Авиация России

Авиация за свою более чем вековую историю прошла путь от примитивных фанерных бипланов до сложнейших сверхзвуковых самолётов, способных достигать стратосферы. Коренное преобразование в этой области стало возможным благодаря развитию авионики – сложного комплекса инструментов, который позволяет управлять самолётом и поддерживать его стабильность в воздухе. Эволюция этих систем стала ключевым фактором, определяющим успех военной и гражданской авиации в двадцатом веке.

Вначале ХХ века на первых аэропланах устанавливали простейшие бензиновые поршневые двигатели, схожие с автомобильными. Скорость полёта этих самолётов не достигала и 100 км/ч, при управлении пилоты полагались на свои органы чувств. Ярким примером является французский Farman-4, скорость которого не превышала 65 км/ч, а высота полёта – 500 м. Чтобы более-менее правильно выдерживать курс, пилоты были вынуждены опираться на ориентиры на земле, например, железные дороги, реки, озёра, населённые пункты и т.д.

Ночью или в плохую погоду навигация становилась особенно сложной. До Второй мировой войны наличие на крышах домов названий населённых пунктов облегчало задачу пилотам. Это было связано с отсутствием надёжных навигационных средств, а на борту самолётов использовались простейшие приборы, такие как вариометр, тахометр и трубки Пито. Однако они обеспечивали только базовые показания, и расчёт маршрута приходилось делать вручную на основе компаса и карт. Долгое время как в военной, так и в гражданской авиации на борту самолёта было обязательно наличие штурмана – от него напрямую зависело, что экипаж долетит в заданную точку.

В 1937 году при перелётах на АНТ-25 из Москвы в США маршрут через Северный полюс в экипаже Валерия Чкалова прокладывал штурман Александр Беляков, а в экипаже Михаила Громова навигационные расчёты выполнял Сергей Данилин. Роль штурмана в трансполярном перелёте огромна: полёты проходили надо льдами, при непредсказуемой погоде без всяких ориентиров. В условиях, когда магнитный компас не работал, штурман ориентировался по солнечному компасу, что требовало постоянного наблюдения и большой концентрации.

Появление газотурбинных двигателей в 1940-х годах кардинально изменило авиацию, превратив самолёты в высокоскоростные машины, которые легко могли достичь околозвуковых скоростей и преодолеть звуковой барьер. Существенное техническое усовершенствование авиации привело к тому, что пилоты больше не могли полагаться на свои органы чувств при навигации и ведении боя. Эти изменения стали особенно заметны с внедрением ракетного вооружения, которое вывело воздушный бой за пределы видимости человеческого глаза.

С появлением первых радиолокационных станций самолёты стали менее зависимыми от человеческого зрения и чувств пилота. Первые РЛС требовали наличия в экипаже специального оператора для их обслуживания. Тем не менее, переход на транзисторы позволил сделать РЛС более компактными и эффективными, что дало возможность обнаруживать цели на значительных расстояниях и обеспечивать точное наведение ракет.

Развитие гироскопических навигационных систем способствовало отказу от традиционных методов навигации, что в итоге привело к сокращению штурмана на борту. Научно-технический прогресс и достигнутая компактность и функциональность электронных компонентов привели к созданию третьего и четвёртого поколений реактивных боевых самолётов, оснащённых радиолокационными, оптическими, навигационными и разведывательными системами, а также средствами радиоэлектронного противодействия. Авиационная индустрия продолжала эволюционировать, превращая двух- и одноместные самолёты в высокотехнологичные машины со сложной бортовой радиоэлектронной аппаратурой.

Многофункциональный индикатор в кабине МС-21 работает на JetOS разработки ГосНИИАС

Введение бортовых информационно-вычислительных сетей (БИВС) стало новой вехой в развитии авиации. ГосНИИАС совместно с Санкт-Петербургским государственным университетом аэрокосмического приборостроения (ГУАП) и Воронежским государственным университетом (ВГУ) разрабатывают концепцию БИВС, использующую компоненты волоконной оптики с интеллектуальным управлением и системой поддержки принятия решений. Такой подход позволяет проводить интеллектуальный анализ состояния бортового оборудования в реальном времени, прогнозировать отказы и в случае нештатных ситуаций предоставлять автоматические сценарии действий или рекомендации для экипажа.

Интеграция оптоволоконных технологий предоставила возможность значительно ускорить передачу данных и повысить помехоустойчивость. Модель БИВС на базе волоконной оптики построена на использовании оптической технологии спектрального уплотнения, позволяющей организовать передачу данных множества раздельных каналов по одному оптическому волокну. Преимущества использования волоконной оптики вместо медной проводки на борту самолёта заключаются в высокой скорости и широкой пропускной способности, а также в нивелировании угроз электромагнитных помех и радиоперехватов.

Михаил Стрелец: шестое поколение самолётов будет специализированным по спектру решаемых задач

Примером практической реализации таких технологий стал стенд прототипирования БИВС в Государственном научно-исследовательском институте авиасистем. Созданная на базе оптических сетей и технологии реального времени JetOS, эта система предоставила возможность моделировать реакции на различные внештатные ситуации и формировать динамические конфигурации оборудования.

Истребитель пятого поколения Су-57 стал воплощением возможностей современных технологий, в том числе и оптоволоконных, плотно интегрированных с интеллектуальными системами управления и интерактивными информационными полями. Отличительная черта самолёта – способность адаптивной настройки под лётчика, которая помогает обеспечить нужный баланс между автоматикой и человеческим контролем в сложных условиях боя.

Испытания Су-57 в ОКБ «Сухого» определили новые стандарты эргономики и функциональности. Не только лётчики-испытатели, но и сотрудники ГЛИЦ ВВС в Ахтубинске проверяли особенности управления самолётом, определяя наилучшие конфигурации приборов и индикаторов, чтобы максимально облегчить взаимодействие лётчика с комплексом. Полученные результаты позволили реализовать функциональные настройки комплексной системы управления, благодаря которым самолёт фактически стал одним из наиболее полно отвечающим требованиям к боевым машинам пятого поколения.

Су-57 — боевой летающий суперкомпьютер

Концепция современных боевых самолётов продолжает эволюционировать под влиянием растущих требований к техническим характеристикам. Войны XXI века идут в информационном пространстве, с одновременным военным и мощнейшим политическим и экономическим противостоянием, они стали гибридными. Шестое поколение летательных аппаратов будет обладать высокотехнологичным БРЭО, построенным на последних достижениях микроэлектроники.

Сетецентрическая авиагруппировка с искусственным интеллектом, будет состоять из пилотируемых самолётов и сопровождающих БПЛА для действия по наземным и воздушным целям. Такая гибкая структура, где опционально пилотируемые и полностью автономные элементы смогут работать в одном комплексе, требует инновационного обновления элементной базы и переход на новый технологический уклад. Работы по шестому поколению боевой авиации идут, и примером описанного выше подхода является совместное использование самолёта Су-57 и ударного тяжёлого БПЛА С-70Б «Охотник».

156