Истребители. Поколение Next: часть 3. Шаг к интеллекту
Истребители. Поколение Next: часть 3. Шаг к интеллекту
В.З: Мы долго и, надеюсь, не слишком занудно рассматривали разные типы антенн. И лишний раз убедились, что сделать цифровую или даже радиооптическую решётку - это вовсе не всё: сама по себе даже очень хорошая антенна работать будет немногим лучше классического одноточечного зеркала с механическим сканированием.
Фандор: В целом с мыслью соглашусь - но всё же недооценивать гибкость концепции ФАР не следует. Это скачок на следующий эволютивный уровень, приносящий много важных дивидендов. И, главное, открывающий широкие ворота для последующей эволюции.
В.З: Главное - придумать и зашить в железо "правильные" алгоритмы обработки сигнала. А тут физики и математики гораздо больше, чем электроники. На том же Рэпторе может и прекрасная РЛС, но по земле она не работает, в режиме огибания местности (это когда самолёт летит на минимальной высоте, огибая препятствия, чтобы вражеские локаторы не засекли), тоже, да и возможности работы по самолётам... гм... сомнительны. Даже удивительно: ну есть же в США и наземные РЛС, и астрономы в том же НАСА успешно работают, почему некому было сделать?
Фандор: а я не ломаю над этим голову - "ну, не шмогла я, не шмогла". Для нас это только лучше. Ну, и заодно показывает, что в целом эволюция тут даётся отнюдь не просто - нужны огромные интеллектуальные усилия для освоения новых концептуальных возможностей в полной мере.
В.З: С математикой понятно.
Фандор: Ой ли? Тут я вангую - такие вкусняшки ещё не испечены...
В.З: А есть ли перспективы развития у антенного "железа"? Оказывается, есть. В первой части мы рассказали о метаматериалах, то есть, таких материалах, свойства которых зависят от их микроструктуры, формируемой тонкими технологиями. А ведь они уже применяются не столько для гипотетических "плащей-невидимок", сколько для самых разных современных антенн! Теперь антенны можно делать печатными, миниатюрными, избежав "проклятия" четверти или половины длины волны, да ещё и широкополосными и узконаправленными.
Источник фото
Для неспециалистов - пример из акустики. Все знают, что динамики для "басов" должны быть большими. Но если поставить десяток-другой маленьких динамиков, то такой набор тоже сможет воспроизводить "басы". Это следствие волновых законов, единых и для волны акустической, и для радиоволны.
http://www.myshared.ru/slide/941217/
http://www.slideshare.net/TelecomIdeas/ss-24374070
Фандор: Хе хе... Нанотехнологии - в чистом виде... Привет из Сколкова! Пора уж с должным почтением к этой теме относиться и не считать руководителей страны лохами, занятыми исключительно попилами. Решение о формировании производственного кластера в этом направлении - фундаментальный стратегический ход, результаты которого видны не сразу - но они неизбежны...
В.З.: Но ведь антенна - это ещё не всё. Сделаем небольшой экскурс в историю. На самолётах второго поколения, типа МиГ-21 или Су-9, всё бортовое оборудование было мало связано между собой, и специалисты по службам носили с собой небольшие чемоданчики - контрольные приборы для проверки каждого устройства. У меня в армии, в бытность начальником группы радиолокационного оборудования, имелись в арсенале блоки для проверки РЛС, ответчика "свой-чужой" и диспетчерского ответчика. И всё.
Когда полк перевооружился на третье поколение, МиГ-23, у начальников групп появились спецмашины ЗиЛ-131 с будками, полностью набитыми контрольной аппаратурой. "Аж рессоры у машины прогибаются", как говорил мой преемник. Настолько усложнилась техника. Тем не менее, на первых порах технари часто не могли определиться - чья же это неисправность? То ли у локаторщиков, то ли у оружейников, то ли у спецов-прибористов. Всё связано, не работает в каком-то режиме РЛС, но неисправность может быть и не обязательно в ней.
В.З.: Это неизбежный путь, и уже в пятом поколении норовят связать всю аппаратуру в единый комплекс.
Фандор: Вообще-то говоря, интеграция бортового комплекса на системном уровне пришла в авиацию в третьем поколении - когда сам летательный аппарат стал рассматриваться, как часть единого боевого комплекса, предназначенного для выполнения конкретной боевой задачи. Началось это с истребителей-перехватчиков - где функция перехвата цели была автоматизирована вплоть до вывода на рубеж перехвата без участия пилота или же в виде выдачи команд в директорном режиме, когда пилоту нужно было лишь сводить стрелочки на приборах в нужное положение. Су-15 и МиГ-25П - наиболее яркие представители этого поколения.
В дальнейшем эта парадигма применена к фронтовым истребителям и истребителям-бомбардировщикам - МиГ-23, МиГ-27, к которым присоединился Су-17 в поздних модификациях, получавших комплексы, испытанные и отработанные на МиГах. Это поколение вполне уместно назвать 3+.
Интеграция была весьма значительной - к примеру, бортовой комплекс МиГ-27 позволял заложить в навигационную систему координаты пяти целей и производить полёт к ним на автопилоте вплоть до выхода в фазу атаки. Раненый лётчик мог вернуть самолёт на один из трёх аэродромов в автоматическом режиме с выходом на ближний привод и глиссаду до высоты 15 метров.
А уж в четвёртом поколении всё было реально завязано со всем: вспоминаю забавную коллизию - когда мы долго и упорно бодались с шефом по поводу алгоритма выдачи сигнала о достижении минимального запаса топлива в баках МиГ-29. Собственно, камнем преткновения стал алгоритм расчёта - учитывать или нет при подаче сигнализации о достижении предела по топливу (в том числе и «в уши» пилоту) запас для маневра выхода из боя с учётом текущей траектории? Или подать сигнал чуть раньше - рассчитав его по более простому, но надёжному алгоритму?
Ведь от этого сигнала зависит момент выхода из боя - и лишних несколько минут, или даже секунд, могут оказаться решающими и повлиять на конечную боевую эффективность.
В конце концов сошлись на том, что неплохо б узнать, что в этом отношении творит супостат? И я отправился в библиотеку - листать все доступные данные. В одном из описаний F-14 я узрел на схеме прибора указивку: управление индикацией минимального запаса топлива. Но больше ничего - так, что неясно.
Но мы в лучшем в мире истребительном КБ работаем, или где? Я пишу служебную записку в соответствующий отдел: просьба предоставить информацию по следующим вопросам… И пока Служба отрабатывает задание, мы с шефом спор откладываем. Наконец приходит запрошенная информация - на этот раз уже действительно более детальная (о том как и кем она получена - можно и не задумываться, потому-что тс-с…). И мы с шефом получаем шок - интересующая нас фича, это всего лишь кремальера на приборе, механически (!) устанавливающая расчётное значение запаса в баках, по которому надлежит вертаться до дому.
Алгоритм там такой: на брифинге экипаж получает задание, штурман по карте выкладывает маршрут, линеечкой считает запасы и при посадке в кабину выставляет кремальеркой нужное значение индикатора, при котором загорится лампочка… Упс!..
Мы тут копья ломаем и мозги кипятим - а супостат с его разрекламированной электроникой в глубоком ауте: мы это прошли ещё на механическом по сути показометре МиГ-25 (там и правда электроники было ноль - стрелка возвращалась импульсами с крыльчатки в трубопроводе при помощи шагового искателя с шестерёночным редуктором, а кремальерка установки аварийного запаса смещала контактную пару, зажигавшую лампочку). В общем, будильник будильником - против полутора тыщ микросхем 134 и 136 серий в одном только топливомере: электронщики - поймут).
Смех смехом - но куража нам эта история добавила: не напрасно мы извилинами шевелили и мозги кипятили. Ой, не напрасно…
Так, что не надо обижать птичек-четвёрочек - они уже были по-настоящему умницами.
Глобальное отличие пятёрок - это расширение интерфейса с оператором. То бишь - пилотом. А началось всё это, опять же - с чистой четвёрки: ещё в 1979 году я участвовал в проекте МиГ-29Э (изделие 9-12Э) - первом в отрасли проекте полной интеграции вычислительных средств на борту истребителя.
Новая концепция заключалась в том, что вместо разрозненных и раскиданных по разным приборам и системам специализированных вычислителей, на борт вводилась центральная ЭВМ, которой передавались все функции управления, вычислительные, логические, индикаторные - то есть, интеграция функций (через межсистемные связи) завершалась полной интеграцией «железа», а для пилота вводился универсальный индикатор на монохромной ЭЛТ.
Надо сказать, что на работников со стажем - а я застал ещё и тех, кто МиГ-3 делал! - возможность вывести инструкцию по действиям в аварийной ситуации произвела неизгладимое впечатление ;-). В общем, реализация «стеклянной кабины» состоялась на этапе 4+ - пятёрка в этом плане ничего нового уже не привнесла.
В.З.: Понятное дело, что во главу угла ставится именно РЛС - как самый сложный и "продвинутый" компонент оборудования. Его совершенные антенны, распределённые по всему фюзеляжу, без проблем смогут совмещать работу РЛС и с разведкой, и с постановкой помех, и той же борьбой с вражескими помехами. То есть, подвесные контейнеры с постановщиками помех, разведывательной техникой или чем-то ещё будут не нужны: всё решит единый комплекс.
Фандор: Главное тут в том, что «всё своё ношу с собой»…
В.З.: Ну а если уж все данные со всех датчиков (или "сенсоров", как буржуи говорят) собраны в одном месте, то туда же просится и система искусственного интеллекта (ИИ). Зачатки этой системы уже ставятся на модернизированный Ту-160.
Фандор: Насчёт ИИ - тут у меня «особое мнение». Слишком эта фишка разрекламирована - и в этом абстрактно-пиарном процессе потеряла реальную наполненность смыслом: по большому счёту из тех, кто выражается с использованием модных словечек, находится мало тех, кто может разъяснить суть явления.
Судите сами: в процессе выполнения задания по упомянутому выше проекту 9-12Э я расписал математически (в том числе булевой алгеброй) все функции (ВСЕ ФУНКЦИИ!), выполняемые приборами в зоне компетенций нашего подразделения (топливоизмерение, кондиционирование, частично - управление двигателем, пожаротушение… и кучу ещё всяко-разного).
В результате я получил не только полную математическую модель сегмента, но и стал совершенно уникальным специалистом - как только возникала проблема на стыке систем, коллеги бежали ко мне, я открывал один из томов отчёта по НИОКР и, водя пальчиком по «загадочным письменам» (булева алгебра вперемежку с многоэтажными формулами) через несколько минут выдавал стопроцентно достоверный диагноз (против точного знания не попрёшь).
Но это так - лирика. А вспоминаю я её к тому, что после того, как я схватил представление о системе в целом, я тут же стал генерить предложения по улучшению там, сям и здесь. К примеру, я предложил тарировочную кривую расходомерных датчиков (крыльчатка в трубе), полученную при входном контроле, закладывать в память вычислителя - и тем поднять точность расходомера на порядок.
Или другое предложение - новые возможности по динамике полёта: я теперь располагал данными по индивидуальному запасу топлива в баках и мог элементарно рассчитать текущую центровку.
И более того - я сразу же заложил алгоритмы по сбору «рассеянной информации» (ну, да - Стругацкие, «Полдень», КРИ…) и предложил их использовать для индивидуальной подстройки борта в период эксплуатации, а так же - для диагностики текущего технического состояния. То, что это как бы уже почти ИИ - я и не подозревал…
Ну, да ладно - не в терминологии счастье…
В.З.: Система на Ту-160 будет заниматься и автоматикой, и контролем, и управлением оружием. А как говорит тот же Владимир Михеев из КРЭТ, задачи ИИ на истребителе - «увидеть противника как можно раньше, распознать, выбрать подходящее оружие и поразить его прежде, чем он успеет понять, что происходит». «Таких противников может быть много, они могут находиться одновременно в воздухе, на земле и на воде, и "мозг" самолета должен с недоступной для человека скоростью распределить порядок и средства поражения так, чтобы максимально эффективно выполнить свою боевую задачу. Счет идет на доли секунд. В это время особенно важна работа систем РЭБ, которые не только дают "зрению" нашего самолета продраться через пелену помех противника, но и постоянно запутывают и сбивают работу систем его самолета».
Это делается уже сейчас. И, как писали в газетах позднего застоя, "Итоги радуют, перспективы вдохновляют" :)
Источник: http://kramtp.info/news/18/full/id=52786;
Фандор, В. Зыков
В.З: Мы долго и, надеюсь, не слишком занудно рассматривали разные типы антенн. И лишний раз убедились, что сделать цифровую или даже радиооптическую решётку - это вовсе не всё: сама по себе даже очень хорошая антенна работать будет немногим лучше классического одноточечного зеркала с механическим сканированием.
Фандор: В целом с мыслью соглашусь - но всё же недооценивать гибкость концепции ФАР не следует. Это скачок на следующий эволютивный уровень, приносящий много важных дивидендов. И, главное, открывающий широкие ворота для последующей эволюции.
В.З: Главное - придумать и зашить в железо "правильные" алгоритмы обработки сигнала. А тут физики и математики гораздо больше, чем электроники. На том же Рэпторе может и прекрасная РЛС, но по земле она не работает, в режиме огибания местности (это когда самолёт летит на минимальной высоте, огибая препятствия, чтобы вражеские локаторы не засекли), тоже, да и возможности работы по самолётам... гм... сомнительны. Даже удивительно: ну есть же в США и наземные РЛС, и астрономы в том же НАСА успешно работают, почему некому было сделать?
Фандор: а я не ломаю над этим голову - "ну, не шмогла я, не шмогла". Для нас это только лучше. Ну, и заодно показывает, что в целом эволюция тут даётся отнюдь не просто - нужны огромные интеллектуальные усилия для освоения новых концептуальных возможностей в полной мере.
В.З: С математикой понятно.
Фандор: Ой ли? Тут я вангую - такие вкусняшки ещё не испечены...
В.З: А есть ли перспективы развития у антенного "железа"? Оказывается, есть. В первой части мы рассказали о метаматериалах, то есть, таких материалах, свойства которых зависят от их микроструктуры, формируемой тонкими технологиями. А ведь они уже применяются не столько для гипотетических "плащей-невидимок", сколько для самых разных современных антенн! Теперь антенны можно делать печатными, миниатюрными, избежав "проклятия" четверти или половины длины волны, да ещё и широкополосными и узконаправленными.
Источник фото
Для неспециалистов - пример из акустики. Все знают, что динамики для "басов" должны быть большими. Но если поставить десяток-другой маленьких динамиков, то такой набор тоже сможет воспроизводить "басы". Это следствие волновых законов, единых и для волны акустической, и для радиоволны.
http://www.myshared.ru/slide/941217/
http://www.slideshare.net/TelecomIdeas/ss-24374070
Фандор: Хе хе... Нанотехнологии - в чистом виде... Привет из Сколкова! Пора уж с должным почтением к этой теме относиться и не считать руководителей страны лохами, занятыми исключительно попилами. Решение о формировании производственного кластера в этом направлении - фундаментальный стратегический ход, результаты которого видны не сразу - но они неизбежны...
В.З.: Но ведь антенна - это ещё не всё. Сделаем небольшой экскурс в историю. На самолётах второго поколения, типа МиГ-21 или Су-9, всё бортовое оборудование было мало связано между собой, и специалисты по службам носили с собой небольшие чемоданчики - контрольные приборы для проверки каждого устройства. У меня в армии, в бытность начальником группы радиолокационного оборудования, имелись в арсенале блоки для проверки РЛС, ответчика "свой-чужой" и диспетчерского ответчика. И всё.
Когда полк перевооружился на третье поколение, МиГ-23, у начальников групп появились спецмашины ЗиЛ-131 с будками, полностью набитыми контрольной аппаратурой. "Аж рессоры у машины прогибаются", как говорил мой преемник. Настолько усложнилась техника. Тем не менее, на первых порах технари часто не могли определиться - чья же это неисправность? То ли у локаторщиков, то ли у оружейников, то ли у спецов-прибористов. Всё связано, не работает в каком-то режиме РЛС, но неисправность может быть и не обязательно в ней.
В.З.: Это неизбежный путь, и уже в пятом поколении норовят связать всю аппаратуру в единый комплекс.
Фандор: Вообще-то говоря, интеграция бортового комплекса на системном уровне пришла в авиацию в третьем поколении - когда сам летательный аппарат стал рассматриваться, как часть единого боевого комплекса, предназначенного для выполнения конкретной боевой задачи. Началось это с истребителей-перехватчиков - где функция перехвата цели была автоматизирована вплоть до вывода на рубеж перехвата без участия пилота или же в виде выдачи команд в директорном режиме, когда пилоту нужно было лишь сводить стрелочки на приборах в нужное положение. Су-15 и МиГ-25П - наиболее яркие представители этого поколения.
В дальнейшем эта парадигма применена к фронтовым истребителям и истребителям-бомбардировщикам - МиГ-23, МиГ-27, к которым присоединился Су-17 в поздних модификациях, получавших комплексы, испытанные и отработанные на МиГах. Это поколение вполне уместно назвать 3+.
Интеграция была весьма значительной - к примеру, бортовой комплекс МиГ-27 позволял заложить в навигационную систему координаты пяти целей и производить полёт к ним на автопилоте вплоть до выхода в фазу атаки. Раненый лётчик мог вернуть самолёт на один из трёх аэродромов в автоматическом режиме с выходом на ближний привод и глиссаду до высоты 15 метров.
А уж в четвёртом поколении всё было реально завязано со всем: вспоминаю забавную коллизию - когда мы долго и упорно бодались с шефом по поводу алгоритма выдачи сигнала о достижении минимального запаса топлива в баках МиГ-29. Собственно, камнем преткновения стал алгоритм расчёта - учитывать или нет при подаче сигнализации о достижении предела по топливу (в том числе и «в уши» пилоту) запас для маневра выхода из боя с учётом текущей траектории? Или подать сигнал чуть раньше - рассчитав его по более простому, но надёжному алгоритму?
Ведь от этого сигнала зависит момент выхода из боя - и лишних несколько минут, или даже секунд, могут оказаться решающими и повлиять на конечную боевую эффективность.
В конце концов сошлись на том, что неплохо б узнать, что в этом отношении творит супостат? И я отправился в библиотеку - листать все доступные данные. В одном из описаний F-14 я узрел на схеме прибора указивку: управление индикацией минимального запаса топлива. Но больше ничего - так, что неясно.
Но мы в лучшем в мире истребительном КБ работаем, или где? Я пишу служебную записку в соответствующий отдел: просьба предоставить информацию по следующим вопросам… И пока Служба отрабатывает задание, мы с шефом спор откладываем. Наконец приходит запрошенная информация - на этот раз уже действительно более детальная (о том как и кем она получена - можно и не задумываться, потому-что тс-с…). И мы с шефом получаем шок - интересующая нас фича, это всего лишь кремальера на приборе, механически (!) устанавливающая расчётное значение запаса в баках, по которому надлежит вертаться до дому.
Алгоритм там такой: на брифинге экипаж получает задание, штурман по карте выкладывает маршрут, линеечкой считает запасы и при посадке в кабину выставляет кремальеркой нужное значение индикатора, при котором загорится лампочка… Упс!..
Мы тут копья ломаем и мозги кипятим - а супостат с его разрекламированной электроникой в глубоком ауте: мы это прошли ещё на механическом по сути показометре МиГ-25 (там и правда электроники было ноль - стрелка возвращалась импульсами с крыльчатки в трубопроводе при помощи шагового искателя с шестерёночным редуктором, а кремальерка установки аварийного запаса смещала контактную пару, зажигавшую лампочку). В общем, будильник будильником - против полутора тыщ микросхем 134 и 136 серий в одном только топливомере: электронщики - поймут).
Смех смехом - но куража нам эта история добавила: не напрасно мы извилинами шевелили и мозги кипятили. Ой, не напрасно…
Так, что не надо обижать птичек-четвёрочек - они уже были по-настоящему умницами.
Глобальное отличие пятёрок - это расширение интерфейса с оператором. То бишь - пилотом. А началось всё это, опять же - с чистой четвёрки: ещё в 1979 году я участвовал в проекте МиГ-29Э (изделие 9-12Э) - первом в отрасли проекте полной интеграции вычислительных средств на борту истребителя.
Новая концепция заключалась в том, что вместо разрозненных и раскиданных по разным приборам и системам специализированных вычислителей, на борт вводилась центральная ЭВМ, которой передавались все функции управления, вычислительные, логические, индикаторные - то есть, интеграция функций (через межсистемные связи) завершалась полной интеграцией «железа», а для пилота вводился универсальный индикатор на монохромной ЭЛТ.
Надо сказать, что на работников со стажем - а я застал ещё и тех, кто МиГ-3 делал! - возможность вывести инструкцию по действиям в аварийной ситуации произвела неизгладимое впечатление ;-). В общем, реализация «стеклянной кабины» состоялась на этапе 4+ - пятёрка в этом плане ничего нового уже не привнесла.
В.З.: Понятное дело, что во главу угла ставится именно РЛС - как самый сложный и "продвинутый" компонент оборудования. Его совершенные антенны, распределённые по всему фюзеляжу, без проблем смогут совмещать работу РЛС и с разведкой, и с постановкой помех, и той же борьбой с вражескими помехами. То есть, подвесные контейнеры с постановщиками помех, разведывательной техникой или чем-то ещё будут не нужны: всё решит единый комплекс.
Фандор: Главное тут в том, что «всё своё ношу с собой»…
В.З.: Ну а если уж все данные со всех датчиков (или "сенсоров", как буржуи говорят) собраны в одном месте, то туда же просится и система искусственного интеллекта (ИИ). Зачатки этой системы уже ставятся на модернизированный Ту-160.
Фандор: Насчёт ИИ - тут у меня «особое мнение». Слишком эта фишка разрекламирована - и в этом абстрактно-пиарном процессе потеряла реальную наполненность смыслом: по большому счёту из тех, кто выражается с использованием модных словечек, находится мало тех, кто может разъяснить суть явления.
Судите сами: в процессе выполнения задания по упомянутому выше проекту 9-12Э я расписал математически (в том числе булевой алгеброй) все функции (ВСЕ ФУНКЦИИ!), выполняемые приборами в зоне компетенций нашего подразделения (топливоизмерение, кондиционирование, частично - управление двигателем, пожаротушение… и кучу ещё всяко-разного).
В результате я получил не только полную математическую модель сегмента, но и стал совершенно уникальным специалистом - как только возникала проблема на стыке систем, коллеги бежали ко мне, я открывал один из томов отчёта по НИОКР и, водя пальчиком по «загадочным письменам» (булева алгебра вперемежку с многоэтажными формулами) через несколько минут выдавал стопроцентно достоверный диагноз (против точного знания не попрёшь).
Но это так - лирика. А вспоминаю я её к тому, что после того, как я схватил представление о системе в целом, я тут же стал генерить предложения по улучшению там, сям и здесь. К примеру, я предложил тарировочную кривую расходомерных датчиков (крыльчатка в трубе), полученную при входном контроле, закладывать в память вычислителя - и тем поднять точность расходомера на порядок.
Или другое предложение - новые возможности по динамике полёта: я теперь располагал данными по индивидуальному запасу топлива в баках и мог элементарно рассчитать текущую центровку.
И более того - я сразу же заложил алгоритмы по сбору «рассеянной информации» (ну, да - Стругацкие, «Полдень», КРИ…) и предложил их использовать для индивидуальной подстройки борта в период эксплуатации, а так же - для диагностики текущего технического состояния. То, что это как бы уже почти ИИ - я и не подозревал…
Ну, да ладно - не в терминологии счастье…
В.З.: Система на Ту-160 будет заниматься и автоматикой, и контролем, и управлением оружием. А как говорит тот же Владимир Михеев из КРЭТ, задачи ИИ на истребителе - «увидеть противника как можно раньше, распознать, выбрать подходящее оружие и поразить его прежде, чем он успеет понять, что происходит». «Таких противников может быть много, они могут находиться одновременно в воздухе, на земле и на воде, и "мозг" самолета должен с недоступной для человека скоростью распределить порядок и средства поражения так, чтобы максимально эффективно выполнить свою боевую задачу. Счет идет на доли секунд. В это время особенно важна работа систем РЭБ, которые не только дают "зрению" нашего самолета продраться через пелену помех противника, но и постоянно запутывают и сбивают работу систем его самолета».
Это делается уже сейчас. И, как писали в газетах позднего застоя, "Итоги радуют, перспективы вдохновляют" :)
Источник: http://kramtp.info/news/18/full/id=52786;
Фандор, В. Зыков