УДК 004.942
А. П. Коновальчик, М. В. Малышевский Применение суперкомпьютерных технологий для исследования авиационных катастроф
Рассмотрен программный комплекс моделирования, визуализации полета и поражения целей зенитными управляемыми ракетами. Приведены результаты исследования авиационной катастрофы, произошедшей в июле 2014 г. на Украине.
Ключевые слова: суперкомпьютерные технологии, зенитная управляемая ракета, годограф, метод полного перебора.
С учетом исключительных знаний и компетенций, которые есть у Концерна ВКО «Алмаз -Антей» и его предприятий, и понимания необходимости точного и всестороннего исследования авиационной катастрофы малазийского самолета «Боинг» (рейсМЯ-17), произошедшей в июле 2014 г. над территорией Украины, руководством Концерна в мае 2015 г. были поставлены следующие задачи:
• создать точную математическую 3.0-мо-дель для анализа деталей летного происшествия;
• по результатам моделирования получить данные, необходимые для проведения натурных экспериментов;
• определить возможные точки старта зенитной управляемой ракеты (ЗУР).
Для выполнения поставленных задач, требующих исключительной вычислительной точности, был разработан программный комплекс моделирования авиационного происшествия с применением суперкомпьютера
«Орфей-К» (рис. 1) [1], состоящий из пяти программных модулей (ПМ).
Программный модуль расчета разлета осколков боевой части (БЧ) ЗУР производит расчет на основании годографа, определяющего зависимость скорости движения по всем поражающим элементам (легкая и тяжелая фракции, а также элементы корпуса БЧ) от их направления [2].
Модель разлета осколков позволяет вычислить скорость движения и координаты каждого из них в любой момент времени. Осколки в программном комплексе моделируют с помощью материальных точек, их движение описывается кинематическим уравнением прямолинейного равномерного движения:
х = +
Рис. 1. Структура программного комплекса
У//////////////////////Л
С Модель ЗУР 9М38М1 (9М38) 4-
у У/
Программный модуль «динамика - статика»
Суперкомпьютер «Орфей-К»!
Цифровая карта местности
ЗВ-модель «Боинг-777-200 ЕЯ»
ЗВ -модель Ил-86
Программный модуль
управления специализированной базой данных
Программный модуль 4 расчета траекторий полета ЗУР
Программный модуль 1 расчета разлета осколков боевой части ЗУР
©КоновальчикА. П., Малышевский М. В.,2016
где {х1,Уь г) - координаты осколков в момент времени ^
(хог, уог, го,) - координаты осколков в начальный момент времени t =0;
(Ухг, \уг, \2г) - компоненты скоростей движения осколков.
Скорость разлета каждого из осколков задает годограф, описывающий конкретную БЧ.
ПМ спроектирован таким образом, что позволяет работать практически с любой ЗУР, так как считывает данные о годографе из конфигурационного файла, сохраняет их в специализированной базе данных и использует для расчета в модели.
Программный модуль визуализации результатов моделирования предназначен для трехмерного отображения результатов моделирования: поверхностей корпусов самолетов («Боинг-777-200 ЕЯ» и Ил-86), поражения частей конструкции самолета (кабины пилота, остекления кабины, крыльев, двигателей, хвостового оперения, пассажирского салона и т. д.) различными фракциями поражающих элементов, углов входа поражающих элементов в части конструкции самолета, направления движения поражающих элементов, точек старта ЗУР с привязкой к местности и др. (рис. 2).
Программный модуль «динамика-статика» предназначен для выполнения трудоемких вычислений на суперкомпьютере «Орфей-К» и служит математической основой для натурных исследований. Очевидно, что проведение эксперимента в реальных условиях, когда цель и ЗУР подвижны, невозможно. В этом случае ПМ ведет поиск статического положения ЗУР, которое показывает повреждения на поверхности, максимально схожие с теми, которые нанесет ЗУР в движении [3].
Смысл алгоритма решения задачи «Поиск статики по динамике» в следующем. В некоторой области пространства производят подрыв БЧ ЗУР в «динамике», когда БЧ и цель движутся. Вычисляют траекторию движения каждого из осколков и точки пересечения траекторий с поверхностью самолета. Найденные точки сохраняют в массиве данных, каждый элемент которого представляет собой число пробоин, приходящихся на площадку с номером, соответствующим индексу элемента.
Рис. 2. Возможности ПМ-визуализации
Массив, хранящий число пробоин в каждой из площадок самолета для подрыва БЧ в динамике, назовем эталоном.
Далее скорость цели и ЗУР обнуляют и «выполняют» подрывы БЧ ЗУР в различных точках пространства с разными углами азимута и места. При каждом подрыве определяют точки пересечения траекторий осколков с поверхностью самолета. Затем формируют массив, хранящий число пробоин в каждой из площадок. Будем называть такие массивы аппроксимациями (приближениями).
Для всех найденных аппроксимаций вычисляют ошибку Е, количественно характеризующую различия между массивом аппроксимации и эталоном и использующуюся в качестве критерия отбора массива аппроксимации, наиболее совпадающего с эталоном. Значение ошибки Е для него - самое низкое среди значений остальных аппроксимаций.
В итоге решение задачи «Поиск статики по динамике» сводят к численному решению задачи оптимизации
E (p*) ^ m inE (p),
peP
где p = (x, y, z, a, e) - пятимерный вектор;
(x, y, z) - декартовы координаты центра —
БЧ ЗУР; i
' i-
а и е — азимут и угол места БЧ ЗУР; i
p = (x , y , z , a , e ) - искомое решение, ф
^ X
доставляющее минимум функционалу E(p). ^
Достоверность результатов оценивают в соответствии со следующим выражением:
ЗУР 9М38
ЗУР 9М38М1
о см
п
1 - E
M
100 %.
(2)
< ■
M га 5
О CQ
а.
ф
о
Si
О в) CQ
О)
С\| С\| С\|
ся (Л
Программный модуль расчета траекторий полета ЗУР предназначен для расчета траекторий полета ЗУР от точки стояния до цели. Возможные точки старта ПМ можно определить с помощью суперкомпьютера «Орфей-К».
Программный модуль управления специализированной базой данных предназначен для хранения информации о любых цифровых картах местности, моделях, описывающих цели (в нашем случае самолеты «Боинг-777-200 ER» и Ил-86), моделях любых ЗУР. ПМ также собирает и обрабатывает результаты расчетов на суперкомпьютере «Орфей-К», например области старта ЗУР с привязкой к цифровой карте местности, задачи «динамика-статика». База данных имеет открытую масштабируемую архитектуру и позволяет работать с широким набором исходных данных как по целям (например, F-16, F-22, Rafale, Eurofighter Typhoon, AGM 158 JASSM-a др.), так и по ЗУР (48Н6Е, 9М317, 9М96, 9М100идр.). Проведение вычислительных экспериментов
Разработка трехмерной модели авиационного происшествия была начата с создания модели разлета осколков БЧ.
Скорость каждого из осколков задали годографом, начальные положения осколков соответствовали координатам на поверхности БЧ, характеристики которой были предоставлены предприятием-изготовителем. На рис. 3 представлены компьютерные модели разлета осколков БЧ ЗУР 9М38 и 9М38М1. На первом этапе была разработана простая модель их разлета из «точки» (рис. 3, а, б). Модель [5] предполагает, что в начальный момент времени все осколки расположены в одной точке:
X00i Х0, Joi = У0 '
(3)
Рис. 3. Модели разлета осколков БЧ ЗУР
Далее разработанная модель была усовершенствована - разлет осколков производился с «отрезка» (рис. 3, в, г). Для этой модели осколки в начальный момент времени t = 0 расположены на отрезке АВ с концами {хА,уА, 1А) и (хБ,уБ, 1Еу.
X0i e{xA +x(xB -xA) |xe[0,1]}, J0i фА +X(( -УА) | Xe[0,1]}, z0;. e{z A +x(B - zA )|хфЛ]}, i = 0, N -1.
(4)
i = 0, N -1.
Осколки распределены по отрезку АВ следующим образом. Отрезок разделили на равные части. Число осколков на каждой из них выбирали в соответствии с заданной плотностью распределения:
W;
Np = —-Np, i = 0, Mp -1, ' 100
N
p = 0, P -1, Np = P, Mp = M,
(5)
где mi - плотность распределения осколков;
М - число подынтервалов, составляющих отрезок АВ\
Р - число поворотов векторов скоростей осколков вокруг отрезка АВ при повороте на полный угол, 360°.
После предоставления данных о геометрии БЧ была создана окончательная модель разлета осколков с боковой поверхности эллиптического цилиндра, форма которого практически совпадает с формой БЧ ЗУР (рис. 3, д, е). В данной модели осколки располагают вдоль отрезка в соответствии с выражениями (4) и (5). Для получения пространственного распределения осколков отрезок вращается вокруг центра цилиндра. В итоге были получены все типы разлета осколков -от точечного до цилиндрического.
В ходе численных экспериментов установлено, что необходимо учитывать форму БЧ ЗУР, так как она влияет на характер поражения цели из-за близкого расположения БЧ к поверхности цели. Варианты модели разлета осколков (см. рис. 3) отличаются по форме облака разлетающихся осколков.
Модель поверхности самолета «Бо-инг-777-200 ЕЯ» изначально была получена из открытых источников в формате 3Б Мах. Но эта модель не соответствовала реальной модели самолета, более того, недопустимое отличие в форме кабины не позволяло провести полноценный вычислительный эксперимент. Для проведения исследования необходимо было сделать интерактивную модель самолета для того, чтобы видеть, какие поражения наносят оскол-
ки БЧ различным элементам конструкции самолета. После уточнения экспертами Концерна деталей чертежей модель была скорректирована (рис. 4).
Модель, разработанная в 3D 'Max, сформирована из большого числа примитивных элементов, поэтому для обеспечения приемлемого быстродействия необходимо иметь модель, состоящую приблизительно из нескольких десятков тысяч элементарных треугольников. Для ее создания полученную информацию выгружают в специальный файл (хранится в специализированной базе данных), описывающий вершины треугольников и предназначенный для обработки в программных модулях визуализации средствами OpenGL и «динамика-статика».
Подготовка к первому натурному эксперименту и определила постановку первой трудоемкой задачи «Поиск статики по динамике». Иными словами, нужно найти такое статическое положение БЧ ЗУР («статика»), повреждения на поверхности цели от которого максимально совпадают с повреждениями на поверхности цели в динамике («динамика»), когда ЗУР и цель находятся в движении.
При выполнении численных расчетов для первого этапа натурного эксперимента был выбран следующий критерий для минимизации:
E = У М-11
¿-И=0
a
(6)
где М - число площадок, составляющих поверхность самолета «Боинг-777-200 ЕЯ»;
е - массив, хранящий число пробоин, приходящихся на каждую площадку в «динамике»;
а - массив, хранящий число пробоин, приходящихся на каждую площадку в «статике».
1
jflßn
щр
а б
Рис. 4. Модель поверхности самолета «Боинг-777-200 ER»: а - первоначальная; б - уточненная
га
m
га 5 а о €■
о
C\|
Число Е в этом критерии соответствует количеству несовпавших повреждений. Выбор такого критерия обусловлен его очевидностью и простотой реализации.
Рассмотрим выражение (6) подробнее. Для самолета «Боинг-777-200 ЕЯ» М= 5365 (число площадок, реализованных в ПМ визуализации), общее число поражающих элементов 10 763. Таким образом, эталонный вектор (для первой фазы натурного эксперимента заполненный значениями при подрыве ЗУР относительно цели с углами 62° (азимутальный угол) и 22° (угол места)) будет иметь вид:
Номер площадки
Число осколков
0 1 2 ... 15 ... 23 ... 1539 ... 5364 2 0 0 ... 1 1 ... 4 ... 0
< ■
M га 5
О CQ
а.
ф
о
Si
О в) CQ
О)
см см см
ся (Л
Общее число векторов, с которыми по формуле (6) сравнивают эталонный вектор, определено в формуле (7) и составляет 64 800 ООО возможных положений ЗУР в пространстве. Достоверность результатов перебора оценивают выражением (2).
Для расчетов, обеспечивающих проведение первого этапа натурного эксперимента (рис. 5), были приняты следующие условия: годограф - ЗУР 9М38М1 с БЧ 9Н314М; поверхность самолета - «Боинг-777-200 ЕЕ»; углы ЗУР относительно цели - азимутальный угол 62° и угол места 22° (данные параметры соответствуют версии Концерна о событиях авиационной катастрофы).
Для решения подобных задач нужно перебрать множество вариантов возможных положений ЗУР и их сравнений с эталонным значением. При этом варианты рассматривают по повреждениям в «статике», а эталоном считают повреждения в «динамике» [4] (рис. 6).
* = 0,5
1=1,7
z = — 1,5 эталон
азимут = 62
угол места = 22
скорость ЗУР = 720
ZZZJe к
х = 0,9 У — 2,1 z=— 1,5 азимут =79,4 угол места = 27,2 скорость ЗУР = 0 скорость самолета =' 0
совпадение 96,77%
Рис. 5. Первый этап натурного эксперимента
Рис. 6. Поиск статического положения ЗУР
для первого натурного эксперимента: а - эталонные параметры (в «динамике»); б - вычисленные параметры (в «статике»)
Положение БЧ в пространстве определяют с помощью пяти параметров: трех декартовых координат, угла места и азимута (рис. 7).
Метод полного перебора вычислительно трудоемкий и требует значительных временных затрат. Так, для расчета одного взрыва БЧ требуется около 2 с (данный показатель получен экспериментальными замерами на «Орфей-К» [6]). Перебор на «грубой» сетке (АРМ с процессором Intel Xeon £5620 2,4 ГГц) для расстояния 10 м, с шагом 0,5 м и для углов с шагом 1 ми поворотом на 90° займет около 4 лет и составит приблизительно 60 млн вариантов:
^кол-во вариантов перебора ^X ^Y ^Z ^А
где VX - количество положений в пространстве по оси X, в нашем случае 10 м/0,5 = = 20 вариантов;
VY - количество положений в пространстве по оси Y, в нашем случае 10 м/0,5 = = 20 вариантов;
Рис. 7. Параметры для перебора положений ЗУР в пространстве: X, У, 2- положение ЗУР в пространстве; 1,2- азимут и угол места ЗУР
У2 - количество положений в пространстве по оси 2, в нашем случае 10 м/0,5 = = 20 вариантов;
¥а - количество положений по азимуту, в нашем случае 90°/1° = 90 вариантов;
¥м - количество положений по углу места, в нашем случае 90°/1° = 90 вариантов. Итого:
V « = 20 х 20 х 20 х 90 х 90 =
кол-во вариантов перебора
= 64 800 000 вариантов положения ЗУР в пространстве;
Тг
полного перебора'
= V R X
кол-во вариантов перебора
выполнения одного варианта'
х г„ т
полного перебора'
= 129 600 000 с;
с = 64 800 000 х 2 с = 4,1 года 4,4 года
129 600 000 с/60/60/24/365 (на «грубой» сетке); 138 240 000 с /60/60/24/365 (на «тонкой» сетке).
(8)
заданной области пространства с требуемой точностью можно вычислить наиболее подходящее положение. В итоге расчет занял бы около 8 лет.
Сократить время выполнения полного перебора удалось путем проведения расчетов на суперкомпьютере «Орфей-К» [5]. Для построения параллельного алгоритма была использована технология MPI (Message Passing Interface - наиболее распространенный интерфейс передачи сообщений при параллельном программировании [7]), так как именно такой подход позволяет оперативно создавать параллельные программные комплексы. Время полного перебора как на «грубой» сетке, так и на «тонкой» сократилось до 12 суток -алгоритм оказался идеальным для распараллеливания. Возможность распараллеливания расчетов обусловлена тем, что расчеты по каждой анализируемой точке пространства можно проводить независимо друг от друга, поэтому дополнительные меры для доведения алгоритма к параллельной архитектуре не нужны, так как он получился естественным образом
ГТ1 _ ггт j
перенабор суперЭВМ полного набора fQ\
вычислительных потоков,
при раскладывании расчетов на доступные в «Орфей-К» вычислительные потоки: где Г_онабора = 129 600 000 (на «грубой» сетке + 138 240 000 (на «тонкой» сетке) = = 267 840 000 с; количество вычислительных ядер (потоков) - 256;
Т
перенабора суперЭВМ
= 26780000/256- 12,1 су-
ток.
Почти такое же время необходимо для выполнения перебора на «тонкой» сетке (расстояние 1,2 м с шагом 0,1 ми поворот на угол 20° с шагом 0,1 м). Перебрать надо приблизительно 70 млн вариантов (значение получено из формул (7) и (8)). Перебор на «грубой» сетке необходим для определения области пространства, в которой зафиксировано аппроксимирующее положение. Затем на «тонкой» сетке в
Расчет был выполнен, найденные параметры положения БЧ в «статике» позволили провести первый этап натурного эксперимента. В качестве эталона был принят вектор, состоящий из номеров площадок, на которые разделили интерактивную модель поверхности самолета, и количества осколков, попавших в данную площадку. Вектор имел значения, полученные при подрыве БЧ ЗУР по версии Концерна (углы ЗУР относительно цели - азимутальный угол 62° и угол места 22°). Компьютерная модель показывала, что параметры рассчитанного статического положения ЗУР должны совпасть по результатам на 96,77 %.
га m
га 5 а о €■
а б
Рис. 8. Сопоставление результатов компьютерного моделирования (а) и натурного эксперимента (б)
Проведенный вычислительный эксперимент подтвердил полученные расчеты (рис. 8).
В дальнейшем комплекс параллельных программ был усовершенствован: трудоемкие вычисления были вынесены в конфигурационные файлы для ПЛИС.
Кроме получения картины распределения осколков на поверхности самолета эксперимент установил характер проникновения осколков внутрь самолета, особенности деформации осколков, особенности поражения поверхности частицами разной фракции и многое др.
Одним из важнейших результатов первого этапа натурного эксперимента стало подтверждение факта поражения элементов левого двигателя (ориентацию элементов конструкции самолета определили по направлению движения самолета) и левого крыла. При этом распределение повреждений полностью совпало с расчетами на математической модели, что еще раз доказало правильность выводов экспертов Концерна относительно направления запуска ракеты (рис. 9, 10). Следует отметить, что все результаты натурного эксперимента были получены в ходе всего лишь одного подрыва БЧ с параметрами, вычисленными на суперкомпьютере.
После первого этапа натурного эксперимента было принято решение провести второй этап (см. рис. 10) и использовать реальный
б
Рис. 9. Поражение левого двигателя (а) и щита, имитирующего левый двигатель при подрыве БЧ (б)
Рис. 10. Установка для проведения второго натурного эксперимента
самолет в качестве цели. С учетом текущих возможностей был выбран Ил-86. Таким образом, условия для расчетов, обеспечивающих проведение второго этапа натурного эксперимента, были следующие: годограф -ЗУР 9М38М1 с БЧ 9Н314М; поверхность самолета - Ил-86; углы ЗУР относительно цели - азимутальный угол 17° и угол места 7° (данные параметры соответствуют версии Международной комиссии).
Очевидно, что и второй этап эксперимента провести в реальных условиях, когда цель и ЗУР находятся в движении, невозможно. Снова возникла необходимость решения задачи «Поиск статики по динамике». Для проведения компьютерного эксперимента была
Рис. 11. Цифровая модель поверхности самолета Ил-86
создана цифровая модель поверхности самолета Ил-86(рис. 11).
При выполнении расчетов для второго этапа натурного эксперимента был выбран критерий
М-1
Е =^,
I=0
\aj при = 0 и a Ф 0,
(10)
[в1 при а = о и ф о.
В данном случае была реализована идея (подтвержденная результатами расчетов) о получении распределения числа осколков на
Эталон, Ил-86, 15.05.15 только фузеляж
распределение осколков по площадкам
на площадку приходится не менее 20 пробоин
на площадку приходится не менее 10 пробоин
на площадку приходится менее 10 пробоин
Ил-86
расчет 3, 15.09.15 err = 85 м х = — 0,25 м y = —3,35 м а = 33,5 град е = 16,5 град перебор вокруг точки (0; 3,5; —3,3; 29; 14) 0,3 с 0,05 5 с 0,5
на площадку приходится не менее 20 пробоин
на площадку приходится не менее 10 пробоин
на площадку приходится менее 10 пробоин "¡^
Рис. 12. Плотность распределения осколков: а - эталонные параметры (в «динамике»); б - вычисленные параметры (в «статике»)
га 5 а о €■
б
а
Рис. 13. Ил-86 ЗУР 9М38М1. Поиск статического положения ЗУР для второго натурного эксперимента: а - эталон: х = 0м,>> =3,4м, z = -Зм, а = 17 град, е = 7 град; vZur = 600 м/с, vAir = 252 м/с; б - аппроксимация: х = -0,25 м,у=3,5м,г = -3,35 м, а = 33,5 град, е = 16,5 град; err = 85 пробоин, vZur = 0 м/с, vAir = 0 м/с
поверхности кабины в статике, визуально похожего на распределение осколков в динамике. Действительно, если проанализировать плотности распределения осколков, приходящихся на площадку, для статического и динамического случаев, то заметно, что картины распределения плотности осколков имеют внешнее сходство (рис. 12).
Компьютерный эксперимент проводили на готовом программном комплексе. Из-за ограниченности во времени на пошагово сгущающихся сетках было перебрано приблизительно 49 млн вариантов. Наилучший по выбранному критерию вариант был найден в последнем «запуске», при этом число пробоин Е = 85, что дает достоверность ^ = 99,2 % (рис. 13).
Результаты компьютерного эксперимента были подтверждены. На рис. 13 видно, что картины площадок с числом повреждений более 20 в точности совпадают для статического (аппроксимация) и динамического (эталон) случаев.
о см
< I
о га 5
О СО
а.
ф
о
Si
О в) со
О)
С\|
см см
ся (Л
в г
Рис. 14. Поражение остекления левой части кабины: а - легкие - 16, тяжелые - 10, оболочка - 7, всего - 33, углы входа - 65,6-71,5; б - легкие - 19, тяжелые - 5, оболочка -13, всего - 37, углы входа - 69,6-76,8; в - легкие - 23, тяжелые - 6, оболочка - 13, всего - 42, углы входа - 72,2-76,3; г - легкие - 20, тяжелые - 12, оболочка - 9, всего -41, углы входа - 76,5-81,2
а б
Рис. 16. Сопоставление результатов компьютерного моделирования (а) и второго натурного эксперимента (б)
о том, что повреждений на левом двигателе и крыле при таких углах подхода нет. Важно подчеркнуть, что данных повреждений не было ни в одном из 49 млн вариантов перебранных положений ЗУР и результатами второго эксперимента это было подтверждено: щит, имитирующий левое крыло, не был задет ни одним из более чем 10 тыс. осколков.
Результаты двух натурных экспериментов полностью подтвердили правильность созданной компьютерной модели (рис. 16). Это позволило перейти к решению второй трудоемкой задачи - расчету всех возможных точек старта ЗУР с целью поиска наиболее вероятной области старта ЗУР по известным углам азимута и места.
Для определения траектории полета ракеты и соответственно района ее запуска у предприятия-изготовителя был получен комплекс программ моделирования изделий 9М38. Данные модели были разработаны еще в середине 1980-х гг. и реализованы на языке программирования «Фортран». В этих моделях учтено максимальное количество параметров, влияющих на условия встречи ЗУР с целью - подробные частные модели двигательной установки, автопилота, головки самонаведения и др. Учитывались эффективная площадь рассеяния и линейные размеры цели, ее скорость и другие параметры движения. Модель была откалибрована на огромном количестве натурных испытаний.
Для того, чтобы обеспечить проведение имитационного моделирования в сжатые сроки, был модифицирован исходный программный код, а также написана отдельная оболочка для обеспечения запуска параллельных расче-
При анализе результата, полученного в ходе моделирования на суперкомпьютере, (рис. 14) видно, что как в «статике», так и в «динамике» большое количество осколков попадает в исследуемое остекление кабины с левой стороны. Кроме того, углы входа основной массы осколков как в «статике», так и в «динамике» практически совпадают.
Как и в первом, так и во втором натурном эксперименте была использована ЗУР 9М38М1, особенность которой заключается в применении двутавровых осколков в качестве тяжелой фракции. Натурные эксперименты показали, что эти осколки всегда оставляют на обшивке самолета следы в форме бабочки. Таких пробоин на обломках поверхности самолета «Боинг-777-200 ЕЯ» обнаружено не было.
Особое внимание, как и на первом этапе натурного эксперимента, было уделено повреждениям левого двигателя и левого крыла (рис. 15). Компьютерное моделирование, с помощью которого решалась задача «Поиск статики по динамике», однозначно говорило
Рис. 15. Отсутствие повреждений левого двигателя и крыла при втором этапе натурного эксперимента: легкие - 0, тяжелые - 0, оболочка - 0, всего - 0
I Информатика |
Ï^C -
тов на суперкомпьютере с использованием технологии MPI. Для выполнения оперативных расчетов также был создан отдельный модуль с графическим интерфейсом, на котором можно в реальном времени получать значения для конкретных параметров движения зенитной управляемой ракеты и цели.
Возможность указания точек старта связана с соответствиями между параметрами подлета ЗУР к цели и координатами ее старта, следовательно, имея параметры пространственного положения БЧ ЗУР относительно самолета и географические координаты поражения цели, всегда можно вычислить область на карте, с которой был выполнен старт зенитной управляемой ракеты.
После написания MPI-версии программы за 6 суток был просчитан (с интервалом в 10 м, для ЗУР 9М38) возможный район пуска (его площадь, 4900 кв. км, определена дальней границей зоны поражения). В расчет включена стрельба как в переднюю полусферу, так и «вдогон». В ходе расчетов была установлена возможная область старта ЗУР 9М38 (рис. 17). Вывод
Использование разработанного программного комплекса позволило объективно и на научной основе провести исследование причин авиакатастрофы малазийского самолета «Бо-инг-777-200 ER». Впервые в истории исследования причин авиационного происшествия была проведена столь масштабная и скрупулезная работа: аналитические исследования экспертов АО «Концерн ВКО «Алмаз - Антей», проведение натурных экспериментов, математическое моделирование и расчеты
Рис. 17. Область старта ЗУР
на суперкомпьютере. По результатам анализа сделаны следующие выводы: самолет «Боинг-777-200 ER», следовавший рейсом МН-11, был поражен ракетой 9М38; место пуска находилось в районе, расположенном южнее населенного пункта Зарощенское. Список литературы
1. Научно-технический отчет. ОКР «Орфей-К» // ОАО «Концерн ПВО «Алмаз-Антей». 2001. Инв. 91-214-К. 889 с.
2. Свидетельство № 2015660533 Российская Федерация. Программа для моделирования разлета осколков боевой части ракеты / А. П. Ко-новалъчик, А. А. Башкатов, Е. Г. Радченко; Открытое акционерное общество «Концерн ПВО «Алмаз-Антей». № 2015617680; заявл. 20.08.2015; зарегистр. 01.10.2015. 1 с.
3. Свидетельство № 2015663027 Российская Федерация. Поиск положения ракеты для статического взрыва, производящего повреждения наиболее приближенные к взрыву в динамике / М. В. Малышевский, А. П Коновалъчик, А. А. Башкатов, Д. Н. Никольский; Акционерное общество «Концерн воздушно-космической обороны «Алмаз - Антей». № 2015617653; заявл. 20.08.2015; зарегистр. 09.12.2015. 1 с.
4. Свидетельство № 2015663030 Российская Федерация. Математическая модель области разлета осколков при взрыве боевой части ЗУР / М. В. Малышевский, А. П. Коновалъчик, А. А. Башкатов, О. А. Плаксенко; Акционерное общество «Концерн воздушно-космической обороны «Алмаз - Антей». № 2015618630; заявл. 21.09.2015; зарегистр. 09.12.2015. 1 с.
5. Свидетельство № 2015663029 Российская Федерация. Программа моделирования траекторий полета зенитной управляемой ракеты / М. В. Малышевский, А. П. Коновалъчик, А. А. Башкатов, В. Н. Старухину Акционерное общество «Концерн воздушно-космической обороны «Алмаз - Антей». № 2015617839; заявл. 26.08.2015; зарегистр. 09.12.2015. 1 с.
6. Коновалъчик А. П. Применение суперкомпьютерных технологий для решения задачи выделения космических объектов в цифровом изображении // Вестник Концерна ПВО «Алмаз-Антей». 2015. № 2. С. 82-89.
7. MPICH I High-Performance Portable MPI. URL: http://www.mpich.org.
Поступила 10.03.16
Коновальчик Артем Павлович - заместитель начальника научно-технического центра ВКО по специальным проектам АО «Концерн ВКО «Алмаз - Антей», г. Москва.
Область научных интересов: суперкомпьютерные технологии, системные и прикладные вопросы воздушно-космической обороны.
Малышевский Михаил Вадимович - советник генерального конструктора АО «Концерн ВКО «Алмаз - Антей», г. Москва.
Область научных интересов: системные и прикладные вопросы воздушно-космической обороны, современные зенитные ракетные комплексы.
Employing supercomputer technology for aircraft accident investigation
We consider a software package for simulation and visualisation of surface-to-air guided missile flight and target defeat. We illustrate the research with the results of investigating the aircraft accident that took place in July 2014 in Ukraine.
Keywords: supercomputertechnologies, surface-to-airguided missile, locus plot, exhaustive search method.
Konovalchik Artem Pavlovich - Deputy Head of the Scientific and Technological Aerospace Defence Center for Special Projects, "Almaz- Antey" Corp.", Moscow.
Research interests: supercomputer technologies, and systemic and applied problems of aerospace defence.
Malyshevskiy Mikhail Vadimovich — consultant of Chief Designer, "Almaz - Antey" Corp.", Moscow. Research interests: systemic and applied problems of aerospace defence, and contemporary surface-to-air systems.