Евгений Федосов - Полвека в авиации: записки академика
Но в каждом техническом направлении есть своя специфика, какие-то традиции, складываются свои школы, рождается терминология. Мы, к примеру, работая в одном и том же институте над ракетами класса «воздух — воздух» и над истребителем, иногда друг друга плохо понимали, хотя говорили об одном и том же. Ведь терминология во многом определяется личностью людей, их подходом к решению проблем и т. д. Поэтому моя задача заключалась в том, чтобы сначала хотя бы научиться понимать, что делается в коллективах, которыми мне предстоит руководить: я-то в них не работал. Мне необходимо профессионально стать на их уровень. При этом, конечно, я не обязан погружаться в тонкости каждого направления — это и не по силам одному человеку. Потому и существует иерархия управления, где у человека на каждом уровне имеется свой круг вопросов. Но профессиональное понимание деятельности коллективов необходимо.
Поэтому мне пришлось оставить ракетную технику, тем более, что считалось: там работают уже вполне квалифицированные люди и погрузиться в проблематику авиационных систем. Для этого пришлось прочитать гору литературы, множество работ ЦАГИ, ЛИИ, всех классиков — И. В. Остославского, Г. С. Бюшгенса, В. С. Ведрова, М. Р. Тайца, Г. С. Калачева… Мне надо было разобраться в вопросах динамики управления самолетом, потому что аэродинамику я немного знал, и даже, как уже писал выше, набрался смелости прочитать курс лекций по этому предмету в МВТУ.
Естественно, я окунулся и в реальные программы, которые вел наш институт, в первую очередь в работу над системой «Ураган-5», предшествовавшей МиГ-25. В этой системе создавались экспериментальные самолеты фирмы Микояна, где как раз и отрабатывались режимы командного и бортового наведения. При этом мы столкнулись с различными проблемами эргономики кабины, со сложностью восприятия летчиком показаний индикаторов… Все это требовало глубокого изучения и выдачи необходимых рекомендаций.
Почему так остро встал вопрос о перехватчике? Дело в том, что понимание воздушного боя как дуэли истребителей базировалось на опыте Второй мировой войны, и вопрос автоматизации этой дуэли еще не стоял столь остро, а задача перехвата бомбардировщиков в это время вышла на первый план. Мы противостояли прежде всего Америке, ее стратегическая авиация стала считаться нашим основным противником и в случае возникновения конфликтных ситуаций надо было остановить ее налет, а не вступать во встречные воздушные бои с истребителями. Проблемы с ними возникли немного позже, когда СССР стал принимать участие в арабо-израильских и других локальных конфликтах. В период же конца пятидесятых — начала шестидесятых годов мы вплотную занимались решением задачи перехвата бомбардировщиков. А поскольку она очень сильно напоминала задачу самонаведения ракеты, мне была достаточно хорошо знакома динамика и логика таких процессов. Поэтому очень многое из того, что было достигнуто при работе над ракетами класса «воздух- воздух», мы стали внедрять в методику моделирования полета истребителей-перехватчиков.
Но одновременно мне пришлось вплотную заняться и проблемами бомбометания, поражения наземных целей, которые для меня были в полном смысле «терра инкогнита». Институт занимался уже и управляемыми ракетами, работающими по наземным целям, но бомбометание — специфическая задача, когда нужно вывести самолет с определенной скоростью в некую точку, из которой баллистическая траектория бомбы накроет цель.
Для этого нами широко применялись методы лабораторного имитационного моделирования, которое мы назвали полунатурным, поскольку аппаратура была реальной, а сам полет моделировался в вычислительной машине. То есть, выражаясь современным языком, полет был виртуальным, а аппаратура — реальной. Но чтобы она работала в реальном режиме, на ее вход надо было подать из виртуального пространства вычислительной машины столь же реальную физически воспринимаемую информацию, преобразованную из цифровой или аналоговой модели — будь то движение линии визирования, угловое движение самолета или ракеты, скоростной напор на входе системы воздушных сигналов, сигнал на входе радиовысотомера…
Наш институт был одним из ведущих НИИ в разработке методов цифрового моделирования. И поскольку в то время БЭСМ делали только первые шаги, мы, как я уже писал, стали разрабатывать свою машину, способную моделировать процессы в реальном масштабе времени, то есть обладающую таким быстродействием, чтобы вычислительные процессы не опаздывали по отношению к реальным, и на вход приборов поступала реальная информация. Для этого нам пришлось делать скоростную машину, каковых в СССР еще не было. Однако к тому моменту, когда мы сделали ВДМ-101 и начали моделировать полеты, появились «бурцевские» машины и на каком-то этапе институт просто закупил две или три машины заводского исполнения — М-50 и 5Э51, а впоследствии и «Эльбрус».
С их помощью перехват цели самолетом-истребителем мы уже моделировали на более высоком уровне — чисто «цифровом», целиком внутри машины. Никто ничего подобного до этого в Советском Союзе не моделировал в реальном времени на цифровых машинах. Они ведь создавались как управляющие для систем ПРО, а при решении авиационных задач они как моделирующие не применялись.
В общем, я стал одним из тех, кто начал внедрять в институте моделирование процесса самонаведения истребителей с использованием ЦВМ, поскольку еще у себя в отделе очень много занимался цифровым моделированием ракет.
Надо сказать, что применение цифровой техники в моделировании, как и в управлении, рождало дополнительные проблемы. Действительно: процессы в машине живут своей жизнью в особом «виртуальном» мире. Здесь, кстати, рождаются очень интересные философские вопросы о существовании материального и идеального миров в машине. Так вот, идеальный мир должен в динамическом плане соответствовать реальному пространству и времени, и нам надо было понять, насколько этот виртуальный мир искажает процессы реального мира, совместимы ли они. Оказалось, что на этапе преобразования цифровой информации в аналоговую и ее «входа» в реальный мир появляются ступенчатые нелинейности, связанные с разрядностью преобразований сигнала «туда и обратно», а также определенное запаздывание в процессе обмена информацией между машиной и реальной средой.
Все это надо было увидеть и понять самим, поскольку тогда использование цифровой техники в управлении только начиналось и было засекречено, так что ничего на эту тему в литературе не публиковалось. Полунатурное моделирование — это тоже в какой-то мере управление, поскольку представляет собой некий замкнутый процесс, в который включена цифровая машина. Когда ЦВМ появилась на борту ракеты и самолета, мы столкнулись с проявлением тех же физических закономерностей, что и при полунатурном моделировании — физические параметры полета преобразуются в цифровую информацию, машина ее «осмысливает», вырабатывает управляющие сигналы, которые снова преобразуются и выходят в реальный мир.
Одновременно с изучением процессов перехвата мне пришлось вплотную заняться и проблемами бомбометания. Здесь необходимо вывести самолет уже не на цель, а в некую точку, с которой начинается траектория падения бомбы. Эта задача и рассматривается в теории бомбометания, причем она распадается на две фазы: сначала надо точно выйти в точку сброса бомбы, а затем довернуть самолет по курсу полета так, чтобы траектория падения бомбы пересекала цель. Эта вторая фаза получила название «боковой наводки». В ней участвует динамика самого самолета — его надо накренить, ввести в вираж и выйти на нужный курс, но одновременно надо не упускать из виду и визировать цель. Вот здесь и возникает связка, похожая на самонаведение, поскольку необходимо вести визирование цели, а еще — учитывать баллистику падения бомбы. Этой теорией бомбометания занимались многие наши корифеи, начиная с Н. Е. Жуковского, но наиболее впечатляющие результаты были достигнуты академиком Н. Г. Бруевичем, заведующим кафедрой бомбометания академии им. Жуковского и сотрудниками нашего института, которые этой проблемой занимались со дня его основания. В их числе Г. Г. Абдрашитов, который первым стал изучать вопросы боковой наводки.
Американцы на В-29, а соответственно и мы на Ту-4, задачу бомбометания решали с помощью прицела ОПБ-5. Сигнал с него шел на авиапилот, который автоматически выводил самолет на цель и так же автоматически обеспечивался сброс бомбы. Я с этой проблемой столкнулся, когда началось освоение бомбометания с самолета, летящего со сверхзвуковой скоростью. До этого все бомбы сбрасывались на «дозвуке», в том числе с Ту-16 и других машин. Надо сказать, что бомбардировочная авиация в эти годы мало развивалась, потому что Хрущев считал, что вообще ею нет смысла заниматься, поскольку есть МБР.