Евгений Федосов - Полвека в авиации: записки академика
Мне приходилось позже видеть наш бомбардировщик и В-1 на различных международных выставках и, честно говоря, американская машина явно уступала Ту-160 по многим параметрам. И сколько бы я не встречал В-1, под каждым почему-то стояло ведро, в которое сочился керосин — видимо, с герметичностью топливных баков у него не все ладно.
Но вернемся в наш институт. Ту-160 вобрал в себя лучшие соответствующие свойства трех своих предшественников — Ту-95, Ту-22М и сверхзвукового пассажирского Ту-144. Поскольку мы прошли определенную школу при отработке системы управления вооружением для первых двух машин и для модернизированного Ту-95МС, то не мудрствуя лукаво предложили поставить ее и на Ту-160, но уже на новой элементной базе.
Для ее отработки в институте был создан уникальный комплекс полунатурного моделирования в виде огромного безэхового зала. В нем разместили радиолокаторы, создали перед ними сложную помеховую обстановку, аналогичную той, что мог устанавливать противник…
В полном объеме были смоделированы кабина летчиков, отсеки различного сложнейшего оборудования. Естественно, теперь мы уже применили цифровую моделирующую технику — машину «Эльбрус», поскольку «летать» пришлось по 6–7 часов, и наш комплекс должен был работать непрерывно в режиме всех самолетных систем, используемых в реальном полете.
Главным в этой работе было обеспечение безотказности нашего инструментария, который должен функционировать надежнее и точнее, чем тот, что моделируется. Ведь нам следовало оценить точность и надежность действий «живого» комплекса бортового оборудования.
Для нас эта работа особых трудностей не составила, поскольку Ту-160 шел вслед за Ту-95МС, и отличалась лишь масштабностью, так как мы постарались на земле «вытрясти» все ошибки программистов, убрать нестыковки в программах и т. д. Коллективу института пришлось трудиться в две смены, а иногда и круглые сутки. Испытательные полеты проходили в Жуковском, на Жуковской летно-испытательной и доводочной базе Туполевского ОКБ, оттуда летали и во Владимировку… Как правило, вечером, после возвращения опытного самолета из полета, мы сразу же проводили послеполетное моделирование всех процессов, происходивших на борту, поскольку всю телеметрию мы получали автоматически по тем каналам, что были созданы раньше. Иногда пленки с данными КЗА (контрольно-записывающей аппаратуры) забирали прямо с самолета…
У нас на стенде была собрана такая же «измериловка», как и на реальном Ту-160, и мы могли обрабатывать результаты моделирования на тех же средствах контрольно-записывающей аппаратуры, что имелась и на борту машины. Поэтому летчикам-испытателям неважно было, откуда мы получали пленку с информацией о полете: с самолета, который только что приземлился, или с его модели, стоявшей в институте. Это позволяло очень быстро сравнивать то, что получалось в полете, с тем, что мы имели, проводя моделирование тех или иных режимов. Пожалуй, этот комплекс полунатурного моделирования Ту-160 был в мире самым «продвинутым» в идеологическом отношении…
В институт постоянно приезжали летчики-испытатели, штурманы, для того чтобы сесть, по сути дела, в «живую кабину» экипажа и отрабатывать сложнейшие режимы, поскольку тренажера Ту-160 в стране не было. Очень важным моментом была отработка режима выставки инерциальных систем крылатой ракеты на самолете, режимы ее пуска.
Баллистические ракеты, которые стартуют из шахт, имеют гироинерциальные платформы, точно выставленные по осям пусковой установки. Это позволяет «закачивать» полетное задание в единую систему координат, привязанную к базе, которой является шахта.
Для крылатой ракеты такой базой выступает самолет, который не только движется в пространстве, но еще и постоянно деформируется под воздействием различных нагрузок, получаемых в полете, поскольку является упругой системой. Эта деформация может достигать одного градуса и больше, а выставку инерциальной системы ракет надо производить с точностью до угловой секунды. Причем ракета находится не в центре тяжести самолета, а под крылом либо в отсеке, где «гуляют» свои деформации… Поэтому решение задачи, как ее выставить с такой высочайшей точностью на качающемся упругом подвижном основании, потребовало от нас буквально напряжения всех умственных способностей коллектива.
В конце концов мы использовали так называемую аналитическую выставку. Суть ее заключалась в том, что самолет в полете делал «змейку», при этом маневре создавались перегрузки, гироинерциальная платформа ракеты измеряла возникающие ускорения, и то же самое выполняла гироинерциальная платформа самолета. Далее шла выставка платформы ракеты так, чтобы вектор ускорения, измеряемый ею, соответствовал вектору ускорения, определяемому гироинерциальной платформой самолета. Эта платформа являлась базовой, и ракета настраивалась по вектору ускорения, а не по геометрическим осям. В этом, упрощенно, и заключалась идея «аналитической выставки», которая давала требуемую точность при нацеливании ракеты. Конечно, крылатая ракета имеет автономную систему управления, которая корректирует ее полет по физическим полям, в нашем случае по рельефу местности. Но прежде чем попасть в первую ее зону, она должна идти очень точно к ней от точки пуска. Если мы неправильно выставим инерциальную систему, то можем просто не попасть в первую зону коррекции, лежащую более чем за тысячу километров от зоны пуска. Ведь чем дальше находится эта зона от авиабаз противника, тем меньше шансов, что он перехватит наши самолеты, тем меньше будут возможные потери. Поэтому «выставка» ракеты должна быть произведена с величайшей точностью, так как ошибка в какой-нибудь градус может увести ее далеко в сторону от первой зоны коррекции, и она просто «заблудится», не «увидев» под собой того рельефа, который заложен в ее памяти.
Поэтому нам пришлось создать на стенде достаточно большой объем программ, провести тысячи «полетов», и прежде чем Ту-160 был принят на вооружение, мы полностью отрабатывали двенадцать или четырнадцать версий программного обеспечения систем управления его оружием. При этом каждая редакция версии была доведена до логического конца, имела законченный вид, но поступали новые вводные, мы сталкивались с какими-то неизвестными доселе явлениями, и приходилось снова и снова менять алгоритмы. К тому же мы выгребали сотни и тысячи ошибок из каждой версии программы, пока не доводили ее до блеска.
Мы также отрабатывали методику оценки качества программного обеспечения, так называемую его верификацию. Это тоже очень сложная задача. Забегая вперед, скажу, что спустя десять лет, работая с фирмой «Рокуэлл Коллинз» над гражданским самолетом Ил-96М/Т, мы познакомились с американской системой верификации. Они проводят ее, как я определил это для себя, путем «долбления» зондирующими сигналами всех веточек программы в режиме «да» или «нет», и так узнают, работает эта веточка или не работает. Это очень громоздкий и «тупой» процесс, потому что число веточек очень велико… По завершении верификации программ Ил-96М/Т верификационные листы, когда их подшили, сложились в сорок толстенных томов. Если бы мы шли по этому пути, работая над Ту-160, то получили бы таких томов на порядки больше, поскольку программы в нем нацелены не только на решение навигационно-пилотажных задач, но прежде всего на выход в зоны боевого применения, выставку инерциальных платформ, пуск десятков ракет, имеющихся на борту… И если бы мы пошли по американскому пути верификации, то нам, наверное, всей жизни не хватило бы, чтобы ее провести.
Полунатурное же моделирование, которое фактически дает возможность «жить» в реальном полете, позволило нам в кратчайшие сроки проверить в комплексе всю программу управления системами самолета и оружия. И только один раз, и то не на Ту-160, а на Ту-96МС, поймали режим, который в реальном полете привел к ложному срабатыванию одной из систем. Мы долго не могли понять, в чем дело, но когда на стенде запустили этот режим, то нашли ошибку в одной из веточек программы. Она как-то проскочила через «сито» режимов, которые мы моделировали…
В общем, как мы убедились на собственном опыте, глубина моделирования позволяла довольно тонко и детально тестировать все математическое обеспечение сложных авиационных систем. Хотя, может быть, западная методика верификации дает более полную ее картину, поскольку в принципе не допускает пропусков веточек, но зато очень трудоемка, занимает много времени, и я не убежден, что она правильно отображает динамическое взаимодействие элементов системы. Наше тестирование, помимо логического анализа цепочек программ и на соответствие с картами прошивок, позволяло еще и видеть, как система работает в динамике. Этот процесс, думаю, еще не осмыслен теоретически до конца, но он очень важен — взаимодействие «живой» программы и «живой» аппаратуры в реальном масштабе времени еще ждет своих исследований.