Технополис завтра
Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Новости Интересное

Истребители. Поколение Next. Телекабина. Незаконченная статья

11 декабря 2019 года умер мой друг и соавтор, инженер-испытатель КБ им. Микояна Фандор, он же Евгений Алексеевич Петров, он же PERATRON. Планов у нас было много, это статьи о кабине истребителя, о его вооружении, о развитии РЛС, о радиофотонике, адаптивной аэродинамике, о детонационных двигателях, о вертикалках и многом другом. Увы, сам я этих статей не потяну.

Долго сомневался и решил всё-таки выложить незаконченную статью о кабине истребителя. Черновик статьи встретили в штыки многие специалисты, включая профессиональных пилотов. Дескать, опасно и никуда не годится. Но... прошло несколько месяцев, и идею внедрили в США, причём даже не на истребителе, где рискует лишь один пилот, а в проекте пассажирского сверхзвукового самолёта:

26 июня 2019 г. В кабине пилотов разрабатываемого американским космическим ведомством NASA сверхзвукового авиалайнера следующего поколения не будет остекления. Это отмечается в размещенном на сайте NASA сообщении, посвященном конструктивным особенностям прототипа пассажирского самолета под рабочим названием X-59 QueSST, который должен прийти на смену Concorde, сообщает ТАСС.

Вместо стекол в кабинах установят цифровые экраны. "Мониторы с разрешением 4К, составляющие часть внешней системы наблюдения (XVS), будут компилировать изображение с двух видеокамер, расположенных на передней части корпуса, с данными о местности, над которой пролетает самолет", - указало NASA. Источник

Итак, черновик статьи:

Следующую статью, касающуюся пребывания пилота в кабине истребителя поколения Next, нам хотелось бы начать примером не из области строгих технических решений, а из  пространства художественного вымысла.

У писателя-фантаста Сергея Лукьяненко в книге "Звёздная тень" из дилогии "Звёзды - холодные игрушки" (кстати, на мой взгляд, одна из лучших его книг, впрочем, о вкусах не спорят.  (Фандор: (ворчливо) поспоришь тут, когда мнения совпали...) описан так называемый "полный нейросенсорный контакт" пилота с подчинённой ему техникой - истребителем бог знает какого поколения. Цитировать не будем, поскольку официального разрешения у нас нет, а вникать в тонкости прав запрета на копирование не хочется. Так что читайте сами, оно того стоит. Если совсем коротко, то машина-партнёр воспринимается пилотом, как часть его пилотского тела: её зрением пилот видит пространство на сотни километров вокруг, причём машина маркирует наиболее интересные объекты, детализирует те, на которые он обратил особое внимание, рисует метки целей и проводит границу между своими и чужими позициями.  Наиболее подходящее оружие из бортового арсенала для выбранной цели машина тоже предлагает сама, но оставляя при этом за пилотом право на окончательное решение об уничтожении. И всё это - внутри пилотской психики: "Я Як-истребитель..."

Психологи называют такой способ постижения окружающего мира эмпатией.

Зачем мы в технической статье упоминаем фантастическое произведение? Да затем, что б наглядно и убедительно продемонстрировать читателю тот вектор эволюции, по которому неизбежно будет развиваться техника - и к какому конечному итогу эволюция должна привести технологии (Фандор: в терминах ТРИЗ - Теории Решения Изобретательских Задач - это называется ИКР, т.е. Идеальный Конечный Результат). И тут очень важно освободить инженерное мышление от привычных психологических барьеров: сначала сформулируй, что в идеале должно быть, а потом думай - как этого достичь, используя типовые приёмы достижения уже сформулированной цели.

Вот с этой точки мы и будем оценивать совершенство нынешних технологий, обеспечивающих эффективное пребывание пилота в кокпите перспективного истребителя.

А Писатель блестяще сформулировал задачу для Инженеров - за что ему огромное спасибо!

Фандор: Владимиру Семёновичу тоже низкий поклон за образ, с детства засевший в памяти...

Надо заметить, что формулирование ИКР полезно в любой разработке, даже если изобретений в ней вообще не будет (Фандор: Ой! Так не бывает! Изобретение - это не только то, за что выдаётся Аторское свидетельство - изобретение, это просто то, чего раньше не было!). Во-первых, будешь знать, к чему стремиться в идеале, а во-вторых, избежишь тупиковых ветвей развития.

Классический пример: на Луноходе нужна была фара, но испытания показали, что стекло лампы не выдержит вибраций. Стали думать о специальных лампах особой прочности, но потом осенило: а зачем стекло вообще, если на Луне царит вакуум?

В.З.: Очень важно - ПНК (полный нейросенсорный контакт) не есть какая-то прихоть - пусть даже и от имени инженера-разработчика. ПНК есть средство повышения эффективности всей системы. А поскольку речь идёт о боевой системе - то её эффективность прямо связана с выживанием человека в мясорубке техногенной войны, где у искусственного интеллекта есть огромное преимущество и в скорости, и в точности действий.

Почему б не вывести человека за скобки - если он такой тормоз и не поспевает за потоком событий?

Фандор:  И здесь ответ опять же дал Писатель - на этот раз Роберт Шекли: его короткий рассказ "Страж-птица" очень точно выразил суть проблемы, заключающейся в том, что до тех пор, пока автомат не усвоит человеческую этику, окончательное решение о применении оружия должно принадлежать только человеку.

В.З.: Ну, а как технически реализовать такой контроль? Ведь при такой постановке задачи возможны разные варианты - например, посадить человека-контролёра не в кабину истребителя, а в какой-нибудь Центр Управления...

Фандор:  Да, именно. Но на современном уровне развития технологий имеются сложности с оперативной передачей больших массивов управляющей информации с активно маневрирующего летательного аппарата - эта проблема не то, что б фатальна по своей технической сути, но пока ещё окончательно не решена и в ближней перспективе наличие пилота в кокпите истребителя пока что очень желательно.

Хотя с другой стороны - эволюция боевых систем управления при размещении экипажа на борту ведёт к тому, что пилот (или, скажем, танкист) всё равно опирается на технологию "стеклянной кабины" и его рабочее место превращается в самодостаточную бронированную капсулу.

В.З.: Танкистам должно быть легче - они испокон веку глядели на поле боя через узенькие бойницы с триплексом да оптику пушечного прицела. А вот каково будет пилотам, воспринимающим безграничность пространства из под стеклянного колпака фонаря с широчайшим обзором?

Фандор: Да, конечно - здесь немало сложностей, причём не столько технического, сколько психофизиологического характера. Окошки дисплеев "стеклянной кабины" должны распахнуться и превратиться в систему панорамного обзора - совместившись при этом с приборной доской.

В предыдущей статье мы выяснили, что вся аппаратура будет связана в единый комплекс, все данные с радио- и оптических локаторов и всех других "сенсоров" будут обработаны искусственным интеллектом и выданы пилоту на экраны дисплеев в готовеньком удобном виде. Только принимай решение, остальное уже сделано.

А давайте проследим этапы развития выдачи информации пилоту: вначале вся информация выдавалась с помощью стрелочных приборов на приборной доске. Затем изобрели индикатор на лобовом стекле, ИЛС. На него выводилась та информация, которая в данный момент наиболее нужна лётчику. В бою - это цель, на посадке - скорость, высота и т.п.

Снизу, под наклонным лобовым стеклом стояла специальная электровакуумная трубка высокой яркости, на МиГ-23 это была, кажись, 6ЛМ4С. Картинки с неё и фокусировались на стекло:

Причём, картинка на стекле была сфокусирована "на бесконечность", то есть, перефокусировать взгляд с внешней обстановки на стекло и обратно было не нужно. Сейчас это уже настолько привычная технология, что применяется даже в автомобилях. Разве что не прицелишься и ракету не пустишь 

Конечно, "на лобовом стекле" - это упрощение. На самом деле, перед лобовым стеклом стоит специальная стеклянная пластина, которая пропускает 85% света, но в то же время и отражает те же 85% излучения от индикатора. Она называется дифракционный оптический элемент и изготавливается нанесением на стекло специальной голограммы. А конструкторы заняты разработкой цветного прозрачного жидкокристаллического индикатора взамен этой пластины.

Потом приборы-"будильники" на приборной доске стали менять на многофункциональные дисплеи. Это удобнее, но переводить взгляд с обзора пространства на приборную панель всё же приходится, а самолёт за эти доли секунды преодолевает значительное расстояние. Да и враг не дремлет. А потому от ИЛС не отказались.

Следующий шаг - перенести всю эту информацию с лобового стекла прямо на шлем пилота. Поначалу на него  выводилось то же, что раньше на ИЛС. Теперь усложняют задачу: на Ф-35 пытаются сделать круговой обзор и картинку во всех частях спектра - от локатора, тепловизора, оптики... Незачем головой вертеть. Как это задумано на практике - я не знаю, и не уверен, что лётчик не одуреет от такого количества информации в поле зрения. Во всяком случае, от шлема английской разработки уже отказались, а в американском одну и ту же цель от РЛС и от оптического локатора не удаётся совместить на картинке: шлем "видит" две цели. Более того, судя по снимкам и видео прибытия Ф-35 в Израиль http://vladimir-krm.livejournal.com/4201063.html#comments отказались и от кругового обзора: оптический датчик только один, вместо предполагаемых шести.

Если говорить точнее, то такие шлемы называются системами дополненной реальности - это когда на визуальное изображение накладывается виртуальная информация. И они уже создаются. Если видимая простым глазом картинка может быть и в дыму, и в тумане, в пылевых и песчаных бурях, да и просто в темноте ночью, то при наложении на неё ещё и изображений с тепловизора, радара и другой разведывательной техники, пилот получит достаточно информации.

Более того, взглядом ведь можно и управлять: Российские военные начнут управлять беспилотниками взглядом. И внедряться это начало давно: ещё с момента создания шлема на МиГ-29.

Но очередной шаг просится сам собой: а зачем нужен шлем? Чтобы смотреть через фонарь наружу, и не упускать показания сенсоров.

В таком случае появляется соблазн отказаться от фонаря кабины вообще: минимум перегрузок - это поближе к центру тяжести машины, а пилот с оборудованием размещается в бронированной капсуле, как это сейчас в Армате делается.

Обзор пространства, причём круговой, и не только в видимом, но и в инфракрасном, и радиодиапазонах - на шлеме "виртуальной реальности", условно говоря. Это ведь ближе к ИКР?

Да, знаю, сейчас многие читатели запротестуют. И знаю - почему. Есть такой принцип конструкторский - "не лезь в боевую цепь", то бишь, не вводи туда лишние элементы ненадёжности. Под боевой цепью подразумевается не только цепочка от гашетки до двигателя ракеты, но и любая жизненно важная функция изделия. А элемент ненадёжности - любое устройство, без которого можно обойтись. Здесь этот принцип, на первый взгляд, нарушается.

Но ведь на крайний случай можно и перископ предусмотреть. Погодите ржать те, кто не в курсе, ничего я с подводной лодкой не перепутал: перископы давно используются на "спарках", во второй кабине, чтобы лётчик-инструктор видел, что творится впереди. Конечно, он выпускается только на взлёте и посадке, а выглядит как пара зеркал: одно над фонарём, другое - перед глазами лётчика:

http://cdn1.share.slickpic.com/u/IgorKolokolov/_7529/org/GN5Q1997/web.jpg

Фото отсюда: http://igor113.livejournal.com/386320.html

Мне в частных беседах возражали: а если спомпирует двигатель? На ответ, что два движка - это четыре генератора, а кроме них есть ещё и аккумулятор, опять вопрос: а если спомпируют оба двигателя? Но ведь тогда выход в бою единственный - катапульта. Других вариантов нет, и приборы уже не нужны.

К слову, тут тоже интересно. Когда-то, во времена Фидо, проскочило сообщение, что в КБ "Звезда" разрабатывается вариант кресла К-36, который при катапультировании определяет вертикаль, высоту до земли, и если она маловата, включает собственные двигатели, набирает высоту и только тогда выпускает парашют. Тогда, помнится, я пошутил, что следующим шагом будет отказ от парашюта вообще, а кресло само, как та лошадь в конюшню, будет возвращаться домой. Тогда это казалось шуткой, но теперь, когда смельчаки с реактивными ранцами сопровождают самолёты, понимаешь, что до внедрения этого остался один шаг. Ну пусть аэродром далековато, но хотя бы уйти за линию фронта, избежать плена, приземлиться в укромном месте будет возможно.

Ещё один дополнительный бонус, который получается почти бесплатно, это возможность создания тренажёров прямо в кабине твоего самолёта, стоящего на земле. Ты сидишь там, а коллеги или инструкторы с внешнего компа, подключённого к самолёту, вводят тебе и задания, и цели, и другие вводные. К слову, при разработке учебно-тренировочных Як-130 и МиГ-АТ такая опция предусматривалась. Да и тренажёр для палубных МиГов уже работает:

Разумеется, изображение на шлеме, по крайней мере то, что в видимом диапазоне, должно быть стереоскопическим и высокого качества. Судя по Ф-35, пока техника этого качества не обеспечивает, но прогресс в этой области виден невооружённым взглядом, так что проблем тут не будет. Тут необходимо резервирование видеокамер, чтобы при повреждении одной или двух из них не "ослепнуть". Необходимо и совмещение моноизображений в радио- ИК- и УФ-диапазонах с объёмным оптическим. Это тоже решается.

А следующим шагом может быть отказ от шлема и вывод информации на стереоскопические 3D-дисплеи, которые уже разрабатываются многими фирмами. Можно смело прогнозировать, что через десяток лет их качество будет пригодным для использования в авиации. http://www.3dnews.ru/629875 и http://www.3dnews.ru/165002

Как видите, статья оборвана, да и Фандор должен был этот текст ещё просмотреть свежим взглядом и переработать. Увы... Для статьи по вооружениям набросали только часть вступления:

В.З. Первое из оружия, что появилось на самолётах, были пулемёты, пушки и бомбы. Пушки есть и сейчас, и кажется что они, как и системы прицеливания, уже дошли до совершенства. Однако, это не совсем так. Оказывается, и давно известное оружие есть куда совершенствовать. Слово Фандору.

В. З. Бомбы тоже совершенствуются до сих пор. Кроме "обычных" бомб давно уже появились и высокоточные. Они всем хороши, одна только досада: гораздо дороже обычных. И проблема в том, что они по определению одноразовые, то есть, вместе с бомбой погибает и вся её умная (и дорогая) начинка. Жалко.

Решили эту проблему в фирме "Гефест", сумев разработать бортовую аппаратуру, которая по точности прицеливания почти не уступает высокоточным бомбам. Это позволило в Сирии не только обезопасить пилотов и самолёты, сбрасывая бомбы с высоты, недоступной для ПЗРК, но и сэкономить огромные деньги. Как? Так ведь в стране накопилось (особенно после вывода войск из европейских стран) огромное количество боеприпасов на складах, и сроки их хранения неизбежно кончаются. А на утилизацию требуются немалые деньги. А с разработкой "Гефеста" СВП-24 можно сэкономить и эти деньги, и деньги на производство новых бомб.

Но и это не всё. Прогресс продолжается. Новое слово - планирующие бомбы.

...а остальные статьи даже не начинали, увы...


 

© 2009 Технополис завтра

Перепечатка  материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши  правила  строже  этих,  пожалуйста,  пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.