СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВООРУЖЕНИЕМ ИСТРЕБИТЕЛЯ

Полезная модель относится к авиационному оборудованию, более конкретно - к оборудованию, предназначенному для обеспечения боевого применения вооружения истребителя. Она может быть использована предприятиями авиационной и оборонной промышленности, ведущими разработку систем управления вооружением «СУВ».
Известна система управления вооружением истребителя, предназначенная для обеспечения эффективного поражения воздушных и наземных целей за счет точного выхода в район атаки группы истребителей, взаимного обмена информацией, централизованного сбора данных воздушной и наземной обстановки, обработки данных и последующего решения задач целераспределения (целеуказания) на самолете командира общего боевого порядка. (Патент №2024818 F41G 3/22 опубл. 15.12.1994 г.)
В состав современной «СУВ» истребителя, независимо от уровней функциональной и конструктивной интеграции оборудования и способов ее соединения (непосредственное подключение друг к другу по локальным линиям мультиплексной связи или через общую самолетную магистральную шину данных «МШД», управляемой вычислительной системой самолета), включают:
- бортовой комплект аппаратуры наведения, телеметрически связанный с аналогичной по назначению аппаратурой, размещенной на командных пунктах наземных и воздушных (летательных аппаратах типа «АВАКС») автоматизированных систем управления (наведения);
- бортовую радиолокационную станцию «БРЛС», предназначенную для обнаружения воздушных и наземных целей на удалениях в пределах радиовидимости станции;
- бортовую оптико-электронную, в частности, телевизионную визирную систему, предназначенную для обнаружения воздушной цели в пределах оптической видимости (после предварительного выхода в район ее нахождения с помощью указанной выше аппаратуры) и для обеспечения ее автоматического и полуавтоматического сопровождения в расчете на измерение ее координат и параметров движения с помощью измерителей, входящих в состав визирных систем;
- бортовой комплект навигационного оборудования с датчиками полетной информации, рассчитанный на его использование при прицеливании, а также для осуществления навигации (например, после завершения атаки цели, с заданием возвратиться на аэродром и совершить посадку);
- вычислительную (информационно-аналитическую) систему реального времени, содержащую несколько цифровых вычислительных машин - «ЦВМ» и аналоговых вычислителей, предназначенных для обработки информации, получаемой от указанных датчиков и измерителей, для решения задачи прицеливания, для решения навигационной задачи и других вычислительных действий, связанных с подготовкой, применением средств поражения и контролем результатов этого применения, в том числе в учебных полетах;
- бортовой комплект индикаторов, предназначенных для демонстрирования летчику необходимых сведений по результатам работы названных визирных систем, аппаратуры наведения и навигации, а также для представления результатов работы вычислительной системы, реализуемых путем соответствующего пилотирования, в частности, результатов решения задачи прицеливания;
- бортовой комплект аппаратуры радиотелеметрической (телефонной и телекодовой) связи для информационной поддержки истребителя путем приема данных с командного пункта наземной (воздушной) автоматизированной системы управления (наведения) и для связи с истребителями, оборудованными аналогичной аппаратурой, при их взаимодействии в группе (группах) с регистрацией и хранением информации.
Информационно-логическое сопряжение и схемное объединение упомянутых бортовых измерительных и исполнительных устройств образуют многорежимную техническую систему, функционально решающую одну задачу - эффективное боевое применение вооружения истребителя, чем и определено сложившееся наименование такой системы. Для всех последующих выпусков отечественных и зарубежных истребителей перечисленный выше состав «СУВ» является типовым, определяя совместно с «экипажем» «бортовой интеллект» истребителя (Фиг.1).
Этот состав в предлагаемом техническом решении определен в качестве прототипа.
Недостатком описанной системы управления вооружением истребителя на данном этапе является невысокая оперативность радиообмена данными из-за невысокой скорости передачи/приема информации в радиотелеметрических каналах взаимодействующих истребителей, низкой помехозащищенности и скрытности информации, обусловленные применением в системе радиотелеметрической связи узкополосных сигналов и сигналов с медленными скачками частоты, а также принятыми принципами организации и построения связи между самолетами с частотным и временным разделением абонентов (экипажей самолетов) в сети обмена данными. Это позволяет условному противнику современными средствами обнаружить упомянутые сигналы и принципы организации радиообмена, поставить помехи радиообмену в самолетных сетях связи и в определенных условиях добиться полного «подавления» связи. В упомянутой системе управления вооружением истребителей при взаимодействии группы/групп самолетов в составе 12 (16) самолетов (полета подразделения истребителей на одно боевое задание в выбранном боевом порядке, например, 3 (4) группы по 4 самолета в каждой группе) время задержки <Т> информации, переданной в объеме 1024 бит с каждого истребителя командиру общего боевого порядка, до принятия решения на атаку целей составляет 10-12с с момента включения данного режима работы по циклограмме обмена данными (Фиг.2), что в настоящее время недопустимо велико в условиях постоянного совершенствования средств радиопротиводействия условного противника.
Эти недостатки устраняются предлагаемым техническим решением. Задачей настоящей полезной модели является радикальное повышение эффективности боевых действий при их осуществлении группой истребителей за счет использования для взаимного обмена информацией и автоматической передачи приказов на атаку совокупности параллельно работающих специальных высокоскоростных, помехозащищенных каналов связи, обеспечивающих сокращение времени задержки до принятия решения на командном самолете относительно прототипа не менее, чем в 6 раз, выигрыш по помехозащищенности относительно применяемых в настоящее время узкополосных систем связи не менее 40 дБ и не менее 6дБ относительно применяемых систем связи с псевдослучайной перестройкой частоты. В отличие от прототипа, использующего в интересах организации информационного взаимодействия истребителей в группе общий канал радиотелеметрический связи, доступ к которому на передачу информации осуществляется по команде командира группы с использованием жесткого режима разделения времени работы и принципа «запрос-ответ» по принятой в прошлом иерархической структуре подчиненности по рангам, ограничивая возможности экипажам самолетов адаптировать связь к условиям внезапного изменения оперативно-тактической обстановки, в предлагаемом техническом решении обеспечивается возможность параллельной и независимой работы в нескольких каналах радиотелеметрической связи, на основе комбинирования методов временного, частотного и кодового разделения каналов, позволяющая организовать информационное взаимодействие истребителей в боевом порядке из 12 (16) самолетов и более путем закрепления за каждым истребителем собственного канала на передачу информации и параллельного приема информации в каналах, закрепленных на передачу за другими истребителями группы. Суммарная информационная пропускная способность радиотелеметрических каналов, реализуемых по данному техническому решению, существенно превышает пропускную способность радиотелеметрического канала прототипа, что позволяет радикально повысить оперативность обмена информацией между истребителями. Время доставки информации, которое в сетях обмена данными зависит от объема передаваемых данных и от скорости и способов передачи радиосигналов в канале связи, в предлагаемом техническом решении сокращается как за счет значительно более высокой скорости передачи радиосигналов в канале связи, так и за счет реализации синхронных способов разделения радиосигналов и параллельной передачи их по m-базовым каналам, выделенным (из общего числа n-базовых каналов, составляющих технический ресурс предлагаемого устройства, n=512) конкретно для передачи требуемого объема данных и организации сетей радиотелеметрической связи между самолетами и самолетов с командными пунктами наземной (воздушной) автоматизированной системы управления (наведения). Таким образом, управляемый технический ресурс авиационного терминала бортового комплекта аппаратуры радиотелеметричесеой связи позволяет планировать в период предполетной подготовки и организационную структуру сетей радиосвязи и время доставки информации в них. Так, темп обновления данных <t> (что на практике соответствует времени задержки информации до принятия решения на атаку на командном самолете) при обмене информацией объемом от 128 до 2048 бит в боевом порядке истребителей в составе 12 (16) самолетов по предлагаемому техническому решению составляет 0,5-2,5 с (Фиг.3). На практике, объем данных в сетях радиотелеметрических связи между самолетами не превышает 1024 бит и время задержки информации соответственно не превышает 1-2 с в сети обзора оперативно-тактической обстановки с m<12 (16) базовых каналов. Использование при этом, реализованных в авиационном терминале, радиосигналов с программируемой быстрой перестройкой их параметров, включая радиочастоту излучения, структуру сигнала и время излучения, существенно улучшает, по сравнению с прототипом, показатели помехозащищенности и скрытности связи.
Технический результат достигается тем, что в известную систему управления вооружением истребителя, включающую многофункциональную бортовую радиолокационную станцию и оптико-электронную, например, телевизионную визирную систему, бортовой комплект аппаратуры наведения, бортовой комплект навигационного оборудования с датчиками полетной информации, комплект индикаторов прицельной, навигационной и пилотажной информации, а также вычислительную систему, связанную с перечисленными устройствами и с бортовым комплектом аппаратуры радиотелеметрической связи, включающим приемопередающее устройство, подключенное входом через шифратор и выходом через дешифратор радиосигналов к вычислительной системе и двумя другими входами соединенное с преобразователями сигналов в цифровую форму, программное устройство перестройки частоты приемо-передающего устройства, подключенное его выходом к приемо-передающему устройству и входами к двум преобразователям сигналов в цифровую форму и к вычислительной системе, пульт управления с двумя галетными переключателями для задания режимов работы радиотелеметрической связи и ранга истребителя в групповом взаимодействии, пульт целераспределения с кнопками ввода и отмены заданий, передаваемых по радиотелеметрической связи, и наборным полем этих заданий, индикатор тактической обстановки для воспроизведения результатов обмена информацией и заданий, при этом пульты управления и целераспределения снабжены преобразователями их выходных сигналов в цифровую форму, а индикатор тактической обстановки цифро-аналоговым преобразователем и все три устройства соединены с вычислительной системой, дополнительно введен для повышения скорости, помехозащищенности и скрытности каналов радиотелеметрической связи (повышая оперативность и эффективность системы управления вооружением истребителя в режимах автоматического «автоматизированного» обмена данными воздушной и наземной обстановки истребителя с взаимодействующими самолетами и пунктами управления, оборудованными аналогичной аппаратурой) авиационный терминал системы объединенной связи, навигации и обмена данными «ОСНОД», подключенный своим входом к программному устройству бортового комплекта аппаратуры радиотелеметрической связи для приема по локальной линии (цепи) мультиплексной связи сигналов (команд) управления терминалом, а выходами/входами к вычислительной системе для передачи/приема по локальным линиям (цепям) мультиплексной связи сигналов взаимодействия с собственным радиоэлектронным оборудованием «СУВ» истребителя или, при интеграции в системе управления вооружением «СУВ» истребителя всех пультов, устройств индикации и регистрации в информационное поле управления единого кабинного бортового оборудования «ЕКБО» и использования общей самолетной магистральной шины данных «МШД», подключенный своими входами/выходами к общей самолетной магистральной шине данных, управляемой вычислительной системой (организующей в магистральной шине данных все процедуры информационного взаимодействия собственного радиоэлектронного оборудования «СУВ» истребителя), по сигналам (командам), поступающим с информационного поля управления единого кабинного бортового оборудования «ЕКБО» истребителя.
Использование в составе аппаратуры радиотелеметрической связи авиационного терминала на летательных аппаратах и на объектах различного функционального назначения и различного места расположения (базирования) позволяет создавать гибкие (перестраиваемые) информационные сети объединенной связи, навигации и обмена данными «ОСНОД». Этим обусловлено полное именование отличительной части предлагаемого технического решения: авиационный терминал «AT» системы объединенной связи, навигации и обмена данными «ОСНОД».
В состав системы управления вооружением истребителя (Фиг.4) входят: многофункциональная бортовая радиолокационная станция 1; оптико-электронная (в частном случае телевизионная) визирная система 2; бортовой комплект 3 аппаратуры наведения; бортовой комплект 4 навигационного оборудования вместе с датчиками полетной информации; вычислительная система 5, связанная с названным оборудованием; бортовой комплект индикаторов 6 прицельной, навигационной и пилотажной информации, подключенный к вычислительной системе 5; аналогично включенный в схему индикатор 7 тактической обстановки «ИТО»; приемо-передающее устройство 8 системы радиотелеметрической связи с «СУВ» других истребителей, подключенное к нему программное устройство 9 перестройки частоты приемо-передающего устройства 8, включенное собственными входами к вычислительной системе 5; шифратор 10, связывающий вычислительную систему 5 с передающим блоком приемо-передающего устройства 8; дешифратор 11, связывающий приемный блок приемо-передающего устройства 8 с вычислительной системой 5; пульт управления 12, подключенный выходами его образующих галетных переключателей «РЕЖИМ РАБОТЫ» и «КТО Я» с аналоговыми сигналами через преобразователь сигналов 13 к вычислительной системе и блокам 9 и 8; аналогично включенный пульт 14 целераспределения с преобразователем сигналов 15, кнопками «ГР», «ВВОД», «СБРОС» и наборным полем, содержащим пронумерованные ряды кнопок для выбора атакуемых целей и назначаемых на это истребителей; цифро-аналоговый преобразователь 16, входом соединенный с вычислительной системой, а выходом с «ИТО» 7; авиационный терминал «AT» 17 автоматизированной системы объединенной связи, навигации и обмена данными «ОСНОД», подключенный своим входом к программному устройству 9 бортового комплекта аппаратуры радиотелеметрической связи, а выходами/входами к вычислительной системе «СУВ» истребителя. Блок 17 на Фиг.4, обведенный штриховой линией, образует отличительную часть технического решения.
Блок-схема авиационного терминала «AT» приведена на Фиг.5.
В сущности, авиационный терминал «AT» представляет собой блок обработки данных (17-1) с приемо-передающим устройством (17-2), конструктивно и функционально исполненный как составная часть комплекта аппаратуры радиотелеметрической связи, наделенная собственным адресом для его идентификации в составе радиоэлектронного оборудования «СУВ» истребителя и взаимодействующая с ним своими входами/выходами по протоколам информационно-логического сопряжения. Блок обработки данных (17-1) связан с вычислительной системой «СУВ» через локальную мультиплексную шину данных или мультиплексную общую самолетную магистральную шину данных и включает в себя вычислительный модуль формирования и обработки сообщений (17-1.1 - терминальный процессор), связанный через устройство шифрования (17-1.2) с вычислительным модулем формирования и обработки каналов (17-1.3 - канальный процессор) и с устройством преобразования речи (17-1.4) и с устройством хранения времени (17-1.5), подключенным к канальному процессору, который, в свою очередь, взаимодействует с устройством формирования и обработки сигналов (17-1.6 - сигнальный процессор). Приемо-передающее устройство (17-2) связано с блоком обработки данных (17-1) и обеспечивает прием сигналов из радиоканала для последующей передачи в блок обработки данных (17-1) и передачу сигналов, поступающих от блока обработки данных в радиоканал, оно включает в себя устройство синтезаторов (17-2.1), которое формирует в приемное (17-2.2) и передающее (17-2.3) устройства частоты, необходимые для приема и передачи радиосигналов, поступающих через антенный коммутатор (17-2.4), связанный с радиоканалом. Авиационный терминал обеспечивает возможность одновременной и независимой работы самолетов сразу в нескольких информационных сетях (ИС):
- в сети обзора оперативно-тактической обстановки (ИС ОТО);
- в сети управления тактической группой (ИС ГР);
- в сети управления объединенной группой (ИС ОГ);
- в сети взаимодействия с пунктом управления (ИС ПУ).
Таким образом, существенное отличие предложенного технического решения сводится к тому, что с введением информационных сетей авиационного терминала «AT» в режимы работы «СУВ» истребителя радикально повышается скорость, помехозащищенность и скрытность автоматической (автоматизированной) радиотелеметрической связи в сетях обмена данными самолетов с командными пунктами наземной (воздушной) автоматизированной системы управления (наведения) и между самолетами и достигается высокая (практически без задержек во времени) оперативность поступления данных «экипажам» истребителей, выполняющим боевые действия в группе, обеспечивая отдание и исполнение приказов на атаку до принятия условным противником противодействующих мер.
На Фиг.6 для определенности по аналогии с прототипом представлен вариант формирования сведений на «ИТО» в ситуации, когда подразделение из четырех истребителей атакует противника, включающего четыре реально обнаруженные цели.
Признаком изображения цели на экране «ИТО» 7, если она обнаружена с помощью «БРЛС» 1, является треугольник. При обнаружении цели с помощью оптико-электронной визирной системы 2 - треугольник, не замкнутый в основании. Если цель задана с помощью наземной автоматизированной системы управления «НАСУ», но еще не обнаружена ни одной бортовой визирной системой, то ее признаком служит отсутствие треугольника (Фиг.6). Для своих истребителей аналогичным образом введена отметка в виде кружочка. Переменный по длине горизонтальный штрих, примыкающий в комбинированном изображении цели к указанному признаку ее опознавания, в условно принятом масштабе индицирует величину скорости цели, вертикальный - высоту ее нахождения в пространстве, а разворотом всего изображения вокруг точки пересечения штрихов указывается относительный курс цели. Аналогичными штрихами обозначаются скорости и высоты своих истребителей. Принятый масштаб изображения линейных величин записан цифрой в левом нижнем углу экрана с приложением к ней сопоставляемых линейных размеров. Для каждой изображенной цели цифрой записан ее упорядоченный в «СУВ» истребителя номер (слева от вертикальной черты). Справа от этой черты может быть обозначен номер того истребителя, которому назначено атаковать эту цель.
Аналогичным образом пронумерованы и свои истребители. Под чертой в кружочке, изображающем положение того истребителя, для которого на его же «ИТО» 7 сформирована описанная картинка, обозначен номер того истребителя, которым управляет командир группы. Пользуясь записанным масштабом линейных величин по относительному смещению меток на экране «ИТО» 7 можно прочитать координаты всех индицированных объектов (своих истребителей и целей). В нижней правой части экрана по вертикали повторяемыми номерами обозначены атакуемые цели в порядке возрастания их опасности для атакующей группы, если этот порядок рассматривать снизу. Данная форма представления тактической информации в настоящее время используется в системе управления вооружением истребителя прототипа.
Включение в работу авиационного терминала производится по команде командира боевого строя самолетов установленным порядком. Команда на включение «AT» поступает с пультового оборудования комплекта системы радиотелеметрической связи (или с вычислительной системы «СУВ» истребителя по сигналу (команде) управления, поступающего с информационного поля «ЕКБО» в варианте исполнения «СУВ» истребителя с интегрированным оборудованием). Одновременно с установкой переключателя «РЕЖИМ РАБОТЫ» в позицию «ГД» и переключателя «КТО Я» в позицию «КОГ» на своем самолете командир группы с пульта управления 12 осуществляет включение программного устройства 9 в режим настройки авиационного терминала 17 на информационную сеть управления в оперативно-тактической группе истребителей «ИС ГР», путем выдачи в него набора абонентских параметров, включающих:
- собственный сетевой адрес в информационной сети обзора оперативно-тактической обстановки «ИС ОТО»;
- количество абонентов в «ИС ОТО»;
- число групп в «ИС ГР»;
- собственный сетевой адрес истребителя в «ИС ОГ»;
- номер собственной группы в «ИС ОГ»;
- число абонентов в собственной группе;
- собственный сетевой адрес истребителя в группе;
- режим работы в «ИС ОТО» («ВКЛ-ВЫКЛ»);
- режим работы в «ИС ОГ» («ВКЛ-ВЫКЛ»);
- режим работы в «ИС ГР» («ГРУППА-ПАРА-ВЫКЛ»).
Ведомым самолетам командир группы свое решение на переход из режима управления от командного пункта наземной (воздушной) автоматизированной системы управления к управлению по его командам в сетях системы «ОСНОД» сообщает предварительно по обычной системе переговорной связи. Получив такое решение, «экипажи» ведомых самолетов свои галетные переключатели с наименованием «РЕЖИМЫ РАБОТЫ» устанавливают в ту же позицию «ГД», а переключатели «КТО Я» - в позицию «ВДЩ» (или «ВДМ» в зависимости от ранга истребителя) и задают сигналы в свои «AT» на настройку радиосети, пригодной для радиотелеметрического обмена информацией с командиром объединенной группы.
Экспериментально выполненные работы в информационных сетях авиационного терминала «AT» показывают, что для всех взаимодействующих «СУВ», обеспечивается автоматический обмен информацией и представление конечных результатов экипажам в том виде, как это изображено в качестве возможного примера Фиг.6 практически одновременно без задержек во времени. При этом командир общего боевого порядка (или - автономной группы) непосредственно командирам звеньев или своим ведомым могут ставить задачи на осуществление атаки назначенных целей путем нажатия соответствующих кнопок на пульте целераспределения 14 практически в режиме реального времени. Ошибки своих манипуляций командир может исправлять нажатием кнопки «СБРОС» и повторением набираемого задания в новом качестве. Разными позициями установки переключателя «КТО Я» реализуются соответствующие различия в программах настройки и обработки информации и разное проявление результата манипуляции кнопками пульта целераспределения 14. На самолете ведомого летчика этот пульт фактически отключается, поскольку такой летчик может только получать задания. Передача всех сведений в пространство производится радиокодами, формирование которых обеспечивается шифратором, а обратное преобразование в цифровую форму, характерную для работы вычислительных систем «СУВ», дешифраторами, встроенными в авиационный терминал и выполняющими те же функции, что и функции шифратора/дешифратора 10, 11 в существующих режимах системы радиотелеметрической связи прототипа.
При групповых действиях в автономной группе позицию «КОГ» устанавливает командир звена, позицию «ВДЩ» - ведущий летчик второй пары, ведомыми становятся два оставшихся летчика.
Если командир первой пары в любом звене с разрешения вышестоящего командира или своим собственным решением предполагает перейти к автономным действиям, то перестройку «СУВ» своего самолета и самолета своего ведомого на предельно упрощенную схему взаимообмена информацией в пределах одной пары истребителей он осуществляет переводом переключателя «РЕЖИМ РАБОТЫ» в позицию «ПАРА 1». Аналогичным образом может поступить и командир второй пары, для которого определена позиция того же переключателя с обозначением «ПАРА 2».
При выборе позиции «НАВЕД» переключателем «РЕЖИМ РАБОТЫ» летчик любого истребителя выключает себя из групповых действий и подключается к централизованному управлению (наведению своего самолета) по каналу наземной автоматизированной системы управления. Такая возможность при всей важности утверждаемых в данной заявке групповых действий должна быть предусмотрена хотя бы на случай потери боеспособности какого-либо истребителя. Подключение к наземной автоматизированной системе управления позволит такому истребителю наиболее благополучно возвратиться на свой аэродром.
К особенностям работы и управления «СУВ» истребителя с авиационным терминалом «AT», следует отнести следующее:
1. Переключатели «Кто Я» и «Режим ГД» обрабатываются «СУВ», которая непосредственно, либо через программное устройство комплекта радиотелеметрической связи, выдает в «AT» управляющие команды, включающие:
- команду на включение (выключение) сети «AT» для обмена информацией в группе;
- собственный номер истребителя в группе, соответствующий номеру собственного передающего канала в сети;
- состав прослушиваемых каналов других истребителей в группе.
При этом работа абонента сети инварианта к статусу абонента («КОГ», «ВДЩ», «ВДМ»). В сети все работают одинаково и отличия только в информационном содержании кодограмм.
При смене положения переключателя «РЕЖИМ РАБОТЫ» «экипаж» «СУВ» истребителя может соответствующим образом менять состав прослушиваемых каналов (абонентов сети), а может и не менять, оставляя возможность прослушивания всех абонентов группы, что позволяет «экипажам», работая (информационно) даже в паре истребителей, получать информацию от других абонентов группы, идентифицируя их состояние в боевом полете, при этом также возможно получение каких либо других команд (например, сбор группы и т.п.).
2. Сеть взаимодействия с «ПУ» в «AT» работает параллельно с сетью «ГД», т.е. обмен информацией с «ПУ» может осуществляться параллельно с работой в сети «ГД».
3. Существующий канал ближней командной связи МВ-ДМВ диапазонов предлагается использовать параллельно с работой авиационного терминала «AT», либо для групповых действий «ГД» с летательными аппаратами «ЛА», не оборудованными авиационными терминалами «AT», либо для приема команд наведения с «НАСУ».
Экспериментальная проверка технических решений устройства в учебных полетах на самолетах типа «СУ 27» показывает, что использование заявляемой системы управления вооружением истребителя позволяет получить новое качество: обеспечить высокую оперативность автономных групповых действий, сокращая время обмена данными в 6 раз и обеспечивая помехозащищенность «СУВ» на 40 дБ, выше относительно прототипа, при этом «СУВ» с авиационным терминалом «AT» в определенных условиях может использоваться для уточнения параметров координатной поддержки штатных систем навигации самолетов и определения (отождествления) своих самолетов. Настоящее техническое решение предполагается к использованию практически на всех типах самолетов и вертолетов авиации РФ.