CC BY
22
The possibilities of using neuroprocessor architectures in mechatronics are evaluated in order to solve problems of improving the qualitative properties of efficiency in mechatronic engineering by means of a cyberphysical system based on a modern domestic neuroprocessor module MC127.05, designed to solve problems of processing large data streams in real time (digital signal and image processing, navigation, communication, emulation of neural networks of broadband signals, radar, communications, mechatronics (mechatronic engineering), biomechanics, robotics, etc.). The architecture of these systems on a chip itself allows you to vary the connection of coprocessors, clusters or processing cores into various processing structures of various scalar and vector data within the framework of creating a cyberphysical system. The paper proposes a method ofjoint design of hardware and software neuroprocessor tools, which allows analyzing, based on the given algorithms, the possibilities of clustering explicit and implicit parallelism. A method of intelligent joint design and management of hardware and software based on set-theoretic explicit and implicit clustering is proposed. The concept of an expert system for analyzing various structures is being developed in order to optimally select and build a multicore neuroprocessor architecture for processing large data streams according to various technical characteristics: system performance, the number of neural coprocessors — cores, the amount offirmware memory, the number of internal memory banks. The description of the user interface "Mechatronics" of the expert system for choosing the best design strategy according to certain characteristics or several design strategies is given.
Key words: mechatronics, neuroprocessor architecture, set-theoretic clustering, user interface, expert
system.
Ruchkin Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, v.ruchkin@365.rsu.edu.ru, Russia, Ryazan, Ryazan State University named after S.A. Yesenin,
Kostrov Boris Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, kostrov. b.v@evm. rsreu. ru, Russia, Ryazan, Ryazan State Radio Engineering University. V.F. Utkin,
Nikolaev Alexander Vladislavovich, leading specialist in the organization of the educational process, naw62@mail.ru, Russia, Ryazan, Ryazan State Radio Engineering University. V.F. Utkin
УДК 629.083
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-87-91
ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЛОГИСТИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА БЕСПИЛОТНЫХ АВИАЦИОННЫХ
СИСТЕМ
В.А. Любимов, С.Н. Лазарев, В.С. Шумилин
В статье рассматриваются подходы к построению и оценке системы интегрированной логистической поддержки эксплуатации беспилотных авиационных систем. Представлены основные элементы системы интегрированной логистической поддержки, во взаимосвязи с ее функциями, задачами, службами. В качестве объекта воздействия рассматривается сложная техническая беспилотная авиационная система, включающая беспилотное воздушное судно, станцию внешнего пилота, средства наземного обслуживания, средства транспортирования и жизнеобеспечения, средства предполетного и послеполетного контроля, обслуживания, ремонта беспилотных воздушных судов, программное обеспечение, техническая и эксплуатационная документация.
Ключевые слова: беспилотные авиационные системы, беспилотное воздушное судно, интегрированная логистическая поддержка.
За последнее время можно наблюдать стремительное развитие и применение беспилотных авиационных систем (БАС) различного назначения. Во многом это стало возможным благодаря развитию сегмента беспилотных воздушных судов (БВС), основанных на новых технических решениях в области навигации, связи, телеметрии, программного обеспечения, искусственного интеллекта, лежащих в основе создания дистанционно-управляемых технических систем. Это открывает новые возможности для решения задач как в сфере обороны и безопасности государства, так и большого перечня транспортных задач. На это, также, указывает развитие законодательной базы и принятие новых стандартов в этой области [1-4].
БВС с одной стороны можно отнести к классу сложных, высокотехнологичных технических систем, а с другой - это воздушное судно, к которому предъявляются высокие требования по обеспечению безопасности полетов и поддержанию летной годности. Как любой сложный технический объект БВС характеризуется двумя видами показателей: функциональные (тактико-технические) и эксплуатационно-технические. Тактико-технические характеристики определяют функциональные свойства, связанные с применением БВС по назначению. Эксплуатационно-технические характеристики определяют надежность, живучесть, отказоустойчивость, контролепригодность, эксплуатационную и ремонтную технологичности [5].
С точки зрения раскрытия темы важен термин «поддержание летной годности», под которым подразумевается, в том числе, техническое состояние БВС, при котором он соответствует типовой конструкции и установленным требованиям по свойствам и характеристикам, обозначенным выше.
Задача по поддержанию технической готовности БВС решается системой интегрированной логистической поддержкой (ИЛП). Система ИЛП предназначена для поддержания требуемого уровня готовности эксплуатируемых БВС на основе показателей, определяющих безотказность, долговечность, ремонтопригодность и др., с учетом временных, финансовых, материальных затрат, связанных с эксплуатацией (в том числе восстановления и технического обслуживания БВС).
О важности технического обслуживания (ТО) БВС говорит тот факт, что определение для данного объекта воздействия дано в Федеральном законе, под которым понимается - выполнение работ на БАС и (или) их элементах, в том числе авиационных двигателях, воздушных винтах по поддержанию их летной годности, включая контрольно-восстановительные работы, проверку, замену их частей, устранение дефектов, выполняемые как в отдельности, так и в сочетании, а также практическое осуществление изменений их типовых конструкций или ремонта [11. Как видно данное определение ТО включает как работы по поддержанию готовности, так и восстановительные работы, а также замену, модернизацию составных частей.
Техническое обслуживание подразделяет всю совокупность работ на организационные и технологические. Организационные мероприятия направлены на разработку комплекса документов, определяющих ТО. К ним относится руководство по регулированию технического обслуживания (РРТО) [6]. Данное руководства используется в качестве инструктивного документа для персонала, занимающегося техническим обслуживанием и эксплуатацией БВС. РРТО содержит описание процедур технического обслуживания, включая процедуры заполнения и подписания разрешений на вылет после технического обслуживания.
В структуре РРТО должна быть предусмотрена Программа технического обслуживания, которая включает:
- перечень работ по техническому обслуживанию и периодичность их выполнения применительно к БВС и его компонентам;
- программу поддержания целостности конструкции;
- процедуры отклонения от выполнения положений подпунктов 1 и 2 в отношении работ, которым разработчик не назначил статус обязательных;
- условия осуществления мониторинга и описание программы обеспечения надежности для БВС, пускового оборудования и оборудования для возвращения и других основных компонентов [6].
К организационным мероприятиям также относятся ведение, учет и регистрация данных в системе ИЛП:
- данные о выполнении видов технического обслуживания;
- данные о снятия с эксплуатации агрегатов, составных частей (СЧ);
- общее время эксплуатации (соответственно, наработка в часах, календарная наработка и наработка в циклах) БВС и всех компонентов с ограниченным ресурсом;
- текущие сведения о соответствии всей обязательной информации о поддержании летной годности;
- данные о модификациях и ремонтах;
- время эксплуатации (наработка в часах, календарная наработка и наработка в циклах) после последнего капитального ремонта, включая СЧ;
- текущие сведения о соблюдении программы технического обслуживания БВС.
Технологический аспект ТО важен с точки зрения выполнения всего комплекса работ (операций), предусмотренных Программой технического обслуживания БВС. При этом важным является требование, что БВС не может применяться по назначению, если на нем не выполнено техническое обслуживание и оно не допущено к эксплуатации подразделением, должностным лицом ответственным за ТО. Подразделение, должностное лицо, выполняющее ТО, выписывает свидетельство о техническом обслуживании или делает отметки в бортжурнале для каждого БВС.
Исходя из структуры БВС при ТО осуществляется контроль технического состояния:
- конструкции носителя (планера);
- силовой установки (двигателя);
- пилотажно-навигационного оборудования (ПНО), системы автоматического управления, навигационной системы, встроенного спутникового приемника, бортового накопителя полетной информации и др.;
- технических средств обеспечения взлета/посадки (ТСОВП);
- комплекса средств связи и передачи данных, телеметрии (КССПДТ);
- комплекта унифицированных модулей полезной (целевой) нагрузки (УМПН);
- бортовой навигационной аппаратуры потребителя навигационных спутниковых систем типа ОРБ, ГЛОНАСС и др.;
- аппаратуры автоматического зависимого наблюдения;
- средств объективного контроля (СОК);
- программного обеспечения (ПО);
- станции внешнего пилота (СВП) и др.
Важным видом ТО является контрольный предполетный осмотр (предполетная проверка). Данный вид ТО включает:
- проверку надежности механических узлов (крепление моторов, пропеллеров, отсутствие люфтов, повреждений, трещин рамы конструктивных элементов);
- включение, контроль работы передатчика;
- проверку установки триммеров в центр (нейтральное положение);
- проверку и установку стика газа в ноль;
- контроль полетных режимов, стабилизации летательного аппарата и др. (полетный режим, стабилизация, уровня заряда батареи, начало полета и др.);
- проверку уровня заряда силовых батарей.
Проведение всего комплекса организационных и технологических мероприятий технического обслуживания БВС должно осуществляться в рамках системы ИЛП. Структура такой системы представлена на рисунке.
Данные о средствах ТОРК
- измерит. прибоы;
- средства диагнирования;
- инструменты, принадлежн.;
- АСК
- измерения;
- оценка;
- регулировка;
- ремонт;
- замена;
- модернизация .
СРЕДСТВА ТОРК
-
- Кс то:
- Кс р;
- Кэ1; " Кэ2;
- Кэ3 ..
- УВД;
- аэродр.-техн.
- ТОРК;
ПАРАМЕТРЫ
СЛУЖБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
СЛУЖБА-ЗАДАЧА-ОБЪЕКТ
- поддреж. готовы. БВС;
- восстановление работосп.;
- частичное восстановл. ресурса СЧ;
- снабжение ЗИП;
- согласование ВД;
- оценка условий применения ...
ЗАДАЧИ
-Р
ОБЪЕКТЫ ТОРК
МЕТОДИКИ ТОРК
Данные об объектах
Данные о службах и задачах
Структура системы ИЛП БВС
- жесткость конструкции;
- люфты, зазоры механ. СЧ;
- параметры РЭО;
надежность ПО;
- работосп. СИ, авар. сигнал.;
- степень заряда, разряда _АКБ ...
МВМ (< 30 кг);
- МВМ (> 30 кг);
- МКЭ (< 100 Дж);
- МКЭ (> 100 Дж);
- категории А, В, С;
- условия: VLOS, EVLOS, BVLOS ...
ФИЗИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
- конструкция БВС;
- силовая установка;
- ПНО;
- ТСОВП;
- КССПДТ;
- УМПН;
- ПО;
- СВП;
- АКБ; СОК ...
К
К
11 р
- метео
В структуре системы ИЛП должны содержатся три группы данных:
- данные о службах и задачах;
- данные о средствах ТО, ремонта, контроля, анализа;
- данные об объектах ТО (контроля).
Данные о задачах формируются исходя из целей системы ИЛП БВС, требований руководящих документов, эксплуатационной, полетной и другой документации.
Данные о средствах ТО, ремонта, контроля определяются исходя из их функциональных возможностей, технических, стоимостных, надежностных и других характеристик, обеспечивающих весь комплекс технологических задач системы ИЛП.
Данные об объектах ТО и ремонта являются важной, составной частью системы ИЛП, они во многом определяют ее структуру, формируют ее свойства. Классификация БВС подробна представлена в [2]. В качестве классификационных признаков выделены:
- максимальная взлетная масса (МВМ) БВС;
- достигаемая в полете кинетическая энергия (МКЭ);
- эксплуатационное назначение;
- условия видимости (УЬОБ, ЕУЬОБ, БУЬОБ).
Также важен количественный состав БВС, их типы, виды марки, модификации, сроки эксплуатации, рекомендуемые для контроля параметры и характеристики, методики (методы) проведения ТО и ремонта. Параметры, характеристики, методики проведения их измерений, периодичность указываются, как правило, в эксплуатационной документации. Однако необходимо учитывать, что на отдельные БВС может отсутствовать эксплуатационная документация. Между тем, в системе ИЛП должна быть разработана Программа ТО, исходя из опыта эксплуатации аналогов, и учета особенностей конкретного типа БВС.
Как видно из структуры системы ИЛП, объединяющим и результирующим является элемент: Служба - Задача - Объект. Это позволяет всю совокупность задач ТО, ремонта, контроля технического состояния эксплуатируемых БВС перераспределить между должностными лицами, службами, подразделениями, за которыми закреплены объекты контроля.
С учетом наличия информации (конкретных данных) по элементам системы ИЛП, можно определить взаимосвязи по цепочке: Подразделения (Службы) - Задачи - Методики - Объекты - Параметры - Средства ТО, ремонта, контроля.
Это позволяет сформировать и дать полную характеристику системы ИЛП: перечень задач, кто их выполняет, на основании каких методик, для каких объектов, какие параметры контролируются при ТО, ремонте, какие средства ТО, ремонта, измерения используются.
Комплексная оценка системы ИЛП БВС происходит на основе группы эксплуатационно-технических показателей [5, 7], представленных в таблице.
Эксплуатационно-технических показатели системы ИЛП БВС
№ п/п Наименование показателей Расчетные соотношения
1 Удельные прямые затраты на ТО, ремонт (К К ) то>лп р' К — Сп то/ "-п то /т / 1 пн
2 Суммарные затраты на ТО, ремонт (К К ) улс то>лс р' К — Ссто/ лс то _ /т пн
3 Коэффициент эксплуатационно-экономической эффективности - Кэ1 К . — Ктг/ , Кэ1 - /к / -"-п то где Ктг - коэффициент технической готовности
4 Коэффициент эксплуатационно-экономической эффективности - К э2 К „ — Ктг/ К э2 — /К / -"-с то
5 Коэффициент эксплуатационно-экономической эффективности Кэ3, рассчитанный с учетом эксплуатационной готовности К эг Кэ3 — Кж/к / 1Ус то
Кроме прямой задачи может решаться и обратная: обоснование количества и номенклатуры средств ТО, ремонта, контроля, необходимых для определения технического состояния парка эксплуатируемых БВС. Также возможно рациональное распределение функций (задач) ТО, ремонта между подразделениями, что позволяет определить наличие (отсутствие) дублирования задач, а также объемы выполнения задач.
Таким образом, разработанная структура системы ИЛП БВС позволяет:
- системно обосновать основные элементы структуры, увязать их с функциями, задачами, подразделениями, выполняемыми видами ТО, ремонта эксплуатируемых БВС;
- формулировать и решать ряд частных задач, направленных на рациональное распределение функций (задач) ТО между подразделениями, выявление дублирования задач;
- осуществлять комплексную эксплуатационно-техническую оценку БВС и системы ИЛП.
Список литературы
1. Федеральный закон от 30.12.2021 № 488-ФЗ (ред. от 14.03.2022) «О внесении изменений в Воздушный кодекс Российской Федерации».
2. ГОСТ Р 59517-2021 Беспилотные авиационные системы. Классификация и категоризация. М.: Стандартинформ, 2021. 10 с
3. ГОСТ Р 59518-2021 Беспилотные авиационные системы. Порядок разработки. М.: Стандартинформ, 2021. 12 с.
4. ГОСТ Р 59519-2021. Беспилотные авиационные системы. Компоненты беспилотных авиационных систем. Спецификация и общие технические требования. М.: Стандартинформ, 2021. 16 с.
5. ГОСТ Р 56111-2014 Интегрированная логистическая поддержка экспортируемой продукции военного назначения. Номенклатура показателей эксплуатационно-технических характеристик. М.: Стандартинформ, 2014. 24 с.
6. Циркуляр 328 ИКАО. Беспилотные авиационные системы (БАС). Монреаль, Канада: ИКАО,
2011.
7. Любимов В.А. Комплексная оценка готовности сложного технического объекта // Известия Тульского государственного университета, 2021. Вып. 9. С. 137-140.
Любимов Владимир Алексеевич, канд. воен. наук, доцент, сотрудник, lubimov@mail.ru, Россия, Орел, Академия ФСО России,
Лазарев Сергей Николаевич, доцент, сотрудник, serg.orel@mail.ru, Россия, г. Орел, Академия ФСО России,
Шумилин Вячеслав Сергеевич, сотрудник, v-shumilin@mail.ru, Россия, Орел, Академия ФСО
России
THE INTEGRATED LOGISTICAL SUPPORT OF THE PILOTLESS AVIATION SYSTEMS
V.A. Lyubimov, S.N. Lazarev, V.S. Shumilin
In article approaches to creation and an estimation of system of the integrated logistical support of maintenance of pilotless aviation systems are considered. Basic elements of system of the integrated logistical support, in correlation with its functions, tasks, services are presented. As object of influence the difficult technical pilotless aviation system which is including the pilotless aircraft, station of the exterior pilot, means of terrestrial service, means of transportation and life-support, means preflight and post-flight control, service, repair of pilotless aircrafts, the software, the technical and operational documentation is considered.
Key words: pilotless aviation systems, the pilotless aircraft, the integrated logistical support.
Lyubimov Vladimir Alekseevich, cand. military sciences, docent, employee, lubimov@mail.ru, Russia, Orel, Academy of FSS of Russia,
Lazarev Sergey Nikolaevich, docent, employee, serg.orel@mail.ru, Russia, Russia, Orel, Academy of FSS of Russia,
Shumilin Viycheslav Sergeevich, employee, v-shumilin@mail.ru, Russia, Orel, Academy of FSS of
Russia
УДК 004.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-91-97
ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОММУНИКАЦИИ В РАМКАХ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
Э.В. Мельник, А.Ю. Таранов, Н.И. Сельвесюк, Г.А. Платошин
В данной статье рассмотрена проблематика разработки и практического применения ре-конфигурируемых информационно-управляющих систем. В частности, рассмотрен вопрос обеспечения информационной коммуникации в рамках подобной системы, рассмотрены варианты ее реализации. Показано, что имеющиеся наработки в данной области могут быть улучшены за счет внедрения новых подходов. Например, за счет применения реконфигурируемой вычислительной сети на базе реконфигу-рируемых сетевых коммутаторов. Показана перспективность проведения дальнейших разработок в указанном направлении.
Ключевые слова: управляющие системы, реконфигурация, вычислительные сети.
На сегодняшний день информационно-управляющие системы (ИУС) являются важнейшим элементом практически любых достаточно сложных технических устройств, представляя собой цифровые системы контроля и управления такими объектами. Поскольку к ИУС предъявляются особые требования, как по надежности, так и по безопасности их функционирования, а также (в подавляющем большинстве случаев) требуется осуществлять работу в непрерывном режиме [1], возникает вопрос: как обеспечить надлежащий уровень надежности и безопасности?
91
