с наконечником. Последняя кинематически связана с датчиками, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, и микровыключателем, который срабатывает при нажатии на рукоятку. В качестве датчиков сигналов, пропорциональных углам отклонения рукоятки от нейтрального положения, использованы малогабаритные проволочные потенциометры 20мм, отличающиеся высоким разрешением и линейностью (Авторы: В. А. Железнов, М. З. Львовский). Диаметр кнопки составляет 32мм, длина, включая рукоятку с наконечником, – 80мм. В дальнейшем, была разработана кнопка КУ-31М (Авторы: М. З. Львовский и В. А. Железнов), с помощью которой управление прицельной меткой осуществлялось по скорости. Кнопки управления КУ-31 и КУ-31М изготавливались серийно заводом «ТЭМП». Они поставлялись отдельно, т. к. входили в комплектацию самолёта.
Система индикации Нарцисс для самолёта СУ-27
Система индикации Нарцисс является модификацией СЕИ-31 и отличается от неё типом цифровой вычислительной машины и монтажной рамы, на которую устанавливаются электронные блоки. В качестве ЦВМ в комплект системы Нарцисс вместо ЦВМ-20–6 введена ЦВМ-20–51М, обладающая большим объёмом памяти и другой программой. Это обусловлено различными функциями самолётов, другим составом навигационно-прицельного комплекса и большим объёмом решаемых задач. Для обучения летчиков на самолетах-истребителях была разработана модификация СЕИ-31 – СЕИ-31С и модификация Нарцисс-М – Роза, отличающиеся наличием второго индикатора ИПВ, размещенного в кабине инструктора. Инструктор может дублировать на втором ИПВ информацию с ИЛС-31 или ИПВ летчика. Разработчиками модификаций Нарцисс и сопутствующей аппаратуры являются В. И. Кощеев и В. Я. Яцевич. Что касается программного обеспечения для ЦВМ-20–6 и ЦВМ-20–51М, входящих в различные системы отображения информации, то её разработкой в НИО-2 занималась специальная лаборатория, которой руководил в течение ряда лет талантливый специа-лист, прекрасный организатор, рано ушедший из жизни, Сергей Васильевич Макатров.
Серийное производство систем индикации СЕИ-31 и Нарцисс осуществлялись соответственно Смоленским приборостроительным заводом и Чебоксарским приборо-строительным заводом. По соглашению между заводами один из них изготавливал и поставлял другому индикаторы прямого видения ИПВ. Оба завода отличаются высокой технической и технологической культурой, ритмичностью работы, а их продукция славилась высоким качеством и надежностью. Большая заслуга в организации серий-ного производства, доводке серийных изделий до требуемой кондиции, успешном прохождении ими всех испытаний: стендовых, заводских и государственных, принадлежит В. Д. Суслову. Его большой опыт, бескомпромиссность в отношении выполнения требований ТЗ и военных стандартов, умение непосредственно на заводах принимать сложные и ответственные решения, направленные на улучшение параметров изделий, обеспечили высокую репутацию систем СЕИ-31 и Нарцисс при эксплуатации их в строевых частях ВВС.
Индикаторы СЕИ-31 (ИЛС-31 и ИПВ-справа) на приборной доске истребителя МИГ-29.
Другие серийно выпускаемые изделия, разработанные НИО-2
Система индикации СЕИ-31 стала базовой при создании аналогичных систем для новых боевых вертолётов и истребителей, прошедших модернизацию. Среди них Лотос, Резеда, Ранет. По требованию заказчика в комплектацию систем Резеда и Ранет, содержащих ИЛС-31 и ЦВМ-20–6, вместо ИПВ и ГС-31 введены соответствено телевизионный дисплей ИТ-23МВ и телевизионный генератор символов ГСТ. Разрабо-тку систем вели Б. М. Шендерович, К. М. Вайнштейн, Л. В. Белов, В. И. Соколов и В. П. Якубовский.
При создании встроенного в оптический прицел Имитатора процесса наведения, пуска и сопровождения управляемой ракеты «воздух-земля» боевого вертолёта МИ-24 были применены идеи и методы их реализации, разработанные в НИО-2. Имитатор визуально точно воспроизводил весь процесс наведения ракеты и поражения цели. Разработка и широкое внедрение имитатора резко повысило профессиональность экипажа боевого вёртолёта и одновременно дало огромную экономию за счёт сокра-щения числа ракет, используемых для обучения и поддержания навыков по их наведению и пуску. Эти навыки использовались в реальных боевых условиях и подтвердили исключительно высокую результативность. Разработанный НИО-2 имита-тор был освоен промышленностью и выпускался несколько лет.
По Главам Шесть и Семь можно сделать следующие выводы:
1. Создание современной для того времени полностью компьютизированной электронной системы индикации СЕИ-31 для истребителя четвёртого поколения, каковым являлся истребитель МИГ-29, свидельствовало о революционном переходе к новым технологиям, позволившим обеспечить лётчика необходимой информацией для успешного выполнения всех пилотажно-навигационных и тактичиских задач. Одновременно резко повысилась безопасность, что являлось одной из важных целей разработки СЕИ-31. Разработка СЕИ-31 велась под научным руководством автора.
2. Достигнутые высокие характеристики СЕИ-31, и, соответственно, существенное повы-шение тактических возможностей истребителя МИГ-29, привели к созданию на её базе многочисленных модификаций, таких как система Нарцисс для истребителя СУ-27, а также систем Лотос, Резеда, Ранет для боевых вертолётов. Это является признанием успешности разработки базовой системы СЕИ-31
3. Все, кто участвовал в создании СЕИ-31 и его модификаций, заслуживают самого высокого признания и уважения. Особенно это относится, к тем, от которых зависело решение наиболее трудных, фундаментальных проблем. Было-бы справедливым ещё раз назвать их имена: Ю. Г. Галибин, А. И. Эфрос, К. М. Вайнштейн, Л. В. Белов, В. Г. Резников, В. А. Сысоев, Б. А. Виноградов, Ф. Д. Жаржавский, В. А. Железнов, Л. П. Горохов, В. И. Кащеев, Е. Е. Хныкин, A. Е. Сесин, а также Р. В. Цывкин, П. А. Благов, Г. А. Можаров, Л. И. Лесман (ЗОМЗ) и Б. К. Ветчинин (ММЗ им. Микояна).
4. Тысячи серийно выпущенных систем СЕИ-31 и Нарцисс, установленных на истребителях МИГ-29 и СУ-27, по-прежнему стоящих на вооружении России и десятка стран Европы, Азии и Африки, подтверждают высокое качество разработанных систем и их информативность. СЕИ-31 и Нарцисс являются одними из лучших разработок ЛНПО, что общепризнано. Они являются гордостью Объединения и главного разработчика НИЛ-15 и НИО-2.
5. В трудные времена начала 90-х, неизменные востребованные системы СЕИ-31 и Нарцисс, их производство на серийных заводах, комплексная наладка систем в ЛНПО «Электро-автоматика» и поставка их самолётостроительным заводам, позволили сохранить и расши-рить коллективы Объединения и серийных заводов, а также и способствовали дальнейшему их развитию и процветанию.
Участники создания систем отображения информации для самолётов и вертолётов и внедрения в серийное производств
Владимир Иванович Кащеев
Иван Фёдорович Пухтенко
Борис Андреевич Виноградов
Лев Петрович Горохов
Борис Мойсеевич Шендерович
Юрий Александрович Бусагин
Роман Вульфович Цывкин
Григорий Александрович Можаров
Павел Андреевич Благов
Лариса Ивановна Лесман
Глава восьмая
Системы отображения информации крокус и эдельвейс
Разработка концептуальных основ систем отображения информации 3-го поколения была завершена в 1982г. Имевшиеся в то время достоверные сведения, свидетель-ствовали о начале реализации на основе новых технологий полномасштабных элект-ронно-цифровых систем отображения информации как в военной, так и в гражданской авиации. В военной авиации подобные системы были установлены на самолётах F-18, F-16 С/D, F-15E, поступивших на вооружение ВВС США в течение 80-х годов. Аналогичная концепция была принята при создании современных отечественных систем отображения информации КРОКУС и ЭДЕЛЬВЕЙС соответственно для модернизированных боевых самолётов МИГ-29М и СУ-27М.
Планировалось, что оба эти самолёта в отличие от предыдущих моделей будут иметь существенно более широкий диапазон применения, оснащены современными систе-мами обзора, включая низкоуровневые. Поэтому, помимо общих требований, предъяв-ляемых к этим системам, особо жёсткие требования были предъявлены к качеству отображения растрового, многоградационного изображения при работе с телеви-зионной, тепловизионной и другими системами обзора. В 1984г. под научным руково-дством автора были начаты рабочее проектирование указанных систем отображения информации, а в 1988г. – комплексные стендовые и лётные испытания опытных образцов системы Крокус. Одновременно, в Институте космической и авиационной медицины были начаты работы по сертификации этой системы на основе методов инженерной психологии и эргономики, с привлечением лётчиков испытателей и лётчиков строевых частей ВВС.
Система КРОКУС, разработкой которой руководили автор и Ю. Г. Галибин, состоит из: коллиматорного индикатора (КАИ-1), электронно-лучевой индикатора (ЭЛИ), цифровой вычислительной машины (ЦВМ80) блока формирования символов (БФС-85 –2 блока) и блока коммутации (БК). Система ЭДЕЛЬВЕЙС отличается от системы КРОКУС наличием в её составе трёх электронно-лучевых индикаторов ЭЛИ. Перед тем как перейти к описанию отдельных компонентов систем и событий, связанных с их разработкой, необходимо остановиться на нескольких важных моментах:
Электронно-лучевые индикаторы ЭЛИ снабжёны 20 идентичными кнопками и поэтому требования к способности реконфигурации системы КРОКУС реализованы полностью. Т. е. в случае выхода из строя одного из индикаторов, его функции может выполнить второй. Причём, не только за счёт отображения требуемой информации, но и за счёт того, что кнопки, расположенные по периметру индикатора приобретают функции, присущие кнопкам вышедшего из строя индикатора. Это достигается тем, что функции данной кнопки определяется надписью на экране индикатора, которая располагается напротив этой кнопки. При изменении функции индикатора программа управления системой изменяет надписи напротив каждой кнопки. Следует добавить, что расположение кнопок по периметру индикаторов позволяет сократить число пультов управления, находящиеся обычно на приборной доске или на боковых панелях. В последнем случае, лётчику не требуется поворачивать голову в сторону бокового пульта.
Для повышения структурной и аппаратурной надёжности системы отображения информации блоки БФС-85 выполнены взаимозаменяемыми. При отказе одного блока его функции может взять на себя второй БФС.
Все блоки системы снабжены внутренним автоматическим контролем с глубиной охвата более 95 схемы.
Система КРОКУС является первой системой индикации, обслуживание которой может производиться без специальной КПА, что существенно повышает эксплуата-ционные характеристики системы.
Коллиматорный авиационный индикатор КАИ-1, подобно ИЛС-31, состоит из двух частей: блока управления проекционной ЭЛТ (БУ ПЭЛТ) и коллиматорной головки (КГ ЗР-4).
Блок управления БУ ПЭЛТ первоначально был спроектирован на базе проекционной ЭЛТ «Латекс», разработанной НИИ «Платан». ПЭЛТ «Латекс» имела керамическую колбу и экран из лейкосапфира и относилась к классу сверхяркостных проекционных ЭЛТ. Однако высокая стоимость и низкая надёжность привели к замене её проекционной ЭЛТ «Кома» разработанной Московским электроламповым заводом (МЭЛЗ). Подробные материалы об этих проекционных ЭЛТ приведены ниже. БУ ПЭЛТ содержит все традиционные элементы управления, однако по своим параметрам превосходит аналогичный блок ИЛС-31. Так, усилители отклонения и подсвета благодаря своим частотным характеристикам (соответственно 750кгц и 7мгц) обеспечивают весьма высокое качество воспроизведения телевизионного изображения. В качестве низковольтных источников питания в КАИ-1 использованы малогабаритные стабилизаторы напряжения. Мощные источники питания усилителей отклонения (80–100в) выполнены на экономичных схемах с применением современных полупро-водниковых элементов. Высоковольтный источник питания (ВИП), представляющий собой стабилизатор напряжения, выполнен в меньших габаритах, чем аналогичный источник в ИЛС-31 (в 1.5 раза), на современной элементной базе с применением полупроводниковых умножителей, а также малогабаритных мегаомных резисторов. Ваккуумная заливка высококачественным компаундом обеспечивает высокую надёжность ВИП во всём диапазоне эксплуатации КАИ. В отличие от ИЛС-31, где для проекционной ЭЛТ «Куница» использована катушка отклонения собственной разработки, в КАИ-1 для ЭЛТ «Кома» применена катушка отклонения, специально разработанная Институтом электронных компонентов (г. Вильно), отличающаяся экономичностью. Эта катушка позволила снизить потребление мощности усилителями отклонения на 25–30. Значительное превосходство БУ ПЭЛТ КАИ-1 по всем параметрам над БУ ПЭЛТ ИЛС-31 является следствием не только прогресса в разработке элементной базы, но и результатом многолетных исследований в области создания более совершенных схем управления ЭЛТ, проводившихся в НИО-2. При изготовлении электронных плат для электронных блоков и КАИ использована современная технология сквозной металлизации.
Коллиматорная головка КГ ЗР-4, разработанная Загорским оптико-механическим заво-дом, является дальнейшим развитием коллиматорных головок серии КГ, отличающимися неизменной стандартной компоновкой и способом сопряжения с БУ ПЭЛТ. Главными достоинствам КГ ЗР-4 по сравнению с КГ Зрачок – 3М2 являются: большее относительное отверстие и мгновенное поле зрения, меньшие оптические ошибки, наличие дополнительного оптического канала для формирования неподвижной прицельной сетки и высокая точность координатной привязки оптической оси к опорным плоскостям корпуса коллиматорной головки. Наличие в КГ ЗР-4 встроенного в оптическую систему дополнительного канала прицельной сетки (Авторы: М. З. Львовский, А. И. Эфрос, Р. В. Цывкин) полностью изменило методику юстировки КАИ-1, обеспечило практически 100 взаимозаменяемость индикаторов на самолёте без повторного проведения трудоёмких операций по вывешиванию самолёта и холодной пристрелки. Подобные операции неизбежны при замене на борту самолёта индикатора ИЛС-31. Оптическая схема коллиматорной головки КГ ЗР-4 (Авторы П. А. Благов, Г. А. Можаров, А. И. Эфрос, М. З. Львовский) содержит объектив с входящим в него светоделительным блоком, промежуточное зеркало для излома оптической оси на 90, двухкомпонентный отражатель, трафарет прицельной сетки, осветитель. Коэффициент отражения светоделительного блока составляет 10 . Мощность галогенной лампы оптического канала прицельной сетки – 40вт. Конструкция головки предусматривает вторую резервную лампу. Точность координатной привязки оптических осей основного и дополнительного канала 11.5.
Основные данные коллиматорной головки:
Диаметр выходной линзы 128мм.
Полное поле зрения 2=25.
Мгновенное поле зрения (650мм) 2мгн= 18х18.
Угловой размер прицельной сетки 11.
Параллакс в центре 1.
Параллакс на краю 3.
Дисторсия на краю поля 3.
Масса 12кг.
Как уже указывалось, при замене ИЛС-31, из-за разброса положения прицельной сетки относительно корпуса индикатора, достигающего величины до 10 угловых минут, требуется проведение трудоёмких работ по выставке прибора на самолёте для согласования его отсчётной оси с осью пушки. В КАИ-1, в связи с прецизионной привязкой оптических осей основного и дополнительного канала к корпусу прибора, создаются благоприятные условия для того, чтобы избежать этой трудоёмкой операции, связанной с заменой индикатора на самолёте. КАИ-1, также как и ИЛС-31, устанавливается на регулируемой относительно осей самолёта, раме. Рама снабжена направляющими штырями, а в ответных отверстиях корпуса КАИ установлены эксцентричные втулки. Один из штырей выполнен в виде цилиндрического резьбового зажима с распорным корпусом (цанги), надежно фиксирующим внутреннюю полость втулки в продольном направлении. Такое конструктивное решение (Авторы: Б. К. Ветчинин, Б. А. Виноградов, В. М. Никитин, М. З. Львовский, А. И. Эфрос) позволяет с применением эталонных рам при настройке индикаторов КАИ обеспечить их полную взаимозаменяемость на самолёте. В процессе испытаний КАИ-1 в составе комплексной системы описанное техническое решение полностью подтвердило свою эффектив-ность. Электронно-лучевой индикатор ЭЛИ создан на базе электронно-лучевого прибора (ЭЛП) типа «Литва», имеющего квадратный экран размером 130мм х 130мм. В индикаторе расположены все элементы управления ЭЛП, состав которых аналогичен схеме управления ПЭЛТ КАИ-1. Испытания ЭЛИ показали, что индикатор обеспечивает высокое качество воспроизведения символьной информации и телевизионного изображения. При внешней освещённости 100.000 люкс ЭЛИ обеспечивает воспроиз-ведение не менее 6 градаций яркости и возможность распознавания мелких деталей телевизионного изображения. В конце 80-х годов к серийному освоению ЭЛИ было привлечено Научно-Производственное Объединение «Горизонт», г. Минск, которое произвело модернизацию ЭЛИ.