Структура комплексов бортового оборудования современных боевых летательных аппаратов и перечень решаемых ими задач
В литературе [3] и практике встречаются различные понятия боевого авиационного комплекса (БАК). В широком смысле под БАК понимают совокупность технических устройств, обеспечивающих выполнение определенного круга боевых задач авиации. В этом смысле различают ударные (бомбардировочные и штурмовые), истребительно-бомбардировочные (многофункциональные), истребительные, разведывательные и транспортные БАК. Каждый такой авиационный комплекс включает в себя летательные аппараты, наземные системы управления боевыми действиями, средства инженерно-авиационного и аэродромно-технического обеспечения. Такая совокупность средств минимально необходима для функционирования данного рода авиации в процессе боевых действий.
В узком смысле под БАК иногда понимают совместно функционирующую как единая целенаправленная система совокупность летательного аппарата и комплекса бортовых (и наземных) систем, служащих для непосредственного управления им в полете при выполнении боевых задач.
В [3а] представлено следующее определение: “авиационный боевой комплекс – функционально связанная система, включающая в себя летательный аппарат, комплекс авиационного вооружения, бортовые системы летательного аппарата, а также наземные средства технического обеспечения, предназначенная для решения боевых и специальных задач с использованием средств боевого управления и обеспечения”.
Совокупность боевых авиационных комплексов вместе с соответствующими системами управления и обеспечения боевых действий, определенным образом расположенными на театре военных действий (ТВД), образуют группировку авиации на ТВД. Из всей группировки авиации на ТВД могут быть выделены группировки данного рода авиации: бомбардировочная, штурмовая, истребительно-бомбардировочная, истребительная и т.п. Авиация, предназначенная для действий по наземным или надводным целям (НЦ), иногда объединяется термином “ударная”.
Комплекс авиационного вооружения (КАВ) представляет собой одну из бортовых систем ЛА (самолета или вертолета) и состоит, в том числе, из:
– авиационной прицельной (или прицельно-навигационной) системы;
– системы управления авиационным оружием (вооружением);
– авиационных средств поражения;
– установок авиационного вооружения;
При таком рассмотрении АПрС обеспечивает обнаружение, распознавание, сопровождение цели, решение задач прицеливания, формирование и индикацию параметров прицеливания и сигналов для управления летательным аппаратом и авиационным оружием [3а].
Обобщенная структурная схема БАК представлена на рис. 4.
В процессе боевого применения КАВ функционирует в составе БАК. Цели и задачи, которые решает КАВ при боевом применении, а также условия боевого применения определяются целями, задачами и условиями боевого применения БАК, в состав которого он входит. На эффективность его боевого применения влияет работа других бортовых систем ЛА, а также наземных систем управления и обеспечения. Поэтому оценка эффективности КАВ невозможно вне рассмотрения его связей с другими элементами системы и определения его роли и места при решении боевых задач системы в целом.
Оценка эффективности КАВ как подсистемы БАК есть, по существу, оценка влияния КАВ на эффективность системы в целом. Система, в рамках которой функционирует КАВ, обладает рядом особенностей, важнейшими из которых являются:
- наличие единой цели;
- управляемость системы, обеспечивающая целенаправленность функционирования системы;
- взаимосвязь и взаимозависимость элементов, посредством которых реализуется единый процесс функционирования системы;
- иерархический характер построения системы, выражающийся в наличии нескольких уровней управления, на каждом из которых осуществляется управление некоторой частью системы, представляющей собой подсистему в системе вышестоящего уровня.
Функционирование таких систем отличается сложностью взаимодействия подсистем и элементов, наличием разветвленных потоков различной информации.
Системы такого типа принято называть сложными системами. Боевые авиационные комплексы представляют собой сложные военно-технические системы, требующие адекватных методов исследования. Эти методы должны обеспечивать подход к таким системам, как к целому, свойства которого не определяются только свойствами составляющих частей, а существенным образом зависят от их взаимодействия. Такой подход в современной науке получил название “системного анализа”.
Основное содержание системного анализа сводится к следующим положениям:
1) выявление действительных целей функционирования системы, ее назначения и их формулировка;
2) формулировка критериев (показателей) эффективности системы (операции);
3) выявление структуры системы;
4) формулировка показателей эффективности подсистем – частных критериев эффективности;
5) исследование и оценка эффективности подсистем;
6) синтез полученных результатов.
Рассмотрим каждое из представленных положений системного анализа подробно.
1) Функционирование сложной системы является целенаправленным процессом. Такие процессы получили название операций. Определение целей операции, а следовательно, и назначения системы, осуществляющей эту операцию, является важным исходным пунктом исследования и далеко не всегда представляется очевидным.
2) Качество любой системы может характеризоваться целым рядом свойств. Среди этих свойств одним из важнейших является эффективность. Под эффективностью системы понимают степень ее приспособленности к выполнению поставленных перед ней целей, степень соответствия системы своему назначению, а под критерием эффективности – количественный показатель, измеряющий эту степень. Так как назначение системы не всегда можно однозначно определить единственной целью, критериев эффективности системы может быть несколько. Основным требованием к критерию эффективности является его соответствие сформулированным целям системы, а значения критерия эффективности должны характеризовать степень достижения этих целей.
Выбор одного или нескольких критериев эффективности определяется тем, какие цели принимаются во внимание при данном исследовании. Часто некоторые из критериев рассматриваются как ограничивающие условия. К числу ограничивающих условий часто относят и другие количественные показатели, характеризующие те или иные свойства системы. Выбор критериев эффективности и ограничивающих условий зависит также и от целей исследования. Так, например, если некоторая система исследуется на стадии ее проектирования, когда решается вопрос о ее создании, такой показатель, как стоимость системы, должен быть принят во внимание наряду с критериями эффективности. При исследовании уже созданной системы ее стоимость можно во внимание не принимать. Так как результат функционирования системы (результат операции) часто зависит от случайных факторов, то для оценки значения критерия эффективности приходится использовать вероятностные характеристики, т.е. говорить о математическом ожидании его значения или вероятности того, что значения будут лежать в некотором диапазоне.
Следует обратить внимание на одно важное обстоятельство. Конкретные значения критериев эффективности зависят не только от технических параметров комплексов, но и от обстановки, противодействия противника и других трудно прогнозируемых факторов. Большое значение также имеет поведение человека в боевом процессе, которое не может быть описано формально с достаточной точностью. Поэтому точные абсолютные значения показателей эффективности получить расчетным путем или путем математического моделирования достаточно трудно. Поэтому эти значения должны по возможности корректироваться результатами эксперимента или боевого применения. При обстоятельных исследованиях рассматривается целый диапазон условий и способов поведения, а выводы и рекомендации формулируются с учетом всего многообразия возможных условий боевого применения.
3) Выявление структуры системы предполагает расчленение системы на подсистемы, установление связей между подсистемами и порядка их взаимодействия при функционировании. Для решения этого вопроса необходимо проанализировать порядок работы и существо связей между подсистемами и элементами системы. Так как всякая сложная система является многоуровневой, иерархической системой, то выявление структуры системы предполагает, прежде всего, определение уровней, на которых осуществляется управление, и порядка их подчиненности. Функционирование сложных систем происходит по схеме: “сбор информации – решение – исполнение”. Поэтому для каждой системы и ее подсистем важным является выделение элементов, выполняющих в ней соответствующие функции. В результате выполнения этого пункта исследования должна быть получена принципиальная структурная схема модели системы и выделены основные этапы ее функционирования.
4) Задачей этого этапа исследования является формулировка показателей эффективности подсистем, вытекающих из критериев эффективности системы в целом. Основной смысл решения этого вопроса заключается в том, чтобы цели и критерии эффективности подсистем соответствовали целям и критериям эффективности системы в целом. При этом желательно, если это возможно, получить непосредственную количественную зависимость между частными и общими критериями эффективности, выраженную формульными зависимостями, или алгоритма вычисления общего критерия по известным частным критериям. Для этого создается математическая модель системы.
5) Этап исследования и оценки эффективности подсистем является одним из самых трудоемких и важных этапов системного анализа и предполагает построение моделей функционирования подсистем, исследование моделей и вычисление частных показателей эффективности. При решении этого круга вопросов исследуется влияние технических характеристик подсистем и способов управления на эффективность подсистем, производится оптимизация подсистем и способов управления по частным показателям. Исследование подсистем производится в той же последовательности, что и исследование системы в целом.
6) Синтез результатов включает вычисление общих критериев эффективности системы и оптимизацию ее параметров и управления по общим критериям. Следует заметить при этом, что оптимальные решения для подсистем, выбранные по частным показателям, не всегда соответствуют оптимальным решениям для системы в целом. Это объясняется тем, что от одних и тех же параметров системы могут зависеть значения нескольких частных критериев. Так, например, вариант вооружения самолета влияет как на эффективность наведения, так и на эффективность поражения цели. При этом вариант, оптимальный для поражения цели может не быть оптимальным для наведения на цель.
Рассмотрим структуру исследуемой системы.
В процессе выполнения БАК конкретной боевой задачи совместно функционирует ряд устройств, образующих систему средств, необходимых для ее выполнения.
Выполнение боевой задачи любого масштаба включает три необходимых элемента:
- сбор информации об обстановке и о противнике;
- обработку информации и выработку управляющих команд;
- исполнение выработанных команд.
В соответствии с этим любой боевой комплекс должен включать в себя следующие элементы, необходимые для выполнения боевых задач:
- информационное звено, выполняющее функции сбора информации;
- командное (управляющее) звено, вырабатывающее управляющие команды;
- исполнительное звено, выполняющее выработанные команды.
Конкретный состав системы, функционирующей при выполнении данной боевой задачи, определяется ее конкретным содержанием.
Так, при выполнении задачи поражения цели из КАВ выделяются следующие элементы: информационным звеном являются обзорно-прицельные и измерительные устройства прицельной системы и системы управления вооружением, командным звеном – их вычислительные устройства, определяющие вариант применения АСП и требуемые начальные условия пуска (сбрасывания), исполнительным звеном – пусковые установки вооружения и АСП. Если изменить цель или условия боевого применения, то конкретный состав системы, выполняющей задачу, может измениться, однако принципиально схема останется той же.
При наведении самолета на цель функционируют следующие элементы БАК: информационным звеном является навигационная система, измеряющая параметры движения самолета, командным звеном – вычислительные устройства, вырабатывающие команды наведения, исполнительным звеном – самолет или группа самолетов.
Таким образом, на отдельных этапах выполнения боевой задачи функционируют различные элементы БАК и КАВ, образуя каждый раз некоторую систему.
Если рассмотреть всю совокупность задач и условий боевого применения, отвечающих назначению данного комплекса, то объединение всех систем, выполняющих эти задачи, и определяет состав этого комплекса.
Каждая боевая операция группировки ударных БAK состоит из ряда последовательных этапов:
- преодоления ПВО противника в составе оперативного построения частей и соединений. На этом этапе мы имеем дело с группировкой в целом и противостоящей ей системой ПВО противника;
- выхода на цели отдельных ударных групп. На этом этапе “работает” ударная группа, управляемая с помощью навигационной системы;
- обнаружения цели экипажами группы и выхода в атаку. На этом этапе мы имеем дело с каждым отдельным самолетов и его бортовыми системами, среди которых основные функции выполняет прицельно-навигационный комплекс КАВ, выполняющий роль информационного и командного звена системы;
– атаки и поражения цели. На этом этапе в работу включаются: прицельная система, система управления вооружением, установки вооружения и средства поражения.
Таким образом, рассматриваемая система – группировка ударных БAK, – представляется в виде иерархической системы “вложенных” друг в друга подсистем, каждая из которых функционирует относительно автономно на соответствующем этапе боевых действий, причем задачи, условия их выполнения и критерии эффективности для каждой подсистемы формируются на уровне вышестоящей подсистемы, а нижестоящая подсистема является для нее исполнительным звеном.
Расчленение всей системы на ряд подсистем разных уровней позволяет изучать функционирование и оценивать эффективность каждой подсистемы последовательно, начиная с подсистем низших уровней, так что результаты изучения подсистем низших уровней в виде обобщенных показателей могут быть использованы для изучения и оценки эффективности подсистем более высоких уровней вплоть до оценки эффективности группировки в целом.
Обратим внимание на то, что исследование и оценка эффективности авиационных комплексов других типов могут производиться по той же самой схеме, что и для ударных авиационных комплексов. Например, структура истребительных авиационных комплексов полностью повторяет структуру ударных авиационных комплексов, и введенные критерии практически не отличаются от критериев эффективности ударных комплексов.
Современные комплексы бортового оборудования (КБО) боевых ЛА поколений “4” и “4+” имеют структуру, представленную на рис. 5, и обеспечивают решение следующих задач [4, 5]:
- навигационная система, включающая базу данных (БД) навигационных параметров, информационную и вычислительную подсистемы – обеспечивает измерение параметров движения ЛА и определение значений фазовых координат ЛА на основе комплексной обработки информации;
- прицельная система, включающая БД наземных целей, обзорно-прицельные информационные системы (ОПС) и вычислительную подсистему – обеспечивает определение значений фазовых координат воздушных и наземных объектов (целей);
- система обеспечения применения авиационного вооружения, включающая БД АСП и вычислительную подсистему – обеспечивает определение прогнозируемых значений фазовых координат АСП: при движении неуправляемых АСП по баллистической траектории и расчет параметров зон возможных пусков (сбросов) управляемых АСП;
- информационно-управляющая система, включающая систему отображения информации (СОИ), оперативные органы управления (ООУ) и вычислительную подсистему – обеспечивает обработку сигналов от ООУ и формирование индикационной символики;
- система формирования параметров управления и прицеливания – обеспечивает формирование заданных значений параметров управления ЛА, прицеливания и управления АСП на основе текущих целей полета и критериев управления;
- система управления ЛА – обеспечивает отработку заданных значений параметров управления ЛА;
- система управления оружием – обеспечивает оценку параметров состояния АСП и управление разгрузкой АСП;
- система подготовки КБО и АСП – обеспечивает проведение регламентных работ и формирование параметров предполетной наземной подготовки КБО, ЛА и АСП;
- авиационный комплекс связи – обеспечивает организацию информационного обмена при реализации группового взаимодействия ЛА;
- система обороны и радиоэлектронного противодействия – обеспечивает организацию оборонительных действий и ведение радиоэлектронного противодействия противнику;
- система контроля, диагностики и регистрации – обеспечивает контроль действий экипажа, регистрацию и диагностику состояния систем КБО, ЛА и АСП;
- система управления тренажными режимами – обеспечивает имитацию взаимодействия КБО, ЛА и АСП в типовых ситуациях для отработки навыков работы у летного состава.