Э.П.Лукашева, 

Н.В.Чистяков, Главный конструктор

И всё-таки! Что такое ДПЛА?

Импульсом к написанию этого текста послужила статья В.В.Ростопчина, опубликованная на Авиа.Ру и посвящённая беспилотным авиационным системам с дистанционно пилотируемыми летательными аппаратами (ДПЛА).

В.В.Ростопчин давно и плодотворно занимается классификацией беспилотных авиационных систем [1]. Классификация, безусловно, очень важна. Она является одной из основ научного подхода и определяет некий язык, на котором можно обсуждать проблемы, в том числе, проблемы беспилотной авиации. Однако, внедряя классификацию, не следует отметать уже установившиеся понятия, которые вошли в научно-технический  обиход и в сотни конструкторских и эксплуатационных документов. Особенно, когда эти установившиеся понятия действительно отвечают сущности описываемых объектов. Нам бы хотелось восстановить справедливость в отношении термина "дистанционно пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА)".

По вопросу "Что такое ДПЛА?" Н.В.Чистякову уже приходилось выступать в "Авторском" на Авиа.Ру [2] . Однако, те простые рассуждениия о сущности ДПЛА были В.В.Ростопчиным с негодованием отвергнуты, а их автор уличён в падении профессиональной грамотности.

В.В.Ростопчин относит к беспилотным авиационным системам (БАС) с ДПЛА такие БАС, которым присущи следующие отличительные признаки:

Если это -- определение беспилотной системы с ДПЛА, то оно крайне неудачно. Высказываясь смелее, это -- совершенно неверное определение.

Как говорят математики, даже тысячи примеров не могут доказать теорему, но единственный отрицательный пример опровергает её. Вот он. 

Под определение В.В.Ростопчина не подходит даже такой затасканный пример комплекса с дистанционно пилотируемым летательным аппаратом, как комплекс "Строй-П" и ДПЛА "Пчела". Уже первое первое поколение (1982 г.) этого комплекса, где не было ни одной, ни наземной, ни бортовой, ЭВМ не  требовало от оператора ни "непрерывного управления" ДПЛА, ни "непрерывного визуального или информационного контакта" с ДПЛА.

В публикациях по беспилотной авиации практически никогда не описываются способы управления летательным аппаратом. Вся информация обычно касается только сугубо авиационных параметров: размах крыла, взлётная масса, мощность двигателя... Нарушим эту традицию описанием системы управления ДПЛА "Пчела" первого поколения комплекса "Строй-П". Структурная схема системы управления ДПЛА приведена на рисунке 1.

 

 

   Рис.1. Укрупнённая структурная схема системы управления ДПЛА "Пчела" в комплексе "Строй-П" первого поколения (1982 год)

 

Начнём с бортового оборудования, существенного для управления. Это следующие приборы:

Наземное оборудование:

Для простоты из схемы исключено всё оборудование, несущественное для управления ДПЛА, такое, например, как шифраторы, дешифраторы, кодеры и декодеры радиоканалов.

Подробнее о бортовом вычислителе. Это не ЭВМ, а жёсткая аналого-цифровая схема, выполняющая определённые операции с поступающими цифровыми и аналоговыми сигналами. Например, управление высотой полёта бортовой вычислитель производит, управляя сектором газа и рулём высоты. Бортовой вычислитель отклоняет сектор газа от положения номинала (довольно условного)  в ту или иную сторону, пропорционально разнице заданной и измеренной баровысотомером высот. Руль высоты отклоняется бортовым вычислителем от нейтрального положения пропорционально измеренному углу тангажа. Элероны отклоняются пропорционально измеренному крену в сторону парирования крена ("Пчела" не управлялась креном в разворотах).

Интересно реализовано поддержание заданного курса. В качестве магнитного компаса применены два магнитных зонда на пермаллое. Зонды размещены на гиростабилизированной горизонтальной площадке внутри курсогировертикали. Один из зондов ориентирован вдоль продольной оси ДПЛА, второй -- перпендикулярно к к первому в горизонтальной плоскости. Легко видеть, что проекция магнитного поля на первый зонд пропорциональна косинусу, а на второй -- синусу магнитного курса ДПЛА. Оператор задаёт курс лимбом на пульте. Датчик поворота лимба тоже синусно-косинусный. Синус и косинус заданного курса передаются по ККУ на борт ДПЛА, где в бортовом вычислителе вырабатывается управление ДПЛА по курсу Ф:

u=sinФизм*cosФзад - cosФизм*sinФзад.

Очевидно, что это управление при малых отклонениях курса ДПЛА от заданного равно

u==sin(Физмзад) ~=Физмзад.

Бортовой вычислитель отклоняет руль направления ДПЛА пропорционально вычисленному управлению u. Алгоритм замечателен тем, что правильно работает при любых отклонениях курса ДПЛА от заданного, кроме теоретически возможного, но неустойчивого состояния, когда ДПЛА летит строго противоположно заданному курсу (теоретически в этом случае вырабатывается нулевое управление). Это свойство алгоритма позволило не реализовывать в бортовом вычислителе логические процедуры анализа курса по четвертям тригонометрического круга.

Как работает боевой расчёт комплекса в части управления ДПЛА? ДПЛА и два пороховых ускорителя устанавливают на каретку пусковой установки (наземный пункт дистанционного управления (НПДУ) комплекса выполнен на шасси десантного бронетранспортёра БТР-Д в виде единой интегрированной станции пуска, управления и разведки). Оператор выполняет рутинные действия по предстартовой подготовке ДПЛА, которая заключается в контроле параметров исправности ДПЛА и в запуске маршевого поршневого двигателя. После удовлетворительного результата предстартовой подготовки оператор нажимает кнопку "Пуск", которая инициирует пороховые ускорители. ДПЛА на каретке под действием реактивной струи разгоняется, в конце разгона каретка с догорающими пороховиками останавливается механическим тормозом, а ДПЛА в соответствии с первым законом Ньютона уходит в полёт. 

Первые 15 секунд полёта -- газ максимальный, руль высоты -- неподвижно в стартовом положении, управление осуществляется только по поддержанию нулевого крена ДПЛА. По истечении этого времени ДПЛА принимает текущий курс в качестве заданного и продолжает набор высоты до заданной (обычно 400 метров). На это уходит 2..3 минуты. Оператор после нажатия кнопки "Пуск" никаких действий по управлению ДПЛА не производит.

После набора заданной высоты штурман (второй член боевого расчёта) лимбом на пульте устанавливает заданный курс ДПЛА на цель, которая может быть удалена на расстояние до 50 км. Заданный курс поступает по командному каналу управления в бортовой вычислитель ДПЛА и отрабатывается, как описано выше. Штурман, наблюдая показания индикаторов дальности и азимута, отмечает на карте путь ДПЛА. Через некоторое время (около 5 минут) штурман вычисляет и вносит в заданный курс поправку на ветер и погрешности измерения курса. Как правило, после этого боевой расчёт освобождается от необходимости выполнять какие-либо действия по управлению ДПЛА до приближения ДПЛА к цели. Более того, на расчётное время полёта к цели можно даже выключить радиоканалы, хотя на практике этого никогда не делали.

Как видно из приведённого типового сценария вывода ДПЛА к цели, никакого "непрерыного управления" и "непрерывного информационного контакта" с ДПЛА не требуется. Высочайшая степень автоматизации, достигнутая простейшими техническими средствами.

Настоящая работа начинается для боевого расчёта при приближении ДПЛА к цели. Штурман оценивает накопившуюся погрешность вывода ДПЛА на заданную цель и вносит поправку в заданный курс. Оператор включает ТВ передатчик на борту ДПЛА и начинает наблюдение местности и поиск цели (ТВ оборудование на рис.1 не показано ради упрощения рисунка). Штурман помогает оператору, подсказывая ожидаемые ориентиры,  и участвует в обнаружении и распознавании цели (известный "эффект коллективного распознавания"). После обнаружения и распознавания цели оператор наблюдает её элементы, штурман рассчитывает заданный курс повторного захода и при удалении ДПЛА от цели на необходимое для разворота расстояние устанавливает его...

Возврат ДПЛА в точку посадки (вблизи точки старта) аналогичен полёту к цели. Боевой расчёт практически не вовлечён в управление ДПЛА. Полёт завершается выдачей оператором команды "Посадка", по которой на ДПЛА останавливается маршевый двигатель, открывается парашют и надуваются резиновые мешки-амортизаторы.

При изучении системы управления ДПЛА "Пчела" в комплексе "Строй-П" первого поколения возникает ощущение гениальной простоты. Хочется назвать людей, создавших этот комплекс: директор НИИ "Кулон" А.С.Новосёлов, первый Главный конструктор советских комплексов ДПЛА Олег Ансович Варрэ, его заместители и помощники В.С.Гафанович, Л.А.Волковский, Э.П.Лукашёва,  Главный конструктор бортового оборудования В.И.Павлюченко, Главный конструктор курсогировертикали В.К.Крятов, Главный конструктор ДПЛА "Пчела" Ю.И.Янкевич и ведущий конструктор по ДПЛА С.В.Долинский (оба из КБ им. А.С.Яковлева, в то время -- ММЗ "Скорость") и ещё десятки замечательных советских инженеров. Увы, многих из перечисленных уже нет в живых.

По своей структуре и техническим решениям система управления этого комплекса напоминает творения немецких инженеров периода краха III Рейха. Это и не мудрено. Советская школа многое почерпнула у поверженного противника, а первый комплекс "Строй-П" был создан по Постановлению ЦК КПСС и Совета Министров СССР всего за полгода после печальных событий в долине Бекаа в качестве нашего ответа израильскому ДПЛАстроению. В те горячие дни работы над комплексом инженеры шутили, что  НИИ "Кулон" по напряжённости напоминает рейсканцелярию апреля 1945 года.

Вернёмся, однако, к определению В.В.Ростопчина. Как выяснилось, комплекс "Строй-П" с ДПЛА "Пчела" этому определению не соответствует. Остаётся выбрать одно из двух: либо отказаться от определения беспилотной авиационной системы с ДПЛА по В.В.Ростопчину, либо  признать, что "Пчела" не является ДПЛА. Для авторов этих строк выбор очевиден.

И всё-таки! Что такое ДПЛА? Ответ на этот вопрос уже был дан в одноименной статье Н.В.Чистякова [2]. Сформулируем его совсем кратко: "ДПЛА -- это интерактивный беспилотный летательный аппарат". Это всё. Остальные свойства ДПЛА выводятся из этого определения.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.В.В.Ростопчин. Беспилотные авиационные системы. Часть 7. Современная классификация беспилотных авиационных систем военного назначения. Авиа.Ру. Авторское. http://www.avia.ru/author/27.shtml

2. Н.В.Чистяков. Что такое ДПЛА? (Рассуждения). Авиа.Ру. Авторское. http://www.avia.ru/author/19.shtml