CC BY
18Jl,
MRMY ИССЛЕДОВАНИЕ
Г.В. ЗИБРОВ, В.В. БЕЛЯЕВ
G.V. ZIBROV, V.V. BELYAEV
100 ЛЕГ - ПОЛЕГ НОРМАЛЬНЫЙ
100 YEARS - NORMAL FLIGHT
ИННОВАЦИИ ВОЕННО-ВОЗДУШНОЙ АКАДЕМИИ НАРАЩИВАЮТ ВОЗМОЖНОСТИ И РАСШИРЯЮТ ГОРИЗОНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
AIR FORCE ACADEMY INNOVATIONS: ENHANCED CAPABILITIES AND NEW APPLICATIONS
Сведения об авторах: Зибров Геннадий Васильевич - начальник ВУНЦ ВВС «ВВА», генерал-полковник, доктор педагогических наук, профессор, заслуженный военный специалист Российской Федерации (г. Воронеж);
Беляев Виктор Вячеславович - профессор кафедры ВУНЦ ВВС «ВВА», полковник, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заслуженный изобретатель Российской Федерации (г. Воронеж).
Аннотация. Статья посвящена инновационным проектам и разработкам Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и ЮА. Гагарина». Основное внимание посвящено новизне и оригинальности предлагаемых технических и алгоритмических решений, а также перспективам их использования в интересах Вооруженных Сил Российской Федерации.
Ключевые слова: инновации, вооружение, военная и специальная техника, научно-технический задел, информационные образовательные технологии, беспилотная авиация, роботизированные комплексы, авиационное оборудование и вооружение.
Information about the authors: Gennady Zibrov - Chief of the MESC AF «N.E. Zhukovsky and YuA. Gagarin Air Force Academy», Colonel-General, D.Sc. (Ped.), Professor, Honoured Military Specialist of the Russian Federation (Voronezh);
Viktor Belyaev - Professor of a Department, MESC AF «N.E. Zhukovsky and YuA.Gagarin Air Force Academy», Colonel, Cand.Sc. (Tech.), Senior Researcher, Honoured Inventor of the Russian Federation (Voronezh).
Summary. The article deals with the MESC AF «N.E. Zhukovsky and YuA. Gagarin Air Force Academy». Emphasis is placed on novelty and originality of the proposed engineering and algorithmic solutions as well as on their application potential for the Armed Forces of the Russian Federation.
Keywords: innovations, weaponry, military and special equipment, research and technological groundwork, information technologies in education, unmanned aircraft, robotic systems, aeronautical equipment and weapons.
Инновационная деятельность в Военно-воздушной академии организована в интересах повышения качества учебного процесса, подготовки научных и научно-педагогических кадров,
совершенствования и развития учебно-материальной и лабора-торно-экспериментальной базы, а также создания опережающего научно-технического задела в интересах модернизации стоящих на
вооружении и разработки перспективных образцов военной и специальной техники.
Для военных вузов участие в конгрессно-выставочных мероприятиях является одним из наи-
более продуктивных механизмов продвижения инновационных проектов и разработок. Кроме того, результаты участия в международных выставках позволяют оценить место вуза в общем процессе инновационного развития.
Инновационные достижения Военно-воздушной академией имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина в прошедшем году демонстрировались на трех крупнейших международных выставочных площадках.
На Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2019» изобретения Военно-воздушной академии отмечены специальным призом «Лучшее изобретение в интересах Вооруженных Сил Российской Федерации» и золотой медалью «Никола Тесла». Кроме того, в числе наград - 35 золотых, 12 серебряных и 6 бронзовых медалей Салона. На Международном военно-техническом форуме «Ар-мия-2019» инновации Военно-воздушной академии награждены Гран-при в двух основных номинациях: «Лучшая инновационная разработка Форума» и «Лучший проект, представленный на Форуме операторами научных рот». На Международной выставке средств обеспечения безопасности государства «Интерполитех-2019» Военно-воздушная академия заняла первое место в абсолютном первенстве, а также награждена девятью медалями «Гарантия качества и безопасности».
В августе 2020 года на базе Конгрессно-выставочного центра «Патриот» (г. Кубинка, Московская область), полигоне Алабино и аэродроме Кубинка состоится VI Международный военно-технический форум «Армия-2020» (далее -Форум), организатором которого выступает Министерство обороны Российской Федерации.
На площадках Форума создаются уникальные возможности для конструктивного общения, обмена
опытом, результативного взаимодействия вузов, органов военного управления, предприятий оборонно-промышленного комплекса и потребителей военно-технической продукции. Открываются новые перспективы для укрепления научно-технических и промышленных кооперационных связей.
На предстоящем Форуме военные вузы смогут продемонстрировать свои достижения в области инновационной деятельности на экспозиции системы военного образования и на специальной экспозиции «День инноваций Министерства обороны Российской Федерации».
В этом году на Форуме в интересах повышения престижа и популяризации военного образования, укрепления международного сотрудничества в вопросах подготовки военных и военно-технических кадров система военного образования представлена в виде самостоятельного тематического раздела «Военное образование - престиж и инновации». В ходе работы Форума российской и международной общественности будет наглядно продемонстрировано современное состояние военного образования в Российской Федерации: передовые образовательные технологии, обучающие программы, тренажерные системы и электронная информационная среда для подготовки военных кадров, а также достижения в образовательной, научной, спортивной и культурно-художественной деятельностях. Планируется проведение обмена опытом между образовательными организациями Минобороны России и укрепление взаимодействия военных вузов с представителями федеральных органов исполнительной власти и органами военного управления в вопросах организации образовательной деятельности.
В 2020 году Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
подготовил для демонстрации 11 экспонатов, из которых 6 являются новыми, а 5 с наращенными возможностями. Результаты интеллектуальной деятельности защищены патентами на изобретения, которые принадлежат Министерству обороны Российской Федерации. Новые технические и технологические решения разработаны в научных и образовательных подразделениях вуза с привлечением курсантов, операторов научной роты и кадетов Инженерной школы академии.
Все экспонаты выполнены в виде концепт-демонстраторов, моделей и макетов, которые отражают основные направления инновационной деятельности вуза в области совершенствования и развития информационных образовательных технологий, беспилотной авиации и роботизированных комплексов, авиационного оборудования и вооружения, радиоэлектронной борьбы и информационной безопасности.
Особого внимания заслуживает концепт-демонстратор беспилотного авиационного комплекса, реализующего новейшие технологии роевого управления. За счет оригинальной конструкции с фюзеляжем в форме крыла беспилотный летательный аппарат, выполненный по схеме конвертоплана, обладает увеличенной дальностью и продолжительностью полета. При этом взлет и посадка осуществляются по-вертолетному, а полет - по-самолетному. Управление конвертопла-ном формируется за счет изменения вектора тяги двигателей.
Благодаря реализации уникальной оптико-электронной системы технического зрения удалось достигнуть высокой точности межсамолетной навигации при роевом управлении в группе, что позволяет формировать плотный строй в широком диапазоне метеоусловий. В результате на экранах радаров группа будет выглядеть как одна цель. Абсолютная автономность беспилотной группы, скрытый об-
МРМУ ИССЛЕДОВАНИЕ
мен информацией внутри нее по оптическим каналам связи в режиме полного радиомолчания и псевдослучайное перемещение беспилотных летательных аппаратов внутри группы обеспечивают существенное повышение боевой живучести, в том числе в условиях сложной помеховой обстановки при преодолении зон, насыщенных средствами противовоздушной обороны.
Другим значимым экспонатом является аппаратно-программный комплекс по оценке помехоустойчивости авиационного высокоточного оружия с многоспектральной оптико-электронной системой наведения, который претерпел коренную модернизацию за прошедший год.
Возможности экспоната направлены на повышение достоверности и информативности результатов испытаний на помехоустойчивость систем наведения высокоточного оружия с многоспектральной оптико-электронной системой наведения за счет воспроизведения адекватных условий боевого применения.
Новизна и оригинальность заключаются в воспроизведении условий испытаний на помехоустойчивость многоспектральных оптико-электронных систем при воздействии различных видов помех во всем оптическом диапазоне частот. При этом удалось решить
задачу полного воспроизведения штатных режимов функционирования многоспектральных систем, в том числе при захвате цели на траектории полета высокоточного оружия.
Комплекс выполнен целиком на отечественной элементной базе с использованием новейших информационных технологий, которые позволяют на 30-40 % снизить общие затраты на испытания современного и перспективного авиационного высокоточного оружия с многоспектральной оптико-электронной системой наведения.
Новейший комплекс полностью решает проблему оценки многоспектральных систем наведения высокоточного оружия на помехоустойчивость на этапе подготовки к боевому применению авиационного ракетного вооружения в условиях полигона.
Следующим экспонатом, впервые представляемым на Форуме, является программно-моделирующий комплекс для прогнозирования боевой повреждаемости военных самолетов, выполненных с применением новейших и перспективных полимерных композиционных материалов.
Комплекс реализован благодаря интеграции возможностей современных программных средств поверхностного и твердотельного моделирования механических конструкций со средствами моделиро-
вания динамики полета самолетов и средств поражения.
Моделирование в одном информационном поле динамики управляемого движения самолета, процесса наведения на него управляемой ракеты с последующим механическим воздействием элементов поражения на планер дает точный прогноз о степени возможных повреждений конструкций летательного аппарата, выполненного с широким применением полимерных композиционных материалов.
Результаты имитационного моделирования могут использоваться для обоснования боевой живучести и ремонтопригодности авиационных комплексов на стадиях проектирования, испытаний и серийной эксплуатации.
Другим экспонатом, представляемым на Форуме, является макетный образец тактического расчетно-моделирующего комплекса, который позволяет оценивать боевые потенциалы противоборствующих воинских формирований уровня «бригада-батальон», в состав которых входят современные разнородные образцы вооружения. При этом бой детализируется до отдельного солдата и информационно-технического средства.
Для применения комплекса пользователю достаточно нанести на электронную карту местности позиции элементов боевых порядков противоборствующих сторон, указать наиболее вероятные траектории их перемещения на карте и запустить расчеты. Результатом работы является не только соотношение боевых потенциалов сторон в заданных условиях боя, но и информация о потребных боеприпасах, ГСМ, придаваемых средствах, средствах поддержки (в том числе авиационной), мероприятиях инженерного обеспечения, медпомощи, ремонта и восполнения потерь. Эти результаты выдаются в форме стандартных боевых документов.
Принципиальным отличием комплекса является использование нового аналитического метода
моделирования боевых действий, разработанного в нашей академии. Этот метод при максимальной детализации состава и структуры сторон позволяет сократить время проведения расчетов для удовлетворения жестким требованиям штабных нормативов. При этом, чем больше времени дается на выработку замысла и принятие решения, тем более детально просчитываются траектории движения элементов боевых порядков. Все расчеты выполняются аналитически без многократной имитации и экспертных оценок. Также без экспертных оценок рассчитываются и коэффициенты боевой соизмеримости изначально несопоставимых образцов вооружения. За счет применения разработанного метода комплекс в онлайн-режиме может обновлять данные о боевой обстановке от сопряженных средств разведки и сенсоров, установленных на своих образцах вооружения, и рассчитывать соотношение боевых потенциалов для текущего момента боя.
В настоящее время создание комплекса ведется в кооперации с ведущими научно-исследовательскими организациями Минобороны России и предприятиями ОПК.
Известно, что характеристики геомагнитного поля Земли являются источником навигационной информации и могут быть использованы для создания глобальных систем навигации. Однако в настоящее время такие системы не могут быть реализованы из-за отсутствия подробных карт геомагнитного поля.
В основу макетного образца магнитометрической системы локальной навигации подвижных объектов положена идея создания в пространстве искусственного переменного магнитного поля известной конфигурации с помощью магнитного маяка оригинальной конструкции. Получение точной навигационной информации о линейных и угловых координатах движущегося объекта обеспечивается
за счет непрерывного измерения характеристик созданного магнитного поля.
Такая система позволяет решать задачи точной навигации и ориентации в пространстве различных беспилотных и робототехнических комплексов как в условиях открытого пространства, так и внутри помещений. Кроме того, новая система локальной навигации может быть востребована в составе систем управления и контроля перемещения персонала, техники и грузов на объектах различного назначения.
Наземное оборудование включает один или несколько магнитных маяков, являющихся источником переменного магнитного поля. Располагая в требуемом районе Земли маяки соответствующим образом, можно создавать искусственные поля различной конфигурации и протяженности для решения конкретных навигационных задач. На подвижном объекте устанавливаются магнитометр и программно-аппаратный комплекс для вычисления координат, причем они могут быть изготовлены по интегральным технологиям и иметь малые габариты и низкую себестоимость. В зависимости от расстояния до магнитного маяка точность измерения координат изменяется от метров до единиц сантиметров.
Разработанная в академии система локальной навигации, по сравнению с традиционными, обладает высокой помехозащищенностью, скрытностью,
независимостью от природно-климатических условий и типа подстилающей поверхности. Система обладает возможностью навигационного обеспечения всех подвижных объектов в заданном радиусе действия, в том числе внутри помещений и различных сооружений.
Магнитометрическая система локальной навигации может быть легко интегрирована с системами навигации других типов.
На Форуме впервые представлен концепт-демонстратор роботизированного устройства для охраны и обороны позиционного района.
При прибытии в новый позиционный район личный состав боевых расчетов может не отвлекаться на организацию боевого охранения. Неутомимый и беспристрастный робот-часовой справится с этой задачей.
Роботизированное устройство состоит из боевого автономного модуля и серверного компонента, предназначенного для дистанционного управления вооружением боевого автономного модуля.
В качестве навесного оборудования могут использоваться как штатные средства вооружения, средства визуального, звукового оповещения, так и перспективные средства обнаружения и огневого поражения противника.
Робот-часовой позволяет в режиме реального времени обнаруживать новые объекты в зоне охраны и после их идентификации либо включить световую и звуковую
MRMY ИССЛЕДОВАНИЕ
Ш1
сигнализацию, либо применить по ним оружие. При этом имеется возможность управлять боевым автономным модулем в ручном режиме для выбора наиболее важных объектов. Малые массогабаритные характеристики обеспечивают удобство и высокую мобильность при транспортировке и размещении в новом позиционном районе.
Концепт является прототипом многофункциональной автоматизированной системы охраны и обороны позиционного района.
На экспозиции «Военное образование - престиж и инновации» планируется демонстрация трех новейших тренажеров, реализующих в полном объеме принципы виртуальной реальности.
Тренажерный комплекс для подготовки летного и инженерно-технического состава учебно-боевого самолета Як-130 предназначен для формирования знаний выполнения этапов технологических карт на многофункциональных индикаторах, расположения арматуры кабины, выполнения этапов предполетной подготовки к запуску вспомогательной силовой установки и двигателей самолета Як-130.
При создании тренажера успешно реализована поддержка технологии виртуальной реальности с использованием шлема Oculus Rift, который имеет встроенные наушники и дополнительно снабжен двумя контроллерами движений рук и камерами отслеживания движений.
Отличительными особенностями этого тренажера являются сочетание игровых технологий и принципа «обучение действием» для формирования и развития зрительной памяти, а также высокая кроссплатформенность (возможность работы на персональных компьютерах, портативных устройствах, различных веб-браузерах и т.п.).
В интересах совершенствования боевого мастерства летного и инженерно-технического состава
в условиях отрыва от мест постоянной дислокации разработаны компактные мобильные тренажеры для подготовки и применения съемных устройств артиллерийского вооружения.
Тренажер для подготовки и применения съемных устройств артиллерийского вооружения в течение года прошел опытную эксплуатацию на факультете авиационного вооружения в нашей академии. По результатам этих исследований проведена доработка тренажера в части повышения качества визуализации холодной пристрелки, изменен вид программного интерфейса, полностью анимирована вся контрольно-измерительная аппаратура и аппаратура электропитания, позволяющая имитировать работу генераторов и распределительных устройств.
На основе разработанных принципов функционирования имеется возможность расширения номенклатуры авиационного вооружения существующего тренажера или изготовления подобного для любого типа съемных подвижных (неподвижных) пушечных установок, а также блоков орудий, располагаемых на летательных аппаратах.
Другим виртуальным тренажером является прототип перспективной тренажерной системы для
подготовки специалистов Войск РЭБ.
Концепт-демонстратор включает в свой состав комплект интерактивных трехмерных моделей средств радиопомех новейшего наземного комплекса радиоэлектронной борьбы, а также средств радиопомех, входящих в его воздушную компоненту, размещенных на беспилотном летательном аппарате.
Модели комплекта условно можно разделить на два уровня визуализации: модели самих средств радиопомех в составе комплекса и модели внутри каждого средства радиопомех. При этом первые модели предназначены для изучения последовательности развертывания и условий размещения средств радиопомех, а вторые - для изучения состава и назначения аппаратуры, порядка ее включения, а также подготовки средств радиопомех к боевой работе.
Каждая модель является динамической, трехмерной, иерархической и интерактивной. Все модели выполнены под конкретный перечень учебно-тренировочных задач в соответствии с требованиями к качеству разрабатываемых элементов. При этом все модели выполнены в виде универсальных программных модулей, которые обладают высокой кроссплатфор-менностью.
Такой подход позволяет реализовать адаптацию программных модулей к характеристикам конкретных компьютеров при совершенствовании существующих и разработке перспективных тренажеров техники радиоэлектронной борьбы.
Кроме того, на экспозиции «Военное образование - престиж и инновации» ВУНЦ ВВС «ВВА» планируется демонстрация достижений в области передовых образовательных технологий.
Наиболее полно учтены основные принципы дидактического, технического, организационного, эргономического и эстетического
ВОЕННО-ВОЗДУШНАЯ АКАДЕМИЯ
ИМЕНИ ПРОФЕССОРА Н.Е. ЖУКОВСКОГО И ЮЛ ГАГАРИНА
I йрНь
я
1920-2020
характера в электронном учебно-методическом комплексе «Схемотехника аналоговых электронных устройств», который разработан для курсантов и слушателей, обучающихся по радиотехническим специальностям.
В электронном образовательном ресурсе в единой программной оболочке совмещены полный комплект учебно-методических материалов и фонд оценочных средств для организации учебного процесса по дисциплине. Удобная система навигации обеспечивает легкий доступ к дидактическим единицам Федеральных государственных образовательных стандартов и квалификационных требований, рабочей программе с возможностями перехода из тематического плана к электронному учебнику, курсу лекций и разработкам по каждому отдельному занятию. В качестве дополнительной литературы имеются электронная подборка классических отечественных и зарубежных изданий по дисциплине, а также видеоролики по истории развития отечественной радиоэлектроники.
¡т
Кроме того, электронный учебник имеет контекстные подсказки и цветовую подсветку наиболее важных определений, схем, графиков, с удобным выводом на печать необходимых фрагментов, а также анимированное презентационное обеспечение с доступом к электронным вариантам банне-ров в аудиториях и лабораториях кафедры.
Раздел «Электронная лаборатория на базе виртуальных установок и контрольно-измерительной аппаратуры» снабжен видеороликами по порядку подготовки и проведения исследований.
Электронный ресурс содержит полный комплект расчетных программ практикума и курсового проектирования по дисциплине, электронное пособие по самостоятельной работе обучающихся с электронными журналами отчетов по лабораторным и практическим занятиям.
Система тестирования (самотестирования) обладает возможностями контроля по локальной сети работы отдельного обучающегося и вывода результатов его работы на интерактивную доску
с разбором типовых ошибок перед аудиторией.
На основе реализованной в электронном учебно-методическом комплексе новейшей контейнерной технологии имеется возможность организации обеспечения дистанционного обучения курсантов.
Экспонаты, которые подготовлены к демонстрации в этом году, -это лишь малая результативная часть инновационного процесса, организованного в академии. Очень много инновационных идей «дозревают» в научных лабораториях и ждут своей эффективной реализации в рамках перспективных технологий и новых применений.
В процессе инновационной деятельности в академии сформировалась устойчивая саморазвивающаяся инновационная среда, которая вовлекает в свою орбиту все новые и новые научные школы академии, способствует их интеграции с предприятиями оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации для осуществления глобальных проектов в рамках актуальных задач, стоящих перед Вооруженными Силами Российской Федерации. ■~
