Авионика – что это такое. Авионика- всё видящее око В условиях боевых действий
И, ж. avionique f. 1860. Рей 1998. Авиоэлектроника. Шесть семь авиационных фирм будут выпускать самолеты, а остальные, более менее мелкие авионику, запчасти и т. п. Радиопередача 6. 9. 1997 … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Ж. Бортовое электронное оборудование авиалайнеров. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
авионика - ави оника, и … Русский орфографический словарь
«АВИОНИКА» - ОАО Моск. научно производств. комплекс. Образ. в 1942 г. Занимается конструированием, произ вом и испытанием в наземных и лётных условиях бортовых систем автоматич. упр. полётом ЛА, электродистанц. систем упр., а также их техн. обслуживанием. В… … Военный энциклопедический словарь
Авиатика МАИ 890 лёгкий самолёт. Биплан разработан в ОСКБЭС МАИ (Отраслевое специальное конструкторское бюро МАИ). Первый вылет самолета состоялся в 1989 году. В том же году начались поставки серийных самолётов заказчикам. Может оборудоваться… … Википедия
МНПК «Авионика» - Московский научно производственный комплекс «Авионика» с 1942 ОАО http://www.avionika.orc.ru/ Москва, образование и наука, организация … Словарь сокращений и аббревиатур
интегрированная авионика связи, навигации и опознавания - — Тематики электросвязь, основные понятия EN integrated communication, navigation and identification avionicsICNIA …
интегрированное управление/авионика для завоевания превосходства в воздухе - — Тематики электросвязь, основные понятия EN integrated controls/avionics for air superiorityICAAS … Справочник технического переводчика
Тип Открытое акционерное общество … Википедия
Книги
- Авионика. Учебное пособие , Кучерявый Андрей Аксентьевич , Авионика - это собирательное название для всех систем бортового радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов. Учебное пособие предназначено для студентов, курсантов и аспирантов… Категория: Разное Издатель: Лань , Производитель: Лань ,
- Авионика Учебное пособие , Кучерявый А. , Авионика - это собирательное название для всех систем бортового радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов. Учебное пособие предназначено для студентов, курсантов и аспирантов… Категория:
Бортовое оборудование - это совокупность приборов, систем и агрегатов, обеспечивающих:
- управление летательным аппаратом, включая управление угловым положением ЛА и его траекторией при решении транспортных и боевых задач;
- энергообеспечение ЛА;
- обеспечение жизнедеятельности экипажа и пассажиров.
Процесс развития авиации в значительной мере обусловлен развитием бортового оборудования.
Эволюция воздушных судов
В 1903 году был совершен первый управляемый полет на машине тяжелее воздуха. С тех пор авиация прошла путь от простейших летательных аппаратов, предназначенных исключительно для демонстрации возможности перемещения в воздушном пространстве, до специализированных многофункциональных воздушных судов, решающих задачи по перевозке пассажиров и грузов, боевые и специальные задачи.
В 1912 году в мире насчитывалось около 1 тысячи самолетов, а к 2012 году - около 28 тысяч самолетов.
Начальный период развития авиации был связан с решением проблем аэродинамики, конструктивных материалов и повышением мощности двигателя. В дальнейшем, особенно с переходом на реактивную тягу и сверхзвуковой полет, роль бортового оборудования значительно возросла. Авиация 21-го века ориентируется на революционные изменения в бортовом оборудовании. Это связано, прежде всего, с бурным развитием радиоэлектроники и новационных процессов в информационных системах. >>>
По мере развития авиации человеческий фактор стал оказывать все большее влияние на безопасность полета. Основой безопасности полетов является полная и своевременная информированность экипажа об условиях полета и состоянии самолета. Интерфейс между экипажем и сложным комплексом бортового оборудования определяет эволюцию информационно-управляющего поля кабины экипажа.
В XX веке: 1940-1970 гг. используются электромеханические индикаторы, в 1980 гг. появляются отдельные электронные индикаторы.
В XXI веке: начало 2000 гг. - электронная индикация («стеклянная» кабина), прогноз на 2020-2040 гг. - интегрированная электронная индикация с трехмерной (3D) синтезированной системой индикации «реальной» обстановки.
Эволюция бортового комплекса
Увеличение количества и сложности функций бортового оборудования явилось причиной перехода от отдельных приборов и устройств к комплексу бортового оборудования, основу которого составили бортовые вычислительные системы.
Переход от простейших аналоговых вычислителей к бортовым цифровым вычислительным системам открыл широкую дорогу к процессам интеграции бортового оборудования и функций управления, что, в свою очередь, обеспечило рост надежности комплекса, несмотря на рост сложности. При этом стоимость комплекса стабилизировалась. >>>
Использование операционных систем реального времени, в свою очередь, позволило построить программное обеспечение в виде отдельных функционально-программных модулей.
Модульность аппаратной и программной части - это ключ к унификации, стандартизации и, как следствие, снижению затрат в разработке и производстве.
Простейший контур управления летательным аппаратом представлял собой совокупность тяг и качалок, непосредственно передающих отклонение рычагов управления на управляющие поверхности летательного аппарата. Электромеханические приборы позволяли отслеживать пространственное положение самолета.
Частичная автоматизация пилотирования была достигнута путем введения простейшего автопилота, осуществлявшего стабилизацию высоты полета и улучшающего управляемость летательного аппарата.
Тем не менее, доминирующая роль человека в управлении сохранялась, управление по-прежнему велось по отдельным приборам, а бортовой комплекс на данном этапе еще не был сформирован. >>>
>>> Появление бортового комплекса связано с введением в контур управления специальной вычислительной машины, формирующей траекторию полета и позволяющей решать задачи управления ЛА на траектории (система самолетовождения - FMS).
Под БК стали понимать совокупность управляющей вычислительной машины, приборов и систем, объединенных единой целью управления ЛА.
Первые бортовые комплексы имели одну вычислительную машину и были построены по централизованному принципу на базе аналогового вычислителя.
В дальнейшем бортовой комплекс стал строиться по федеративному принципу, предполагающему наличие нескольких отдельных специализированных вычислителей. При этом каждая функция управления реализуется в отдельных блоках с единым индикационным полем кабины экипажа (EFIS).
Первые федеративные бортовые комплексы были гибридными, так как содержали как аналоговые, так и цифровые вычислители.
Впоследствии аналоговые вычислители были полностью заменены цифровыми с использованием интерфейса связи по стандарту A-429.
Имея большие вычислительные ресурсы, бортовой комплекс стал решать не только задачи управления и индикации, но и интеллектуальной поддержки экипажа (EICAS). При этом роль бортового комплекса в управлении стала доминирующей. >>>
При этом существенно усложнилось программное обеспечение вычислительных машин. Это привело к проблемам в разработке и отладке программного обеспечения.
Следующая группа проблем была связана с объединением различного оборудования в единый комплекс. «Электронный борт» каждого самолета стал представлять собой уникальный продукт, требующий сложных технологий системной интеграции.
Всякое наращивание управляющих функций требовало повторения процессов системной интеграции и сертификации системы в целом.
Следствием такой архитектуры стало существенное удорожание всего бортового оборудования, увеличение сроков разработки, уменьшение надежности комплекса, и, как следствие, снижение уровня безопасности полетов. >>>
Анализ удельных временных затрат на проектирование ВС показал, что на разработку оборудования затрачивается около 60% времени, хотя в середине прошлого века этот показатель был на уровне 20-30%.
Как следствие, изменилась и структура затрат на программное обеспечение, которая стала составлять порядка 80% стоимости разработки бортового комплекса. Назрела необходимость революционного изменения архитектуры комплекса.
В качестве решения проблемы была выдвинута идея построения бортового комплекса на принципах интегрированной модульной авионики.
27 сентября 2002 г. на военно-воздушной базе «Лохегаон» (г. Пуна, примерно в 100 км к юго-востоку от Бомбея), состоялась официальная церемония передачи индийским ВВС первых самолетов Су-30МКИ. Главный маршал авиации Индии Кришнасвами тогда сказал: «Точность наведения систем вооружения – просто феноменальная. Вообще, это очень необычный самолет. Ни в одной стране мире нет ничего подобного» . Отвечая на вопросы журналистов, министр обороны Индии Джордж Фернандес заявил: «Без тени сомнения хочу подчеркнуть, что данная сделка оказалась возможной потому, что мы имеем тесные связи с Россией. Ни одна страна в мире не оказалась в состоянии предоставить такие возможности для укрепления национальной безопасности, как Россия» .
Оружие – товар политический. На стороне России – длительная позитивная история военно-технического сотрудничества с Дели, начавшаяся ровно 45 лет назад с поставки в Индию самых современных по тем временам истребителей МиГ-21. Москва, в отличие от Запада, не использовала ВТС для оказания на Дели давления и не вводила политически мотивированных эмбарго на поставку оружия. У наших стран нет противоречий ни по одному из существенных военно-политических вопросов. Общность интересов и намерение развивать политическое, экономическое, военное и военно-техническое сотрудничество были подтверждены в декабре 2008 г. в ходе визита в Дели президента России.
С тех пор прошло десять лет, а создание самолета началось еще раньше. В 1993 г. на базе истребителя-перехватчика Су-30 ОКБ Сухого предложило создать новый самолет для фронтовой авиации. Первое впечатление о самолете Су-30К у индийской делегации было примерно таким: машина хороша, устойчивость и управляемость великолепные, двигатели вполне устраивают, но бортовое радиоэлектронное оборудование (БРЭО) хотелось бы иметь более современное, а номенклатуру применяемого управляемого вооружения намного шире. Хотя эти требования первоначально не были отмечены в протоколе, но буквально через месяц, после того как делегация отчиталась перед командованием ВВС, ОКБ Сухого сообщили, что индийская сторона предлагает подумать о более современном «борте».
20 апреля 1994 г. в Дели состоялось заседание российско-индийской рабочей группы по сотрудничеству в области авиации, на котором рассматривалась возможность производства самолета в Индии. 30 ноября 1996 г. в Иркутске был подписан контракт на поставку в Индию 40 самолетов Су-30К. Контрактом определялись четыре стадии поставок в течение пяти лет. Этапность определялась условиями контракта, в соответствии с которым поставка самолетов заказчику должна была осуществляться отдельными партиями, по мере отработки соответствующих систем и оборудования с постепенным наращиванием боевых возможностей самолета.
Первые четыре истребителя Су-30К отправили в Индию в 1997 году. Контракт предусматривал, что самолеты Су-30К первых партий будут представлять собой серийные Су-30 с незначительными изменениями в навигационной системе и БРЭО, а к 2000 г. планировалось перейти на уровень машины фактически нового поколения – Су-30МКИ с совершенно новым бортовым оборудованием и двигателями с управляемым вектором тяги (УВТ).
Весной 1995 г. на основании предварительного протокола, подписанного обеими сторонами, в ОКБ Сухого развернулись работы по теме, которая получила рабочее обозначение Су-30И (И – «индийский»). Кроме конструктивных изменений, связанных с установкой переднего горизонтального оперения (ПГО) и новых двигателей, на самолете должна была устанавливаться новая система дистанционного управления (СДУ), с включением двигателя с УВТ в общий контур управления. По составу БРЭО ясности было меньше, однозначно был определен только тип РЛС, но впервые в истории отечественного авиастроения речь шла об установке на борту и об интеграции в состав БРЭО импортного комплектующего оборудования. Как правило, такого рода интеграция представляет собой чрезвычайно сложную техническую задачу. При создании истребителя Су-30МКИ российским конструкторам пришлось искать пути совмещения таких элементов, как российский радар, французские средства визуализации и навигации, индийский компьютер управления радаром, индийский резервный компьютер управления самолетом, израильский индикатор на лобовом стекле (ИЛС), тепловизионный подвесной контейнер целеуказания LDP «Lightning» При этом Индия должна была не просто получить готовые самолеты, но и принять практическое участие в опытно-конструкторской разработке бортовых систем. В ОКБ в 1997 г. началось создание стенда комплексирования и полунатурного моделирования, на котором в дальнейшем была успешно выполнена стендовая отработка БРЭО, в том числе, с использование моделей реального времени. Это позволило существенно сократить время на отработку оборудования в ходе летных испытаний самолета. Естественно, что вся ответственность за создание «интернационального» бортового оборудования и соответствие его характеристик требованиям контракта осталась лежать на ОКБ Сухого, а всю работу по интеграции БРЭО поручили ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро» (РПКБ).
Именно здесь, в РПКБ, в 1970-е годы были разработаны новые поколения инерциальных систем и навигационных комплексов, обеспечившие реализацию основных функций интеграции бортового радиоэлектронного оборудования, создана первая в стране система навигации принципиально нового вида с использованием физических полей Земли. В 1980-х годах РПКБ разработало несколько поколений различных приборов, систем и комплексов бортового оборудования для многих типов самолетов и вертолетов. В 1990-е годы РПКБ решило задачу создания сложных многоуровневых интегрированных комплексов БРЭО на базе магистрально-модульного принципа и открытой архитектуры аппаратуры и программно-математического обеспечения для новых и модернизируемых самолетов и вертолетов, разработан целый ряд бортовых вычислительных машин высокого быстродействия на базе современных импортных микросхем и собственная операционная система реального времени. В 2000-2010 гг. на предприятии была создана конкурентоспособная высокоинтеллектуальная авионика, выполненная с использованием самых современных конструктивных решений и прогрессивных технологий, реализована концепция «стеклянной кабины», в рамках которой были разработаны «умные» цветные многофункциональные жидкокристаллические индикаторы (МФИ) и пульты управления, образующие единое информационно-управляющее поле летательного аппарата.
Сегодня ОАО РПКБ работает в международных стандартах, в том числе и натовских военных стандартах MIL-STD, а продукция по своим техническим характеристикам находится на уровне лучших мировых образцов и поставляется во многие страны мира. Многие из этих технических решений были с успехом использованы при разработке самолета Су-30МКИ, и открыли перспективы по дальнейшей модернизации самолетов и по наращиванию его боевых характеристик и возможностей.
На сегодняшний день летные характеристики самолетов Су-30МКИ справедливо считаются одними из лучших в мире. Это неоднократно демонстрировалось на множестве аэрошоу и в ходе различных учений. Но боевая эффективность самолета и его преимущества над потенциальным противником сегодня определяется не столько аэродинамикой и тягой двигателей, хотя, несомненно, это тоже очень важно, сколько возможностями его БРЭО (и, разумеется, подготовленностью летчика).
В рамках работ по лицензионному производству Су-30МКИ на индийском заводе корпорации HAL в г. Насике 28 ноября 2004 г. состоялась торжественная церемония, в ходе которой был поднят в воздух первый серийный Су-30МКИ индийской сборки. Таким образом, был создан самолет, который можно смело отнести к поколению 4+. Его отличительными чертами стали применение двигателя АЛ-31ФП с УВТ и СДУ, включенные в единый контур управления. В комплексе это обеспечивает возможность реализации на самолете режимов сверхманевренности. Применение мощной импульсно-доплеровской РЛС с поворотной ФАР обеспечивает большие дальности обнаружения и сопровождения, многоканальность, возможность работы по наземным целям. Реализация принципа «стеклянной кабины» с применением широкоэкранных МФИ, – реализация принципа открытой архитектуры борта, обеспечиваемая за счет применения мультиплексного канала информационного обмена (МКИО), выполненного в соответствии со стандартом MIL-STD-1553B, широкая интеграция систем БРЭО импортного и отечественного производства позволили создать современный комплекс.
Вся координация работы комплекса БРЭО в самолете Су-30МКИ была возложена на БЦВМ разработки РПКБ. Сюда стекается информация от всех систем комплекса, обрабатывается и затем предоставляется экипажу. Поэтому РПКБ в первую очередь отвечает за комплексирование аппаратуры и программно-математическое обеспечение всего оборудования, а также решает все вопросы по интеграции БРЭО самолета Су-30МКИ. Это задачи взаимодействия систем связи РЭП и общесамолетных систем, САУ, СДУ, задачи управления оружием с тепловыми головками, с лазерным наведением, неуправляемым оружием, навигационные задачи, задачи сбора информации на борту и передачи ее на индикацию. И самая главная задача – это задача построения кабины.
В части БРЭО Су-30МКИ отличался универсальной РЛС, системой индикации на многофункциональных жидкокристаллических цветных дисплеях с большой разрешающей способностью, новым оптико-электронным многофункциональным прицельно-навигационным комплексом на базе современных ЭВМ с инерциальной навигационной системой на лазерных гироскопах и с системой спутниковой навигации (GPS), и принципиально новой системой объективного контроля с фиксированием не только рабочих параметров систем самолета, но и внешней тактической обстановки.
Тем не менее, с момента рождения самолета Су-30МКИ прошло достаточно много времени и за это время появились новые системы, которые позволяют повысить боевую эффективность самолета. Хотя стоит отметить, что с точки зрения обеспечения насущных задач обороны, такой страны как Индия, ничего лучше, чем Су-30МКИ, на сегодняшний день нет. Это подтверждает хотя бы тот факт, что варианты Су-30МКИ выиграли учебные бои с современным американским истребителем четвертого поколения F-18E/F в Малайзии и французским истребителем «Rafale» в Алжире.
В настоящее время идут переговоры с индийской стороной о дальнейшей модернизации самолета Су-30МКИ для индийских ВВС и находятся они в завершающей стадии определения технического лица и выбора поставщиков бортового оборудования. При этом налицо достаточно жесткая конкурентная борьба (не только на техническом уровне) между российскими, индийскими и западными компаниями. Стоит отметить, что использование западных комплектующих в составе комплекса БРЭО существующего самолета Су-30МКИ было интересным и в то время необходимым шагом, но сегодня российская промышленность способна предложить системы, ни в чем не уступающие западным образцам. При этом необходимо учесть, что создание нового варианта самолета дело не быстрое, и решения, заложенные сегодня, должны работать, причем работать надежно, не один десяток лет. Предстоящее подписание контракта сегодня означает, что новый самолет появится в эксплуатации примерно в 2017 году.
Стоит отметить, что в комплексе БРЭО все взаимосвязано. Если нужен локатор с большей разрешающей способностью, необходимы и новые индикаторы. Новые индикаторы означают, что необходим новый интерфейс, а это ведет к изменению вычислительной машины и, как следствие, к новым комплексным блокам. Таким образом конструкторское бюро «ведет» кабину, делает вычислительную технику, проводит интеграцию всего БРЭО, создает интерфейс, с использованием мультиплексных и оптоволоконных каналов, а также новое программное обеспечение. При этом структура его будет такова, что даст возможность решать дополнительные задачи и наращивать программное обеспечение «не ломая» всей системы. Модернизированный Су-30МКИ фактически получит совершенно новый комплекс БРЭО и по всем параметрам будет превосходить все существующие варианты.
Авионикой принято обозначать весь комплекс электронного оборудования, которое установлено на борту самолетов. Очень часто параллельно со словом «авионика» используется аббревиатура БРЭО, что расшифровывается как бортовое радиоэлектронное оборудование. Базовыми элементами электронного оборудования являются системы навигации, коммуникации и управления. Что касается оборудования управления, то это очень большое количество систем, начиная от поисковых прожекторов и заканчивая современными радарами.
В отечественной авиации принято разделять специалистов по силовым установкам и самолету. Соответственно, одни занимаются авиационными системами, а другие – радиоэлектронным оборудованием.
SSJ-100 авионика
ВВС Российской Федерации имеет четкое деление бортового оборудования на БРЭО и авиационное оборудование. БРЭО создано для излучения или приема радиоволн. Что касается авиационного оборудования, то это приборы, механизмы, агрегаты, которые в своей работе используют электрический ток, но при этом радиоволны отсутствуют. Также военные летательные аппараты могут быть оснащены электронным оружием, но они являются отдельной частью оборудования.
В отечественном авиастроении понятие «авионика» практически не используется, поскольку принятым считается обозначение БРЭО – бортовое радиоэлектронное оборудование – и АО – авиационное оборудование.
История развития авионики
Само понятие «авионика» начало использоваться в западных странах с 1970 года. Именно в это время электроника достигла высокого технического уровня, что позволило использовать электронные системы на бортах летательных аппаратов. В эти годы были созданы первые бортовые компьютеры для самолетов. Кроме этого, начали использовать большое количество автоматических систем контроля и управления.
Изначально авионику и электронное оборудование для автоматизации начали заказывать военные для выполнения большого круга военных задач и повышения точности выполнения боевых миссий. В итоге боевые машины стали настолько зависимы от бортового электронного оборудования, что полеты выполнялись в зависимости от выбранных режимов электронного управления. За счет усовершенствования самолетов БРЭО также не отставало в развитии. На сегодняшнее время бортовое оборудование занимает немалую часть материальных затрат на изготовление самолетов. Так, например, при изготовлении самолетов типа F-14 20% общей стоимости всего самолета отведено на авионику. Подобные системы широко применяются и в гражданской авиации, что позволяет автоматизировать и упростить процессы управления машиной.
Современный состав авионики самолетов
Оборудование для управления летательным аппаратом:
- Система навигации.
- Система индикации.
- Система связи.
- Система, осуществляющая управление полетом, типа FCS.
- Система, отвечающая за предупреждение столкновения в воздухе, типа TCAS.
- Общая система управления.
- Оборудование метеонаблюдения.
- Оборудование регистрации всех параметров полета. Это бортовые самописцы и средства контроля.
Оборудование управления вооружением:
- Сонары.
- Электронно-оптическое оборудование.
- Радары.
- Системы для поиска и фиксации цели.
- Аппаратура для управления вооружением.
Интерфейсы в авионике
Всемирно принятые стандарты коммуникации:
- MIL-STD-1553.
- ARINC 664.
- ARINC 629.
- AFDX.
- ARINC 717.
- ARINC 708.
- ARINC 429.
Конструктивы:
- MicroPC.
- PC/104Plus.
- PC/104.
Шины расширения:
- VMEbus.
В начале лета корпорация «Иркут» провела выкатку МС-21, первого российского среднемагистрального пассажирского самолета. Мы уже о том, как разрабатывалось и как производится композитное крыло нового лайнера. Теперь корреспондент N+1 побывал в Центре комплексирования Объединенной авиастроительной корпорации, где разрабатывается функциональное программное обеспечение для бортового оборудования пассажирского самолета и проводятся работы по интеграции электронных систем и их тестированию.
Авионикой называют все электронные системы, функционирующие на борту пассажирского самолета. Долгое время различные бортовые электронные системы на лайнерах были самостоятельными элементами, имели собственные органы управления и индикаторы и по большому счету никому не подчинялись. Друг с другом они обменивались данными по специальным интерфейсным линиям. На многих современных лайнерах, выпущенных десяток лет назад, дела обстоят именно так: например, устройство автоматического выведения самолета из режимов сваливания и штопора работает самостоятельно и о своем функционировании лишь извещает летчиков загоревшимся индикатором.
Несколько лет назад мировые авиапроизводители стали реализовывать концепцию комплекса интегрированного бортового оборудования на основе интегрированной модульной авионики (ИКБО ИМА). В рамках этой концепции абсолютно все периферийные электронные системы были подчинены бортовому компьютеру. Это означает, что периферийные электронные системы стали проще, поскольку лишились собственных вычислительных систем - теперь их работой управляет главный компьютер самолета. При этом сами системы проектируются по модульному принципу с открытой архитектурой, то есть их можно заменить новыми более мощными, а передаваемые ими данные хорошо задокументированы и могут быть использованы сторонними производителями оборудования.
Современный самолет представляет собой большой летающий компьютер с собственной операционной системой. Под управлением этой системы функционирует множество программ, каждая из которых отвечает за работу определенного оборудования - открывание дверей, вывод индикации, получение данных от внешних датчиков, управление бортовым радиоэлектронным оборудованием. Все эти программы работают на центральном компьютере - вычислителе - и обмениваются данными друг с другом с помощью программного кода внутри операционной системы. Оборудование самого компьютера дублировано, и при выходе из строя одного блока его место занимает второй и вся система в целом продолжает работу.
В целом концепция ИКБО ИМА одновременно и упростила, и усложнила разработку бортового оборудования самолета. С одной стороны, передача всех управляющих функций центральному вычислителю позволило сделать конструкцию периферийных систем проще, снизить общий вес аппаратуры, ускорить ее работу и обмен данными, освободить больше места на борту самолета. При этом открытая архитектура дала возможность выбирать из множества датчиков и периферийных систем, представленных на рынке, а не конкретных типов, рекомендованных к установке производителем конкретного оборудования. Это позволяет точно конфигурировать функциональность системы и составлять комплекс оборудования исходя из собственных финансовых возможностей.
С другой стороны, разрабатывать программное обеспечения для авионики стало сложнее. Да, с каждым закупаемым сегодня вычислителем производитель поставляет программный комплекс для написания программного обеспечения, своего рода инструменты разработчика. Для того чтобы новый комплекс бортового оборудования допустили к полетам на серийном самолете, он должен пройти испытания и сертификацию. В концепции ИКБО ИМА отдельные испытания проходят само оборудование, программное обеспечение, каждая отдельная программа - и все это в комплексе. Раньше же при разработке бортовой электронной системы один производитель создавал «железо» и испытывал его, другой - программу и испытывал ее, а потом аппаратура и «софт» совмещались и сертифицировались.
При старте проекта МС-21 в начале 2000-х годов бортовые электронные системы лайнера планировалось разрабатывать и производить в России. Но позднее стало понятно, что реализовать концепцию ИКБО ИМА полностью в России и при этом практически с нуля будет крайне сложно, долго и дорого. Поэтому разработчики самолета пошли проверенным путем, уже давно избранным крупными иностранными авиапроизводителями, от канадского Bombardier и бразильского Embraer до американского Boeing и европейского Aribus. Речь идет о заказе готового оборудования и доработке его под собственные требования и нужды. Такой подход существенно экономит время и затраты.
А еще он значительно упрощает сертификацию новых самолетов в соответствии с международными стандартами. По словам начальника отдела систем самолетовождения «ОАК - Центр комплексирования» Евгения Лунева, покупка готового оборудования с инструментами разработчика, уже прошедшими предварительные сертификационные испытания, упрощает последующую сертификацию этих систем с написанным программным обеспечением. Потому что даже программные инструменты разработчика, поставляемые производителем, позволяют визуально через удобный графический интерфейс прописывать логику работы программы и задавать алгоритмы. При этом ручное программирование сводится к минимуму.
Основу бортового электронного оборудования МС-21 составляют системы французской компании Thales и американских Honeywell и Rockwell Collins. В частности, Thales поставляет вычислители, на которых будет работать российское программное обеспечение. На один самолет установят шесть таких компьютеров, которые будут работать синхронно, чтобы реализовать дублирование функциональности без сбоев. Honeywell поставляет навигационные блоки, в состав которых входит и спутниковая навигация, а Rockwell Collins - системы связи и обмена данными. Объединение всех поставляемых блоков в единый комплекс и обеспечивает «ОАК - Центр комплексирования», причем российская компания выступает интегратором систем.
Потолочная консоль МС-21 на стенде
Василий Сычёв
Когда разрабатывался первый со времен СССР российский лайнер Sukhoi Superjet 100, российские разработчики участвовали в создании комплекса его бортового оборудования, которое также состоит из блоков иностранного производства. При этом за интеграцию программного обеспечения (доля российского кода в нем составляет значительную часть) и всех систем бортового оборудования полностью отвечала французская компания Thales. Теперь это положение вещей изменилось. Сегодня компания «ОАК - Центр комплексирования» проводит интеграцию авионики МС-21 и уже частично занимается созданием комплексов бортового оборудования для многих других российских самолетов, включая и транспортные.
Объединение электронных систем в единый комплекс производится через сетевой интерфейс, по своей топологии во многом схожий с самым обыкновенным Ethernet. Отличие заключается в том, что «вещание» бортового оборудования в сеть строго регламентировано как по объемам передаваемых данных, так и по времени начала и продолжительности передачи. В случае, если из-за сбоя какая-либо из подсистем начнет передачу данных вне своего графика, они не будут учтены и не приведут к неверной работе другого оборудования. Каждый элемент сети получает право передачи в зависимости от критичности передаваемых сообщений и присвоенного этому элементу приоритета. Все каналы обмена данными дублируются.
«В бортовом оборудовании используется система централизованного управления. То есть если вам необходимо выгрузить с определенного блока какие-либо данные или провести на нем обновление программного обеспечения, вам не нужно [залезать] куда-то в технический отсек. Все это вы можете проделать из кабины экипажа через специальную панель», - рассказал Лунев. При этом техник в случае масштабного обновления программного обеспечения или модернизации может в несколько простых действий извлечь старый блок и вставить новый. Они выполнены в стандартном типоразмере, имеют стандартный интерфейс подключения и питания и системы фиксации.
Понятно, что современная сеть должна учитывать и возможность атаки злоумышленников, и в этом направлении тоже было сделано несколько важных шагов. В программном обеспечении, например, реализованы аналоги компьютерных файерволлов, контролирующих сетевые пакеты. Кроме того, реализовано разделение сетей разных уровней. То есть оборудование, отвечающее за управление самолетом, навигацию, безопасность полета, «развязано» с «пользовательскими» системами на борту лайнера - развлекательными центрами, телефонией и Wi-Fi. Вычислительные системы МС-21 будут контролировать входящий канал данных, чтобы избежать взлома извне.
Татьяна Павлова / «ОАК-Центр комплексирования»
Бортовое оборудование МС-21 будет выполнять более сотни различных функций. Это должно позволить снизить нагрузку на экипаж во время полета, одновременно уменьшив состав этого экипажа. Если на старых самолетах в состав экипажа входили три-четыре, а иногда и пять человек, то современные лайнеры летчики ведут вдвоем. Бортовое оборудование, например перед взлетом, автоматически получает от центра управления все важные данные, включая объемы заправленного топлива, загрузку и план полета. На основании этих данных проводится расчет всех параметров полета.
МС-21 будет подключен к «авиационному интернету», единой сети, по которой воздушные суда могут получать и передавать важные данные. Такая концепция уже воплощена на SSJ-100. «Мексиканская авиакомпания Interjet, иностранный эксплуатант Superjet, активно использует такой обмен данными. То есть еще при подлете к аэропорту самолет уже получает все данные о следующем рейсе и проводит необходимые расчеты. Благодаря этому время простоя самолета между высадкой и посадкой пассажиров мексиканцам удалось сократить до 30 минут», - пояснил Лунев. Обычно время простоя самолетов в аэропортах между рейсами составляет 40-50 минут.
Использование «авиационного интернета» также позволяет бортовому оборудованию самолета в автоматическом режиме пересылать на диспетчерский пункт диагностическую информацию. Например, если в полете у лайнера отказывает один из электронных блоков или какая-либо периферийная система, центральная система отправит отчет об этом происшествии и тогда техники на земле смогут оперативнее подготовиться к предстоящему ремонту. Например, подготовить к замене отказавшие блоки. И этот ремонт, благодаря модульности, будет быстрым - вынул неисправный блок, поставил исправный, и все, полетели. Такой подход также позволяет существенно сократить время простоя самолета.
Следует сказать, что многие нововведения здесь диктуются особенностями именно гражданской пассажирской авиации. Самолет - транспорт дорогой, поэтому авиакомпании крайне заинтересованы в том, чтобы только что купленный лайнер окупился как можно скорее и как можно скорее начал приносить прибыль. Одним из способов достижения этого является как раз сокращение времени простоя лайнера между рейсами - чем плотнее график, тем больше самолет перевезет пассажиров, тем больше денег заработает компания. Все просто. И автоматический расчет полета, и отправка диагностической информации, и даже центральная консоль технического обслуживания в кабине экипажа позволяют уменьшить время, которое лайнер проводит на земле.
В МС-21 будет и система пространственной навигации, которая позволит борту выполнять полеты в условиях тесного воздушного пространства аэропортов. Дело в том, что в современных крупных аэропортах, принимающих и отправляющих множество рейсов, воздушные коридоры очень узки. Чтобы сделать полеты безопаснее, часть расчетов и управления переданы автоматике. Выглядит это так: самолет получает от диспетчера вводные для захода на посадку, рассчитывает траекторию полета и передает ее обратно диспетчеру. Когда то же делают другие самолеты, у диспетчера появляется возможность уместить большое количество бортов в одном воздушном пространстве, ускорить отправление и посадку лайнеров.
Российский лайнер получит и оборудование автоматического зависимого наблюдения-вещания (ADS-B). Это система наблюдения за воздушным движением. В базовом исполнении она представляет собой GPS-приемник, определяющий местоположение самолета и параметры его полета, а также набор приемо-передатчиков. Последние транслируют данные о самолете сети наземных станций, которые уже передают их диспетчерским службам и другим самолетам. Кроме того, ADS-B принимает информацию о погоде по маршруту полета. Считается, что массовый переход авиации на использование систем ADS-B повысит безопасность полетов, поскольку значительно упростит управление воздушным движением и даст летчикам более полную картину о воздушной обстановке.
Татьяна Павлова / «ОАК-Центр комплексирования»
Но автоматизация процессов управления самолетом - это только часть дела. Упростить управление самолетом можно и при помощи интерфейсных элементов. В МС-21 на панели приборов не будет аналоговых инструментов. Вся информация со всех систем будет выводиться на четыре жидкокристаллических полноцветных дисплея, по два у каждого пилота. Эти дисплеи выпускаются в Ульяновске и были разработаны «Ульяновским конструкторским бюро приборостроения». Кроме того, на центральной консоли между летчиками разместится пятый сенсорный дисплей. На него будут выводить критические сообщения, через него летчики смогут управлять частью систем самолета.
Бортовые системы самолета в каждую секунду полета выдают колоссальные объемы информации. Какая именно информация будет отображаться на дисплеях, смогут определять сами летчики, выбирая только актуальные для конкретного полета данные. К слову, графическое отображение данных - от цифровой информации до индикатора нормали - тоже разработали в «ОАК - Центр комплексирования». Управлять выводимой информацией и полетным заданием пилоты смогут при помощи специальных трекболов, аналогов компьютерной мыши. Теперь, вместо того чтобы выстукивать нужные команды на клавиатуре, летчики смогут несколькими движениями пальца произвести нужные настройки.
Стенд поискового моделирования
Татьяна Павлова / «ОАК-Центр комплексирования»
Управлять самолетом в полете летчики смогут при помощи джойстиков с обратной связью. Эта цифровая замена традиционного штурвала представляет собой ручки управления, расположенные слева от левого пилота и справа от правого. Они тоже должны существенно облегчить жизнь летчику - в отличие от штурвала, джойстик не загораживает приборную панель и не занимает много места, давая пилотам бо льшую свободу движений.
Тестирование программного обеспечения, интерфейсов и элементов управления в «ОАК - Центр комплексирования» проводятся на специальном стенде поискового моделирования. Этот стенд, повторяющий по органам управления и экранам кабину экипажа МС-21, подключен к центральному вычислительному ядру самолета и представляет собой, условно, полетный симулятор. Все показания, которые выводятся на экраны стенда, имитируются специальными программами. Такой стенд позволяет проверить работу авионики, правильность и удобство отображения данных, удобство управления самолетом, взаимодействие всех элементов кабины экипажа друг с другом и программное обеспечение.
У компании есть целая система стендов, на которых разрабатываются и отлаживаются отдельные программы, взаимодействие различных элементов графического интерфейса на экранах и правильность отображения информации, происходит проверка комплекса электронного оборудования и испытание совместной работы программ и операционной системы. Работа на стендах позволяет на ранних этапах разработки вылавливать возможные ошибки и недостатки, а также на завершающем этапе подготавливать документацию, необходимую для последующей сертификации комплекса бортового оборудования.
Разработка российского лайнера находится уже на завершающей стадии. Впереди - испытания, которые позволят «причесать» самолет, устранив возможные недоработки или неточности. Как ожидается, МС-21 совершит первый полет в конце 2016-го - начале 2017 года. Первый серийный самолет заказчику планируется поставить в 2018 году.
Татьяна Павлова / «ОАК-Центр комплексирования»
Василий Сычёв