CC BY
43
- А |
ш
<ги
Г.В. ЗИБРОВ, В.В. БЕЛЯЕВ
MRMY ИННОВАЦИИ В ОБУЧЕНИИ
G.V. ZIBROV, V.V. BELYAEV
УПРЕЖДАЮЩИЙ ЗАДЕЛ
PREEMPTIVE RESERVE
ИННОВАЦИИ ВУНЦ ВВС «ВОЕННО-ВОЗДУШНАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА Н.Е. ЖУКОВСКОГО И Ю.А. ГАГАРИНА»
MESC AF «N.E. ZHUKOVSKY AND Yu.A. GAGARIN AIR FORCE ACADEMY» INNOVATIONS
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 инновациям ВУНЦ ВВС «ВВА», которые будут продемонстрированы на Международном военно-техническом форуме «Армия-2019». Раскрываются решаемые задачи, отличительные особенности и функциональные преимущества новейших разработок в области совершенствования и развития информационных образовательных технологий, беспилотной авиации и роботизированных комплексов, авиационного оборудования и вооружения, радиоэлектронной борьбы и информационной безопасности.
Ключевые слова: инновации, вооружение, военная и специальная техника, научно-технический задел, информационные образовательные технологии, беспилотная авиация, роботизированные комплексы.
Information about the authors: Gennady Zibrov - Chief of the MESCAF «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).
о
Summary. The article discusses the MESC AF «N.E. Zhukovsky and YuA.Gagarin Air Force Academy»'s innovative projects to be exhibited at the International Military Technical Forum «Army-2019». The article dwells on objectives, key characteristics and functional advantages of recent developments in the areas of improvement and development of information technologies in education, unmanned aircraft and robotic systems, aeronautical equipment and weapons, electronic warfare and information security.
Keywords: innovations, weaponry, military and special equipment, research and technological groundwork, information technologies in education, unmanned aircraft, robotic systems.
Непременным условием успешного развития вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ) является своевременное создание научно-технического за-
дела, являющегося базой для новых разработок и производств.
Инновационные достижения Военно-воздушной академии имени профессора Н. Е. Жуковского
и Ю.А. Гагарина (г. Воронеж) на международных конгрессно-выста-вочных мероприятиях в 2018 году являются тому подтверждением. На Международном салоне изобре-
ИННОВАЦИИ В ОБУЧЕНИИ
! I
хсШ^
I
тении и инновационных технологий «Архимед-2018» изобретения Военно-воздушной академии отмечены: специальным призом «Лучшее изобретение в интересах предприятий оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации» и Кубком Региона (Воронежская область), а также 23 золотыми, 10 серебряными и 4 бронзовыми медалями. На Международном военно-техническом форуме «Армия-2018» инновационный проект Военно-воздушной академии награжден главным призом «Лучший инновационный проект, представленный на Форуме». На Международной выставке средств обеспечения безопасности государства «Интерполитех-2018» Военно-воздушная академия заняла второе и третье места в абсолютном первенстве и награждена 8 медалями «Гарантия качества и безопасности».
Проведение Международного форума «Армия» в настоящее время стало одним из значимых мировых событий в сфере военно-технического сотрудничества.
В период с 25 по 30 июня 2019 года на базе конгрессно-вы-ставочного центра Военно-патриотического парка культуры и отдыха Вооруженных Сил Российской Федерации «Патриот» (г. Кубинка, Московской области) состоится V Международный военно-технический форум «Армия-2019», организатором которого выступает Министерство обороны Российской Федерации. Форум проводится в целях демонстрации мощи и укрепления положительного имиджа Вооруженных Сил Российской Федерации, патриотического воспитания граждан, а также создания условий для поиска передовых технологий и продукции военного назначения, определения возможности их применения в интересах Вооруженных Сил, демонстрации возможностей научных организаций и предприятий по их разработке и производству.
Для военных вузов участие в Форуме дает уникальную возможность продемонстрировать накопленный научно-технический задел, заинтересовать потенциальных заказчиков, наладить взаимодействие с производителями образцов ВВСТ и войти в контакт с перспективными потребителями.
В 2019 году Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (г. Воронеж) будет представлять 12 инновационных проектов, из которых 7 являются новыми, а 5 с наращенными возможностями. В основу экспонатов положены новые технические и технологические решения, защищенные патентами на изобретения, которые принадлежат Министерству обороны Российской Федерации. Инновационные проекты разработаны в научных и образовательных подразделениях вуза с привлечением курсантов, операторов научной роты и кадетов Инженерной школы академии.
Все экспонаты выполнены в виде демонстрационных макетов, моделей и разработок, 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.
Так в области развития беспилотной авиации и роботизированных комплексов разработки Военно-воздушной академии представлены шестью демонстрационными экспонатами: комплексами и средствами разведки и целеуказания на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) самолетного и вертолетного типов, а также радиолокационными средствами и навигационными системами для БПЛА.
«Станция радиоразведки на беспилотном вертолете» расширя-
ет информационные возможности наземных средств радиомониторинга и обеспечивает оперативное определение местоположения радиосредств, работающих в эфире в широкой полосе частот. В ней реализованы три основных режима работы (многопозиционный, одно-позиционный и однопозиционный с вращением носителя вокруг оси несущего винта), которые характеризуются своими особенностями применения.
Суть проекта заключается в повышении точности однопози-ционного и многопозиционного определения координат наземных радиосредств, работающих в эфире в широком диапазоне частот с использованием только одной станции радиоразведки при радиопеленговании с борта беспилотного вертолета.
Для реализации нового способа определения местоположения наземных источников радиоизлучения разработана инновационная конструкция бортовой объемной пеленгаторной антенной решетки, состоящая из двух плоских эквидистантных кольцевых антенных решеток, расположенных в параллельных плоскостях. Такая конструкция обеспечивает возможность повышения точности радиопеленгования в азимутальной и угломестной плоскостях, что при совместном применении с высокоточной системой определения координат и угловой ориентации БПЛА позволяет существенно повысить точность однопозиционного определения координат наземных радиосредств.
Кроме того, выполнение кольцевых антенных решеток в виде симметричной структуры с нечетным порядком симметрии дает возможность расширения рабочего диапазона частот в условиях ограничений на массогабаритные характеристики бортовой антенной системы.
За счет реализации однопозиционного режима работы с вращением вертолета вокруг оси несущего
МАЙ - ИЮНЬ 2019 № 3 (18)
ш
/ТШ^
<_ А'. | |
Шшс
ш
Ч ■ г» '
'Ж
Ш
ИННОВАЦИИ В ОБУЧЕНИИ
винта с высокой угловой скоростью удалось практически исключить влияние корпуса носителя на точность определения координат наземных радиосредств.
Устойчивое функционирование станции радиоразведки возможно при отсутствии сигналов спутниковой навигации. Такая высокая автономность достигается за счет использования информации о координатах реперных источников радиоизлучения, работающих в частотном диапазоне станции радиоразведки.
Потенциальными потребителями «беспилотного разведчика» могут стать силовые структуры различных министерств и ведомств, решающие задачи по выявлению и определению координат различных радиосредств, в том числе в сложных природно-географиче-ских условиях.
Этот инновационный проект является положительным примером эффективного научно-технического взаимодействия вузовской науки и предприятий оборонно-промышленного комплекса.
Оригинальным техническим решением не только по реализованному методу определения местоположения наземных целей, но и по внешнему виду является «Комплекс разведки и целеуказания наземных объектов на беспилотном летательном аппарате в форме птицы».
Беспилотная «сова» будет выслеживать танки противника,
бронетехнику, ракетные и артиллерийские установки, стационарные и подвижные объекты и с высокой точностью наводить на них средства поражения.
Высокоточное определение координат разведываемых наземных целей достигается за счет применения дальномерного интегрального метода, позволяющего отказаться от необходимости определения углового положения лазерного дальномера, при этом лазерная аппаратура целеуказания совмещена с видеокамерой. Автоматическое слежение за объектом обеспечивается за счет применения алгоритмов обратной связи между получаемым изображением и положением подвеса дальномера и видеокамеры.
За счет использования навигационной аппаратуры потребителей ГНСС ГЛОНАСС в режиме относительных измерений достигнуто повышение точности навигацион-но-временного обеспечения.
Снижение оптической замет-ности БПЛА достигается за счет применения орнитологического камуфляжа. При этом двигаться «пернатый» беспилотник будет бесшумно, за счет новейшего толкающего винта с приводом от электродвигателя.
В дальнейшем планируется обеспечить автоматическое определение типа цели за счет накопления экспертной информации в облачном хранилище на пункте управления.
Помимо разведывательных задач он может служить для обеспечения нормальной орнитологической обстановки на аэродромах. «Сова» будет издавать звуки пернатых хищников, чтобы отпугивать птиц. При этом эксплуатация гаджета обойдется существенно дешевле, чем содержание живого пернатого хищника.
Инновационный проект «Малогабаритная радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны (РСА)», которая предназначена для ведения видовой радиолокационной разведки наземных целей и контроля противорадиолокационной маскировки образцов вооружения и военной техники. Малогабаритная РСА позволяет вести разведку независимо от погодных условий и времени суток в трех частотных диапазонах. Длинноволновый диапазон используется для обнаружения объектов в укрывающих средах (лес, снег, верхний слой почвы и т.п.), а два коротковолновых - для получения изображений с высокой детальностью.
При работе в специальном режиме поляриметрической обработки радиолокатор позволяет идентифицировать объекты искусственного происхождения на фоне местности. Объекты естественного и искусственного происхождения (техника, лес, степь и т.п.) представляются на экране автоматизированного рабочего места оператора различными цветами.
Применение новых подходов по замене традиционных аппаратных решений на алгоритмические позволили добиться существенного снижения массогабаритных показателей радиолокатора, тем самым расширить сферу применения на беспилотные летательные аппараты, в том числе и малоразмерные, при одновременном сохранении информационных показателей, соизмеримых с показателями существующих радиолокационных станций.
ИННОВАЦИИ В 01
Контроль противорадиолокаци-онной маскировки образцов ВВСТ с использованием опытного образца многодиапазонной малогабаритной РСА позволяет оценивать замет-ность образцов, находящихся непосредственно в районах выполнения задач по предназначению, существенно снизить стоимость и повысить оперативность проведения исследований, а также обеспечить условия наблюдения, характерные для космических и воздушных средств радиолокационной разведки противника.
Новые алгоритмические и технологические решения, которые положены в основу малогабаритной РСА, могут быть использованы при создании перспективных малогабаритных аппаратно-программных платформ формирования и обработки радиолокационных сигналов для различных областей применения.
В «Малогабаритном радиовысотомере для БПЛА» на основе применения методов синтезирования апертуры антенны решены задачи автоматического взлета и посадки БПЛА, а также автономной навигации в условиях постановки помех каналу приема сигналов спутниковых навигационных систем.
Работа выполняется в рамках НИР по заказу органов военного управления с участием операторов научной роты технополиса «ЭРА» с привлечением предприятий оборонно-промышленного комплекса.
Реализация инновационного проекта позволит снизить стоимость и ускорить процесс разработки малогабаритных радиолокационных датчиков для наземных и воздушных робото-технических комплексов.
Известно, что характеристики магнитного поля Земли являются источником навигационной информации. Однако точность навигации по постоянному магнитному полю Земли ограничена точностью магнитных карт.
В основу проекта «Магнитометрическая система локальной
УЧЕНИИ МЯМУ
навигации» положена идея создания искусственного магнитного поля заданной конфигурации для определения линейных и угловых координат подвижного объекта.
Система может быть применена для локальной навигации объектов как внутри помещений, так и на открытых пространствах, в том числе для навигации робототехни-ческих устройств, в составе систем навигации и посадки летательных аппаратов.
В состав системы входят: наземный сегмент, включающий один или несколько магнитных маяков, размещенных в районе посадки; бортовой сегмент, включающий магнитометр и цифровой вычислитель со специальным программным обеспечением.
В зависимости от расстояния до источника точность измерения координат изменяется от метров до единиц сантиметров. Точность навигации не зависит от метеоусловий и типа подстилающей поверхности. Возможность комбинирования базовых магнитных модулей позволяет создавать искусственные магнитные аномалии различной конфигурации для решения конкретных навигационных задач.
Основным преимуществом разработанной в академии системы локальной навигации, по сравнению с традиционными системами, является ее автономность и помехозащищенность, обусловленные отсутствием ее привязки к наземному пункту управления и спутниковым навигационным системам. Система обладает возможностью навигационного обеспечения всех подвижных объектов в радиусе действия.
Магнитометрическая система локальной навигации может быть использована как самостоятельно, так и в составе глобальных магнитометрических систем, а также совместно с системами навигации других типов.
Групповое применение является новой эффективной формой функционирования БПЛА в уело-
л^злШШШ
виях противодействия средств РЭБ и ПВО противника.
«Беспилотный авиационный комплекс «СТАЯ-93» предназначен для автоматического управления неограниченным количеством БПЛА в совместном групповом полете и обеспечения вертикального взлета и посадки на необорудованные площадки. В отличие от роевого управления обеспечивается высокая безопасность полета, координированное управление, создание строев любой формы и исключение столкновений БПЛА в воздухе.
В состав комплекса входят оптико-электронная система технического зрения и группа БПЛА, на корпус которых нанесены инфракрасные навигационные метки.
Уникальной отличительной особенностью БПЛА являются без-фюзеляжная конструкция в форме крыла и отсутствие управляемых аэродинамических поверхностей. Планер БПЛА имеет профиль, характерный для крыла, а его ширина увеличена настолько, что обеспечивает создание подъемной силы, достаточной для продолжительного прямолинейного полета, характерного для самолетов. Управление конвертопланом формируется за счет изменения вектора тяги двигателей.
Ведомому БПЛА определяется строгое положение в строю (присвоен идентификационный номер) на основе заданных относительных координат. Оптико-электронная система технического зрения ведомого БПЛА непрерывно следит за навигационными метками ведущего и измеряет текущие значения относительных координат. В случае отклонения ведомого от заданного положения в строю измеряется ошибка его относительных координат, и в автопилоте ведомого БПЛА формируется сигнал управления на совершение маневра для занятия своего места в строю. В случае потери ведущего БПЛА его место в строю занимает ведомый с первым идентификационным номером.
МАЙ-ИЮНЬ 2019 №3(18) й 13Г|
JL-
MRMY ИННОВАЦИИ В ОБУЧЕНИИ
ш
Оптико-электронная система технического зрения обеспечивает высокую точность межсамолетной навигации (по линейным координатам единицы сантиметров) в широком диапазоне метеоусловий (дождь, снег, туман), что позволяет обеспечить формирования сомкнутого и даже плотного строя. При этом на экранах радаров группа БПЛА будет выглядеть как одна цель.
Внедрение комплекса существенно снизит потери и повысит боевую эффективность при групповом применении БПЛА в условиях сложной помеховой обстановки и противодействия ПВО противника.
В области развития радиоэлектронной борьбы и информационной безопасности разработки Военно-воздушной академии представлены тремя демонстрационными экспонатами: интеллектуальной системой поддержки принятия решения, комплексом имитации наземных образцов ВВСТ и маскировки от средств высокоточного оружия, а также системой защиты информации, передаваемой в сети сотовой связи.
«Моделирующий программный комплекс оценки соотношения сил воинских формирований» позволяет оценить эффект от совместного применения в боевой обстановке классических и перспективных образцов ВВСТ. В качестве исходных данных на электронную карту местности наносятся позиции образцов вооружения, указываются их возможности и особенности организации связи. Результатом его применения является динамика соотношения сил разнородных противоборствующих воинских формирований в боевом эпизоде. Объединяя результаты вычислений для боевых действий в смежных районах, комплекс позволяет получать динамику соотношения сил воинских формирований для любого уровня иерархии, а также вычислять коэффициенты боевой соизмеримости изначально несо-
поставимых средств вооруженной борьбы (например, танка и станции радиопомех) в заданных условиях. При этом все расчеты выполняются аналитически без многократной имитации и экспертных оценок.
Моделирующий программный комплекс может быть полезен в научно-исследовательских организациях Минобороны России при обосновании тактико-технических требований к перспективным образцам вооружения, способов их применения, а также состава сил и средств воинских формирований. Кроме того, комплекс может являться элементом интеллектуальных систем поддержки принятия решения, значительно повышая качество планирования боевых действий без дополнительной ситуационной осведомленности.
Войсковая апробация Моделирующего программного комплекса спланирована в рамках маневров «Центр-2019».
Одним из путей уменьшения уровня демаскирующих признаков образцов ВВСТ является снижение их заметности во всех диапазонах работы средств обнаружения и поражения противника. Другой не менее важной задачей является введение в заблуждение противника путем имитации несуществующих целей.
Для создания средств адаптивной маскировки от средств высокоточного оружия, работающего в инфракрасном диапазоне длин волн или имитации наземных целей, была разработана «Технология формирования тепловых изображений образцов военной техники».
Маскировка или имитация обеспечивается за счет формирования на поверхности скрываемой или имитируемой техники как положительного, так и отрицательного теплового контраста с учетом реальных условий, влияющих на его распределение, а также фона местности.
Системы отличаются высокой эффективностью по назначению, технологичностью применения,
мобильностью, отсутствием подвижных и габаритных механизмов, а также высокой надежностью и низкими энергозатратами. Может применяться на любых существующих образцах наземной военной техники.
В академии разработана «Система выявления виртуальных базовых станций сотовой связи стандарта GSM», которая предназначена для мониторинга систем сотовой связи с целью выявления демаскирующих признаков работы виртуальных базовых станций, осуществляющих перехват информации, передаваемой от абонентских терминалов сотовой связи.
Макетный образец позволяет в режиме реального времени анализировать технические демаскирующие признаки работы виртуальных базовых станций и, в случае их выявления, оперативно принимать меры по устранению технического канала утечки информации, образованного абонентскими терминалами. При этом за счет использования функции запрета регистрации в системах сотовой связи достигается высокая скрытность применения, кроме того разработанная система обладает высокой мобильностью и низкой стоимостью.
Применение данного устройства позволит защитить критически важные объекты от перехвата информации, передаваемой в сети сотовой связи.
Решению вопросов развития информационных образовательных технологий посвящены два экспоната, которые будут демонстрироваться на выставочном стенде академии. Первый из них предназначен для подготовки специалистов по применению авиационного вооружения, а второй - для подготовки инженерно-технического состава самолета Як-130.
Эффективным средством наземной подготовки авиационных специалистов являются авиационные тренажеры. Однако специализированных тренажерных систем
ИННОВАЦИИ В ОБУЧЕНИИ MRMY
для обучения применению авиационного вооружения не производят.
В нашей академии впервые разработан компактный тренажер, позволяющий в аудиторных условиях производить обучение летчиков и инженерно-технического состава по подготовке к работе и применению авиационного вооружения. В течение года тренажер прошел опытную эксплуатацию на факультете авиационного вооружения в нашей академии. По результатам этих исследований проведена доработка тренажера в части повышения качества визуализации холодной пристрелки.
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.
Другой тренажерный комплекс ориентирован на новый учебно-боевой самолет Як-130 и предназначен для подготовки инженерно-технического состава.
Отличительными особенностями тренажерного комплекса являются: сочетание игровых технологий и принципа «обучение действием» для формирования и развития зрительной памяти, кроссплатформенность (возможность работы на персональных компьютерах, портативных устройствах, различных веб-браузерах и т.п.), кроме того 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.
Инновационный проект «Устройство для безразборного восстановления топливной аппаратуры дизельных (ДВС)» продолжает цикл исследований, направленных на
продление ресурса дизельных ДВС за счет использования инновационного высокодисперсного плакирующего компонента, разработанного в Военно-воздушной академии.
Удобное в эксплуатации, мобильное, малогабаритное устройство подключается к топливной системе ДВС и к аккумуляторной батарее автомобиля. В результате прокачки через топливную аппаратуру ДВС разогретого, обогащенного высокодисперсной «присадкой» топлива на поверхностях пар трения образуется износостойкое ме-таллокерамическое покрытие.
Реализация проекта позволит не менее чем в 2 раза продлить ресурс топливных агрегатов при существенном снижении финансовых и временных затрат при диагностике и восстановлении топливной аппаратуры дизельных ДВС в полевых условиях эксплуатации.
В отличие от импортного оборудования для диагностики и ремонта топливной аппаратуры дизельных ДВС, имеющегося на рынке, представленное устройство имеет невысокую стоимость, небольшие массогабаритные размеры и может эксплуатироваться в полевых условиях вне ремонтных предприятий.
В настоящее время в Военном учебно-научном центре Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (г. Воронеж) создан упреждающий научно-технический задел (разра-
ботаны новые теории, технологии, методы, модели и т.д.) в области совершенствования и развития авиационной техники и средств радиоэлектронной борьбы. В результате демонстрации на Форуме новых идей, способов и технологий будут показаны реальные преимущества предложенных инновационных технических и технологических решений.
Реализация научно-технических достижений вуза поможет сократить временные рамки создания перспективных образцов ВВСТ при сокращении финансовых затрат. Несмотря на санкции и ограничения на импортные комплектующие, позволит обеспечить существенное улучшение тактико-технических характеристик и повысить экономическую эффективность в процессе модернизации и создания образцов ВВСТ. +
ЛИТЕРАТУРА
1. Борисов Ю.И. Роль научно-технического задела в инновационных процессах создания перспективного вооружения: проблемы и пути решения www. federalbook. ru/files/ОРК/ Soderjanie/OPK-9/III/Borisov. pdf.
2. Война и мир в терминах и определениях. Военно-технический словарь / под общей редакцией Д.О. Рогозина.- М.: Вече; Оружие и технологии; Редкие земли, 2016.
