Проблемы управления современными многофункциональными авиационными комплексами и пути их решения Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

us

RESEARCH

НАУКА И АСУ 2014

ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СОВРЕМЕННЫМИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ АВИАЦИОННЫМИ КОМПЛЕКСАМИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

Белова Н.А.,

Центральный научно-исследовательский институт Военно-воздушных сил Минобороны Российской Федерации

Ключевые слова:

авиация, многофункциональный авиационный комплекс, пункт управления, авиационные АСУ, летный ресурс.

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены проблемные вопросы управления многофункциональными авиационными комплексами в современных условиях и возможность использования системы универсальных пунктов наведения авиации в качестве основного направления их решения. Представлены основные направления влияния универсального пункта наведения на реализацию боевых возможностей авиационных формирований с раскрытием причинно-следственных связей.

Анализ современных вооруженных конфликтов показывает, что на их ход и исход определяющим образом влияет применение авиации. Авиация является динамично развивающейся составной частью Вооруженных Сил России, наиболее сложной по формам и способам применения, а также темпу ведения боевых действий.

Современные авиационные комплексы (АК) способны наносить удары по противнику на значительных удалениях от мест базирования, осуществлять перехват воздушных целей, обеспечивать патрульное сопровождение ударных групп, а также проводить воздушную разведку.

Своевременное обнаружение наземных и воздушных объектов противника, оперативная обработка информации, вывод авиационных комплексов (групп АК) в район цели, информационная поддержка экипажей АК при изменениях в обстановке, возможных изменениях боевых задач и условий их выполнения, обеспечение безопасного возвращения на аэродром являются составляющими успешного применения авиации. Специфика вооруженной борьбы с участием авиации в настоящее время и в ближайшей перспективе характеризуется избирательностью и скоротечностью нанесения ударов на всю глубину оперативного построения группировки войск противника, в том числе на значитель-

ных удалениях от аэродромов базирования.

Одним из важных свойств современных АК является их многофункциональность - способность решать ударные, истребительные и разведывательные задачи, в том числе и в одном вылете. В то же время опыт разработки автоматизированных систем управления (АСУ) специального назначения показал, что разрабатываемые комплексы средств автоматизации обеспечивали автоматизированное управление в воздухе авиационными комплексами, выполняющими или истребительные, или ударные задачи. В основном такие разработки были обусловлены возможностями самих авиационных комплексов. [1,2]

В настоящее время ситуация изменилась. Использование многофункциональных АК для атаки воздушных и наземных целей на больших удалениях от мест базирования авиационных формирований при организации соответствующей информационной поддержки обеспечит эффективное применение авиации на удалениях, соответствующих возросшему боевому радиусу современных, а тем более перспективных АК.

Следует отметить, что реализация боевого потенциала многофункциональных АК во многом зависит от качества автоматизированного управления ими на всех этапах полета.

us

RESEARCH

SCIENCE AND ACS 2014

К основным проблемам, затрудняющим управление авиацией в воздухе, относятся:

отсутствие сплошного поля боевого управления на маршруте полета;

отсутствие практической возможности управления авиацией с наземных пунктов управления вне дальней зоны управления авиационной базы;

отсутствие непрерывного оповещения экипажей авиационных комплексов об изменениях в обстановке, возможных изменениях боевых задач и условий их выполнения.

Таким образом, возникает противоречие, которое заключается в несоответствии боевого потенциала многофункциональных авиационных комплексов возможностям управления авиацией в воздухе.

Одним из направлений разрешения данного противоречия может являться разработка и использование системы универсальных пунктов наведения (УнПН). Собственно включение в систему управления УнПН в наибольшей степени позволит реализовать боевые потенциалы многофункциональных АК при решении ими ударных, истребительных и разведывательных задач. Реализация данного направления предполагает использование информационного обеспечения от бортового радиоэлектронного оборудования АК в качестве источника данных о текущем местоположении АК, воздушной и наземной обстановке. В этой ситуации АК или группа АК будет рассматриваться как многоканальный датчик информации, источник и ретранслятор информации и, при необходимости, как пункт управления, что является практическим воплощением принципа «сетевого» управления.

Анализ показал, что включение в систему управления данного пункта управления позволит:

- усовершенствовать структуру системы управления (за счет создания временных контуров управления);

- сформировать сплошное поле боевого управления на маршруте полета и в районе выполнения задачи;

- обеспечить управление воздушным боем, что позволит в большей степени реализовать боевой потенциал АК при решении истребительных задач;

- организовать своевременное оповещение экипажей АК об изменениях условий выполнения боевых задач, что позволит снизить потери авиации на маршруте полета;

- организовать информирование взаимодействующих пунктов управления о пролете своей авиации, что снизит потери от «дружественного» огня.

Немаловажным является следующий аспект. Возрастание стоимости разработки и производства многофункциональных авиационных комплексов, существенные затраты на подготовку летчиков, а также ограничение на производственные мощности и подготовку летного состава, привели к тому, что летный ресурс является дефицитным. Из этого следует, что боевое управление должно обеспечить не только выполнение авиацией поставленных задач, но и сохранение летного ресурса. Использование УнПН позволяет снизить потери авиации при решении ею задач на значительных удалениях от мест базирования.

На рисунке 1 представлены основные направления влияния универсального пункта наведения на реализацию боевых возможностей авиационных формирований с рас-

крытием причинно-следственных связей. Формализация данных связей позволит произвести оценку эффективности УнПН в различных оперативно-тактических условиях.

Многофункциональный характер разрабатываемых и модернизируемых АК, а также необходимость сопряжения исследований с работами, направленными, в том числе и на обоснование состава авиационных группировок, привели к необходимости использования при оценке УнПН иерархической системы показателей: показатели функциональной эффективности, интегральные показатели (показателей боевой эффективности) и показатели военно-экономической эффективности.

При выборе показателей функциональной эффективности необходимо учитывать основные этапы полета АК (группой АК), которыми являются:

- сбор группы АК;

- полет АК до линии боевого соприкосновения и обратно до рубежа передачи управления;

- преодоление зональной ПВО, в том числе на обратном маршруте;

- уклонение от воздушного боя ударных групп;

- связывание воздушным боем истребителями прикрытия;

- вывод АК в район самостоятельного выполнения боевой задачи;

- воздушный бой;

- процесс поиска цели;

- поражение целей неизрасходованным боекомплектом АК.

Показатели функциональной эффективности характеризуют использование одного канала наведения на различных этапах полета, и отражают возможность выхода в точку пространства, где АК (группа АК) самостоятельно выполняют боевую задачу, а также потери авиации.

Показатели функциональной эффективности являются исходными данными для определения интегральных показателей, которые характеризуют УнПН как многоканальную систему массового обслуживания в процессе применения авиации, что позволяет в дальнейшем расширить исследования до рассмотрения системы УнПН.

Показатели военно-экономической эффективности позволяют сопоставить интегральные показатели с показателями, характеризующими стоимость разработки, производства и эксплуатации УнПН. Данные показатели используются при разработке предложений в Государственную программу вооружения и при корректировке Государственного оборонного заказа.

Инструментом анализа функционирования универсального пункта наведения является комплексная математическая модель процесса боевого управления АК (группами АК), которая предполагает моделирование на трех уровнях:

моделирование одного канала наведения при решении задач управления на рассмотренных этапах полета самолета;

моделирование УнПН как многоканальной системы массового обслуживания, что позволит в дальнейшем рассмотреть функционирование системы УнПН;

моделирование действий авиации с различным количеством доступных каналов наведения.

ш

НАУКА И АСУ 2014

Рис.1. Основные направления влияния универсального пункта наведения на реализацию боевых возможностей авиационных формирований

Моделирование одного канала наведения при решении задач боевого управления на характерных этапах полета самолета заключается в определении значений показателей функциональной эффективности в случаях использования канала наведения с различными характеристиками.

Система УнПН рассматривается как многоканальная однофазная система массового обслуживания с ограниченным временем ожидания заявки в очереди. Под системами массового обслуживания понимают системы, на вход которых подается случайный поток однотипных заявок (событий), обработка которых выполняется одним или несколькими каналами (устройствами). [3,4,5]

Аналитическое моделирование функционирования систем массового обслуживания применяется для анализа функционирования УнПН (системы УнПН) в установившемся (стационарном) режиме работы.

Рассмотрим п-канальную однофазную систему массового обслуживания с ограниченным временем ожидания. Каждый канал наведения способен одновременно обслуживать только одну заявку на применение авиации, каждая вновь поступившая заявка, застав все каналы на-

ведения уже занятыми, получает отказ или становится в очередь в том случае, если выполняется условие ограничения по времени нахождения заявки в очереди. Если заявка поступает на УнПН, когда есть свободный канал наведения, она сразу же принимается на обслуживание. Все каналы наведения обладают одинаковой производительностью. Возможные состояния системы массового обслуживания в процессе ее функционирования описываются соответствующей системой дифференциальных уравнений.

Аналитический аппарат теории массового обслуживания позволяет определить следующие характеристики рассматриваемой п - канальной системы массового обслуживания:

- вероятность того, что все обслуживающие каналы наведения свободны;

- вероятность того, что занято обслуживанием к каналов наведения (к заявок находится в системе на обслуживании);

- вероятность того, что все каналы наведения заняты (к>п);

- вероятность того, что все каналы заняты обслуживани-

H&ES

RESEARCH

SCIENCE AND ACS 2014

ем и б требований находится в очереди;

- вероятность того, что время пребывания заявки в очереди больше некоторой величины;

- среднее время ожидания заявкой начала обслуживания в системе;

- средняя длина очереди;

- среднее число заявок, находящихся в системе;

- среднее число свободных каналов наведения;

- коэффициент простоя каналов наведения:

- среднее число занятых обслуживанием каналов наведения:

- коэффициент загрузки каналов наведения.

Данные характеристики позволяют провести комплексный анализ функционирования УнПН (системы УнПН) в установившемся режиме.

В условиях интенсивного нарастания заявок на обслуживание, что характерно при начале массового применения авиации, представленные зависимости дают существенные погрешности. В этой ситуации переходные процессы исследуются с применением имитационных моделей. В качестве среды имитационного моделирования рассматривается пакет АпуЬ^к Рго!еББЮпа1-б.4.1. Моделирование функционирования авиационных комплексов производится в соответствии с этапами управления авиацией. При этом конечный результат определяется успешностью действий авиации на каждом из этих этапов. В основу математического описания применения авиации положена система рекуррентных конеч-норазностных алгебраических уравнений, отражающих изменения математических ожиданий численности сил (средств) противоборствующих сторон. В общем виде, данная система может быть представлена следующим образом:

ив(2) (1) = ив(2) (1-1) + див(2) (1) + ирв(2) (1), ] = в = й,

где ив2? - численность в-ых средств первой (второй) стороны, находящихся в j-ом состоянии в момент времени ^ и2 (?- 1 } численность в-ых средств сторон, находящихся в j-ом состоянии в момент времени М,

Представленный методический аппарат позволит на основе вариантов информационного обеспечения функционирования УнПН, включая варианты его огневого поражения и радиоэлектронного подавления, условий боевого управления авиацией определить боевую эффективность УнПН в рассматриваемых условиях его применения и провести сравнительную военно-экономическую оценку альтернативных вариантов исполне-нияУнПН.

Ди/1(|2) (?) - изменение численности в-ых средств сторон, находящихся в j-ом состоянии в момент времени ^ ирв2 00 - количество в-ых средств сторон, введенных из резерва в момент t (только для состояния, предусматривающего ввод из резерва),

Лр - общее количество состояний в-ых средств.

Параметр ДЦ,® ?), в свою очередь, определяется следующим образом:

див<2)(1) = £ див®« -X ди^м.

k=0

k=0

где Au1,2) (t) - доля ß-ых средств перешедших из состояв к] 1(2) ния Uk в состояние Uj в момент t, AUg^t) - доля ß-ых

средств перешедших из состояния Uj в состояние Uk в

момент t.

Литература

1. Базлев Д. Многоцелевые и многофункциональные авиационные комплексы. http://vpk-news.ru/articles/5055, 10.08.14 г.

2. Скопец Г. Многофункциональность: за все надо платить/ По материалам журнала «Авиапанорама». - №1, 2008.

3. Самаров К.Л. Математика. Учебно-методическое пособие по разделу «Элементы теории массового обслуживания». - Учебный центр «Резольвента», 2009. - 187 с.

4. Косоруков О.А., Мищенко А.В. Исследование операций. - Издательство Экзамен, 2003. - 448 с.

5. Тынкевич М.А. Экономико-математические методы (исследование операций). Учебное пособие. - Кемерово, 2000. - 177 с.

PROBLEMS OF CONTROL OF A MODERN MULTIFUNCTIONAL AVIATION COMPLEXES AND THEIR SOLUTIONS

Belova N., Central research institute of Air forces of Department of defense of Russian Federation

Abstract

Considered problematic control issues multifunctional aviation complexes in modern conditions and the possibility of using the generic points of guidance aviation in the primary direction of their solution. Presents the main directions of the effect of universal point guidance on the implementation of the combat capabilities of aviation units with the disclosure of causality.

Keywords: air force, multifunctional aviation complex, control post, aviation ACS, flight resource.

References

1. Bazlev D., Multipurpose and multifunction aviation complexes, http://vpk-news.ru/articles/5055, 10.08.14.

2. Kosorucov O., Mischenko A., Analysis of operations, Publishing House Examination, 2003.- р. 488.

3. Samarov K., Mathematics, Training and methodical manual under section «Elements of theory of mass service», Educational center «Rezolventa», 2009.- р. 187.

4. Skopets G., Multifunctionness: it is necessary to pay for everything, there is a «Airpanorama» on materials of magazine.

5. Tynkevich M., Economics and Mathematics methods (analysis of operations), train aid, Kemerovo, 2000.- р. 177.