s9 by sergey-ermolov-2001

ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

№3/2019

РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

стр. 6

Славная история. Славные традиции

стр. 8

Универсальная платформа связи, навигации и наблюдения

стр. 14

Природный газ – авиационное топливо

стр. 36

Фотоника в комплексах радиоэлектронного противодействия

стр. 86

«Гранит–Электрон» и диверсификация

стр. 102

Тайны гравитации

КРЭТ

«Радиоэлектронные технологии» Информационно-аналитический журнал Учредитель и издатель – акционерное общество «Концерн Радиоэлектронные технологии» Автор идеи – Николай Колесов РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ И.Г. АКОПЯН — заместитель генерального директора, генеральный конструктор АО «МНИИ «Агат» А.В. АКСЕНОВ — президент региональной организации «Ветераны ВТС» А.А. АЛЕКСАНДРОВ — ректор МГТУ им. Н.Э. Баумана В.И. БАРКОВСКИЙ — доктор технических наук В.Н. БОНДАРЕВ — председатель Комитета Совета Федерации по обороне и безопасности Ю.И. БОРИСОВ — заместитель председателя Правительства Российской Федерации П.Л. БУДАГОВ — генеральный директор АО «Государственный Рязанский приборный завод» В.В. ГУТЕНЕВ — первый заместитель председателя Комитета Госдумы РФ по экономической политике, промышленности, инновационному развитию и предпринимательству, первый вице-президент СоюзМаш России Ю.Н. ГУСЬКОВ — первый заместитель генерального директора — генеральный конструктор АО «Корпорация «Фазотрон-НИИР» Г.И. ДЖАНДЖГАВА — заместитель генерального директора по НИОКР бортового оборудования — генеральный конструктор АО «КРЭТ» В.В. ДОЦЕНКО — советник ректора, Томский государственный университет Е.А. ДРОНОВ — генеральный директор АО «АК «Туламашзавод» А.П. ИСАЙКИН — член Совета директоров АО «Рособоронэкспорт» В.А. КАГАДЕЙ — первый заместитель генерального директора по стратегическому развитию и науке АО «НПФ «Микран» Н.А. КОЛЕСОВ — генеральный директор АО «Концерн Радиоэлектронные технологии» Г.Н. КОЛОДЬКО — первый заместитель генерального директора — технический директор АО «Государственный Рязанский приборный завод» О.В. КУСТОВ — главный редактор журнала «Радиоэлектронные технологии» С.Ф. ЛАДЫГИН — заместитель генерального директора АО «Рособоронэкспорт» Ю.И. МАЕВСКИЙ — генеральный конструктор системы РЭБ, заместитель генерального директора по научной работе АО «КРЭТ» В.И. МЕРКУЛОВ — заместитель генерального конструктора АО «Концерн «Вега» И.Г. НАСЕНКОВ — генеральный директор АО «Технодинамика» Д.М. НИЗАМУТДИНОВА — управляющая делами АО «Концерн Радиоэлектронные технологии» Б.В. ОБНОСОВ — генеральный директор АО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение» И.Я. ОЗАР — генеральный директор ПАО «Компания «Сухой» В.Б. ПОЛЯКОВ — генеральный директор ООО «ОАК — Центр комплексирования» В.Я. ПОСПЕЛОВ — член Коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации В.И. СОЛОЗОБОВ — заместитель генерального директора ПАО «Туполев» по проектированию и НИОКР Ю.Б. СЛЮСАРЬ — президент ПАО «Объединенная авиастроительная корпорация» К. И. СЫПАЛО — генеральный директор ФГУП «ЦАГИ», член-корреспондент РАН А.Е. ТЮЛИН — генеральный директор АО «Российские космические системы» Е.А. ФЕДОСОВ — научный руководитель ФГУП «ГосНИИАС», академик РАН А.В. ФОМИН — заместитель министра обороны Российской Федерации Р.Р. ХАКИМОВ — президент ПАО «Корпорация «Иркут» В.В. ХАНЫЧЕВ — генеральный директор АО «ЦНИИ «Курс» С.В. ХОХЛОВ — директор Департамента радиоэлектронной промышленности Минпромторга России С.Л. ЧЕРНЫШЕВ — научный руководитель ФГУП «ЦАГИ», академик РАН В.А. ШЕВЦОВ — заведующий кафедрой инфокоммуникаций МАИ И.А. ШЕРЕМЕТ — вице-президент Академии военных наук, член-корреспондент РАН А.В. ШЛЯХТУРОВ — председатель Совета директоров АО «Горнизон» РЕДАКЦИЯ

Главный редактор

Журнал зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций Свидетельство о регистрации от 10 декабря 2014 года ПИ № ФС 77-60074

О.В. КУСТОВ

kustov@hi-tech.media Технический редактор Б.И. КАЗАРЬЯН

kazar@hi-tech.media Обозреватель В.А. ГУНДАРОВ

gundarov@hi-tech.media Помощник главного редактора О.Г. ГРИШИНА

info@hi-tech.media

АДРЕС РЕДАКЦИИ И ИЗДАТЕЛЯ

Россия, 109240, Москва, ул. Гончарная, д. 20/1, стр. 1 Тел./факс +7 (499) 253-65-22 www.hi-tech.media e-mail: info@hi-tech.media Подписано в печать: 10.06.2019 Дата выхода в свет: 21.06.2019 ИЗГОТОВЛЕНО

ООО «Объединенная промышленная редакция» 123557, Москва, ул. Малая Грузинская, д. 39 Дизайн и верстка: С.В. Селиверстова Тираж 2000 экз. Распространяется бесплатно

© АО «КРЭТ» Все авторские права защищены. Использование материалов — только с письменного разрешения редакции. Ссылка на журнал «Радиоэлектронные технологии» при перепечатке обязательна. Редакция поступившие материалы не рецензирует и не возвращает. Ответственность за содержание представленных материалов несут авторы.

Фото в номере: официальный сайт Президента России, ГК «Ростех», АО «Рособоронэкспорт», ПО «Туламашзавод», ФГУП «ГосНИИАС», ПАО «Туполев», Южный федеральный университет, НИИ «Экран», АО «Научно- производственное объединение «Радиоэлектроника» имени В.И. Шимко», АО «ТНИИС», АО «ГРПЗ», АО «КРЭТ», ООО предприятие «КОНТАКТ-1», АО «Государственный оптический институт имени С.И. Вавилова», Университет ИТМО, АО «Северный пресс», Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина, ОРОО «Российская инженерная академия», ФГБУ «РАРАН», Владимир Гундаров, Богдан Казарьян. На первой обложке: среднемагистральный пассажирский самолет МС-21, фото Алексея Михеева.

содержание

«Радиоэлектронные технологии» №3/2019 (22) КОЛОНК А ГЛ А ВНОГО РЕ Д А К ТОРА

В начале было Слово. И назвали его информацией............ 3 Олег Кустов Обращение к читателям Алексея Криворучко, заместителя министра обороны Российской Федерации...4 Приветствие Александра Михеева, генерального директора АО «Рособоронэкспорт»..................... 5 ПЕРВА Я ЛИНИЯ

Славная история. Славные традиции................................ 6 Единая платформа систем связи, навигации, наблюдения.....................8 Евгений Федосов, Владимир Данилов Природный газ – будущее авиационное топливо...................... 14 Валерий Солозобов, Богдан Казарьян КРЭТ. ЗА Д АЧИ И ПЕРСПЕК ТИВЫ

«Самарскому НИИ «Экран» –70!»...................................... 20 Поздравление генерального директора АО «КРЭТ» Николая Колесова в связи с 70-летием Самарского НИИ «Экран» Системы и средства государственного опознавания. Современное состояние и перспективы развития................. 22 Ронис Шарипов

Многолучевые частотнонезависимые антенные решетки...................................................27 Игорь Сиренко, Николай Бобков Фотоника в комплексах радиоэлектронного противодействия. Перспективная элементная база для радиооптических активных фазированных антенных решеток.................................................. 36 Игорь Марченко, Виктор Ивлев, Николай Зацепилов, Александр Клименков, Владимир Масной, Иван Пивоваров Проблемы механической обработки печатных плат и способы их решения..................... 42 Игорь Дрожжин, Дмитрий Левин, Максим Амелин ДЕ Л А И ЛЮДИ

Они не боялись быть первыми..... 46 Владимир Масной ОПК И ВООРУ Ж ЕННЫЕ СИ ЛЫ Р Ф

Панорама событий.............................51 ПРОБ ЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ

Радиолокационные приборы для промышленных измерений........... 58 Юрий Мазалов, Виктор Пронин, Дмитрий Нагорный Разработка однокристальных МЭМС гироскопов и акселерометров для систем навигации............................... 65 Игорь Лысенко, Евгений Гусев, Олег Агеев, Борис Коноплев

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ВЕК ТОРЫ РА ЗВИТИЯ

Технологии создания и применения цифровой информации ..................71 Сергей Кругликов, Александр Крючков Однокомпонентная оптическая система дополненной реальности авиа- и автобазирования.................77 Александр Багдасаров, Ольга Багдасарова РЕШЕНИЕ Н АУ ЧНО ПРА К ТИЧЕСКИХ ЗА Д АЧ

«Гранит-Электрон» и диверсификиция............................. 86 Юрий Подоплекин, Алексей Поспелов, Владимир Просвирнин Моделирование радиоотражений от подстилающей поверхности.... 92 Владимир Андреев, Сергей Юкин ИНФ ОРМ А ЦИЯ К РА ЗМЫШ ЛЕНИЮ

Перспективные технологии радиосвязи тактического звена........................................................ 96 Александр Степанов, Владимир Агейкин, Дмитрий Семерунин Тайны гравитации............................102 Игорь Железнов Перспективы создания искусственного интеллекта..........109 Роман Дурнев, Кирилл Крюков, Ирина Жданенко ЗА РУ БЕ Ж Н А Я ВОЕННО -ТЕ ХНИЧЕСК А Я ИНФ ОРМ А ЦИЯ.....................................114

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

колонка главного редактора

В начале было Слово. И назвали его информацией Практически все предприятия военно-промышленного комплекса развитых стран мира на системной основе осуществляют мероприятия в области обеспечения их информационных потребностей. Всего в мире насчитывается несколько тысяч журналов, каталогов и других специализированных изданий, которые публикуют материалы информационно-аналитического и рекламного характера, связанные с исследованиями, разработкой и производством вооружения, военной и специальной техники, а также гражданской и продукции двойного назначения. Они выходят тиражами в сотни тысяч экземпляров, распространяются в большинстве стран тех регионов, в которых создают военную продукцию или оснащают ею свои вооруженные силы. Их издают такие гранды мирового уровня, как Jane’s Information Group, McGraw Hill (с апреля 2016 года − S&P Global Inc.) и Mönch Publishing Group. На эти цели фирмами-разра-

народных торгово-экономических отношений

ОЛЕГ К УС ТОВ,

ботчиками и производителями оружия ежегодно

люди, которые внедрили в мое сознание пос-

главный редактор

тратятся сотни миллиардов долларов. Практиче-

тулаты, действовавшие в этой специфической

журнала

ски во всех военно-технических изданиях не ме-

сфере в те времена и остающиеся актуаль-

«Радиоэлектронные

нее трети общего объема занято публикациями

ными по сей день. Они говорили: «Если вы

технологии»

информационно-рекламного характера.

на улице не увидите рекламный щит фирмы

Естественно, к этому нужно добавить огром-

«Кока-кола», это значит, что она уже прекратила

ный объем информации, распространяемый

существование. Если вы открываете серьезный

практически каждодневно на радио, телевиде-

источник информации и не обнаруживаете там,

нии и в других электронных СМИ. Особую роль

например, рекламный модуль фирмы «Боинг»,

в решении задач обеспечения информацион-

это значит, что она уже обанкротилась и больше

ных потребностей ВПК играют проводимые на

ничего не выпускает». Как императив, в моей

регулярной основе международные оружейные,

памяти осталось напутствие, которое мне было

военно-технические, авиационно-космические

дано перед выездом в длительную зарубежную

и другие выставки, в ходе которых демон-

командировку: «Вы должны заниматься инфор-

стрируются последние достижения, связанные

мационно-рекламной

с высокими инновационными технологиями.

день, каждую неделю и так до окончания мис-

деятельностью каждый

Когда в 1968 году я был назначен на долж-

сии». При этом добавляли: «Это не значит, что

ность представителя Всесоюзного объединения

при такой постановке дела завтра к вам придет

«Судоимпорт» в торговом представительстве

партнер, клиент или покупатель. Но если вы не

СССР во Франции, меня к этой миссии готовили

будете следовать этому совету, он к вам не при-

удивительно компетентные в области между-

дет НИКОГДА!»

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

Уважаемые авторы и читатели журнала «Радиоэлектронные технологии»! В последние годы происходит активное переоснащение Вооруженных сил Российской Федерации, обусловленное, прежде всего, стремлением сделать их эффективным инструментом в системе обеспечения военной безопасности страны, способным оперативно адаптироваться под спонтанно возникающие новые вызовы и военные угрозы. Во многом именно демонстрация боевых возможностей современных российских образцов вооружений вызывает закономерный интерес зарубежных специалистов к нашим оборонным возможностям. В июне демонстрация отечественных достижений в области обороны и безопасности начнется с Международного военнотехнического форума «Армия-2019» на базе Военнопатриотического парка культуры и отдыха Вооруженных сил РФ «Патриот». По сравнению с прошлым годом почти в два раза расширена выставка «Армия России – завтра». В фарватере Форума «Армия» на территории выставочного комплекса «Ленэкспо» в Санкт-Петербурге в июле пройдет Международный военно-морской салон. Его формат объединит в едином выставочном пространстве экспозицию современных образцов вооружений и военно-морской техники ВМФ и Пограничной службы ФСБ России, конференции, семинары, круглые столы, презентации. Экспозиционное лето в России завершится Международным авиационно-космическим салоном МАКС-2019. На нем будут представлены боевые и военно-транспортные самолеты и вертолеты, авиационные средства поражения, а также системы противовоздушной, противоракетной обороны и космических войск. Достойное место на салоне займет продукция гражданского и двойного назначения. Эти выставки имеют большое военно-политическое и военно-техническое значение. Ведь развитие системы вооружения Вооруженных сил, ориентированное на перспективные разработки, способно гарантированно обеспечить парирование существующих и вновь возникающих угроз безопасности государств и создать благоприятные предпосылки для их долгосрочного социально-экономического развития в целом. Желаю читателям, авторам и членам редакционного совета журнала «Радиоэлектронные технологии» интересных встреч и плодотворной работы на Форуме «Армия-2019», Международном военно-морском и Международном авиационно-космическом салонах. Алексей Криворучко, заместитель министра обороны Российской Федерации

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

Уважаемые коллеги и друзья! 2019 год богат на значимые события в выставочной деятельности в России. Одна за другой последуют три крупнейшие международные выставки: военно-технический форум АРМИЯ, военно-морской и авиационно-космический салоны МВМС и МАКС. На них будут продемонстрированы достижения отечественного оборонно-промышленного комплекса в создании новейших образцов вооружения, военной и специальной техники, продукции гражданской и двойного назначения. Это всегда яркие и глубоко содержательные мероприятия, куда приезжают практически все наши зарубежные партнеры и потенциальные заказчики из большинства регионов мира. Рособоронэкспорт традиционно оказывает спонсорскую поддержку этим выставкам, стабильно удерживающимся в пятерках крупнейших мировых площадок в своих сегментах. АРМИЯ представляет главные экспортные новинки и бестселлеры российской оборонной промышленности для всех видов вооруженных сил и родов войск, а также специальных и антитеррористических подразделений. Форум стабильно дает Рособоронэкспорту максимальную монетизацию из всех выставочных событий в мире. В этом году в парке «Патриот» гости АРМИИ смогут увидеть ряд потенциально прорывных для мирового рынка новинок: автоматы Калашникова новейшей «двухсотой» серии, специальные автомобили «Тигр-2» нового поколения, а также зенитные ракетные комплексы «Викинг», «Тор-Э2», боевую машину отделения ПЗРК «Гибка-С», новые решения в области радиоэлектронных средств борьбы и средства борьбы с беспилотными летательными аппаратами. Несомненно, внимание гостей привлекут известные во всем мире бренды противовоздушной обороны − ЗРС С-400 и ЗРПК «Панцирь-С1», ПТРК семейства «Корнет», боевая машина огневой поддержки БМПТ и многие другие новейшие разработки в области стрелкового оружия и средств ближнего боя. Представителей военно-морских сил иностранных государств в июле на Международном военно-морском салоне в Санкт-Петербурге также ждет ряд интересных новинок. Производители покажут натурные образцы берегового ракетного комплекса «Рубеж-МЭ», многофункционального радиолокационного комплекса «Заслон», зенитного ракетного комплекса «Редут», различные корабли российского производства, в том числе малый ракетный корабль проекта 22800Э «Каракурт-Э». Делегациям от военно-воздушных сил и всем гостям Международного авиационнокосмического салона в подмосковном Жуковском будут представлены новейшие истребители пятого поколения Су-57, легкий военно-транспортный самолет Ил-112В, многоцелевые сверхманевренные истребители Су-35 и Су-30СМ, учебно-тренировочные (учебно-боевые) самолеты Як-130, боевые вертолеты Ми-28НЭ и Ка-52, военно-транспортные вертолеты Ми-171Ш и Ми-17В-5 и другая военная авиационная техника. Для Рособоронэкспорта Международный военно-морской салон, МАКС и АРМИЯ являются важным маркетинговым инструментом, поскольку на них иностранные заказчики могут выявить для себя ключевые тенденции развития российской оборонной промышленности и предметно обсудить с нами и представителями ОПК свои потребности. Желаю всем участникам и гостям выставок максимально насыщенной и плодотворной работы, новых партнеров, деловых связей и отличного настроения. Уверен, что вместе мы сохраним лидирующие позиции России в оборонной области, сможем противостоять любым вызовам, продолжим успешное развитие военно-технического сотрудничества России с иностранными государствами во всех регионах мира. Александр Михеев, генеральный директор АО «Рособоронэкспорт»

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

первая линия

Славная история. Славные традиции Производственное объединение «Туламашзавод» – один из крупнейших холдингов ОПК России. Он включает в себя материнскую акционерную компанию «Туламашзавод» и семнадцать дочерних обществ, ориентированных на выпуск вооружения, военной и специальной техники, производство продукции гражданского назначения. «Туламашзавод» находится на историческом месте – в тульской Фроловской слободе, известной своими мастерами. Здесь в 1879 году был организован Байцуровский завод, выпускавший разнообразные изделия из чугуна и меди. В 1912 году предприятие вошло в состав Императорского Тульского оружейного завода, продукция которого стала хорошо известна в России и за рубежом. 8 июля 1939 года был подписан приказ о создании самостоятельного предприятия машиностроительного профиля – тульского станкостроительного завода, ныне – «Туламашзавод». С началом Великой Отечественной войны завод был эвакуирован в тыл, а в январе 1942 года возобновил работу в Туле, выпуская оружие для фронта. Легендарный станковый пулемет «Максим», авиационные пулеметы ШКАС, авиационные пушки, 120-мм и 160-мм минометы внесли достойный вклад в разгром врага и приблизили Великую Победу. За ратные и трудовые подвиги в годы Великой Отечественной войны более семи тысяч заводчан удостоены высоких наград Родины. «Туламашзавод» – старейший производитель вооружения и военной техники, поставляемой в Вооруженные силы России и многих других стран мира. Им освоен выпуск целого ряда стрелково-пушечного вооружения калибра 23 мм и 30 мм для бронемашин, зенитных самоходных установок, систем ПВО, боевых вертолетов и самолетов. Традиционная сфера его деятельности – выпуск артвооружения для надводных кораблей всех классов – от патрульных катеров до авианесущих крейсеров. Это 30-мм артиллерийские установки АК-306, АК-630М, уникальные зенитные комплексы «Каштан» и «Пальма», корабельная двухавтоматная установка АК-630М-2 «Дуэт» со скорострельностью 10 тысяч выстрелов в минуту.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

первая линия

В настоящее время завод активно решает важную задачу по диверсификации производства и выпуску гражданской продукции. Здесь производится разнообразное оборудование для нефтегазовой промышленности, токарные и фрезерные металлообрабатывающие центры с числовым программным управлением, новые виды грузовых транспортных средств, малогабаритные четырехтактные универсальные дизели мощностью от 5 до 9,5 кВт, мотокультиваторы, мотоблоки, виброплиты и другие виды техники малой механизации. Для большинства заводчан предприятие стало неотъемлемой частью их личной судьбы с преемственностью поколений и славными традициями, которые идут от легендарного Левши – символа рабочего мастерства. Редакционный совет и редакция журнала «Радиоэлектронные технологии» поздравляет славный коллектив, руководство и менеджмент, рабочих и служащих Производственного объединения «Туламашзавод» со знаменательным событием – 80-летием с даты создания как самостоятельного предприятия машиностроения. Мы гордимся творческим сотрудничеством с вами и желаем дальнейших достижений в деле укрепления могущества нашей Великой Родины.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

первая линия

Единая платформа систем связи, навигации, наблюдения СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ Б ОРТОВОГО РАДИООБОРУДОВАНИЯ

ЕВГ ЕНИЙ ФЕ ДО СОВ, научный руководитель ФГУП «Государственный исследовательский

ппаратной части систем ИМА/РМЭ; ♦♦

программная реализация сокращает время

В построении авионики современных ма-

и затраты на разработку новых функций,

гистральных гражданских самолетов перепле-

облегчает сертификацию (квалификацию)

научноинститут авиационных

стоимость изготовления и эксплуатации

ИМА/РМЭ-систем, которую в соответствии с

таются два принципиально разных подхода.

систем», (ФГУП

Первый подход. Значительная часть функ-

документом DO-297 можно проводить раз-

«ГосНИИАС»),

ций управления, самолетовождения, индика-

дельно и независимо от вычислительной

ции, технического обслуживания реализуется

платформы, включающей в себя аппаратное

программными

исполняемыми

обеспечение, операционную систему реаль-

в единой или распределенной универсальной

ного времени и программное обеспечение

Д А НИ ЛОВ,

вычислительной платформе в соответствии

(ПО) для функциональных приложений.

начальник лаборатории

с концепцией интегрированной модульной

Второй подход. Построение оборудования

авионики (ИМА) или распределенной модуль-

радиотехнического комплекса по федератив-

ной электроники (РМЭ). Это подход ИМА/РМЭ.

ному принципу: создание и использование для

Он стал фактическим стандартом для построе-

выполнения каждой задачи специализирован-

ния ядра комплексов бортового оборудования

ных аппаратно-программных средств с резерви-

академик РАН В Л А Д ИМИР

ФГУП «ГосНИИАС»

средствами,

(КБО) МГС и активно распространяется на дру-

рованием. Радиосистемы современного МГС

гие классы воздушных судов, включая военную

включают в себя до 30 единиц оборудования разного типа и до 25 антенн, суммарный вес

авиацию. Подход ИМА/РМЭ представляет ряд преиму-

учета фидеров и антенн. Фидерные линии

ществ: ♦♦

при

переходе

от

специализированных

аппаратно-программных узлов для каждой

♦♦

которых, как правило, превышает 150 кг, без связи блоков и систем в составе КБО насчитывают около двух тысяч контактов.

отдельной функции к программной реализа-

За рубежом преобладает консервативный

ции нескольких функций на универсальной

подход к развитию радиотехнических систем

вычислительной платформе существенно

воздушных судов – новые функции создаются

снижаются вес, размеры и энергопотребле-

в рамках традиционной федеративной архитек-

ние оборудования;

туры путем технического совершенствования

использование единого системного интер-

отдельных узлов. Здесь можно выделить три основные тен-

фейса AFDX (Avionics Full Duplex Ethernet – стандарт бортовой сети передачи данных)

денции:

и организация связей между функциональ-

1. Конструктивное и информационное объеди-

ными элементами в одном вычислителе

нение в одном устройстве (блоке, системе)

через механизмы ввода-вывода операцион-

нескольких различных функций, связанных

ной системы существенно сокращает число

общей задачей. Примеры такого объединения в части

разнотипных физических перекрестных свя♦♦

зей между блоками;

функций наблюдения: интегрированные сис-

унификация аппаратной базы и актив-

темы Rockwell Collins TSS-4100 и CISS-2100,

ное внедрение COTS-технологий снижает

Honeywell AESS, отвечающие спецификации

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

первая линия

ARINC 768, которые обеспечивают улучшение

метеообстановки и выводится на индикатор

ситуационной осведомленности экипажа, ком-

пилоту в удобной для восприятия графической

плексируя потоки информации от метеонави-

форме.

гационной РЛС, систем TCAS (Traffic Collision

Остается консервативным и подход к сер-

Avoidance System) и АЗН-В (автоматического

тификации (квалификации) радиотехнических

зависимого наблюдения вещательного типа).

систем по процедуре TSO (e-TSO), определяе-

В них функции ответчика, бортовой системы

мой основным документом для сертификации

предупреждения столкновений TCAS и АЗН-В

комплектующих изделий (Technical Standard

реализуются с использованием общего приемо-

Order) без привязки к конкретному типу воздуш-

передающего и антенного тракта, поэтому

ного судна. Практически все оборудование свя-

общее число антенн и радиоблоков уменьша-

зи, навигации и наблюдения сертифицируется

ется. Другой пример – многорежимные нави-

как отдельное комплектующее изделие (радио-

гационные приемники (INR, MMR), выпускае-

станция, навигационный приемник, метеолока-

мые по спецификации ARINC 755. В их состав

тор). В поддержку процедур разработки и серти-

включили приемники угломерной радионави-

фикации различных видов радиооборудования

гационной системы VOR (VHF Omni-directional

американскими и европейскими авиационны-

Radio) и маркерных маяков. Этим дополни-

ми властями принято около 150 нормативных

ли комплекс первоначально объединенных

документов (MOPS – стандарт на минимальные

приемников инструментальной системы посад-

эксплуатационные

ки ILS (Instrumental Landing System) и канала

стандарт на минимальные характеристики авиа-

передачи данных VDB (VHF Data Bus) в диапазо-

ционной системы).

характеристики/MASPS

–

не метровых волн, работавших со встроенным

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ИМА/РМЭ ПРИ РАЗВИТИИ РАДИОСИСТЕМ

или внешним приемником глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС). 2. Использование

технологий

программно-

определяемого радио SDR (Software-Defined Radio).

Распространение технологий ИМА/РМЭ на все радиотехнические системы обеспечит даль-

Широкополосные

цифро-аналоговые

нейшее качественное развитие КБО. При этом

аналого-цифровые преобразователи (ЦАП и

функции верхнего уровня – обработка данных,

АЦП) сигнальных процессоров и программи-

человеко-машинный интерфейс, функциональ-

руемых логических интегральных схем (ПЛИС)

ная логика, встроенный контроль радиосистем –

высокой производительности, применяемые

реализуются в виде программных приложений и

в гражданской авиации, допускают цифровую

исполняются в унифицированных вычислителях

реализацию практически всех операций сиг-

общего назначения под управлением операци-

нальной обработки в бортовых системах связи,

онной системы реального времени. Связь между

навигации и наблюдения. Дальнейшее вне-

радиосистемами и вычислительным ядром КБО

дрение этих технологий сдерживается отсут-

осуществляется по единому интерфейсу AFDX

ствием единого стандарта на каналы связи и

или TTE (Time Triggered Ethernet – стандарт

интерфейсы между отдельными компонентами

бортовой сети передачи данных).

систем SDR, пригодные для гарантированной

В трактах обработки сигналов также сле-

передачи больших массивов сигнальных отсче-

дует сокращать долю аппаратно реализуемых

тов в реальном времени.

операций и строить единую унифицированную

3. Новые возможности постобработки инфор-

вычислительную платформу цифровой обработ-

мации от бортовых датчиков.

ки сигнала (ЦОС) для всех функций связи, нави-

В современных метеонавигационных РЛС,

гации и наблюдения. Унификация аппаратной

например RDR-4000 компании Honeywell, дан-

платформы снизит стоимость массового про-

ные вторичной обработки информации с выхо-

изводства узлов бортового радиоэлектронного

да метеолокатора накапливаются в 3D-буфере,

оборудования (БРЭО), сократит эксплуатацион-

затем строится трехмерная модель фактической

ные расходы, а также существенно уменьшит

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

первая линия

трактами для использования одного и того же резервного элемента в любом отказавшем контуре связи, навигации или наблюдения. В случае множественных отказов отказоустойчивость для критических функций категорий A и B повышается за счет использования элементов трактов менее важных функций, исполнение которых приостанавливается. Дальнейших исследований требует выбор стандарта сети для организации связей между компонентами

объединенной

радиотехниче-

ской системы (ОРС). В системах SDR, построенных по федеративному принципу, сигнальная обработка происходит внутри отдельных блоков Рис. 1. Принцип построения

сроки разработки средств для внедрения новых

без использования внешних связей. Однако при

функций за счет их программной реализации.

переходе на поэлементное гибкое резервиро-

Современная элементная база систем SDR

радиосистемы ИМА

вание трактов возникнет необходимость пере-

позволяет оцифровать сигнал и вести его об-

давать в реальном времени между отдельными

работку в широкой мгновенной полосе частот

компонентами большие массивы (потоки) сиг-

вплоть до 1 ГГц, используя один широкополос-

нальных отсчетов с гарантированной доставкой

ный тракт для приема и передачи сигналов

каждого отсчета, а также гарантированными

различных систем, работающих в смежных

предельными значениями задержки и джиттера. Возможными кандидатами среди существу-

полосах частот. Естественно, принимая решение об одновременной обработке нескольких

ющих технологий здесь являются:

сигналов в одном тракте, необходимо обеспе-

♦♦

чить оптимальное размещение антенн, а также пространственную, частотную и временную

протокола ANSI VITA 49.0/49.1 американ-

развязку между сигналами разных систем. При

ского Национального института стандартов

таком подходе будет полностью унифицирована аппаратная платформа в части приемников

и международной торговой ассоциации; ♦♦

и возбудителей и в меньшей степени – усилителей мощности в передатчиках. Общий принцип построения любой радиорисунке 1.

TTE с пропускной способностью не ниже 1 Гбит/с;

♦♦

оптические сети с коммутацией и использованием спектрального уплотнения (xWDM).

технической системы ИМА/РМЭ представлен на

Обмен «медленными» данными между компонентами радиосистем и с другими системами

По аналогии с системой ИМА здесь при-

в составе комплекса авионики целесообразно

сутствует платформа, включающая аппаратные

вести по существующей бортовой сети AFDX, от-

средства, операционную систему и изолиро-

деленной от «быстрой» сети для передачи пото-

ванные модули программного обеспечения

ков сигнальных отсчетов. Примеры разработок отдельных

функциональных приложений. И, в отличие от

радиосистем ИМА

классической системы ИМА, здесь добавлены специфические компоненты – радиочастотный тракт и тракт ЦОС с соответствующим ПО. функций

связи,

навигации

ФГУП «ГосНИИАС» по заданию Минпромторга РФ провел ряд НИР по тематике ИМА/РМЭ

Однотипность элементов в трактах всех

в области создания ИМА-систем связи, навига-

наблюдения

ции, наблюдения и проектирования объединен-

существенно сокращает общее число единиц

ной радиотехнической системы на унифициро-

оборудования, позволяет с целью повышения

ванной аппаратной платформе.

отказоустойчивости внедрить механизмы гибкой

AFDX с пропускной способностью не ниже 1 Гбит/с и обязательным использованием

динамической

реконфигурации

между

На их основе изготовлены и отлажены прототипы следующих систем.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

первая линия

АО «Навигатор» (ранее «ВНИИРА-Навига-

Кроме этого, в исследованиях по созданию

тор») разработана интегрированная система на-

общего тракта L-диапазона для функций наблю-

блюдения (ИСН), построенная, в отличие от за-

дения на частотах 1030 и 1090 МГц (ответчик

рубежных аналогов, по принципам ИМА. В ИСН

ВОРЛ, TCAS, АЗН-В) и функций дальномерной

реализованы функции самолетного ответчика,

системы DME (Distance Measuring Equipment)

TCAS и АЗН-В на общих приемопередатчиках и

на частотах 960…1215 МГц выявлено, что при

антеннах в соответствии с ARINC 768. В модуле

их одновременном исполнении возникают се-

вычислителя общего назначения ИСН с опера-

рьезные технические ограничения, требующие

ционной системой Wind River VxWorks 653 про-

для своего устранения существенного усложне-

граммно реализованы функции TAWS (Terrain

ния аппаратной части. Более целесообразным

Awareness and Warning System – система пре-

представляется создание универсального блока

дупреждения о близости земли), RAAS (Runway

L-диапазона, способного программно перестра-

Awareness and Advisory System – система преду-

иваться для работы в режимах системы наблю-

преждения о положении относительно взлетно-

дения, либо запросчика DME. В продолжение

посадочной полосы и другие функциональные

этих работ ФГУП «ГосНИИАС» ведет исследо-

приложения наблюдения). Для связи с ядром

вания по дополнительной реализации в L-диа-

комплекса и другими сопряженными системами

пазоне перспективного высокоскоростного ка-

использован стык AFDX. Массогабаритные ха-

нала связи «борт-земля» LDACS (L-band Digital

рактеристики системы существенно лучше ана-

Aeronautical Communications System – перспек-

логичного по функциональным возможностям

тивная технология высокоскоростной связи

набора оборудования современных самолетов

«борт-земля») и его совместимости с системой

в виде отдельных блоков TCAS, ответчика и

DME, работающей на смежной сетке частот.

TAWS. Унифицированный модульный конструк-

В ФГУП «ГосНИИАС» совместно с АО «НПП

тив ANSI VITA VPX позволяет использовать вы-

«Полет» создается унифицированная аппарат-

числительные модули сторонних производите-

ная платформа функций связи и навигации в

лей. Архитектура ИМА обеспечит в дальнейшем

метровом диапазоне волн на базе блока ВЧ-МВ

простую интеграцию с метеонавигационной РЛС

из состава системы связи ИМА, построенного по

и другими датчиками наблюдения за счет уста-

принципам SDR. Будет изготовлен универсальный

новки дополнительного ПО объединения дан-

блок МВ-диапазона, программно переключаемый

ных и совместной постобработки.

между функциями радиостанции и многорежим-

В АО «НПП «Полет» создана система связи

ного навигационного приемника с возможностью

ИМА, обеспечивающая функции речевой внеш-

приема сигналов систем ILS, VOR, маркерных

ней и внутренней связи и оповещения, передачи

маяков и данных локальных наземных контрольно-

данных по каналам диапазона метровых (МВ) и

корректирующих станций по каналу VDB. Блок

декаметровых (ДКМВ) волн. Элементы системы

может быть дополнен приемниками ГНСС, авто-

связаны по сети AFDX. Отличительной особен-

матическими радиокомпасами (АРК), внешним

ностью системы, по сравнению с аналогичны-

усилителем мощности для ДКМВ-связи.

ми импортными радиостанциями МВ, являются компактные высокочастотные блоки диапазона метровых волн (ВЧ МВ), имеющие существенно меньшие размеры и вес, полностью цифро-

ОБЛИК ПЕРСПЕКТИВНОЙ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОЙ ОБЪЕДИНЕННОЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

вую систему внутренней связи (АВСА), реали-

На основе вышеизложенного сформулируем

зованную на протоколе SIP (Session Initiation

принципы построения объединенной радиотех-

Protocol – протокол установки соединения).

нической системы с функциями связи, навига-

Функция управления и маршрутизации данных

ции и наблюдения:

CMF (Communication Management Function)

1. Пока не решены проблемы организации бы-

программно обеспечивается на вычислителе

стродействующей бортовой сети, пригодной

общего назначения с операционной системой

для передачи больших потоков сигнальных

реального времени (ОС РВ ARINC 653).

отсчетов, более целесообразно строить ОРС

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

первая линия

из малой номенклатуры функционально

будет установлено дополнительное ПО для

и конструктивно законченных единиц –

обмена данными о техническом состоянии

универсальных блоков.

с другими блоками, переключения режимов работы блока и перенаправления информа-

2. Резервирование контуров функций осу-

ционных потоков.

ществлять на уровне универсальных блоков. В системе должно быть предусмотрено не-

Полная конфигурация объединенной радио-

обходимое их количество для выполнения

системы, показанная на рисунке 2, содержит по

основных функций и для их резервирования.

четыре универсальных блока МВ и L-диапазона,

3. Каждый универсальный блок должен содер-

по две радиостанции ДКМВ, подключенные к

жать программные приложения верхнего

блокам МВ, и по два радиовысотомера, метео-

уровня, сигнальной обработки, а также слу-

навигационную РЛС, опционально – комплект

жебные для выполнения всех функций по

аппаратуры спутниковой связи. Блоки МВ 1 и МВ 2 штатно выполняют функ-

предназначению и/или их резервирования. 4. ПО универсальных блоков должно функци-

ции речевой связи и передачи данных по каналу

онировать под управлением операционной

МВ, а за пределами покрытия – по каналу ДКМВ.

системы реального времени по ARINC 653 и

Программно реализуемая функция управления и

обеспечивать разделение ресурсов и устой-

маршрутизации радиосвязи (CMF) не требует до-

чивость при исполнении нескольких про-

полнительного вычислителя. Блок МВ 3 осуществ-

граммных приложений.

ляет прием сигналов навигационных систем ГНСС,

5. В системе должны быть предусмотрены ме-

ILS или VDB, VOR, АРК, маркерных маяков.

ханизмы контроля состояния универсальных

В L-диапазоне блок 1 работает как интег-

блоков и резервной коммутации. Поскольку

рированная система наблюдения, принимая

все блоки взаимодействуют между собой по

и передавая с общей группы антенн сигналы

резервированной сети AFDX, эти механизмы

ответчика ВОРЛ, TCAS и АЗН-В, а также как вы-

могут быть реализованы в виде отдельного

числитель для программного приложения TAWS

сервера (маршрутизатора) в сети, либо могут

и других функций наблюдения. Блок 2 рабо-

быть распределены по каждому отдельному

тает как запросчик DME. Блок 3 предназначен

блоку. В последнем случае в каждом блоке

для организации перспективного канала связи

Рис. 2. Полная схема объединенной радиотехнической системы

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

первая линия

«борт-земля» LDACS (L-band Digital Aeronautical

дования в комплекс КБО, в три раза и более

Communications System – перспективная техно-

сокращает общее число электрических соедине-

логия высокоскоростной связи «борт-земля»).

ний. Вместе с тем участие сети AFDX в контурах

Блоки МВ 4 и L 4 – резервные для перехвата

всех функций радиотехнических систем опре-

функций отказавших блоков при первом отказе

деляет необходимость повышения надежности

в своей группе. Устойчивость ко второму отказу

и резервирования.

в каждой группе обеспечивается возможностью

Внедрение единой аппаратной платформы

отключения менее критичной функции (переда-

даст возможность снизить сроки и стоимость

ча данных МВ-ДКМВ в блоке МВ 2 и передача

разработки радиотехнического оборудования.

данных LDACS в блоке L 3) и использования

Новые функции смогут создаваться либо исклю-

освободившихся блоков для резервирования

чительно в виде нового ПО, либо с минималь-

более важных функций.

ными аппаратными доработками. Сокращение

Естественно, такая конфигурация рассмо-

номенклатуры изделий позволит уменьшить

трена в качестве примера. Для определения ко-

эксплуатационные расходы за счет меньшего

личества оборудования и схем резервирования

парка запасных частей и более простой логис-

в реальном комплексе должен выполняться ана-

тики. Основным препятствием для применения

лиз безопасности на уровне воздушного судна

описанной

по Руководствам Р 4754 и Р 4761.

технологии

является

отсутствие

Дальнейшее повышение устойчивости сис-

нормативной базы для разработки и сертифи-

темы к множественным отказам возможно при

кации подобных систем в России и за рубежом.

переходе на поэлементное резервирование,

Наиболее целесообразным здесь представля-

когда компоненты резервного тракта (приемник,

ется подход, аналогичный способу сертифика-

передатчик, ЦОС, вычислитель общего назначе-

ции систем ИМА, – сначала сертифицируется

ния) смогут независимо друг от друга исполь-

базовая конфигурация системы, включающая

зоваться для замены отказавших элементов в

в себя платформу и базовые функциональные

контурах разных функций.

приложения, затем проводится сертификация дополнительных функциональных приложений

ВЫВОДЫ

по инкрементальному принципу. Желательно,

Переход на унифицированную платформу

чтобы функции в базовых и в дополнительных

в концепции ИМА/РМЭ позволит существенно

конфигурациях соответствовали требованиям

сократить общее число и номенклатуру еди-

TSO/e-TSO для отдельных видов радиотехни-

ниц радиотехнического оборудования. Уже при

ческого оборудования, что сделает возможным

поблочной схеме резервирования для полной

сертификацию радиосистемы вне привязки к

конфигурации потребуется всего 14 блоков

конкретному типу воздушного судна.

шести наименований. Подавляющее большин-

Таким образом, первоочередная задача

ство функций будет исполняться на унифици-

состоит в выработке руководящего документа

рованной аппаратной платформе, состоящей

по разработке и сертификации сложных радио-

из блоков двух типов. И всего для трех функций

технических систем ИМА/РМЭ, аналогичного

(радиоизмерение высоты, метеолокация и спут-

отечественным Рекомендательному материалу

никовая связь) сохранится федеративная реа-

РМ-297 (RTCA DO-297) и Квалификационным

лизация. Ожидается сокращение общего веса

требованиям для всех необходимых функций

оборудования до 50…60 кг, то есть более чем

радиосистем, гармонизированных с междуна-

вдвое. Если при оценке безопасности выявится

родной нормативной базой. Появление большо-

необходимость

го числа перекрестных связей при внедрении

существенного

увеличения

отказоустойчивости всей системы, то ее обеспе-

гибкого динамического резервирования может

чит добавление одного или двух универсальных

потребовать

блоков.

ужесточения процедур оценки безопасности на

Единый системный интерфейс AFDX упрощает интеграцию радиотехнического обору-

3/2019

пересмотра

определенного

уровне воздушного судна и систем, изложенных в Руководствах Р4754 и Р4761.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

первая линия

Природный газ – будущее авиационное топливо димом объеме связано с будущим избыточным,

ВА ЛЕРИЙ СОЛОЗОБОВ,

18 января 1989 года состоялся первый

заместитель

полет заправленного сжиженным природным

условно говоря, производством электроэнергии,

газом

суточными пиками и ночными спадами ее по-

генерального директора

(СПГ)

экспериментального

самолета

требления по регионам Земли.

ПАО «Туполев»

Ту-155 с двигателем НК-89. В ходе испытаний

по проектированию и

он перелетел в Ниццу на газовый конгресс и в

Оценки использования СПГ и его наиболее

НИОКР

Берлин. В аэропорту Праги самолет заправил

теплотворного компонента – чистого метана

жидким газом обычный чешский газовоз. Все

для достижения скоростей полета до М ≤ 5, а

Б ОГД А Н К А ЗА РЬЯН,

это происходило уже на втором этапе реализа-

также пропан-бутановой смеси, синтетических

профессор Академии

ции комплексного плана НИР по применению

топлив, метанола и других продуктов, полу-

военных наук, кандидат

криогенного топлива для авиационных двига-

ченных в ЦИАМ, ЦАГИ, институтах ВВС, легли в

военных наук

телей, утвержденного еще в 1979 году Комис-

основу планов исследований и экспериментов

сией Президиума Совета министров СССР по

под общим названием «Холод», утвержденных

военно-промышленным вопросам. О научно-

Комиссией Совета министров СССР по военно-

исследовательских и экспериментальных рабо-

промышленным вопросам. Перспективы криогенных технологий ви-

тах с жидким водородом, проведенных ранее, рассказано в статье «Эффективные энергоноси-

делись не только в авиации и ракетной техни-

тели в авиации» («Радиоэлектронные техноло-

ке. Постановлением Совмина СССР от 13 июля

гии» № 3/2018). Пока стоимость электроэнер-

1984 года № 751 «О проведении подготови-

гии не позволяет получить простые и дешевые

тельных и экспериментальных работ по орга-

технологии сжижения водорода. Подчеркнем,

низации производства и использованию сжи-

что жидкий водород – это экологически чистый

женного природного газа в качестве моторного

Экспериментальный

энергоноситель, с которым мы научились без-

топлива на автомобильном, железнодорожном

самолет Ту-155

опасно работать. Его производство в необхо-

и речном транспорте» СПГ предписывалось

Фото 1.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

первая линия

внедрять в министерствах газовой, нефтяной,

вихревой охладитель с независимым расшире-

автомобильной, судостроительной, оборонной

нием двух разделяемых потоков, «бесплатно»

промышленности, путей сообщения, тяжело-

использующий высокое давление газа в транс-

го, транспортного, химического и нефтяного

портных магистралях, энергия которого впустую

машиностроения, черной металлургии СССР.

терялась в понижающих редукторах. Выраба-

Благодаря этому постановлению руководители

тываемый холод последовательно разделял

криогенной темы В.А. Андреев в АНТК имени

газовые фракции, у каждой из которых разные

А.Н. Туполева и В.Н. Орлов в КБ Н.Д. Кузнецова,

точки росы. Сегодня установка эксплуатируется

пользуясь хорошими личными отношениями в

в Казахстане.

Газпроме, смогли получить транспортные емко-

Наземные и авиационные системы для СПГ

сти СПГ, изготовленные на предприятии Мини-

не совместимы с водородными технологиями,

стерства путей сообщения.

но несколько проще в техническом отношении.

Опираясь на большой опыт создания и

Поэтому считать переход на природный газ эта-

использования криогенных технологий и тех-

пом к освоению использования жидкого водо-

ники в нашей стране, превосходивших по не-

рода нельзя.

которым параметрам мировой уровень, Госко-

Криогенные свойства и характеристики СПГ

митет СССР по науке и технике и Госплан СССР

и его составной части – метана достаточно уме-

в 1985 году утвердили целевую комплексную

ренные. Если жидкий водород при повышении

программу НИОКР по производству и исполь-

температуры мгновенно весь переходит в га-

зованию СПГ. Разносторонний всеобъемлю-

зовую фазу, то для СПГ локальные нагревы, что

щий подход к исследованиям обусловил ее

характерно в технических устройствах, не кри-

фактический статус государственной програм-

тичны. Точка кипения метана –161,58°C, при

мы поиска эффективных способов промыш-

которой на магистралях и элементах топливной

ленного производства криогенных топлив,

системы самолета и двигателя не происходит

разработки опытных образцов и моделей ле-

конденсации и сжижения газов из состава воз-

тательных аппаратов, газотурбинных и гипер-

духа, кипящих при более низких температурах:

звуковых прямоточных воздушно-реактивных

кислород −182,96°C, азот −195,75°C, водород

двигателей, работающих на жидком водороде

−252,87°C. Приемлемой является критическая температура метана, при которой равновесно

или природном газе. СПГ вырабатывается охлаждением с очист-

сосуществуют фазы жидкости и ее пара. Осред-

кой природного газа от примесей и разделе-

ненные характеристики компонентов СПГ пред-

нием на компоненты. Для сокращения про-

ставлены в таблице 1.

изводственных затрат возможна упрощенная

Вместо двустенных баков и трубопроводов

технология, когда допускается доля неотделяе-

для водорода из железоникелевых сплавов

мых примесей – азота, серы, не превышающая

«инвар» с экранно-вакуумной теплоизоляцией

1,5±1,5%. Например, для сжижения до 20 тыс. м3

для СПГ можно использовать баки и трубопро-

газа

производственной

воды из алюминиевых сплавов, имеющих мини-

площади, чтобы разместить уникальную уста-

мальные коэффициенты теплового расширения,

новку сжижения СПГ, разработанную и запа-

напряжений и деформации, полученные под

тентованную российским физиком Валерием

руководством академика Иосифа Наумовича

Емельяновичем Финько, работавшим в Государ-

Фридляндера. Чертежи баков, разработанные

достаточно

ственном институте прикладной химии (ГИПХ),

в ОКБ Туполева, отправили в самарское НПО

и изготовленную на «Балтийском заводе»

«Прогресс», но работа по изготовлению не

в Санкт-Петербурге.

была завершена. В термоизоляции применили

Некоторые ученые посчитали принцип ра-

вспененный полиуретан с закрытыми порами,

боты установки В.Е. Финько противоречащим

исключающими проникновение и замерзание

классическому закону сохранения энергии. Но

влаги воздуха с последующим разрушением ма-

вопреки их мнению, на ней вырабатывали даже

териала. Технологию влагозащиты закрепили в

жидкий гелий. Основа установки – уникальный

нормативной эксплуатационной документации,

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

первая линия

Таблица 1. Осредненные показатели компонент СПГ

Показатели

Компоненты СПГ Метан

Этан

Пропан

Бутан

Пентан

Бензин (сравнит.)

СН4

С2Н8

С3Н8

С4Н10

С5Н12

Смесь

640-680

508-605

510-580

475-55.

475-510

270-330

объемная низшая

33,7

60,0

85,5

111,5

137,5

массовая низшая

48,7

47,0

45,7

45,4

45,1

43,9

Формула TВОСПЛАМЕНЕНИЯ С (при 760 мм. рт. ст.) о

Теплота сгорания: МДж/м3

TКРИТИЧЕСКАЯ , С

- 82,1

32,3

96,8

152,0

196,0

Низшая теплотворность газовоздушной смеси МДж/м3

3,22

3,40

3,46

3,41

3,52

Молекулярная масса кг/моль

16,0

30,0

44,0

58,0

72,0

114,0

при 0оС – 760 мм рт. ст., кг/м3

0,717

1,356

2,019

2,703

3,22

относительная по воздуху

0,554

1,048

1,562

2,091

2,488

446

509

582

625

720-740

9,52

16,7

23,9

30,95

38,1

Плотность газовой фазы:

Плотность жидкости (при 15оС – 760 мм рт. ст.) КСТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЙ , % объемный м3/м3 массовый кг/кг Октановое число (по моторному методу)

17,2 110

16,05

15,7

108

чтобы использовать в будущем самолете Ту-156

105

15,3 70

14,5 72…84

самолета и двигателя провели на имитаторе бака с подкачивающими насосами, изготов-

и двигателе НК-89. Необходимо отметить две важные особен-

ленном в ОКБ Туполева. При выборе технических решений по ТС и

ности топливной системы Ту-156. Первая – возможность его заправки и СПГ, и

двигателю учитывались отличия в плотности,

керосином. Если предыдущий полет самолет со-

вязкости жидкой и газообразной фаз СПГ, в тем-

вершил на керосине, то магистрали топливной

пературе воспламенения и горения, потребных

системы следовало очищать от его остатков и

расходах воздуха для эффективного создания

продувать нейтральным газом (азотом).

реактивной тяги. Его подача, газификация, кине-

Вторая – необходимость подачи газа в

15,35 94

тика, экологическое качество, полнота сгорания

двигатель НК-89 в количестве, точно соответ-

и осуществления химических реакций выгодно

ствующем задаваемому режиму работы, чтобы

отличаются от керосина, требующего распыле-

не сбрасывать излишнее топливо в атмосферу,

ния и принудительного смешивания в потоке

так как закачка излишков газа обратно в бак

воздуха высокого давления.

с жидким СПГ неприемлема. В качестве задат-

Метан, доля которого в природном газе на

чика программы регулирования подачи СПГ

всех газовых месторождениях осредненно со-

в двигатель использовали насос-регулятор

ставляет 92 ± 6%, имеет меньшую температуру

керосиновой системы, а регулировку подачи

горения, но удельную теплоту сгорания – на 14%

топлива выполнили в виде привода топлив-

большую, чем у авиационного керосина, уступая

ного насоса от турбины по открытой схеме.

в 2,4 раза только водороду (таблица 2). В этом

Совместную отработку и испытания интег-

случае в 5…6 раз сокращаются вредные выбро-

рально связанных с топливной системой (ТС)

сы в атмосферу.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

первая линия

Применяя жидкий СПГ или жидкий водород,

температуру газов перед турбиной и уменьшить

требуется захолаживать двигатели и магистрали

удельный расход топлива. Требуемое техниче-

ТС перед запуском и отогревать после выклю-

ское решение также было представлено. В соответствии с техническим обосновани-

чения. Но в случае СПГ время этой процедуры

ем к проекту самолета Ту-156 ОКБ А.Н. Туполева

уменьшается вдвое – до 10 минут. Пары СПГ, в отличие от водорода, плотнее

и Н.Д. Кузнецова выпустили технические усло-

воздуха. При выбросе они опускаются вниз и

вия переоборудования на СПГ, правила техники

концентрируются на уровне равных плотностей

безопасности, предложения по модернизации

метана и воздуха. Поэтому проводилась трехсу-

и эксплуатации лайнеров Ту-154 Министерства

точная экспериментальная проверка изменений

гражданской авиации.

давления дренируемого газа в баке при откры-

Активность совместной работе Минавиа-

том и закрытом дренаже. Для устранения усло-

прома, Академии наук СССР задавали истинные

вий образования опасной газовоздушной сме-

организаторы теоретических исследований, кон-

си установили теплообменники, нагревающие

структорских и экспериментальных работ – ге-

пары СПГ в магистрали полетного дренажа, и

неральный конструктор Николай Дмитриевич

обеспечили вентилирование всех объемов, куда

Кузнецов и генеральный конструктор Алексей

газ может поступать.

Андреевич Туполев, несмотря на различие их

Важными для будущей массовой эксплуата-

инженерных подходов. Н.Д. Кузнецов считал, что

ции, особенно для обеспечения безопасности,

создание «газового» самолета заключается в со-

оказались оценки изменения состояния СПГ в

здании «газового» двигателя. А.А. Туполев к про-

баках в полете и на длительных стоянках, а так-

екту относился как «самолетчик» или, как сегодня

же его влияния на работоспособность двигателя

называют головного исполнителя, – интегратор,

и систем самолета. Установлено, что устойчи-

который отвечает за весь проект в целом. Их целеустремленность, абсолютная уве-

вость параметров тяги сохраняется при снижении доли метана до 60–65% и доли азота, не

ренность в необходимости и успехе формиро-

превышающей 3%.

вания нового научно-технического задела для

Указанные различия жидкого водорода и

будущих реальных машин создавали все воз-

жидкого СПГ упростили размещение баков с

можности для творчества и этим привлекли к

СПГ в фюзеляже экспериментального самолета

ним таких же ярких инициативных людей. Мно-

Ту-156. Хладоресурс СПГ может быть использо-

гие из них потом стали крупными руководителя-

ван для охлаждения лопаток соплового аппа-

ми, учеными, успешно справившимися с новыми

рата турбины двигателя. Это позволит повысить

сложными задачами.

Таблица 2. Удельная теплота сгорания горючих веществ

Вид топлива

Единица измерения

Удельная теплота сгорания кКал

кВт

МДж

Эквивалент – природный газ, м3

Водород

1 м3

28 700

33,2

120,00

3,588

Метан

1 м3

11 950

13,8

50,03

1,494

Этилен

1 м3

11 470

13,3

48,02

1,434

Пропан

1 м3

10 885

12,6

45,57

1,361

СПГ

1 кг

10 800

12,5

45,20

1,350

Бензин

1л

10 500

12,2

44,00

1,313

Керосин

1л

10 400

12,0

43,50

1,300

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

первая линия

Разработку и испытания авиационных

Председатель Газпрома – в то время Вик-

изображение самолета

двигателей и ТС силовых установок летатель-

тор Степанович Черномырдин – дважды лич-

для перевозки СПГ

ных аппаратов на СПГ вели Центральный ин-

но оценивал ход работ непосредственно на

ститут авиационного моторостроения имени

доводочной базе ОКБ Туполева в г. Жуков-

П.И. Баранова, Куйбышевское научно-про-

ском. Член правления Газпрома Богдан Вла-

Рис. 2. Компьютерное

изводственное объединение «Труд», Авиаци-

димирович Будзуляк взял на себя решение

онный научно-технический комплекс имени

многих организационных проблем и вопросов

А.Н. Туполева. В исследованиях и изготовлении

по переводу авиационного и наземного тран-

баков, теплозащиты ТС будущего Ту-156 учас-

спорта на газ. Большую поддержку проекту

твовало «Центральное специализированное

оказывали Владимир Михайлович Лопухин –

конструкторское бюро», ныне ОАО «Ракетно-

министр топлива и энергетики Российской Фе-

космический центр «Прогресс». Процессы и

дерации и Александр Львович Самусев – заме-

средства очистки природного газа разраба-

ститель министра топлива и энергетики Россий-

тывались в 25-м Государственном НИИ хим-

ской Федерации. Результатом дружной совместной работы

мотологии. Над заданной тематикой эффективно работали ВНИИГАЗ (сегодня ООО «Газпром ВНИ-

стали: ♦♦

периментального самолета Ту-156, главный

тович Одишария и Государственный институт

конструктор – Владимир Александрович

прикладной химии (ФГУП «РНЦ «Прикладная

Андреев;

химия»).

♦♦

проект топливной системы Ту-156 для ис-

Исследования и эксперименты со стороны

пользования и СПГ, и авиационного кероси-

Министерства авиационной промышленности

на, ответственный за разработку – Валентин

обеспечивались

Всеволодович Малышев;

необходимыми

средствами

и ресурсами. Во многом это заслуга Леонида

♦♦

Михайловича Шкадова – одного из заместитекоторый одновременно оставался и начальни-

двигатель НК-89, работающий на СПГ или на керосине, главный конструктор – Владимир

лей министра авиационной промышленности,

техническое предложение по созданию экс-

ИГАЗ») – руководитель профессор Гурами Эрас-

Николаевич Орлов; ♦♦

наземный комплекс оборудования для

ком отделения в ЦАГИ. Он умел использовать

подготовки

свой высокий авторитет, а в особых ситуациях

Вячеслав Дмитриевич Борисов – замести-

и способность упорно добиваться понимания не

тель начальника летно-испытательной базы

СПГ и

заправки

самолета,

только научных, но и прописных для чиновни-

Авиационного научно-технического ком-

ков истин.

плекса имени А.Н. Туполева;

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

первая линия

♦♦

комплекс сжижения природного газа и сред-

сжижать газ на установке, производительность

ства доставки на аэродромы в Жуковском и

которой 12–15 тонн СПГ в час. Виктор Степанович Черномырдин, в быт-

в Куйбышеве; ♦♦

♦♦

нормативная, техническая, эксплуатацион-

ность заместителем председателя правительст-

ная документация по самолету, двигателю,

ва по топливно-энергетическому комплексу, в

наземному комплексу, технические условия

начале 90-х годов прошлого столетия по ряду

на СПГ и правила безопасности;

причин с сожалением был вынужден свернуть

отработка процессов наземной технической

реализацию программы перехода на СПГ. Тема использования природного газа для

эксплуатации и обеспечения. На самолете Ту-155, на котором проводился

снижения затрат и стоимости перевозок акту-

большой объем наземных испытаний, экспери-

альна и на железнодорожном транспорте. Рос-

ментальных работ и полетов с жидким водоро-

сийские железные дороги сегодня эксплуати-

дом, затем с двигателем НК-89 на СПГ, выпол-

руют серийный инновационный газотурбовоз

нено без происшествий и предпосылок к ним

ГТ1h-002, построенный на Людиновском тепло-

более 70 испытательных полетов, в том числе

возостроительном заводе. Его газотурбинная установка мощностью 8500 кВт спроектирована

по международным трассам. Под руководством Лентрансгаза с участием

и изготовлена Самарским научно-техническим

Государственного института прикладной хи-

комплексом имени Н.Д. Кузнецова. Достаточно

мии были рассмотрены предложения по пра-

17 тонн СПГ, чтобы проводить составы весом

ктическому обеспечению СПГ опытных линий

до 15 тысяч тонн на расстояние до 700 км без

грузоперевозок: Ленинград, Москва и Москва,

дозаправки, что важно для неэлектрифициро-

Куйбышев.

ванных или недостаточно оборудованных се-

В Госплане СССР в то время разработали

верных равнинных направлений, и до 9 тысяч

перео-

тонн – на БАМе. Эффективному использованию

борудования и эксплуатации сотни самолетов

такого газотурбовоза с удвоенной мощностью

технико-экономическое

обоснование

разных типов на газовом топливе. В его осно-

по сравнению с существующими тепловозами и

ву приняты научно-технические результаты и

электровозами препятствуют возможности фор-

рекомендации, анализ объемов перевозок по

мирования сверхтяжелых составов и последую-

внутренним авиационным трассам, наличия

щей их разгрузки. По

источников газа, возможностей его транспорти-

результатам

выполнения

программ

ровки, затрат на оборудование станций сжиже-

«Холод» и проектов, разработанных в ОКБ

ния, а также потребных объемов для попутного

Туполева, Н.Д. Кузнецова, в 1994 году выпуще-

обеспечения газом предприятий местной про-

но Постановление Правительства Российской

мышленности, наземного транспорта и бытовых

Федерации № 368 «О создании грузопасса-

организаций в прилегающих районах. Хранить

жирского самолета Ту-156 с двигателями НК-89,

СПГ можно в больших аэропортах в емкостях

работающими на криогенном газовом топливе».

объемом до 2000 м3, в местных аэропортах – в

Но именно с этого момента пошло сокращение

вертикальных и горизонтальных емкостях по

финансирования, а затем и полное свертывание

100–250 м3.

работ.

В ОКБ Туполева разработаны технические

Решение задачи по использованию природ-

предложения к проекту грузопассажирского

ного газа в качестве авиационного топлива и в

самолета Ту-156 с возможностью его конвер-

наши дни весьма актуально и целесообразно.

тации в пассажирский, регионального грузо-

Полученный научно-технический задел сохранен.

пассажирского самолета Ту-136 с двигателями

В целях более эффективного его использования

ТВ7-117СФ, самолета-танкера Ту-330СПГ, а

и обеспечения успешного решения экономиче-

также обоснование использования СПГ на но-

ских задач необходима разработка националь-

вейших тогда самолетах Ту-204. Например, для

ной программы развития и освоения технологий

выполнения семи рейсов в сутки из одного

применения СПГ в авиации, других видах тран-

аэропорта требуется получать из газопровода и

спорта и отраслях промышленности.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Самарскому НИИ «Экран» – 70! Уважаемые коллеги, дорогие друзья! Поздравляю вас со знаменательным событием в жизни и деятельности предприятия – 70-летием со дня образования. Вся история института связана с делом служения Отечеству в интересах повышения обороноспособности страны благодаря созданию специальной техники для Вооруженных сил. Широкую известность получили такие ваши разработки, как станции радиотехнической разведки «Ромб», «Вираж» и «Тангаж»», автоматические станции ответных радиолокационных помех «Роза», «Сирень» и «Герань». Эти изделия в большом количестве серийно выпускались заводом «Экран» в г. Куйбышеве. Ими оснащены сотни отечественных самолетов: Ту-16, Ту-22, Ту-95, Ту-160, Ил-38, Ил-76, МиГ-19, МиГ-21, МиГ-23, МиГ-25, Су-20, Су-22, Су-24, Як-28, Як-32, Як-38, Ан-12. В конце 80-х годов прошлого столетия в НИИ «Экран» совместно с учеными Челябинского НИИ цифровых систем создана первая отечественная станция ответных помех с использованием цифровых методов обработки радиолокационных сигналов. В нынешнем столетии в рамках ОКР «Витебск» и ряда других сопоставимых НИОКР созданы эффективные бортовые комплексы и средства защиты для стратегического бомбардировщика Ту-95, самолета-ретранслятора Ту-214, тяжелого транспортного самолета Ил-76, самолета дальнего радиолокационного обнаружения А-100, штурмовика Су-25СМ, истребителя-перехватчика Миг-31, вертолетов Ми-8 и Ми-26, боевых вертолетов Ми-28НМ и Ми-35. В НИИ «Экран» и на ряде других заводов, входящих в контур управления АО «КРЭТ», осуществляется серийный выпуск этих изделий. 20

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

С 2004 года предприятие становится головным разработчиком и ведущим отечественным производителем бортовых комплексов обороны самолетов и вертолетов от ПЗРК с использованием лазерных систем защиты. В стране и за рубежом широко известна многофункциональная система защиты «Президент-С». На базе ее унифицированных блоков и систем создается большинство бортовых комплексов обороны самолетов и вертолетов. В настоящее время значительная часть научно-технического персонала института ориентирована на осуществление крупного инновационного проекта, направленного на создание оборонной техники опережающего развития. Опытно-конструкторские и научно-исследовательские работы выполняются вами на высоком профессиональном и техническом уровне. Специалистами НИИ «Экран» получено более 250 авторских свидетельств, около 70 патентов на изобретения. За успешное выполнение Государственной программы по созданию изделий спецтехники более 50 работников предприятия награждены орденами и медалями, пяти главным конструкторам предприятия присвоены почетные звания «Заслуженный конструктор РФ», а два главных конструктора удостоены звания «Лауреат Государственной премии». На предприятии трудятся десять кандидатов наук, два лауреата премии Правительства РФ. Особо хочу подчеркнуть, что институт динамично развивается, проводит масштабные работы по реконструкции и техническому перевооружению в рамках Федеральных целевых программ «Развитие ОПК» и «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники», а его организационная структура обеспечивает все жизненно важные этапы проектирования, разработки, изготовления и испытаний современных образцов радиотехнических и оптико-электронных систем военного и специального назначения, поддерживая их надежную работу в течение всего жизненного цикла от разработки до серийного производства и эксплуатации в войсках. Уверен, что вам по плечу воплотить в жизнь самые смелые решения, которые станут основой новых достижений! От всего сердца желаю коллективу новых трудовых и творческих успехов, а всем работникам и ветеранам – крепкого здоровья, счастья и благополучия! Николай Колесов, генеральный директор АО «Концерн Радиоэлектронные технологии»

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Системы и средства государственного опознавания. Современное состояние и перспективы развития Р ОНИС Ш А РИПОВ,

Задача определения принадлежности объ-

бочное умение отличать свои войска от фор-

генеральный

ектов по принципу «свой-чужой» сохраняет

мирований противника. Ее решали с помощью

директор АО «Научно-

свою актуальность на протяжении всей исто-

применения флагов, специальных цветов и раз-

производственное

рии развития вооружений и военной техники.

личных знаков в элементах одежды военнослу-

объединение

Качественное решение этой задачи позволяет

жащих. В большинстве случаев такие меры были

«Радиоэлектроника»

избежать ошибочного воздействия наших ком-

достаточными, поскольку обнаружение войск и

имени В.И. Шимко»,

плексов вооружения по своим объектам и пре-

их идентификация определялись визуально или

дотвратить тем самым неоправданные потери

на слух по характерным звуковым признакам.

кандидат экономических наук

С появлением первых радиолокационных

войск. Опознавание в Российской Федерации явля-

станций, позволявших обнаруживать воздуш-

ется прерогативой государства и обеспечивает:

ные объекты на расстоянии в несколько десят-

проектную эффективность вооружения за

ков и даже сотен километров, возникла необ-

♦♦

счет исключения ошибочного поражения

ходимость в создании специализированной

своего объекта;

аппаратуры,

контроль за использованием воздушного и

своих объектов.

необходимое взаимодействие с вооружен-

период Второй мировой войны. В СССР исполь-

ными силами дружественных государств, в

зовались системы, разработанные в 1941, 1942

том числе и при ведении боевых действий

и 1944 годах. По своим тактико-техническим

миротворческими силами.

характеристикам они не уступали системам

Система

государственного

опознавания

(СГО) России является межвидовой, межведом-

опознавания, имевшимся в армиях США, Великобритании и Германии. В 1948 году в СССР на вооружение при-

ственной, а также межгосударственной системой, порядок использования которой опреде-

нята

лен межправительственным соглашением об

«Кремний-1», в которой использовались запрос-

обеспечении радиолокационного опознавания

чики и ответчики с собственными передатчика-

автономная

система

опознавания

воздушных, надводных и наземных объектов

ми и приемниками для обмена радиосигналами

стран ОДКБ, оснащенных ответчиками системы

в специально выделенном частотном диапазоне.

опознавания.

Она была разработана на основе изучения аме-

С древнейших времен при ведении войн в качестве важнейшей задачи являлось безоши-

опознавание

Первые системы опознавания появились в

надводного пространства страны; ♦♦

обеспечивающей

риканской системы Mk III и заимствования ее технических решений.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

В течение короткого времени в 1954 году у нас создана оригинальная отечественная си-

Самолётный запросчик и ответчик для объектов ВВС

стема «Кремний-2(М)», находившаяся на вооружении более 40 лет. Ею были оснащены все

Малогабаритный ответчик для БЛА

военные и гражданские самолеты, корабли и суда, радиолокационные системы и зенитно-ракетные комплексы, включая переносные. В системе «Кремний-2» использовались новые технические решения: ответные сигналы в

Корабельный запросчик и ответчик для объектов ВМФ

виде импульсов, амплитудно-модулированных кодовыми частотами, совмещенный запрос с

Наземный запросчик для комплексов ПВО РТВ и СВ

одновременно излучаемыми импульсами РЛС.

Малогабаритный наземный запросчик для ПЗРК

Тем не менее в конце пятидесятых годов стало очевидным, что система «Кремний-2» не вполне отвечает современным требованиям, предъявляемым госопознаванию. Основным ее недостатком являлась ограниченность количества используемых кодов. При попадании в руки противника система могла быть дискредитиро-

Благодаря новизне технических и техноло-

вана из-за того, что у него появлялась возмож-

гических решений, внедренных конструкторами

ность имитировать признак «свой», а доработка

при разработке системы «Пароль», был достиг-

аппаратуры по восстановлению работоспособ-

нут настолько высокий уровень и запас возмож-

ности в масштабах всех вооруженных сил тре-

ностей по удовлетворению тактико-технических

бовала огромных расходов.

требований войск, а также модернизационный

С целью исключения необходимости дорабо-

потенциал, что она и по сей день находится в

ток всякий раз после попадания в руки противника

эксплуатации в Вооруженных силах Российской

было принято решение о создании в кратчайшие

Федерации.

ряд СГО «Страж»

С целью обеспечения эффективности систе-

сроки новой системы госопознавания, которой в дальнейшем присвоено наименование «Пароль».

мы и средств государственного опознавания в

Для решения этой задачи в соответствии с Поста-

прогнозируемых условиях их боевого примене-

новлением ЦК КПСС и Совета министров СССР от

ния в 1981 году начаты работы по модерниза-

22 апреля 1962 года на базе ОКБ-294 в городе

ции системы опознавания «Пароль», по завер-

Казани было образовано головное предприя-

шении которых в 2006 году распоряжением

тие-разработчик системы НИИ-334. Сейчас это

Правительства Российской Федерации система

АО «НПО «Радиоэлектроника» имени В.И. Шимко».

и ее средства были приняты на снабжение

Этим же постановлением назначен генеральный

Вооруженных сил РФ. Она получила наименова-

конструктор системы И.Ш. Мостюков.

ние «Страж» (рисунок 1). Средства системы «Страж» создавались с

Предстояло решить большое количество сложных технических и организационных про-

использованием

блем. Достаточно подчеркнуть, что при созда-

компонентной базы. Они обладают высоким

нии опытных образцов было задействовано

современной

электронной

уровнем тактико-технических характеристик

много предприятий, а в один из периодов рабо-

(ТТХ), лучшими массогабаритными и эксплуата-

ты их общее число достигло 78.

ционными данными.

По завершении государственных испытаний

Несмотря на некоторую консервативность,

постановлением Совета министров СССР обще-

обусловленную необходимостью обеспечения

войсковая радиолокационная система государ-

преемственности,

ственного опознавания «Пароль» была принята

опознавания должна в своем развитии адапти-

система

государственного

на вооружение Советской армии и Военно-мор-

роваться к изменениям в методах и способах

ского флота.

ведения боевых действий, учитывать развитие

3/2019

Рис. 1. Параметрический

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Рис. 2. БЛА «Альтаир»

существующих и появление принципиально но-

Активное развитие ВВСТ в последние

вых видов вооружения, военной и специальной

годы, расширение их возможностей и круга

техники (ВВСТ). Основными факторами, опреде-

решаемых задач привели к необходимости

ляющими необходимость совершенствования

увеличения перечня объектов, подлежащих

СГО, являются:

оснащению средствами СГО. К ним относится

♦♦

возрастание требований к качеству реше-

техника всех видов вооруженных сил и ро-

ния задач опознавания в более сложных

дов войск, включая объекты и подразделения

условиях применения, повышение возмож-

на поле боя, беспилотные летательные ап-

ностей противника по противодействию

параты (БЛА) различных типов, а также пер-

средствам СГО;

спективные робототехнические комплексы

непрерывное совершенствование оснащае-

военного назначения наземного и морского

мых аппаратурой госопознавания объектов

базирования.

ВВСТ, внесение изменений в порядок их

В современных условиях особенностью

размещения и сопряжения с радиоэлек-

опознавания на поле боя является наличие

тронным оборудованием;

большого

обеспечение имитостойкого опознавания

модействующих объектов различных видов

ВВСТ, которые до этого не оснащались ап-

вооруженных сил и родов войск, что требует

паратурой СГО;

высоких точностей определения их координат.

формирование повышенных параметров

При этом опознавание осуществляется на фоне

при обеспечении удобств применения и

земной поверхности в условиях переотраже-

поддержания на требуемом уровне ТТХ, на-

ний от рельефа местности и расположенных на

количества

одновременно

взаи-

ходящихся в эксплуатации средств опозна-

ней предметов. Комплексы вооружения, задей-

вания.

ствованные в боевых условиях, имеют в своем

Решение вышеперечисленных задач долж-

составе средства обнаружения, работающие на

но обеспечить надлежащее увеличение дально-

различных физических принципах и обладаю-

сти обнаружения целей и повышение точности

щие отличающимися ТТХ по дальности дейст-

определения их координат, комплексирование

вия, точности определения координат цели и

и интеграцию радиоэлектронных средств объ-

т.п. Особой проблемой является обеспечение

екта, повышение информативности его радио-

гарантированного (имитостойкого) опознавания

электронных

наземных объектов и подразделений войск в

средств,

включая

получение

информации о характеризующих наблюдаемые

условиях большой вероятности захвата против-

цели признаках.

ником аппаратуры.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

В последние годы активно развиваются БЛА

стороны противника, а также создаст новые ин-

и роботизированные комплексы военного на-

формационные возможности для взаимодейст-

значения наземного и морского базирования.

вия с системами управления войсками, силами и

При определении состава перспективных груп-

оружием в интересах повышения ситуационной

пировок войск они играют все большую роль, а

осведомленности командиров и штабов всех

расширение спектра решаемых ими задач пре-

уровней. Имея более чем полувековой опыт раз-

допределяет необходимость принятия мер по

работки систем и средств государственного

защите от «дружественного огня». Особое место среди них занимают БЛА и ро-

опознавания, НПО «Радиоэлектроника» имени

ботизированные комплексы, которые могут вы-

В.И. Шимко» и в настоящее время проводит

полнять ударные функции (рисунок 2). Примене-

работы по модернизации действующей СГО и

ние ими оружия предопределяет необходимость

созданию средств опознавания для новых ком-

решения задач госопознавания, а размещение

плексов вооружения и объектов ВВСТ, обеспечи-

средств СГО на их борту станет обязательным. Следует отметить, что для таких СГО потре-

вая эффективность функционирования систем опознавания в современных условиях. После вхождения НПО «Радиоэлектроника»

буется снижение их массы габаритов и энерго-

имени В.И. Шимко» в структуру АО «Концерн

потребления (рисунок 3). Несмотря на существенное повышение ин-

Радиоэлектронные технологии» эти работы по-

современных

лучили дополнительный импульс. Повышение

радиоэлектронных комплексов, они не обла-

эффективности работ в деле развития системы

дают достаточными собственными возможно-

государственного опознавания обеспечивается

стями для опознавания объектов с требуемой

мероприятиями по технологическому перевоо-

формационных

возможностей

достоверностью. Специализированная система

ружению действующих производственных мощ-

государственного опознавания была и остается

ностей и их модернизации, а также разработке

одним из важнейших средств информационно-

новых промышленных технологий в рамках

го обеспечения командных пунктов и пунктов

федеральных целевых программ Министерства

управления при организации и ведении боевых

промышленности и торговли РФ.

действий нашими Вооруженными силами. По-

В период с 2012 по 2018 год у нас созданы

этому развитию СГО в ВС РФ уделяется особое

современное высокотехнологичное механиче-

внимание.

ское производство на базе станков с числовым системы

программным управлением, заготовительное и

«Страж» не может в полной мере обеспечить

термическое производство, отличающиеся вы-

кардинальное повышение отдельных ТТХ. Ре-

сокой производительностью. Прессовый участок

шение такой задачи может быть обеспечено за

оснащен новым оборудованием, проведено

Модернизационный

потенциал

счет использования инновационных технологий,

техническое перевооружение и реконструкция

внедрение которых может стать основой для

сборочно-монтажного производства (участки

Рис. 3. Малогабаритный

создания СГО нового поколения. Они позволят

фотолитографии, очистки подложек, монтажа,

ответчик для БЛА с

обеспечить высокий уровень ТТХ, необходимую

регулировки приемных устройств, изготовления

аппаратурой обеспечения

эффективность применения в сложных тактиче-

металлизированных фотошаблонов, настрой-

криптографической

ских ситуациях, в условиях противодействия со

ки). В контрольно-испытательном центре уста-

защиты

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

♦♦

полностью автоматизированное измерение параметров запросчиков, выполняемых с помощью прибора ИПЗО;

♦♦

измерение импульсной мощности, несущих частот передающих устройств, чувствительности и динамического диапазона приемных устройств, интервалов и параметров видеосигналов, а также формирование контрольных запросных и ответных сигналов;

♦♦

оперативный контроль запросчика (ответчика) по эфиру, а также прием и выдачу запросных (ответных) сигналов всех режимов и линий связи СГО «Пароль» и «Страж». Выпускаемая нами серийно контрольно-

Рис. 4. Антенный зал

новлено новое оборудование, позволяющее

проверочная аппаратура не имеет отечествен-

расширить диапазон проводимых испытаний

ных аналогов. НПО уделяет должное внимание созданию

на климатические и механические воздействующие факторы. Обновлен парк лабораторного

и производству национальных систем и средств

оборудования и метрологического обеспечения.

опознавания в интересах инозаказчиков по их

Создан современный автоматизированный из-

требованиям. Это направление способствует

мерительно-вычислительный комплекс, пред-

расширению компетенций предприятия. АО

назначенный для измерений радиотехнических

Рис. 5. Контрольноповерочная аппаратура

«НПО

«Радиоэлектроника»

имени

характеристик антенн и фазированных антен-

В.И. Шимко» является головной организацией

ных решеток в диапазоне частот 0,5−12 ГГц

Российской Федерации по важнейшему на-

на прием и передачу (рисунок 4). Разработана,

правлению создания образцов ВВСТ «Единая

аттестована и серийно производится модерни-

система государственного опознавания». НПО

зированная контрольно-поверочная аппарату-

имеет квалифицированные кадры, необходи-

ра (рисунок 5), которая значительно упрощает

мую научно-техническую и производственную

техническое обслуживание самолетных, кора-

базу для обеспечения в кооперации с други-

бельных и наземных запросчиков, а также само-

ми предприятиями оборонно-промышленного

летных и корабельных ответчиков систем госу-

комплекса России потребностей Вооруженных

дарственного опознавания «Пароль» и «Страж».

сил в современной, высокотехнологичной и

Приведенная на рисунке 5 аппаратура обеспечивает:

надежной аппаратуре государственного опознавания.

Формирователь сигналов управления

Измеритель параметров запросчиков

Прибор контроля работоспособности

запросчиками

и ответчиков (ИПЗО)

ответчеков

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Многолучевые частотно-независимые антенные решетки ВВЕДЕНИЕ

(ДОУ), представляющем собой пассивный про-

ИГ ОРЬ СИРЕНКО,

Среди перспективных направлений разви-

ходной многополюсник, число входных и вы-

генеральный директор

тия авиационного радиоэлектронного обору-

ходных СВЧ-каналов которого соответственно

АО «ВНИИ «Градиент»

дования наиболее актуальным является созда-

равно числу пространственных лучей и количе-

ние многофункциональных радиоэлектронных

ству излучателей решетки. Первые многолуче-

НИКОЛ А Й Б ОБКОВ,

комплексов, обеспечивающих функции РЛС,

вые решетки, результаты исследования которых

начальник научно-

радиотехнической разведки, радиоэлектронно-

опубликованы в США Джадом Блассом в 1960

исследовательского

го подавления, навигации, опознавания и связи,

году и Джесси Батлером в 1961 году, были по-

сектора АО «ВНИИ

реализуемые в соответствующих поддиапазо-

строены на основе диаграммообразующих схем

«Градиент», кандидат

нах радиочастотного спектра общей шириной

(ДОС) последовательного и параллельного пи-

технических наук

в несколько октав. Интегрирование различных

тания, получивших названия соответственно

функций в едином комплексе предъявляет осо-

матрицы Бласса и матрицы Батлера. МАР на

бые требования к антенным системам, среди

основе этих ДОС имеют ряд недостатков, вслед-

которых наиболее перспективными являются

ствие чего они не получили распространения в

широкополосные фазированные антенные ре-

широкополосных антенных системах. Построе-

шетки (ФАР) и их разновидность – активные

ние эффективных широкополосных МАР стало

ФАР – принципиально новые радиотехнические

возможным благодаря результатам исследова-

системы, в которых передающее или приемное

ний широкоугольной квазиоптической линзы,

СВЧ-устройства интегрированы в многоэле-

опубликованным в США Вальтером Ротманом в

ментную антенную решетку в виде распреде-

1962 году, и работам Дональда Арчера c колле-

ленной структуры. Однако, несмотря на бурное

гами, предложивших в 1967 году ее печатный

развитие твердотельных технологий, открывших

микрополосковый

путь к широкому применению мощных полупро-

компанией Raytheon в 1971 году (U.S. Patent

водниковых усилителей диапазона СВЧ, совре-

3761936). С тех пор МАР с ДОУ на основе линзы

аналог,

запатентованный

менные активные широкополосные ФАР все

Ротмана получили широкое распространение, в

еще остаются чрезвычайно дорогими устройст-

частности, в технике РЭБ. На рисунке 1 приве-

вами, поэтому их использование для решения

ден пример печатной топологии ДОУ на основе

узкого круга задач не оправданно также и с эко-

микрополосковой линзы Ротмана для 12-эле-

номической точки зрения.

ментной МАР сантиметрового диапазона длин

Более низкую стоимость в сравнении с ФАР

волн, формирующей восемь лучей.

имеют многолучевые антенные решетки (МАР),

Среди проблем, связанных с разработкой

формирующие совокупность парциальных лу-

широкополосных антенных решеток, отметим

чей с фиксированными направлениями в про-

явно выраженную зависимость характеристик

странстве. Формирование амплитудно-фазовых

излучения, и в первую очередь ширины диа-

распределений,

заданным

граммы направленности (ДН) от частоты. Из-

направлениям лучей МАР, осуществляется в так

вестно, что для антенных решеток, так же как и

называемом диаграммообразующем устройстве

для антенн с непрерывным раскрывом, ширина

3/2019

соответствующих

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

лением (АФР) поля в раскрыве. Так, наиболее узкие ДН формируются при равноамплитудном синфазном возбуждении раскрыва. При введении спадающего амплитудного распределения или при расфазировке раскрыва имеет место расширение ДН. Аналогично антеннам с непрерывным раскрывом зависимость харак-

Рис. 1. Топология ДОУ на

теристик

основе микрополосковой

излучения

от

частоты

можно

скомпенсировать путем формирования тако-

линзы Ротмана

го частотно-зависимого АФР, при котором ДН ДН изменяется пропорционально длине волны.

будут

Для антенной решетки, работающей, например,

ми или изменяться в допустимых пределах в

оставаться

практически

неизменны-

в октавной полосе частот, ширина ДН изменя-

полосе частот шириной в несколько октав. На

ется в два раза. В отличие от ФАР с плавным

рисунке 2 приведена авторская классифика-

сканированием, для МАР с фиксированными на-

ция методов стабилизации парциальных ДН

правлениями лучей это приводит к изменению

МАР, которые, как и для антенн с непрерывным

относительного уровня пересечения смежных

раскрывом, подразделяются на амплитудные,

парциальных ДН и, как следствие, к измене-

фазовые и амплитудно-фазовые. Амплитудные

нию крутизны пеленгационных характеристик приемных МАР и к неравномерности энерге-

неизменном

методы

фазовом

реализуются

(обычно

при

синфазном)

тического потенциала передающих МАР – как

распределении путем формирования частотно-

в полосе рабочих частот, так и в пределах про-

зависимого амплитудного распределения, при

странственного сектора. Поэтому исследование

котором с изменением частоты размер эквива-

и разработка методов построения антенных

лентного раскрыва МАР в длинах волн остается

решеток, ДН которых поддерживаются постоян-

постоянным. Фазовые методы характеризуются частотно-

ными в широкой полосе частот, являются одной из важных задач современной теории и техники

зависимым фазовым распределением поля в

антенн.

раскрыве при неизменном от частоты амплитудном распределении.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ЧАСТОТНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ДН МАР Известно, что характеристики излучения (ширина и форма главного лепестка ДН, а так-

Амплитудно-фазовые методы приводят к частотной стабилизации параметров ДН при одновременном изменении амплитудного и фазового распределений от частоты.

же огибающая боковых лепестков) апертур-

Остановимся далее подробнее на амплитуд-

ных антенн и антенных решеток однозначно

ных и фазовых методах формирования частотно-

определяются амплитудно-фазовым распреде-

независимых ДН МАР.

Рис. 2. Методы стабилизации парциальных ДН МАР в полосе частот

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

АМПЛИТУДНЫЕ МЕТОДЫ

слойную печатную структуру над выходными

Среди известных отметим амплитудные ме-

полосковыми цепями ДОУ введены расширя-

тоды с двухэтажным построением излучающей

ющиеся к периферии дугообразные полосы из

линейной решетки, методы, основанные на

РПМ (на рисунке 4 выделены красным цветом)

частотно-зависимом перераспределении энер-

с частотной характеристикой, обеспечивающей

гии, и с применением частотно-зависимых

формирование частотно-зависимого спадаю-

радиопоглощающих материалов (РПМ).

щего амплитудного распределения в раскрыве

При двухэтажном построении формиро-

решетки. Еще один вариант построения МАР приве-

вание частотно-зависимого амплитудного распределения осуществляется с применением

ден в описании патента США № 4743911 (май

двух подрешеток и двух ДОУ с разреженными

1988 г.), согласно которому в ДОУ введены

облучателями, при этом одна из подрешеток

устройства частотно-зависимого перераспреде-

со своим ДОУ формирует, например, нечетные

ления амплитуды возбуждения от периферий-

пространственные лучи, а вторая со своим ДОУ –

ных к центральным элементам решетки по мере

четные из общего пучка лучей МАР. За счет уве-

роста частоты. Рассмотренные методы имеют ряд недостат-

личенного размера апертуры разреженных облучателей на выходных портах ДОУ формирует-

ков, ограничивающих их применение:

ся частотно-зависимое спадающее амплитудное

♦♦

невозможность

практического

осущест-

распределение, обеспечивающее близкое к ли-

вления набора фильтров с различными

нейному сокращение размера эквивалентного

амплитудно-частотными характеристиками,

раскрыва МАР с ростом частоты, что и поддер-

которые обладали бы при этом идентич-

живает практически постоянную ширину глав-

ными или очень близкими фазочастотными

ного лепестка парциальных ДН в полосе частот.

характеристиками;

Такое построение приводит к удвоению массы и габаритов МАР, вследствие чего метод получил

Рис. 3. Из описания

ограниченное распространение в приемных ан-

патента США № 3911442

тенных системах и применяется, в частности, в разработках АО «КНИРТИ». Публикация патента США № 3761936 компании Raytheon в сентябре 1973 года вызвала всплеск интереса к поиску путей построения частотно-независимых МАР с единым раскрывом, что привело к разработке ряда технических решений, среди которых необходимо выделить следующие. В материалах патента США № 3911442 (октябрь 1975 г.) описана линейная МАР на основе печатной линзы Ротмана с фильтрами-

Рис. 4. Из описания

аттенюаторами в цепях возбуждения излучате-

патента США № 3964069

лей решетки (рисунок 3). Применение фильтров со специальными частотными характеристиками обеспечивает формирование в раскрыве МАР изменяющегося с частотой спадающего амплитудного распределения и, как следствие, практически постоянных парциальных ДН в полосе частот. Другое техническое решение приведено в описании патента США № 3964069 (рисунок 4, июнь 1976 г.), согласно которому в много-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Рис. 5. Частотная зависимость ширины ДН МАР с косинусоидальным распределением: 1 – Δ = 0,5; 2 – Δ = 0,316; 3 – Δ = 0,1; 4 – Δ = 0; 5 – синфазный раскрыв

♦♦

затруднения в реализации физически тон-

Ф2 – разность фаз возбуждения между край-

кого частотно-зависимого РПМ с эффектив-

ними и центральным излучателями решетки

ным затуханием, возрастающим пропорцио-

(величина расфазировки раскрыва);

нально частоте;

, L – размер раскрыва.

♦♦

влияние РПМ как магнитодиэлектрика на

♦♦

сложность практической реализации широко-

чения линейного раскрыва в широкой полосе

полосных устройств перераспределения ам-

частот может быть достигнут при выполнении

фазировку выходных цепей ДОУ;

♦♦

Эффект стабилизации характеристик излу-

плитуды;

следующих условий:

снижение КПД и энергетического потенци-

♦♦

ала активных передающих многолучевых

ное распределение I(z);

решеток по мере роста частоты, так как на высокочастотной границе рабочего диапа-

в раскрыве должно быть сформировано независимое от частоты спадающее амплитуд-

♦♦

должно быть введено соответствующее до-

зона фактически работает только централь-

полнительное частотно-зависимое фазовое

ная часть раскрыва МАР.

распределение, при котором убывание ши-

Указанные недостатки амплитудных мето-

рины ДН с ростом частоты компенсируется возрастанием расфазировки раскрыва Ф2.

дов в основном преодолены при построении широкополосных МАР с применением фазовых методов.

Указанные условия будем называть условием амплитуд и условием фаз. Для оценки относительной ширины полосы

ФАЗОВЫЕ МЕТОДЫ

частот, в пределах которой возможна компен-

Для линейной МАР с амплитудно-фазовым

сация изменения ширины ДН, проведен расчет с помощью выражения (2) для линейной экви-

распределением в раскрыве ,

дистантной МАР с числом элементов N=100 и

(1)

где I(z) – амплитудное и Ф(z) – фазовое

расстоянием между ними d=λ0/8 (λ0 – длина вол-

распределение соответственно, выражение для

ны на нижней рабочей частоте f0). Амплитудное

множителя направленности при квадратичном

распределение взято косинусоидальным с пьедесталом ∆. Распределение фаз по излучателям

фазовом распределении имеет вид:

принято квадратичным, при этом на нижней , (2)

частоте разность фаз Ф2 между крайними и центральными элементами составляет 120º и нара-

где k – волновое число;

стает пропорционально изменению частоты. На

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

рисунке 5 приведены расчетные частотные зависимости ширины ДН луча, формируемого по нормали к раскрыву МАР. Результаты расчета подтверждают возможность стабилизации ДН МАР с различной в зависимости от амплитудного распределения точностью поддержания ширины ДН в полосе частот с перекрытием 10:1 и более. Осциллирующая зависимость ширины ДН на рисунке 5 при высоких значениях пьедестала Δ = 0,5 и Δ = 0,316 связана с искажением формы главного лепестка. Таким образом, поддержание стабильных не только по ширине, но и по форме ДН достигается при спадающем амплитудном распределении с малыми значениями пьедестала Δ в совокупности с линейным характером изменения фазового распределения от частоты. При этом также снижается уровень боковых лепестков и разброс значений ширины ДН в полосе частот. Для МАР фазовые методы стабилизации парциальных ДН являются более предпочти-

ческих модуляторов, а условие фаз выполняет-

Рис. 6. Из описания

тельными, поскольку в широкой полосе частот

ся путем соответствующего выбора задержки

патента США № 8466848

формирование независимого от частоты ампли-

сигнала в различных по длине оптоволоконных

тудного распределения можно осуществить

линиях, соединяющих оптические модуляторы с

более просто, чем сформировать амплитудное

входами оптического ДОУ.

пропорци-

Однако для передающих активных широ-

ональное длине волны сокращение эквива-

кополосных МАР принудительное снижение

лентного раскрыва решетки. С другой стороны,

амплитуды возбуждения излучателей решетки

поддержание линейного характера возрастания

неприемлемо. Использование идентичных мощ-

расфазировки, необходимого для выполнения

ных усилительных приборов в режиме сущест-

условия фаз, не представляет сложности и может

венно пониженной выходной мощности, равно

быть осуществлено соответствующим выбором

как и применение различных по мощности уси-

распределение,

обеспечивающее

задержки сигнала в различных по длине линиях

лителей для формирования спадающего ампли-

передачи между ДОУ и излучателями решетки.

тудного распределения в раскрыве, значительно

Обычно для формирования спадающего амплитудного

распределения

(выполнения

ухудшает энергетические и эксплуатационные характеристики МАР и усложняет их унифика-

условия амплитуд) применяется принудитель-

цию и настройку. Эти причины побудили специ-

ное снижение амплитуды возбуждения излу-

алистов к разработке методов формирования

чателей на краях раскрыва за счет введения

частотно-независимых

аттенюаторов или за счет изменения коэффици-

МАР с равномерным амплитудным возбуждени-

ента передачи усилительных приборов в составе

ем излучателей.

ДН

широкополосных

В АО «ВНИИ «Градиент» ведутся разработки

активных МАР. Так, например, в описании патента США

методов формирования частотно-независимых

№ 8466848 (рисунок 6) приведен способ фор-

ДН широкополосных МАР с равноамплитудным

мирования постоянных по ширине парциальных

возбуждением излучателей. Рассмотрим некото-

ДН 16-элементной линейной приемной радио-

рые из них применительно к раскрывам различ-

оптической МАР, работающей в полосе частот от

ной формы.

6 ГГц до 18 ГГц. Выполнение условия амплитуд

Раскрыв круглой формы. Для плоских МАР

обеспечивается выбором режима работы опти-

выполнение условия амплитуд может быть

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Рис. 7. Амплитудное распределение эквивалентного излучателя МАР

Рис. 8. ДН центрального и отклоненного на 40° лучей МАР с круглым

с круглым раскрывом

раскрывом на частотах: 1 – f0; 2 – 1,5 f0; 3 – 2 f0; 4 – 4 f0; 5 – 7,5 f0; 6 – 10 f0

осуществлено путем соответствующего выбора

стоты f0. На рисунке 8 приведены ДН на шести

формы излучающего раскрыва. Благодаря спа-

частотах для центрального луча МАР с круглым

дающему амплитудному распределению экви-

раскрывом и луча, отклоненного на 40°, рассчи-

валентного линейного излучателя равномерно

танные с применением указанного фазового

возбужденного круглого раскрыва, эффект ста-

распределения, задаваемого в одной плоскости.

билизации характеристик излучения в одной

Из результатов расчета следует, что ДН яв-

или в обеих главных плоскостях может быть до-

ляются частотно-независимыми по ширине и

стигнут путем формирования соответствующего

по форме главного лепестка до уровня минус

частотно-зависимого фазового распределения

10 дБ. На более низких уровнях ДН отличаются

по одной или обеим координатам раскрыва.

более заметно, однако выше по частоте, начи-

Амплитудное распределение эквивалентного

ная с 4f0 , форма огибающей боковых лепестков

линейного излучателя круглого раскрыва ради-

изменяется незначительно. Ширина ДН по уров-

уса R имеет вид полуокружности (рисунок 7) и

ню минус 3 дБ в полосе частот с перекрытием

определяется выражением:

16:1 составляет 5,7°±0,6° для центрального .

(3)

луча и 7,4°±0,75° для луча, отклоненного на 40°.

На основе проведенного синтеза частотно-

Введение одномерной расфазировки круглого

зависимого фазового распределения установ-

раскрыва приводит к расширению главного ле-

лено, что наиболее оптимальным с точки зрения

пестка ДН на нижней частоте на 13% и к сниже-

сохранения формы и отклонения ширины ДН

нию КНД решетки на 1,04 дБ по сравнению с

в полосе частот является фазовое распределе-

синфазным режимом. Очевидно, что приведенные результаты

ние вида «косинус в степени 0,35» с начальной расфазировкой 200° для нижней рабочей ча-

справедливы и для МАР с равномерно возбуж-

Рис. 9. Амплитудное распределение линейного

Рис. 10. ДН центрального и отклоненного на 40° лучей восьмиугольной МАР на

излучателя восьмиугольной МАР

частотах: 1 – f0; 2 – 1,5 f0; 3 – 2 f0; 4 – 4 f0; 5 – 7,5 f0; 6 – 10 f0

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Рис. 11. Амплитудное распределение линейного излучателя

Рис. 12. ДН центрального и отклоненного на 40° лучей МАР с шестиугольным раскрывом

шестиугольной МАР

на частотах: 1 – f0; 2 – 1,5 f0; 3 – 2 f0; 4 – 4 f0; 5 – 7,5 f0; 6 – 10 f0

денным раскрывом эллиптической формы, по-

ДН ниже уровня минус 10 дБ заметно разли-

скольку выражения для амплитудного распре-

чаются по ширине и по форме. Введение одно-

деления эквивалентного линейного излучателя

мерной расфазировки шестиугольного раскры-

в плоскостях, совпадающих с главными осями

ва приводит к расширению главного лепестка

для эллиптического и круглого раскрывов, сов-

ДН на нижней частоте на 12,7% и к снижению

падают с точностью до постоянного множителя. Раскрыв в форме многоугольника. На рисунке

КНД решетки на 1 дБ по сравнению с синфазным режимом.

9 приведено амплитудное распределение эквива-

Приведенные результаты расчета показы-

лентного линейного излучателя, соответствующего

вают, что в широкой полосе частот наиболее

раскрыву МАР в форме правильного восьмиуголь-

близкими к частотно-независимым являются

ника, а на рисунке 10 – ДН на шести частотах для

ДН, формируемые МАР с круглым или эллип-

Рис. 13. Сравнение

центрального луча МАР и луча, отклоненного на

тическим раскрывом с гладким амплитудным

фазовых распределений:

40°, рассчитанные для решетки с теми же параме-

распределением

1 – «косинус

трами, что и для круглого раскрыва.

излучателя. Антенные решетки с такими фор-

в степени 0,3»;

мами раскрыва наиболее часто применяются в

2 – «косинус

бортовых радиоэлектронных комплексах.

в степени 0,35»;

Для восьмиугольного раскрыва оптимальным является фазовое распределение вида

эквивалентного

линейного

«косинус в степени 0,3» с начальной расфази-

На рисунке 13 графически представлено

ровкой 250° для нижней рабочей частоты f0.

сравнение упомянутых выше функций фазово-

в степени 2, 4;

Ширина ДН центрального луча в полосе частот

го распределения, нормированных к величине

4 – квадратичная

с перекрытием 16:1 составляет 5,8°±0,75°. По

расфазировки 200°. Для сравнения здесь же

парабола

3 – парабола

сравнению с синфазным режимом одномерная расфазировка восьмиугольного раскрыва приводит к расширению главного лепестка ДН на нижней частоте на 11,6% и к снижению КНД решетки на 0,94 дБ. На рисунке 11 приведено эквивалентное амплитудное распределение МАР в форме правильного шестиугольника, а на рисунке 12 показаны ДН на шести частотах для центрального луча МАР и луча, отклоненного на 40°. Для шестиугольного раскрыва условие фаз выполняется с применением фазового распределения, описываемого степенной функцией с показателем 2,4 с начальной расфазировкой 144°. Ширина главного лепестка ДН в полосе частот с перекрытием 16:1 составляет 6,2°±0,7°.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Координаты излучателей ξm неэквидистант-

показано квадратичное фазовое распределение (кривая 4).

ной решетки выбираются согласно выражению:

Результаты расчета характеристик излучения плоских МАР для полосы частот с относи-

;

тельным перекрытием 16:1 призваны показать потенциальные возможности фазовых методов

– первообразная от

где

формирования частотно-независимых парци-

функции f(x), описывающей закон изменения

альных ДН при сохранении широкого сектора

амплитуды вдоль излучающего раскрыва;

сканирования. В ходе исследования выявлено,

[xm, xm+1] – координаты отрезков раскрыва,

что в случае МАР, предназначенных для работы

соответствующих излучателям с одинаковыми

в более узкой полосе частот, условие фаз может

амплитудами токов I0 = I / N,

выполняться с применением других функций

деляемые функцией амплитудного распределе-

частотно-зависимого фазового распределения.

ния исходного раскрыва;

, опре-

N – число излучателей в неэквидистантной

Линейный раскрыв. Для линейной равноамплитудной МАР выполнение условия ампли-

(4)

решетке;

туд может быть достигнуто за счет неравно-

L – длина исходного раскрыва.

мерного размещения излучателей с монотонно

На рисунках 14(а) и 14(б) показано вы-

возрастающим к краям раскрыва расстоянием

полнение условия амплитуд путем соответст-

между ними, то есть путем построения неэквиди-

вующего размещения излучателей в раскрыве

стантной МАР. Исследования неэквидистантных

32-элементной неэквидистантной равноампли-

решеток, проводившиеся ранее, были направ-

тудной МАР. Условие фаз выполняется при до-

лены в основном на снижение уровня бокового

полнительном

излучения узкополосных решеток при равно-

распределении в виде степенной функции с

мерном распределении амплитуд возбуждения

показателем 2,2 с начальной расфазировкой

частотно-зависимом

фазовом

излучателей за счет формирования спадающего

100° на нижней рабочей частоте f0. На рисунке

эквивалентного амплитудного распределения

15 приведены ДН пучка из четырех парциаль-

в раскрыве. Для формирования частотно-неза-

ных лучей МАР в секторе 90º для пяти частот с

висимых ДН неэквидистантных МАР в широкой

равномерным шагом в полосе частот с перекры-

полосе частот достаточно ввести дополнитель-

тием 3:1. Расчет проведен для МАР с размером

ное частотно-зависимое фазовое распределе-

раскрыва L=2,5λ0. Ширина ДН по уровню минус

ние, удовлетворяющее условию фаз.

3 дБ для центрального луча в полосе частот со-

Рис. 14. Косинусоидальное амплитудное

Рис. 15. ДН четырех лучей неэквидистантной линейной МАР

распределение (а); неэквидистантная МАР (б)

в полосе частот с перекрытием 3:1

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Рис. 16. Фото макета 32-элементной неэквидистантной МАР

Рис. 17. Ширина ДН центрального луча МАР в полосе частот

ставляет 22,2°±1,6°. ДН являются практически

шую сложность при проектировании широкопо-

частотно-независимыми по ширине и по форме

лосных МАР с применением фазовых методов

главного лепестка до уровня минус 10 дБ.

представляет разработка ДОУ, поддерживаю-

Для подтверждения возможности формирования частотно-независимых ДН линейной

щих неизменное постоянное амплитудное распределение в полосе рабочих частот.

неэквидистантной решеткой изготовлен макет

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

32-элементной МАР на основе логопериодических излучателей, фото которого приведено

Проведенный сравнительный анализ пока-

на рисунке 16, и проведены измерения его ДН.

зывает преимущества фазовых методов фор-

На рисунке 17 приведена экспериментальная

мирования частотно-независимых парциальных

зависимость ширины ДН луча, формируемого

ДН МАР с равноамплитудным возбуждением

по нормали к раскрыву (кривая 1). Ширина ДН

излучателей. Соответствующий выбор формы

в полосе частот с перекрытием 4:1 составляет

раскрыва в сочетании с введением дополни-

23,5°±5°. Для сравнения на рисунке 17 приве-

тельного фазового распределения позволяет

дена зависимость ширины ДН для 32-элемент-

расширить потенциально возможную полосу ра-

ной эквидистантной решетки с синфазным воз-

бочих частот МАР до четырех октав. Для прием-

буждением (кривая 2).

ных МАР при этом поддерживается постоянный

Очевидно, что метод с использованием не-

уровень пересечения парциальных ДН и кру-

эквидистантно расположенных равномерно воз-

тизна пеленгационных характеристик. Равноам-

бужденных излучателей может быть применен

плитудное возбуждение излучателей активных

и для построения частотно-независимых МАР с

передающих МАР обеспечивает сохранение

прямоугольным или квадратным раскрывом.

высокого энергетического потенциала и КПД

Следует отметить, что результаты расчета

передающей системы в полосе частот.

характеристик излучения равноамплитудных

Рассмотренные методы построения ши-

МАР с различными вариантами конфигурации

рокополосных МАР с частотно-независимыми

плоского раскрыва являются приближенными,

характеристиками излучения могут найти при-

поскольку приведены для пространственного

менение

множителя направленности эквивалентной ли-

антенных систем различного назначения.

при

разработке

широкополосных

нейной решетки. При более детальном исследовании и при проектировании реальных широко-

Авторы выражают благодарность заслу-

полосных МАР необходим более полный анализ

женному деятелю науки Российской Федера-

с учетом характеристик излучателей решетки,

ции доктору технических наук профессору

взаимных связей между ними, допусков на не-

Д.Д. Габриэльяну за внимание к работе и

точность поддержания амплитудно-фазового

ценные советы при подготовке статьи.

распределения и других факторов. Наиболь-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Фотоника в комплексах радиоэлектронного противодействия. Перспективная элементная база для радиооптических активных фазированных антенных решеток ИГ ОРЬ М А Р ЧЕНКО,

В комплексах радиоэлектронного проти-

генеральный директор

водействия широкое применение находят ра-

дартов. Но они являются весьма дорогостоящими и громоздкими.

диоэлектронные СВЧ-генераторы, к которым

В этой связи в Таганрогском научно-ис-

«Таганрогский научно-

относятся кварцевые и генераторы на поверх-

следовательском институте связи выполняют-

исследовательский

ностных акустических волнах (ПАВ) без умно-

ся исследования в области генерации СВЧ- и

Акционерного общества

институт связи»

жения и с умножением частоты, малошумящие

КВЧ-диапазонов

(АО «ТНИИС»)

с диэлектрическими и на железоиттриевых

тронных методов, лазерной, волоконно-опти-

гранатах (ЖИГ), с диэлектрическими на волнах

ческой, фотонно-кристаллической технологий

шепчущей галереи резонаторами и генераторы

и достигнуты значения нестабильности длины

заместитель генерального

на диодах Ганна. Ими сложно обеспечить пере-

волны излучения лазера порядка 10-13–10-14.

директора по научной

ход в область сверхвысоких и крайне высоких

В настоящее время нами проводятся работы по

работе и инновациям

частот (КВЧ), обработку сигналов в аналоговых

созданию оптоэлектронных генераторов (ОЭГ) –

АО «ТНИИС»

устройствах, особенно в широкополосных си-

одного из наиболее перспективных функци-

стемах, в связи с тем, что для них характерны

ональных

невысокие показатели чистоты спектра и дол-

фотоники, который представляет собой новый

ВИК ТОР ИВ ЛЕВ,

НИКОЛАЙ ЗАЦЕПИЛОВ,

применением

элементов

оптоэлек-

сверхвысокочастотной

начальник

говременной стабильности. При этом общие

класс высокостабильных генераторов СВЧ-ко-

производственного центра

габариты аналоговых генераторов на несколько

лебаний в частотном диапазоне от сотен мега-

АО «ТНИИС»

порядков больше размеров транзисторов. Зна-

герц до сотен гигагерц. Верхний предел частоты

чения их спектральной плотности мощности

генерации ОЭГ ограничен лишь полосой пропу-

А ЛЕКС А Н Д Р

шумов превышают минус 70 дБ/Гц при стан-

скания оптоэлектронных компонентов, которая

К ЛИМЕНКОВ,

дартной отстройке от несущей 10 кГц. Некото-

составляет в настоящее время сотни гигагерц.

начальник научно-

рые специальные задачи по обеспечению долго-

Реализация таких характеристик затруднена

производственного центра

временной стабилизации частоты решаются c

для интегральных СВЧ-генераторов вследствие

АО «ТНИИС»

использованием цезиевых и рубидиевых стан-

фундаментальных ограничений.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

поступает в делитель мощности, который одну

В Л А Д ИМИР М АСНОЙ,

часть сигнала направляет в выходной порт ОЭГ,

главный специалист

ОЭГ – это автогенератор с положительной

а другую – на управляющий вход МИИ, замыкая

АО «КРЭТ», кандидат

обратной связью, в котором взаимодействуют

тем самым цепь положительной обратной связи.

технических наук

два автоколебательных процесса. Его типичная

Особенностью ОЭГ является то, что спектр СВЧ-

структура (рисунок 1) включает оптический и

колебаний генерации формируется не только

ИВА Н ПИВОВА Р ОВ,

радиотехнический узлы. Оптический узел со-

шумами, имеющими электронную природу, но

ведущий научный

стоит из полупроводникового лазерного модуля

и фазовыми флуктуациями оптического излуче-

сотрудник АО «ТНИИС»,

(ПЛМ), модулятора интенсивности излучения

ния лазера, которые имеют квантовую природу

кандидат технических

(МИИ), волоконно-оптического тракта (ВОТ) и

и определяются спонтанным излучением лазера.

наук

фотодиодного модуля (ФДМ), а в радиотехни-

Процесс самовозбуждения ОЭГ в его эле-

ческий узел входят предварительный электри-

ментах вызван флуктуациями – такими, как, на-

ческий усилитель (ПЭУ), полосно-пропускающий

пример, колебания интенсивности излучения

фильтр (ППФ), усилитель мощности (УМ) и дели-

лазера, дробовые шумы на выходе фотодиода

тель мощности (ДМ). Лазер осуществляет накач-

и тепловые шумы в электронных элементах.

ку радиочастотного автогенератора.

Благодаря положительной обратной связи ам-

ОЭГ в стационарном режиме работает сле-

плитуда колебаний экспоненциально нарастает.

дующим образом. Непрерывное излучение

С увеличением их амплитуды все больше ска-

лазерного модуля ПЛМ (источника электромаг-

зывается нелинейность петли обратной связи,

нитной энергии) поступает на вход модулятора

в результате чего общий коэффициент усиле-

МИИ, в качестве которого обычно используется

ния ОЭГ уменьшается и генератор переходит в

электрооптический модулятор бегущей волны

стационарный режим, который, как и у любого

на основе интегрального интерферометра Ма-

автогенератора с обратной связью, достигается

ха-Цендера. Далее модулированное СВЧ-сигна-

за счет усиления в ПЭУ и УМ, компенсирующих

лом оптическое излучение проходит волокон-

потери при электрооптическом преобразовании

но-оптический тракт (ВОТ) и поступает на вход

(баланс амплитуд), а также в силу соответствия

фотодиода ФДМ. В нем происходит демодуля-

времени задержки сигнала в цепи обратной

ция. Выделенный СВЧ-сигнал предварительно

связи набегу фаз, равному 2πm, где m = 1, 2,...

усиливается с помощью электрического усили-

(баланс фаз).

теля ПЭУ. Высокодобротный полосовой фильтр

Частота генерации ω в радиотехническом

ППФ выделяет радиочастоту (РЧ) генерации

узле, входящем в систему ОЭГ, определяется по

ОЭГ, подавляя СВЧ-колебания на других ча-

уравнению баланса фаз стационарных автомо-

стотах. После усилителя мощности СВЧ-сигнал

дуляционных колебаний: Рис. 1. Структурная схема оптоэлектронного генератора

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Рис. 2. Структурная схема генерации СВЧ-сигнала с помощью оптического гетеродинирования

∆t = nl/c,

φмz(ω,еу) + φвz(ω) + φк(ω) + φе(ω) = 2πm, где:

где:

n – групповой показатель преломления

φмz(ω,еу) – фазочастотная характеристика

оптического волокна;

(ФЧХ) МИИ; еу – управляющее напряжение на МЦ;

l – общая длина ВОТ;

φвz(ω) – ФЧХ волоконно-оптического тракта

с – скорость света в вакууме.

(ВОТ) и фотодиодного модуля (ФДМ) с общим

Следовательно, с учетом условия баланса

групповым временем задержки оптической ча-

фаз собственный спектр генерации ОЭГ в иде-

сти Твz;

альном случае будет определяться в виде экви-

φк(ω) = arctg[(ω – ωF)·TF] – ФЧХ узкополос-

дистантного ряда частот одинаковой амплитуды: f0 = k/∆t = ck/nl,

ного фильтра (ППФ) с собственной резонансной частотой ωF и постоянной времени ТF; φе(ω) – набег фазы в нелинейных электрон-

где k – порядковый номер моды генерации ОЭГ. Нужный тип колебаний выделяется в схеме ОЭГ при помощи ППФ, как показано на

ных усилителях ПЭУ, УМ и ДМ; m = 1,2,… .

рисунке 1.

При выполнении условий самовозбуждения

ГЕНЕРАЦИЯ СИГНАЛОВ ЧИСТО ФОТОННЫМ ПУТЕМ

в «радиотехническом узле» ОЭГ возникают автомодуляционные СВЧ-колебания, мгновенное напряжение которых равно

При необходимости создания высокоста-

U(t) = Uo·cos(2πfot + φoe),

бильных генераторов с изменяемой частотой

где:

в диапазоне 40–300 ГГц решение этой задачи

Uo – амплитуда управляющего (модулирую-

осложняется из-за отсутствия каких-либо при-

щего) СВЧ-напряжения на входе МИИ; fo – радиочастота генерируемых стационар-

емлемых решений ПЭУ, УМ, ДМ и перестраиваемых ППФ такого диапазона. Поэтому приходится искать решение за счет использования

ных автоколебаний; φoe – начальная фаза напряжения U(t) (по-

одномодовых лазеров, когда один из них должен быть перестраиваемым в определен-

стоянный фазовый сдвиг). Примечательно, что основные параметры лю-

ном диапазоне частот. Величина перестройки

бого источника колебаний – это спектр генерации

зависит от частоты генерации лазера ν и со-

и стабильность частоты, которая может быть оха-

ставляет для длины волны 1550 нм значение

рактеризована как кратковременная, определя-

порядка 0,003%. Принцип функционирования, положенный в

емая уровнем шумов, и долговременная, зависящая от температурной стабильности узла.

основу ОЭГ, представлен на рисунке 2: Расщепительное

Отметим, прежде всего, что спектр генерации ОЭГ зависит от общего времени запа-

предназначено

здывания сигнала в петле обратной связи и

ла одномодового лазера с оптической несущей

определяется

ν1 и перестраиваемого одномодового лазера с

преимущественно

временем

задержки в волокне Δt, поскольку на практике

зеркало

для пространственного комбинирования сигна-

ν2. Фотодетектор (ФДМ) может рассматриваться

оно много больше времени задержки других

как линейный преобразователь «интенсивность–

элементов ОЭГ:

ток» или квадратичный преобразователь «элек-

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

трическое поле–ток». Суммарная частота, получаемая в результате биения двух оптических частот, будет находиться далеко за пределами допустимой граничной частоты микрополосковых, щелевых и копланарных линий передачи СВЧ. Если оба луча пространственно сколлими-

Рис. 3. Элемент

рованы, то на поверхности фотодетектора обра-

оптического источника

зуется оптическая интерференционная картина.

высокостабильных

При этом ток детектора будет пропорционален

СВЧ-колебаний

квадрату суммы электрических полей А1 и А2 с частотами ν1 и ν2. Формирующиеся вследствие

Схема генерации СВЧ-сигнала с помощью

квадратичного характера детектирования сиг-

оптического гетеродинирования (рисунок 2)

налы разностной частоты (с их достаточно чи-

преобразуется в структуру, представленную на

стым спектром, возможностью перестройки и

рисунке 3. Это оптическое устройство, позво-

стабильностью исходных лазеров) будут исполь-

ляющее получить источник стабильных СВЧ-ко-

зоваться для модуляции оптической несущей

лебаний, перестраиваемый в диапазоне частот

лазера ν3.

от 40 ГГц до 1ТГц. Создание такого устройства

Если оптические колебания фиксированно-

с требуемой величиной стабильности генери-

го и перестраиваемого лазеров ориентированы

руемой частоты сопряжено со значительными

перпендикулярно

трудностями на частотах выше 40 ГГц.

поверхности

фотодетекто-

ра и пространственно сколлимированы, то для

Важным компонентом в этой системе явля-

мгновенных составляющих электрического поля

ется Брэгговский фильтр. Он представляет собой оптический интерферометр, встроенный в

можно записать

оптический канал. В простейшем случае − это периодическое изменение показателя преломВыходной ток фотодетектора определяется выражением

, а после под-

ления в сердцевине одномодового оптического канала.

становки в него выражений для E1(t) и E2(t) по-

ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЭГ

лучаем:

Для оценки шумовых характеристик ОЭГ в структурной схеме должны учитываться привеДва первых члена здесь представляют со-

денные ко входу источники шума (относительный

бой постоянную составляющую выходного тока

шум интенсивности лазера (RIN), дробовый ФДМ

фотодетектора, а амплитуда разностной частоты

и тепловой шумы), типичные для волоконно-оп-

оказывается практически постоянной в течение

тических линий связи. Шум интенсивности лазе-

времени усреднения (по периоду оптической

ра может быть вызван спонтанным излучением,

несущей).

отраженным от неоднородной системы либо от

На выходе устройства присутствует сигнал

фоточувствительного окна ФДМ, а также флукту-

разностной частоты, для которого мгновенное

ациями коэффициента усиления активной среды

значение тока определится выражением

лазера или колебаниями тока смещения ПЛМ. На выходе ФДМ он преобразуется в дробовой шум. Другим известным источником дробового шума

Таким образом, сигнальный ток частоты i

на выходе ФДМ следует считать квантовый шум

зависит как от амплитуды, частоты, так и от не-

оптического канала. Согласно шумовой модели

сущей фазы. Поэтому для демодуляции сигнала

ОЭГ, основанной на известных формулах для ге-

может быть использован любой из методов фор-

нератора с обратной связью, отношение шума к

мирования сигнала, который в итоге модулирует

мощности сигнала ОЭГ определяется как

оптическую несущую ν3.

σ = ρN G2A/POSC = [4kbT(NF)+2eIphZн.фд+NRINI2ph]/POSC,

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

где:

можно избавиться путем введения в оптиче-

ρN – плотность шумов на управляющем вхо-

ский канал Брегговского фильтра. Наиболь-

де МИИ;

ший практический интерес представляют лишь

GA – коэффициент усиления радиотехнического тракта ОЭГ;

сигналы частоты ν1 – ν2, которые с выхода ФДМ поступают на ММИ по копланарной линии пе-

Posc – СВЧ-мощность на выходе ДМ;

редачи СВЧ-сигнала.

kb – постоянная Больцмана;

При этом предложенные ранее схемы пере-

Т – температура окружающей среды;

дающих частей радиооптических АФАР примут

NF – коэффициент шума радиотехнического

вид, показанный на рисунках 4, 5 и 6.

тракта ОЭГ;

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОЭГ НА НОВОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЕ

e – заряд электрона; Iph – фототок через сопротивление нагрузки ФДМ (Zн.фд);

Приоритетный вариант реализации схемы

NRIN – относительный шум интенсивности

ОЭГ связан с применением поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором

излучения ПЛМ. Спектральная плотность ЧМ-шума как функ-

вместо традиционного лазерного диода с торце-

ция отстройки от несущей частоты определяется

вым излучением. Основные достоинства такой

выражением:

замены – уменьшение потребляемой мощности

S(fʹ)= σ/[(σ/2∆t)2+(2π)2(fʹ∆t)2], где fʹ – отстройка от частоты несущей ОЭГ.

и температурной чувствительности, упрощение ввода излучения в волокно.

Эта формула корректна, если 2πΔtfʹ << 1.

Интересен метод стабилизации частоты оптического излучения ОЭГ за счет введения до-

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОЭГ В РАДИООПТИЧЕСКИХ АКТИВНЫХ ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТКАХ ( АФАР ) МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

полнительной петли обратной связи между его оптическим выходом и управляющим входом МИИ. Он дает возможность достигнуть ширины спектральной линии оптического излучения на уровне менее 10 кГц при паразитной девиации

На рисунках 2 и 3 видно, что ФДМ вы-

частоты оптического излучения в течение 30 с

полняет функцию как фотодетектора, так и

не более 660 кГц. Формируемую ОЭГ последо-

Рис. 4. Фрагмент

смесителя оптических сигналов. Их спектр

вательность оптических импульсов частотой 10

передающей системы

на выходе ФДМ содержит комбинационные

ГГц можно эффективно использовать в задачах

радиооптических АФАР

составляющие частот ν1 и ν2. Частично от них

обработки сигналов.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Широкому внедрению оптоэлектронных ге-

СВЧ-усилители – на кремнии либо арсениде

Рис. 5. Система

нераторов в радиотехнические и другие средст-

галлия; материалом для ППФ может служить

последовательного

ва связи препятствует сложность схемы ОЭГ, что

железоиттриевый гранат, а для задержки опти-

формирования

является существенным недостатком по срав-

ческого сигнала используется одномодовое оп-

луча диаграммы

нению с традиционными СВЧ-генераторами на

тическое волокно на основе кварца.

направленности

транзисторах и диодах. Решить задачу может

Преодоление указанных выше препятст-

создание ОЭГ в интегральном исполнении. Од-

вий и проблем возможно на пути интеграции

нако анализ имеющейся информации и патент-

узлов ОЭГ благодаря совмещению ПЛМ и МИИ

ной документации в области этой проблемати-

в едином интегральном блоке, а также замене

ки показывает, что мировая индустрия пока не

линий задержки на эквивалентные элементы,

готова производить монолитные ОЭГ. Основное

вносящие задержку в петлю обратной связи.

препятствие – большое разнообразие и разно-

С этой целью некоторыми исследователями

Рис. 6. Система

родность номенклатуры используемых матери-

предлагается использовать оптический микро-

параллельного

алов: ПЛМ и ФДМ выполняются на подложках

резонатор из кварцевого стекла, принцип дей-

формирования

из арсенида галлия либо фосфида индия; МИИ –

ствия которого аналогичен кольцевому воло-

луча диаграммы

на подложке из ниобата лития; транзисторные

конному резонатору.

направленности

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

Проблемы механической обработки печатных плат и способы их решения ИГ ОРЬ Д Р ОЖ Ж ИН,

Проектирование и изготовление печатных

Одним из самых ответственных моментов в

директор

плат – сложный процесс, включающий в себя

процессе изготовления ПП является механиче-

производственно-

множество технологических операций, методик

ская обработка. Она включает в себя следующие

технического комплекса

по управлению качеством и технологичностью,

основные операции:

характеризующийся

♦♦

печатных плат Акционерного общества «Государственный Рязанский приборный

специфичностью

произ-

водства на основе применения прецизионного

♦♦

получение отверстий;

автоматизированного

♦♦

обработка контура ПП.

оборудования,

состав

которого постоянно модернизируется.

РАСКРОЙ ЛИСТОВ МАТЕРИАЛА НА ЗАГОТОВКИ

Условно по типу технологических операций

завод» (АО «ГРПЗ»)

цикл производства печатных плат (ПП) можно Д МИ Т РИЙ ЛЕВИН,

раскрой листов материала на заготовки;

разделить на следующие этапы:

Заготовка – это материал основы, который

главный инженер

♦♦

химическое производство;

участвует во всех указанных операциях изготовления ПП.

производственно-

♦♦

гальваническое производство;

технического комплекса

♦♦

механическая обработка;

печатных плат АО «ГРПЗ»

♦♦

различные виды контроля качества (элек-

роликовых или гильотинных ножницах. Воз-

тронный, оптический и т.п.).

можно также получение заготовки штампов-

Процесс нарезки заготовок происходит на

кой на кривошипных прессах с одновремен-

М А КСИМ А МЕ ЛИН, инженер-технолог

ной пробивкой технологических и базовых

производственно-

отверстий.

технического комплекса

ПОЛУ ЧЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ

печатных плат АО «ГРПЗ»

Наиболее сложный и трудоемкий процесс в механической обработке ПП – это формирование отверстий, подлежащих металлизации. От сверления зависит качество металлизации, т.е. надежность межслойных соединений. Востребованные в настоящее время конструкции многослойных ПП содержат большое количество отверстий малого диаметра с глубоким сверлением. В качестве оборудования для сверления отверстий в ПП применяются многошпиндельные станки с программным управлением (рисунок 2). Для сверления отверстий на универсальном сверлильном оборудовании используются специальные спиральные сверла из металлокераРис. 1. Мультиплицированные печатные платы

мических твердых сплавов (рисунок 3).

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

В процессе сверления на заготовках печатных плат получают отверстия с определенным функциональным значением: базовые отверстия используются для размещения заготовок на оборудовании; технологические − для выполнения специальных технологических операций; фиксирующие − для совмещения сверления с фотошаблонами рисунков схемы; металлизированные, имеющие на своих стенках металлизацию, − для электрического соединения проводников и контактных площадок; крепежные служат для закрепления платы в блоке или для механического соединения элементов на плате. Для

ОБРАБОТКА КОНТУРА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

получения

качественных

результа-

тов при обработке контура гибких и гибко-

В результате выполнения операции проис-

жестких ПП используются высокоточные уста-

ходит удаление технологического поля от ПП.

новки лазерной резки. Лазерное оборудование

Обработка по контуру осуществляется штам-

применяется не только там, где заканчиваются

повкой, фрезерованием, лазерной обработкой,

возможности механического, но и для выполне-

скрайбированием.

ния доступных механике операций с большей

Оптимальным вариантом для обработки

сверлильный станок

точностью и производительностью (сверление

контура ПП является использование многофунк-

микроотверстий со скоростью до 1000 отв./сек,

циональных

многошпиндельных

сверхточное сверление и фрезерование на

станков с программным управлением, которые

заданную глубину). При этом возможность ре-

обеспечивают высокое качество контура платы

гулировать режим обработки как за счет мощ-

и точность размеров в пределах ±25 мкм. Такое

ности излучения, так и за счет его временных

оборудование позволяет обрабатывать внеш-

и частотных характеристик позволяет добиться

ние и внутренние контуры за один проход, что

высочайшего качества.

фрезерных

Рис. 2. Двухшпиндельный

способствует получению наилучшего результата. Отличительной особенностью такого оборудования являются устройства для автоматической

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

замены фрез, а также защитные скафандры для

Одной из наиболее распространенных про-

ограждения оператора от шума, пыли, стружки

блем при сверлении отверстий в ПП является

во время обработки.

наволакивание размягченной смолы на сверла Рис. 3. Твердосплавные сверла

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

и на медные кромки отверстий. Смола препятст-

Для предотвращения поломки инструмен-

вует последующей металлизации отверстий, что

та необходимо снизить подачу на проблемных

приводит в конечном итоге к появлению обры-

местах, проверить режимы резания, улучшить

вов металлизации отверстий на готовой плате.

жесткость фиксации заготовки и сверла, ис-

Для борьбы с этим явлением применяются

пользовать более длинные сверла при глубоком

охлаждающие среды (вода, водяной туман, сжа-

сверлении, уменьшать подачу при выходе свер-

тый воздух) в зоне сверления и выполняется ги-

ла, перетачивать сверла.

дроабразивная очистка поверхности отверстий после сверления.

Необходимо

выделить

механическую

обработку гибко-жестких многослойных пе-

Второй, не менее существенной проблемой

чатных плат (ГЖМПП) с большой толщиной

механообработки является вероятность полом-

(рисунок 4). Это связано с разнородностью

ки инструмента при сверлении ПП, что обуслов-

материалов, используемых при получении

лено рядом причин:

гибких и жестких частей ПП, а также с боль-

♦♦

сверло, попадая в раковину, сильно отклоня-

шим количеством слоев меди. Например, ре-

ется и ломается;

комендуемая скорость резания для материала

при сквозном сверлении сверло выходит из

полиимид, лежащего в основе гибкой части,

изделия под большим углом, застревает и

составляет 100−120 м/мин, а для материала

ломается;

FR-4, являющегося основой жесткой части ПП,

при глубине сверления больше длины стру-

скорость резания составляет 150−170 м/мин.

жечных каналов происходит закупоривание,

В результате сочетания этих факторов и не-

сильный нагрев, притупление и поломка;

возможности подбора оптимальных режимов

во время выхода сверла из изделия в кон-

резания происходит большое выделение те-

це сверления, если подача не уменьшилась,

пла, приводящего к повышенной шероховато-

а осталась прежней, сверло часто ломается;

сти стенок отверстий, что негативно сказыва-

поломка также происходит при работе

ется на металлизации. Для получения положительных результатов

тупым сверлом; ♦♦

смещение заготовки, недостаточная жест-

необходимо снизить выделение тепла, связан-

кость, неправильные режимы обработки.

ное с трением при сверлении ГЖМПП. С этой

Рис. 4. Гибко-жесткая многослойная печатная плата на двухшпиндельном фрезерном станке

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

К Р Э Т. З а д а ч и и п е р с п е к т и в ы

целью следует осуществлять подбор сверл раз-

Сверление

микроотверстий

имеет свои

ной конфигурации для уменьшения площади

особенности. Печатные схемы стали плотнее,

контакта сверла с ПП, а также изменять скорость

трассы − меньше, увеличилось число слоев

резания.

платы. В результате более мелкие отверстия

Большое значение при сверлении ГЖМПП

проникают в более толстые платы.

имеют прокладочные материалы. Одной из

Для обеспечения наиболее качественной

проблем является наличие в отверстиях шлама,

механической обработки рекомендуется при-

состоящего из мелкой стружки и пыли от выс-

менять два режима сверления:

верливаемых материалов. Наиболее оптималь-

♦♦

ным является следующий порядок сборки пакета для сверления: ГЖМПП укладывается на

сверление

периодическим

выводом

сверла; ♦♦

импульсное сверление.

фенолосодержащий ламинат (PPL) толщиной

При сверлении с периодическим выводом

1,5 мм (данный материал способствует более

сверла уменьшается количество его поломок и

качественному удалению стружки по срав-

образования заусенцев, увеличивается глубина

нению с гетинаксом и другими материалами,

сверления и точность позиционирования.

используемыми в качестве подложки); в каче-

Недостатком этого способа сверления яв-

стве верхней накладки при сверлении ГЖМПП

ляется возможность увеличения формирования

применяется алюминиевая пластина толщиной

«шляпки гвоздя», роста размазывания, шерохо-

0,2 мм для дополнительного отвода тепла и

ватости стенок отверстия, а также продолжи-

исключения образования заусенцев.

тельности цикла.

При сверлении ГЖМПП необходимо исполь-

В отличие от сверления с периодической

зовать новые сверла, поскольку применение пе-

выемкой сверла, когда оно полностью выни-

реточенных сверл приводит к их засаливанию и

мается из отверстия, при импульсном сверле-

нагреву в ходе сверления.

нии ось Z приостанавливается на миллисекун-

Важную роль при сверлении ГЖМПП играют

ды между двумя последовательными ходами,

правильно подобранные режимы. Их параме-

оставаясь при этом в отверстии. Это дает воз-

тры зависят от диаметра отверстий, толщины и

можность сверлу извлекать стружку из канавки

количества слоев, толщины меди.

прежде, чем продолжать следующий ход. Из-за

Основными дефектами при ошибках в вы-

большой скорости скапливания стружки про-

боре параметров сверления являются «шляпки

должительность каждого импульса должна быть

гвоздя», прожилки и наволок адгезива. «Шляпка

минимальной, что приводит к уменьшению ско-

гвоздя» – это утолщение или деформация кап-

рости подачи на глубину.

тона, которые имеют форму шляпки гвоздя на

Недостаток импульсного сверления – увели-

шлейфе отверстия. При этом каптон вытесняет

чение теплообразования на стенках отверстия.

расположенный рядом с ним адгезив, что может

Этот способ можно использовать, если качество

повлиять на целостность металлизированного

стенок отверстия не является одним из основ-

отверстия. Вырывы и наволоки адгезива вызы-

ных аспектов операции сверления.

вают аналогичные проблемы при химическом

В заключение отметим, что механическая

меднении. Длинные прожилки могут выступать

обработка и сверление являются наиболее

внутрь отверстия или лечь поперек внутренних

ответственными операциями в обеспечении

слоев. Наволок адгезива представляет собой от-

экономичности и серийноспособности произ-

ложения стружки адгезива, удаляемой из отвер-

водства печатных плат и, что самое главное, в

стий при сверлении.

достижении необходимой плотности межсо-

На основе проведенных в АО «ГРПЗ» опыт-

единений, их качества и надежности. В дан-

ных работ были определены оптимальные пара-

ной статье приведены наиболее оптимальные

метры режима сверления ГЖМПП:

усредненные значения для режимов работы.

♦♦

скорость резания – 140 м/мин;

Точные параметры для каждого конкретного

♦♦

подача – 25 мкм/об;

случая можно определить после проведения

♦♦

выход сверла – 15 м/мин.

опытных работ.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

дела и люди

Они не боялись быть первыми Памяти Евгения Сергеевича Качанова посвящается

В Л А Д ИМИР М АСНОЙ, главный специалист, АО «Концерн Радиоэлектронные технологии», кандидат технических наук

Для формирования и реализации единой

институт» (АО «КНИРТИ»). Институт входит в

научно-технической, инновационной и произ-

состав Концерна Радиоэлектронные технологии

водственно-технологической политики интег-

АО «КРЭТ» – интегрированной структуры Госу-

рированных структур и отдельных предприятий,

дарственной корпорации «Ростех», объединя-

координации их деятельности при создании

ющей более 20 предприятий, специализирую-

критических и базовых технологий, разработ-

щихся на создании техники РЭБ.

ке и производстве техники радиоэлектронной

Истоки формирования АО «КНИРТИ» лежат

борьбы (РЭБ) и ее электронной компонентной

в далеких 50-х годах. Тогда в рамках 93-го ис-

базы Министерством обороны России по пред-

пытательного полигона ЦНИИ-108 Министерст-

ставлению Министерства промышленности и

ва обороны СССР был организован филиал этого

торговли в 2011 году была определена голов-

института, в котором одними из первых созданы

ная

оборонно-промышленного

отделы по разработке радиолокационных стан-

комплекса по направлению «Системы и средст-

ций и средств радиопротиводействия, ставшие

ва РЭБ» – Акционерное общество «Калужский

основой создания нового института. Официаль-

научно-исследовательский

ным днем рождения АО «КНИРТИ» принято счи-

организация

радиотехнический

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

дела и люди

тать 17 сентября 1957 года, когда был подписан

объектов ПВО страны средствами радиопроти-

приказ о переводе полигона на штаты филиала

водействия. В течение нескольких лет была разработана первая автоматическая станция ответ-

ЦНИИ-108. Сотрудниками этого института в то время в основном становятся выпускники военных

ных помех под шифром «Сапфир», не имевшая в то время аналогов.

училищ (Киевское военное инженерное радио-

Быстро перенимая опыт старших наставни-

техническое училище и Кронштадтское сред-

ков, молодежь проявляла завидное трудолюбие

нее техническое военно-морское училище),

и настойчивость при решении научно-практиче-

гражданских высших и средних учебных заве-

ских и производственных задач. Всего в первые

дений (Киевский государственный университет,

пять лет после создания филиала ЦНИИ-108

Таганрогский радиотехнический институт, Мос-

было выполнено 27 научно-исследовательских

ковский радиотехникум).

работ и 15 ОКР. 1 января 1967 года филиал

Для решения организационных, финансовых и научно-технических вопросов были

ЦНИИ-108 переименован в Калужский научноисследовательский радиотехнический институт.

привлечены ведущие специалисты ЦНИИ-108

По 1991 год институт развивался динамич-

и других организаций Министерства радиопро-

но, комплексно, с устойчивым финансированием,

мышленности и Министерства обороны СССР.

постоянным расширением лабораторно-произ-

Наиболее значительный вклад в становление

водственной базы, укреплением научно-иссле-

КНИРТИ внесли известные ученые, конструк-

довательского,

торы и организаторы оборонной промышлен-

ского и кадрового потенциала, строительством

производственно-технологиче-

ности. Среди них были академики Академии

жилья и социальной инфраструктуры для работ-

наук СССР А.И. Берг, М.А. Леонтович, В.А. Фок,

ников.

Б.А. Введенский, а также П.С. Плешаков (1958–

Известные события в нашей стране начала

1964 гг. – директор ЦНИИ-108, 1974–1987 гг. –

90-х годов прошлого столетия крайне негатив-

министр

но сказались на деятельности КНИРТИ, как и

радиопромышленности

СССР),

А.М. Кугушев (до 1953 года главный инженер ЦНИИ-108), А.Н. Лошаков, Т.Р. Брахман. В фи-

НАША СПРАВКА

лиал были направлены ведущие специалисты ЦНИИ-108:

Бабурин,

Евгений Сергеевич Качанов – видный российский ученый, изобретатель

В.П. Гущин, Е.Н. Герасименко, Е.Н. Яковлев,

Ю.Н.

и организатор производства. Ведущий специалист мирового уровня в обла-

а также другие талантливые инженеры и

сти создания многолучевых антенн и антенных решеток различных средств

технологи.

и комплексов радиоэлектронной борьбы.

Одна

Мажоров,

из

первых

С.И.

успешно

за-

вершенных

опытно-конструкторских

работ

Почетный радист. Лауреат Государственной премии СССР (1977) и

(ОКР)

посвящена

назем-

УССР (1983). Под его руководством получено большое количество не

ной станции помех (научный руководитель

имеющих аналогов в мировой практике технических решений, подтвер-

Т.Р. Брахман).

жденных более чем 300 авторскими свидетельствами и патентами на

была

разработке

Полученный технологический задел лег в

изобретения.

основу дальнейших работ по разработке мето-

Родился 13 июня 1938 года. В 1961 году окончил факультет радио-

дов радиопротиводействия радиотехническим

физики и электроники Московского ордена Ленина энергетического

системам ракетного оружия «воздух–земля» и

института. С 1961 по 1976 год последовательно работал инженером,

автономным навигационным бомбардировоч-

старшим инженером, ведущим конструктором, начальником лаборатории

ным системам. Разработка аппаратуры ответчи-

Калужского научно-исследовательского радиотехнического института

ка и станции миллиметрового диапазона длин

(КНИРТИ). В 1976-1987 годах – главный инженер, в 1987-1989 годах –

волн стала начальным опытом создания широ-

начальник отделения КНИРТИ. С 1989 по 2012 год – генеральный дирек-

кодиапазонной аппаратуры помех. Под руко-

тор КНИРТИ.

водством Н.П. Емохонова в филиале активно ве-

Награжден медалью «За доблестный труд», орденом Трудового Красно-

лись работы по определению технических путей

го Знамени, орденом Почета и медалью «За особые заслуги перед Калуж-

создания комплекса, способного решать задачи

ской областью».

прикрытия наземных стационарных объектов и

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

дела и люди

большинства предприятий ОПК, когда многие

могательного имущества, включающего аппара-

из них вообще прекратили существование. Но,

туру диагностики и ремонта станций до уровня

несмотря на все трудности, возглавляемому

конструктивно-сменных единиц. Этот контракт

Евгением Сергеевичем коллективу с помощью

позволил не только сохранить предприятие, но

главного конструктора направления А.С. Ям-

и создать серьезный научно-технический за-

польского, формировавшего техническую поли-

дел, который в дальнейшем был использован

тику предприятия, удалось сохранить имевши-

при создании модификаций самолета Су-30СМ

еся компетенции в области разработки систем

для Воздушно-космических сил России. Тем са-

и комплексов РЭБ и не допустить банкротства

мым был полностью оправдан риск принятого Е.С. Качановым решения о создании принципи-

предприятия. Чтобы выжить, потребовалось изыскать но-

ально новых станций помех. Способность правильно определять пер-

вые возможности для финансирования. Наиболее эффективными из них оказались разработка

спективы

и создание новой специальной техники для за-

основанную на глубокой проработке уже до-

рубежных заказчиков в рамках системы военно-

стигнутых

технического сотрудничества с иностранными

Е.С. Качанов приобрел еще будучи инженером

государствами. Для КНИРТИ это была весьма

антенной лаборатории. При решении задачи

сложная задача, поскольку у предприятия не

оценивать

возможные

построения многолучевых антенных решеток

научно-технических

риски,

результатов,

было достаточного опыта в этой специфической

(МЛАР) он рассматривал возможность приме-

сфере деятельности. В этих условиях наглядно

нения многоканальных широкополосных быс-

проявились способности руководителей пред-

тродействующих СВЧ-переключателей. 10 лет

приятия быстро адаптироваться к новым реали-

спустя эта возможность была реализована в

ям. Они предложили инозаказчикам совместную

КНИРТИ в рамках НИР «Парус» при создании

разработку специальной техники, отвечающей

многоканального широкополосного переклю-

самым современным требованиям. При этом

чателя сантиметрового диапазона длин волн с

приходилось создавать новую технику в услови-

коммутируемой мощностью. С использованием

ях жесткого зарубежного конкурентного проти-

этого переключателя впервые в мире был со-

водействия.

здан передатчик в МЛАР (станция «Сорбция» на

Одним из наиболее удачных проектов

истребителе Су-27).

того времени был контракт на разработку и

Евгений Семенович выделялся не только не-

поставку для ВВС Индии многоцелевого са-

заурядными организаторскими способностями,

молета Су-30МКИ. Характерно, что заказчик

но и являлся высочайшим профессионалом в

не спешил принимать решения в части, каса-

своей области, способным формировать и реа-

ющейся выбора вариантов радиоэлектронно-

лизовывать на практике техническую политику

го оборудования для этого самолета, включая

предприятия с учетом самых современных тен-

средства радиоэлектронного подавления, к

денций. Примечательная деталь: в 1989 году он

которым предъявлялись самые высокие требо-

был избран директором ФГУП «КНИРТИ» реше-

вания. При этом рассматривались конкурент-

нием общего собрания трудового коллектива

ные предложения производителей из США,

предприятия и с тех пор непрерывно возглавлял

Франции и Израиля.

институт до 2012 года, пройдя процедуры пере-

Е.С. Качанов принял решение о разработке

назначений приказами министра промышлен-

для Су-30МКИ станций помех нового поколения,

ности РСФСР, Министерства промышленности

предназначенных для решения задач индивиду-

и торговли РФ и Государственной корпорации

ально-взаимной (САП 518) и эскортной защиты

«Ростех». В период его руководства в институте был

(САП 14). Переговоры с индийской стороной

длились почти два года и в 2004 году заверши-

сформирован

лись подписанием комплексного контракта на

единомышленников со здоровой внутренней

поставку ВВС Индии средств радиоэлектронно-

конкуренцией. При непосредственном участии

го подавления для самолетов Су-30МКИ, вспо-

Е.С. Качанова в образцах техники РЭБ были

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

целеустремленный

ТЕХНОЛОГИИ

коллектив

3/2019

дела и люди

разработаны и реализованы следующие новые технические средства и методы: ♦♦

♦♦

систем радиоэлектронного подавления нового поколения», общими требованиями к сис-

цифровые устройства записи и воспроизве-

теме NGJ являются: высокий аналитический

дения радиосигналов (цифровая радиоча-

потенциал;

стотная память);

прицельного по чистоте и направлению радио-

многоканальные устройства формирования

одновременного

электронного подавления (РЭП) нескольких

различных видов помех;

радиоэлектронных средств с различным ме-

многолучевые активные фазированные ан-

стоположением и адаптивного РЭП; управ-

тенные решетки и новые типы широкопо-

ления поляризацией излучаемых помеховых

лосных антенн со сниженной заметностью;

сигналов; модульность и открытая архитекту-

сверхширокополосные твердотельные уси-

ра конструкций. При непосредственном участии Е.С. Кача-

лители мощности и приемо-передающие ♦♦

возможность

модули;

нова определены и обоснованы основные пер-

мощные быстродействующие широкополос-

спективные направления разработки авиацион-

ные СВЧ-переключатели и переключатели

ной техники РЭБ:

на pin-диодах и транзисторах;

♦♦

применение многолучевых, в том числе

♦♦

прецизионные многобазовые фазопеленга-

двухполяризационных антенных решеток с

ционные устройства;

«сильными» связями с перекрытием по ча-

♦♦

многослойные печатные платы в СВЧ-ди-

стоте более двух октав, энергопотенциалом,

апазоне с использованием интегральных

превышающим десятки киловатт, возмож-

♦♦

СВЧ-микросхем;

ностью одновременного излучения по не-

высокоинтеллектуальные методы автомати-

скольким направлениям и частотам;

зированного анализа принимаемых сигна-

♦♦

лов, выбора опасных целей, создания опти♦♦

использование встроенной в фюзеляж самолета конформной активной фазирован-

мальных помех;

ной антенной решетки (АФАР) в рамках со-

системные методы защиты летательных ап-

здания так называемой «умной обшивки»;

паратов и других объектов.

♦♦

Они были успешно реализованы в созданных в АО «КНИРТИ» системах, комплексах и средствах, включая САП-518, САП-14, авиаци-

применение

монолитных

интегральных

схем на нитриде галлия в усилителях и приемо-передающих модулях АФАР; ♦♦

ведение широкополосной цифровой обра-

онный комплекс радиоэлектронного противо-

ботки радиотехнических сигналов с исполь-

действия (Л-265), систему радиоэлектронной

зованием

борьбы и радиоэлектронной разведки фронто-

интегральных схем с целью параллельной

вой и армейской авиации (Л-187А).

цифровой фильтрации принимаемых сиг-

программируемых

логических

Евгений Семенович уделял много внимания

налов полосовыми фильтрами в широкой

поиску возможных вариантов и технических

полосе частот и узкополосной фильтрации

решений для создания перспективных систем и

сигналов, наводимых на их несущие частоты

средств РЭБ, среди которых на первое место он ставил комплексы индивидуальной и групповой

мегагерцовыми фильтрами; ♦♦

защиты самолетов. Его идеи положены в основу долгосрочных прогнозов развития авиацион-

полная автоматизация и контроль процесса сборки и монтажа модулей;

♦♦

ной техники РЭБ.

применение многоразрядных приборов аналого-цифрового

Показательно, что к аналогичным техническим решениям американские разработчики

преобразования

цифровой обработки сигналов, обеспечивающих

возможность

их

широкопо-

пришли при реализации программы созда-

лосной высокочувствительной цифровой

ния системы радиоэлектронного подавления

обработки, включая высокоточную фа-

нового поколения (NGJ – Next Generation

зовременную их обработку в интересах

Jammer). Согласно положениям, изложенным в

высокоточной пеленгации, определения

документе «Анализ альтернатив при создании

характеристик принимаемого сигнала и

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

дела и люди

♦♦

выбора наиболее опасных целей в реаль-

многослойных печатных плат СВЧ было прорыв-

ном масштабе времени;

ным техническим решением.

применение технологии радиофотоники в

В настоящее время КНИРТИ является веду-

схемах управления лучами, в устройствах

щим в стране разработчиком современной тех-

запоминания и воспроизведения широкопо-

ники РЭБ во всем радиочастотном диапазоне,

лосных радиосигналов, разводки опорных и

которая многократно подтверждала свою вы-

синхронизирующих сигналов;

сокую эффективность в ходе реальных боевых

применение передовых решений в области

действий, как, например, при проведении опе-

сверхпроводимости и метаматериалов;

рации по принуждению Грузии к миру в 2008

интеграция средств РЭБ в общий радио-

году. Самолетные комплексы РЭБ индивидуаль-

электронный комплекс объекта и создание пространственно-распределенных

систем

ной и групповой защиты «Хибины», «Хибины-М»,

РЭБ с высокой степенью автономности и ин-

«Порубщик»

теллектуализации.

«Рычаг-АВ» составляют сейчас техническую

Е.С. Качанов принимал непосредственное

основу вооружения ВКС России. Успешно про-

активное участие в мероприятиях, связанных

ходит испытания аппаратурно-интегрирован-

с минимизацией себестоимости создаваемой

ный бортовой радиоэлектронный комплекс

вертолетные

комплексы

радиоэлектронной аппаратуры и внедрени-

самолета пятого поколения Су-57.

ем новых ресурсосберегающих технологий.

Опыт, накопленный при создании авиаци-

Он настойчиво и терпеливо инициировал

онной техники РЭБ, активно используется при

применение

комплексированных

аналого-

цифровых многослойных печатных плат на

разработке перспективных комплексов РЭБ наземного и морского базирования.

материалах Rogers и FR4; внедрение авто-

Входящие в производственную линейку

матизированного поверхностного монтажа

КНИРТИ многолучевые, твердотельные, актив-

цифровых и СВЧ-приборов, выполненных в

ные фазированные антенные решетки с двумер-

микрокорпусах, исключающего ручные опе-

ным управлением диаграммами направленности,

рации при изготовлении и настройке аппа-

обеспечивающие возможность одновременного

ратуры; применение цифровой сигнальной

приема любых типов радиоэлектронных сигна-

обработки и автоматического управления

лов в пределах всего рабочего сектора станций

разнесенными модулями; внедрение передо-

помех и высокоизбирательного излучения мощ-

вых технологий и международных стандар-

ных помех, не имеют аналогов в России и не

тов при проектировании изделий (включая

уступают характеристикам аналогичных изделий

их программное обеспечение).

производства ведущих зарубежных фирм.

Созданные в АО «КНИРТИ» для авиационной

Сегодня в музее института рядом с фотогра-

техники РЭБ широкополосные СВЧ-устройства

фиями заслуженных работников, посвятивших

на многослойных печатных платах подтвердили

свою жизнь делу становления и развития веду-

перспективность формирования широкой но-

щего предприятия ОПК в области техники РЭБ,

менклатуры модулей на основе глубокой интег-

представлен транспарант с крылатым выраже-

рации СВЧ-устройств со схемами управления и

нием Евгения Семеновича Качанова: «Мы не

цифровой обработки сигналов. Характерно, что

боялись быть первыми…». Это были не просто

стоимость их изготовления снизилась в 5-10 раз

слова, это был образ его жизни и деятельности!

по сравнению с аналогичными модулями, вы-

Более 57 лет он посвятил КНИРТИ. Его неис-

полненными по принципу микросборок на ос-

сякаемая энергия, вера в коллектив, искусство

нове тонкопленочной технологии. Примечатель-

взаимодействия с государственным заказчи-

но, что в тот период и в России, и за рубежом

ком и контрагентами внесли огромный вклад в

СВЧ-аппаратура создавалась на базе тонкопле-

развитие института и его превращение в градо-

ночной технологии. По большому счету приме-

образующее предприятие. Этот девиз и сейчас является отличительным

нение многофункциональных широкополосных модулей высокой степени интеграции на основе

признаком КНИРТИ.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

ОПК и Вооруженные Силы России

Панорама событий РАЗВИТИЕ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ РОССИИ Совещание с руководством Минобороны и предприятий ОПК 13 мая Уровень современных вооружений в стратегических ядерных силах достиг 82%, в Воздушно-космических силах этот показатель составил 74%, в Воздушно-десантных войсках и Военно-морском флоте превышает 60%, а в Сухопутных войсках вплотную подошел к 50%. Потенциал видов и родов войск обеспечивает решение Вооруженными силами всех поставленных задач. 2 апреля этого года утверждена Концепция развития воздушно-космической обороны Рос-

звуковое оружие будет поставлено на боевое

Посещение

сийской Федерации на период до 2030 года.

дежурство в иностранных армиях.

Владимиром Путиным

Документ учитывает изменения военно-полити-

По материалам официального сайта

ческой обстановки, совершенствование средств

Президента России, 13 мая 2019 г.

вооруженной борьбы в воздушно-космической

центра имени В.П. Чкалова

Совещание с руководством Минобороны

обороны РФ

нение. В 2018 году в рамках гособоронзаказа в та С-400 с зенитными управляемыми ракетами

На втором совещании по оборонной тема-

дальнего действия и три дивизиона «Панцирь-

тике, которое провел Владимир Путин 15 мая,

С». Эта работа должна быть продолжена и в ны-

были рассмотрены вопросы, касающиеся ави-

нешнем году.

ационной компоненты Воздушно-космических сил.

дарственные испытания новейшего комплекса

За период с 2013 по 2018 год в войска

С-350 «Витязь». Он обладает повышенной огне-

было направлено более тысячи новых и мо-

вой мощью, а также увеличенным запасом ракет,

дернизированных

что крайне важно в условиях возможного масси-

В результате свыше 65% авиапарка сегодня со-

рованного применения высокоточных средств

стоит из современных машин. Всего в составе

самолетов

вертолетов.

Военно-воздушных сил находится более 3 тыс.

Научный и производственный потенциал российского ОПК должен обеспечить запла-

летательных аппаратов. Большинство из них – это многофункциональные боевые комплексы

нированные темпы перевооружения войск на

дальней, оперативно-тактической и армейской

новейшую технику, способную эффективно про-

авиации. Их боевые возможности были проде-

тивостоять средствам воздушного нападения

монстрированы в ходе операции против терро-

вероятного противника, в том числе и гипер-

ристов в Сирии.

звуковым. Такого оружия в мире нет ни у кого,

Стоит задача и дальше активно развивать

кроме России. Но в ведущих странах мира рано

боевую авиацию, четко выдержать все намечен-

или поздно такое оружие появится. Это значит,

ные планы. В этой работе сделан акцент на раз-

что средства защиты от таких видов вооружения

работке и выпуске современных летательных

у России должны появиться раньше, чем гипер-

аппаратов, которые определят боевой потенци-

3/2019

Министерства

и предприятий ОПК 15 мая

войска поставлено четыре полковых комплек-

поражения.

летно-испытательного

АВИАЦИОННАЯ КОМПОНЕНТА ВОЗДУШНО - КОСМИЧЕСКИХ СИЛ

сфере и трансформацию взглядов на их приме-

В марте текущего года завершены госу-

Государственного

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

ОПК и Вооруженные Силы России

ОРБИТАЛЬНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ВКС РОССИИ Совещание с руководством Минобороны и предприятий ОПК 16 мая На совещании с руководством Министерства обороны и предприятий ОПК 16 мая было рассмотрено состояние и перспективы развития орбитальной составляющей Воздушно-космических сил России. В последние шесть лет проводилась большая работа по совершенствованию российской орбитальной группировки космических аппараПосещение Владимиром Путиным

ал российской военной авиации на ближайшие

тов военного и двойного назначения. Ее состав

десятилетия.

обновлен практически на 80% и увеличен в полтора раза.

Государственного летно-

На завершающем этапе государственных

испытательного центра

испытаний находятся многоцелевые истребите-

Последовательно развивается космический

имени В.П. Чкалова

ли Су-35С и Су-57. Необходимо к 2028 году пол-

эшелон системы предупреждения о ракетном

ностью перевооружить три авиационных полка

нападении. Благодаря его работе за прошед-

ВКС комплексами пятого поколения Су-57.

шие три года своевременно, что называется, «по

Министерства обороны РФ

Программой вооружений до 2027 года пла-

нормативам», зафиксированы пуски более 150

нировалось приобрести 16 таких самолетов. Но

баллистических ракет и ракет-носителей рос-

появились возможности закупить гораздо боль-

сийского и иностранного производства. Повы-

ше боевых машин этого класса. В ближайшее

сились возможности орбитальной группировки

время будет заключен контракт на комплексную

дистанционного зондирования Земли, спутни-

поставку 76 таких истребителей.

ковой связи, глобальной навигационной систе-

Президент поставил задачу за счет эффектив-

мы. Вместе с тем нельзя бесконечно эксплуати-

ной модернизации активнее наращивать боевые

ровать старые заделы, необходимо двигаться

возможности имеющихся военных самолетов и

вперед, планомерно наращивать, развивать ор-

вертолетов. В качестве примера он привел сущест-

битальную группировку космических аппаратов

венно возросшую мощь истребителя-перехватчика

военного и двойного назначения. Владимир Путин поставил наиболее важные

МиГ-31, на основе которого создан перспективный авиационный комплекс «Кинжал», оснащенный ги-

и актуальные задачи. Прежде всего, конструкторские бюро и

перзвуковой аэробаллистической ракетой. Глава государства указал на то, что нужно

ракетно-космической

отрасли

последовательно проводить обновление страте-

должны четко выполнять все задания гособо-

гических ракетоносцев Ту-95 и Ту-160, дальних

ронзаказа. Особое внимание следует обратить

бомбардировщиков Ту-22М. Все они должны

на строгое соответствие всей линейки продук-

иметь возможность нести как новейшие крыла-

ции требованиям тактико-технических заданий

тые ракеты, так и другие перспективные средст-

по разработке новейших космических систем

ва поражения.

и комплексов, в том числе по разрешающей

Парк вертолетов армейской авиации сле-

предприятия

способности аппаратуры наблюдения, срокам

дует максимально оперативно дооборудовать

активного существования аппаратов на орбите,

современными бортовыми комплексами оборо-

объемам и скорости передаваемой по каналам

ны, оснастить новейшими средствами пораже-

космической связи информации.

ния увеличенной дальности и к 2028 году поста-

Далее. Информация, которая поступает от

вить в войска 100 модернизированных боевых

космических систем и комплексов, напрямую

вертолетов Ми-28НМ.

влияет на характер вооруженной борьбы сегод-

По информации официального сайта

ня. Поэтому органы военного управления частей

Президента России, 15 мая 2019 г.

и соединений должны быть обеспечены ими в

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

ОПК и Вооруженные Силы России

требуемом объеме и соответствующего качества,

руководством Министерства обороны и пред-

прежде всего, современной и надежной спутни-

приятий оборонно-промышленного комплекса

ковой связью, навигационными и иными видами

17 мая акцент был сделан на вопросах разви-

космических данных.

тия и оснащения Воздушно-космических сил.

Министерство обороны и другие ведомст-

Отдельно рассматривался ход разработки пер-

ва должны иметь оперативную и достоверную

спективных образцов вооружения, в том числе

информацию о ракетно-космической, метео-

создаваемых на основе так называемых новых

рологической, картографической обстановке,

физических принципов. Обсуждалась работа

о состоянии и деятельности вооруженных сил

над системами лазерного оружия с использо-

иностранных государств. И наконец, важно развивать наземную ин-

ванием отечественной оптики и высокочувствительной оптоэлектроники, включая типы ору-

фраструктуру, обеспечивающую запуски косми-

жия, которые еще недавно встречались только

ческих аппаратов военного и двойного назначе-

в фантастических рассказах, – боевые лазерные

ния, включая космодром Плесецк.

комплексы тактического уровня.

Установка современных российских систем

Глава государства подчеркнул крайнюю

запуска ракет-носителей типа «Союз-2» и «Анга-

важность своевременной реализации этих про-

ра» позволила сократить типовой ряд применя-

ектов, потому что именно такие виды оружия в

емых ракет в два раза. Такая оптимизация дает

ближайшие десятилетия, практически на весь

ощутимый эффект.

XXI век, будут во многом определять боевой по-

Теперь есть перспективные средства выве-

тенциал Российской армии и флота. Также было

дения искусственных спутников на орбиту Зем-

рассмотрено продвижение межведомственной

ли, созданные на отечественной элементной

программы «Перспективная морская электро-

базе и комплектующих. Нужно, безусловно, про-

энергетика».

должать эту работу.

«Мы можем, если добьемся необходимого

По материалам официального сайта

результата, использовать все эти наработки по-

Президента России, 16 мая 2019 г.

том – и надо к этому, безусловно, стремиться, – в гражданских сферах», – сказал Владимир Путин.

С АКЦЕНТОМ НА ВОЗДУШН О - КОСМИЧЕСКИЕ СИЛЫ

ли первые практические результаты войсковой

Заключительное совещание

эксплуатации новейшей техники, включая ла-

с руководством Министерства обороны

зерное оружие «Пересвет» и авиационный ра-

и предприятий ОПК 17 мая

Наконец, участники совещания рассмотре-

кетный комплекс «Кинжал».

На заключительном совещании в серии

По материалам официального сайта

встреч Президента РФ Владимира Путина с

Президента России, 17 мая 2019 г. Ракета космического назначения в одном из монтажноиспытательных комплексов

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

ОПК и Вооруженные Силы России

ГЛАВА ГОСУДАРСТВА ПОБЛАГОДАРИЛ КОРАБЕЛОВ

гоцелевых подводных лодок и 21 надводный корабль.

В ходе рабочей поездки в Санкт-Петербург

Хочу в этой связи поблагодарить – по-

Владимир Путин посетил судостроительный

благодарить за самоотдачу, за верность про-

завод «Северная верфь»

фессии – и присутствующих здесь, и тех, кто

Глава государства принял участие в тор-

находится на других площадках: рабочих, ин-

жественной церемонии закладки на «Север-

женеров, конструкторов, которые дарят жизнь

ной верфи» двух серийных фрегатов проекта

новым кораблям, открывают им путь в море;

22350 – «Адмирал Амелько» и «Адмирал

сказать спасибо всем, кто трудится на пред-

Чичагов», предназначенных для ведения боевых

приятиях Санкт-Петербурга, Калининграда и

действий в дальней морской зоне.

Северодвинска, на других верфях нашей стра-

Президент вместе с ветераном Военно-

ны», – сказал Владимир Путин.

морского флота Героем Российской Федерации

Официальный сайт Президента России,

Всеволодом Хмыровым установили закладную

23 апреля 2019 г.

доску первого фрегата. Памятную пластину правительства Юрий Борисов, министр оборо-

ТУРЦИЯ – ПРИВЛЕКАТЕЛЬНЫЙ РЫНОК ДЛЯ СУ-57

ны Сергей Шойгу и министр промышленности и

Генеральный директор Госкорпорации «Ростех»

второго закрепили заместитель председателя

Сергей Чемезов прокомментировал

торговли Денис Мантуров.

перспективы сотрудничества с Турцией

Затем на предприятии была произведена

На заводе «Северная верфь» Владимир Путин

стыковка блоков корпуса корвета «Меркурий»

Турция – привлекательный рынок для рос-

проекта 20386, разработанного для защиты

сийского боевого самолета пятого поколения

объектов морской экономической деятельности.

Су-57Э. Если Анкара проявит интерес к закупке

В режиме телемоста Владимир Путин на-

этого самолета, мы готовы к сотрудничеству по

блюдал за церемонией закладки двух боль-

этой теме. Об этом в интервью агентству «Ана-

ших десантных кораблей «Василий Трушин» и

долу» сказал генеральный директор Госкорпо-

«Владимир Андреев» на Прибалтийском заво-

рации «Ростех» Сергей Чемезов.

де «Янтарь» в Калининграде и спуском на воду

Он отметил, что российский боевой само-

атомной подводной лодки «Белгород» на про-

лет пятого поколения обладает выдающимися

изводственном объединении «Севмаш» в Севе-

характеристиками, и это дает возможность рас-

родвинске.

сматривать в будущем экспортные перспективы.

«Посмотрите, только с 2012 года на воору-

По его словам, документы, разрешающие

Хмыров установили

жение поступило более 80 боевых кораблей и

экспорт российского истребителя пятого поко-

закладную доску фрегата

катеров, в их числе три ракетные подводные

ления Су-57, уже согласованы.

и Герой России Всеволод

«Адмирал Амелько»

лодки стратегического назначения, семь мно-

Комментируя давление США на Анкару по вопросу закупки ЗРК С-400, гендиректор Ростеха отметил, что Турция – первая страна НАТО, с которой был заключен контракт на поставку новейшей системы противовоздушной обороны. «Мы все видим, что на Турцию оказывается беспрецедентное давление, но, насколько мне известно, Анкара занимает очень прямую и последовательную позицию на реализацию всех положений контракта. Тот факт, что Турция не поддается давлению со стороны своих партнеров по альянсу, демонстрирует независимость внешней политики турецкого правительства и президента», – заявил Чемезов.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

ОПК и Вооруженные Силы России

Многофункциональный истребитель пятого поколения Су-57

Он подчеркнул, что для российской стороны

«Все испытания АПР-3М завершились, ее

очень важно развитие партнерства с Турцией

серийное производство освоено, начинаются

в области противовоздушной обороны. «Наши

поставки Министерству обороны РФ. В бли-

страны обладают необходимыми компетенция-

жайшее время также начнем продвигать эту

ми для развития технологического сотрудниче-

ракету на экспорт. АПР-3М интегрирована в

ства в данной сфере. Поэтому мы только будем

состав вооружения модернизированного про-

приветствовать желание турецкой стороны стать

тиволодочного вертолета Ка-27М», – сказал

партнером по проекту С-500».

Игорь Крылов.

Он отметил, что в Москве также готовы

По его словам, она может также применять-

поддержать стремление Турции в развитии

ся и другими современными самолетами и вер-

собственной

промышленности:

толетами морской авиации. «Поскольку эта ра-

«Если будет предложение турецкой стороны

кета представляет собой высокотехнологичное

оборонной

по локализации производства или трансферу

цифровое изделие, то применяться она может

российских технологий, мы с радостью его

тоже с других современных летательных аппа-

рассмотрим. Остальное уже дело договорен-

ратов», – сообщил гендиректор.

ностей, к которым придут стороны в ходе переговоров».

Противолодочная ракета АПР-3М является дальнейшим развитием АПР-1, АПР-2 и АПР-3,

В качестве одного из потенциальных на-

состоявших на вооружении ВМФ СССР и РФ. Эти

правлений успешного сотрудничества с Анка-

боеприпасы считаются одними из самых эф-

Экспортный вариант

рой Чемезов обозначил вертолетостроение.

фективных в мире средств противолодочной

новой авиационной

борьбы.

противолодочной ракеты

ИА Anadolu, 2 мая 2019 г.

ТАСС, 13 мая 2019 г.

АПР-3М

НАЧАЛОСЬ СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО РАКЕТЫ АПР -3М Генеральный директор ГНПП «Регион» Игорь Крылов заявил, что в ближайшее время начнут продвигать ракету на экспорт Государственное

научно-производствен-

ное предприятие (ГНПП) «Регион» запустило в серийное производство новую авиационную противолодочную ракету АПР-3М. Об этом в интервью ТАСС сообщил генеральный директор предприятия Игорь Крылов.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

ОПК и Вооруженные Силы России

РОСТЕХ ПРЕДСТАВИЛ НА HELIRUSSIA ПЕРЕДОВУЮ ПРОДУКЦИЮ ДЛЯ ВЕРТОЛЕТОСТРОЕНИЯ На ХII Международной выставке вертолетной индустрии HeliRussia-2019, которая проходила в Москве с 16 по 18 мая, Госкорпорация «Ростех» представила более 100 образцов продукции – вертолетную технику, силовые установки, бортовую электронику, системы обучения инженерно-технического персонала. В экспозиции были собраны ключевые достижения предЦеремония спуска на воду атомной подводной лодки «Белгород»

Двигатель ВК-2500ПС-02

НА « СЕВМАШЕ » СПУСТИЛИ НА ВОДУ НОСИТЕЛЬ « ПОСЕЙДОНА »

приятий Ростеха в области вертолетостроения. Одним из ключевых экспонатов стал демонстрируемый впервые турбовальный двигатель

Год спустя после первого упоминания

ВК-2500ПС-02 разработки и производства АО

в СМИ подводного беспилотника

«ОДК-Климов» (входит в ОДК). Он предназна-

На «Севмаше» спустили на воду атомную

чен для оснащения российского гражданского

подводную лодку «Белгород», которая будет

среднего транспортного вертолета Ка-32. Мо-

первым экспериментальным носителем беспи-

дернизация Ка-32 с установкой ВК-2500ПС-02

лотной системы «Посейдон».

позволит серьезно повысить эксплуатационные

«В течение двух лет подводная лодка и сами

качества машины и надежность при работе с

беспилотники «Посейдон» будут проходить

транспортировкой грузов на внешней подвеске.

совместные испытания. На рубеже 2020–2021

Среди новинок на выставке показали систе-

годов вся система планируется к принятию на

му LMS (Learning Management System) – иннова-

вооружение ВМФ России», – сообщил агентству

ционный проект холдинга «Вертолеты России»,

информированный источник.

который позволяет вести подготовку инженер-

Впервые о разработке Россией беспилотных

но-технического персонала дистанционно в ре-

подводных аппаратов, способных двигаться на

жиме онлайн. После завершения теоретического

очень большой глубине и с высокой скоростью,

курса для получения сертификата специалисту

рассказал в прошлом году Владимир Путин. По

остается освоить практическую часть и пройти

словам президента, такие беспилотники могут

тестирование в учебном центре холдинга.

нести как обычные, так и ядерные боеприпасы,

Предприятия Ростеха представили на вы-

что позволит им поражать авианосные группи-

ставке новейшее бортовое радиоэлектронное

ровки, береговые укрепления и инфраструктуру.

оборудование, обзорно-прицельные станции

РИА «Новости», 23 апреля 2019 г.

для боевых вертолетов и лазерную курсоглис-

Индикатор многофункциональный ИМ-23

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

ОПК и Вооруженные Силы России

садную систему посадки воздушных судов, пилотажно-навигационные комплексы и бортовое радиоэлектронное оборудование для вертолетов и беспилотных летательных аппаратов, линейку телефонно-микрофонных гарнитур для работы с бортовой аппаратурой и другую продукцию. Госкорпорация «Ростех», 17 мая 2019 г.

ПЕРЕХВАТ ЧИК « КАРНИВОРА » И СИСТЕМА РАЗВЕДКИ « ГЛАЗ » Компания

«Микран»

на

Международ-

ной выставке вооружения и военной техники MILEX-2019 в Минске представила ударный

Основными преимуществами электронно-

беспилотник-перехватчик «Карнивора» и инди-

лучевого принтера для печати металлическими

видуальную систему оперативной рекогносци-

порошками, разрабатываемого НПП «Торий»,

ровки «Глаз».

являются большая скорость и точность работы,

Малый ударный беспилотник «Карнивора»

низкая чувствительность к качеству порошков,

(лат. Carnivora – «плотоядные») предназначен

отсутствие необходимости во внешней высоко-

для перехвата других таких аппаратов при по-

температурной системе подогрева и создании

мощи сеткометов (сетка захватывает их и спу-

защитной атмосферы в рабочей камере. Высо-

скает на землю на парашюте), ведения разведки,

кая скорость и точность работы достигаются за

а также поражения наземных целей. Он может

счет отсутствия механических деталей в системе

стартовать с неподготовленных площадок и бар-

перемещения электронного луча. «Технология

ражировать в течение 10−15 часов. Средство оперативной тактической развед-

печати

методом

электрон-

но-лучевой плавки металлических порошков

ки «Глаз» представляет собой мини-аппарат на

позволяет изготавливать детали практически

парашюте, который запускается из ручной ра-

любой сложности, в том числе изделий разме-

кетницы. Реактивный снаряд, который поднима-

ром 0,2−0,4 мм. 3D-печать изделий с биониче-

ется на высоту до 300 м, выбрасывает аппарат с

ским дизайном в некоторых случаях позволяет

камерой высокого разрешения. Пока устройство

уменьшить их вес на 86%, чего невозможно

опускается на парашюте, камера передает изо-

добиться, используя традиционные технологии

бражение на планшет бойца. Система прошла

изготовления. Разрабатываемый 3D-принтер

экспериментальную отработку в Сирии.

потребляет меньше энергии и сокращает коли-

ТАСС, 15 мая 2019 г.

НПП « ТОРИЙ » РАЗРАБАТЫВАЕТ ПЕРВЫЙ РОССИЙСКИЙ 3D - ПРИНТЕР ДЛЯ ПЕЧАТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПОРОШКАМИ

чество отходов до минимума. Подобные станки позволят создавать для высокотехнологичных отраслей изделия, которые будут легче, прочнее и эргономичнее», – рассказал генеральный директор НПП «Торий» Дмитрий Трофимов.

предприятие

Электронно-лучевой 3D-принтер даст воз-

«Торий» разрабатывает первый российский

можность изготавливать детали реактивных

Научно-производственное

электронно-лучевой 3D-принтер для печати ме-

двигателей ракет и лопатки турбин двигателей

таллическими порошками. Новое оборудование

самолетов, индивидуальные медицинские им-

позволит изготавливать сверхпрочные изделия

планты, ювелирные изделия сложной формы,

для авиакосмической отрасли, медицины, юве-

облегченные

лирного производства, искусства, спорта и ав-

струкций, а также металлопористые термокато-

томобилестроения. Первый полнофункциональ-

ды для предприятий вакуумной СВЧ-промыш-

ный образец будет произведен в конце 2020

ленности.

элементы

архитектурных кон-

АО «НПП «Торий», 8 апреля 2019 г.

года.

3/2019

3D-принтер

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

проблемы и решения

Радиолокационные приборы для промышленных измерений От разработки до внедрения и освоения перспективных направлений химии, тепловой и атомной энергетики, резерв-

ЮРИЙ М А ЗА ЛОВ,

Эволюционные изменения, произошедшие

директор по качеству –

в последние десятилетия в наиболее значимых

ного хранения ресурсов – всех промышленных

главный метролог

для функционирования экономики государ-

объектов, имеющих в своем составе крупные

ООО предприятия

ства отраслях промышленности, потребовали

резервуарные парки.

«КОНТАКТ-1»

внедрения

на

комплексных

Условия эксплуатации приборов – уровне-

современных производствах систем

автоматизированного

меров отличаются труднореализуемыми требо-

процессами

ваниями. Среди них − наличие избыточного дав-

начальник СКБ

(АСУ ТП), сочетающих в себе высокие эффек-

ления и разрежения в резервуаре как объекте

ООО предприятия

тивность и надежность, способность обеспечить

контроля, диапазон температуры окружающей

«КОНТАКТ-1»

максимальную независимость регулирующих и

среды от –50 градусов до +60 градусов, тем-

контрольных процедур от «человеческого фак-

пература контролируемого продукта до +200

Д МИ Т РИЙ

тора». При этом особую значимость приобрела

градусов и более, наличие испарений, пенообразования, турбулентности, интенсивных ин-

ВИК ТОР ПР ОНИН,

управления

технологическими

Н А Г ОРНЫЙ,

задача создания (как одного из важнейших и

начальник отдела

определяющих элементов подобных систем)

дустриальных помех. Обязательное требование

приборов и систем

высокоточных первичных измерителей параме-

к конструкции уровнемеров, применяемых на

контроля и измерения

тров процессов, на анализе исходной информа-

опасных производствах с возможностью об-

уровня ООО предприятия «КОНТАКТ-1»

ции которых реализуются заданные алгоритмы

разования легковоспламеняемых сред в месте

функционирования АСУ ТП.

установки прибора, – наличие взрывозащиты, полностью исключающей инициацию окружа-

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ В ЗАДАЧАХ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

ющего пространства от любых электрических процессов внутри оборудования.

СОВРЕМЕННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ УРОВНЕМЕТРИИ

Среди первичных промышленных измерений в настоящее время одними из наиболее ак-

туальных в отношении информационного обес-

Показателем технического совершенства

печения АСУ ТП являются измерения уровня,

измерителей уровня является точность измере-

составляющие, по некоторым оценкам, до 30%

ний. Потребность в повышении метрологиче-

от общего числа выполняемых измерительных

ских характеристик обусловлена актуальностью

операций. Точные и надежные измерения уров-

высокоточного коммерческого резервуарного

ня − непременное условие для автоматизации

учета дорогостоящих продуктов, а также обес-

и оптимизации управления технологическими

печения полной достоверности о количестве

процессами на предприятиях нефтегазодобы-

контролируемых потенциально опасных суб-

вающего и перерабатывающего сектора, нефте-

станций.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

проблемы и решения

В последние годы в области промышлен-

радиодальномеров, имеют ряд принципиальных

ной уровнеметрии определилось основопола-

отличий от них как в своей схемотехнике, так и

гающее направление прецизионного измере-

в методах обработки сигналов. Эти обстоятель-

ния уровня, потребовавшее создания приборов

ства потребовали от разработчиков длительных

с точностью измерений порядка 1 мм и даже

теоретических и практических исследований,

лучше.

прежде чем задача создания уровнемера, от-

Традиционно массово используемые ранее для рассматриваемых измерений ультразвуко-

вечающего современным требованиям, была успешно решена.

вые, емкостные, буйковые уровнемеры из-за

При проектировании уровнемера за осно-

присущих им ограничений уже не могли отве-

ву приняли базовую схему радиодальномера

чать современным требованиям.

с непрерывным излучением и частотной моду-

Ныне всеобщее признание получил метод

ляцией, которая ранее, в 1980-е годы, доста-

радиолокационного измерения уровня как на-

точно успешно применялась в разработке, при

иболее соответствующий сложившимся направ-

участии генерального директора «КОНТАКТ-1»

лениям развития уровнеметрии: ♦♦

♦♦

Бориса Атаянца, на одном из предприятий в

возможность обеспечения прецизионных

г. Рязани первого в отечественной практике ра-

измерений;

диолокационного уровнемера сантиметрового

реализуемость бесконтактных измерений

диапазона «Луч». Опыт разработки и испытаний

уровня через свободное пространство над

этого прибора, имевшего точность измерений в

продуктом;

пределах ±20 мм, явился краеугольным камнем

практическая независимость результатов из-

при создании в начале 2000-х годов радиолока-

мерений от диэлектрической проницаемости

ционных измерителей уровня нового поколения. Локация близкорасположенного объекта в

продукта, а также от температуры и давления ♦♦

в резервуаре как объекте контроля;

сравнительно малом изолированном объеме

возможность

измерений

металлического резервуара вызывает появле-

фактически на всех видах жидких продуктов

ние в спектре обрабатываемого измеритель-

осуществления

(исключая только полностью радиопрозрач-

ного сигнала, помимо полезной составляющей

ные), в том числе и высоковязких, а также на

от поверхности контролируемого продукта, не

сыпучих веществах.

только множественных переотражений, но и

Радиолокационные (радарные) уровнеме-

таких специфических составляющих, которые

ры, сегодня массово производимые десятками

возникают из-за отражений от стенки резервуа-

зарубежных компаний и небольшим количест-

ра, от днища резервуара с частичным прохожде-

вом российских предприятий, оказались весьма

нием волны через радиопрозрачную жидкость

востребованы промышленностью. Высокая сто-

(нефтепродукты), от посторонних внутренних

имость приборов, первоначально сдерживав-

конструкций в резервуаре (смотровые лестницы,

шая их применение, благодаря стремительному

термоэлементы, трубопроводы и т.п.). При этом,

прогрессу в области микросхемотехники и по-

например при определенных уровнях продук-

явлению специализированной элементной базы

та, амплитуда составляющей от металлического

доведена до приемлемой в условиях промыш-

дна резервуара может даже превышать ампли-

ленных производств.

туду составляющей от полезного отражения.

ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ И ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ УРОВНЕМЕРОВ ОТ ТРАДИЦИОННЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ВЫСОТО - И ДАЛЬНОМЕРОВ. ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ПРИБОРОВ

необходимости применения новых схемотех-

Перечисленные

обстоятельства,

помимо

нических решений в разрабатываемых высокоточных измерителях уровня, вызвали необходимость предварительного теоретического анализа вопросов обработки измерительного

Промышленные радиолокационные уров-

сигнала при наличии мешающих отражений и

немеры, хотя и являются общетехническими

поиска путей минимизации составляющих по-

аналогами традиционных радиоальтиметров и

грешности измерений.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

проблемы и решения

Напряженная работа коллектива исследователей, разработчиков и конструкторов завершилась разработкой четырех моделей радиолокационных уровнемеров, частично объединенных универсальными конструктивными решениями, но имеющих разные метрологические характеристики и, соответственно, относящихся к различным стоимостным категориям. Такое семейство приборов открывало широкие возможности их внедрения на производствах. Фото 1. СВЧ-приемо-

Развернутые на предприятии интенсивные

В 2004 году развернуто серийное произ-

передающие модули

научные исследования по прикладным задачам

водство уровнемера БАРС341И (точность из-

радиолокационной

позволили

мерений ±2 мм), в 2005 и 2006 годах освоено

патентоспособные

производство моделей БАРС352И и БАРС351И

для радиолокационных уровнемеров

предложить

уровнеметрии

собственные

собственной разработки

технические решения для уровнемеров, их со-

(точность измерений ±1 мм) соответственно, в

предприятия

ставляющих и алгоритмов обработки сигналов,

2007 году – модели БАРС322МИ (точность из-

защищенные 25 патентами РФ. Результаты ис-

мерений ±50 мм).

следований представлены на десятках научнотехнических конференций и в опубликованных научных статьях. В сконцентрированном виде результаты работ изложены в монографии «Прецизионные системы ближней частотной радиолокации промышленного применения», изданной в 2012 году в издательстве «Радиотехника» и в ее переводе «FMCW Short Range Radar for Indusrial Applications» в США и Великобритании в 2014 году в издательстве Artech House Publishers, авторы: Борис Атаянц, Вячеслав Давыдочкин, Виктор Езерский, Валерий Паршин, Сергей Смольский. Реализация аппаратной части уровнемеров осуществлялась на основе новейшей элементной базы. В качестве рабочего был выбран сан-

Фото 2.1. Одноантенные радиолокационные

тиметровый диапазон радиоволн. На предпри-

уровнемеры (БАРС351И, БАРС341И)

ятии создали отдел СВЧ-устройств, полноценно оснащенный измерительным оборудованием. На базе отдела разработана серия надежных микрополосковых СВЧ-модулей собственной конструкции, выполненных на арсенид-галлиевых элементах и цифровых делителях частот. Для формирования высокостабильного излучаемого колебания с высоколинейной частотной модуляцией применены быстродействующие цифровые синтезаторы частот прямого синтеза и с системой фазовой автоподстройки. В алгоритме цифровой обработки использован высокопроизводительный сигнальный процессор. В основе алгоритмов заложены методы спектрального оценивания с использованием быстрого преобразования Фурье.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

Фото 2.2. Двухантенные радиолокационные уровнемеры (БАРС322МИ, БАРС352И)

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

проблемы и решения

Фото 3. Различные исполнения уровнемеров серии БАРС, отличающиеся размером и типом антенн, типоразмером монтажного фланца, направляющей системой в виде трубы-волновода, конструктивно приспособленные к различным посадочным местам на рабочих резервуарах

Основное назначение приборов БАРС351И

При разработке уровнемеров применен

и БАРС352И определялось как высокоточ-

принцип модульной конструкции, предусматри-

ное, бесконтактное, непрерывное измерение

вающий наличие блока обработки с унифициро-

жидких продуктов в резервуарах и емкостях.

ванным корпусом и набора различных антенн с

БАРС341И – измерения средней точности.

возможностью выполнения волноводного удли-

БАРС322МИ – прибор, специально спроекти-

нения перед антенной требуемой длины. Такой

рованный для измерений сыпучих продуктов, у

подход открыл возможность применения уров-

которых из-за отсутствия гладкой поверхности

немеров практически к любым конструкциям

рассыпа понятие «уровень», строго говоря, су-

имеющихся у заказчиков резервуаров. Массивная конструкция литого алюмини-

ществует весьма условно и предельно высокой точности измерений не требуется.

евого корпуса блока обработки обеспечивает

Двухантенные уровнемеры БАРС352И и

один из наиболее надежных видов взрывозащи-

БАРС322МИ явились своеобразным «ноу-хау»

ты. Прочный корпус со специальным защитным

предприятия, поскольку обладают исключи-

зазором гарантируют, что любой электрический

тельными эксплуатационными свойствами в

штатный или запредельный процесс внутри

условиях применения на подогреваемых про-

оболочки не способен вызвать воспламенение

дуктах (БАРС352И) с наличием испарений и от-

окружающей прибор потенциально опасной

ложений на антеннах (мазут, битум), а также при

среды (при эксплуатации уровнемера, напри-

измерениях сыпучих продуктов в условиях вы-

мер, на нефтепродуктах). Успешно проведенные

сокой запыленности свободного пространства

испытания на базе специализированной орга-

(БАРС322МИ). Предприятие «КОНТАКТ-1» −

низации позволили подтвердить соответствие

единственный в России производитель двухан-

конструкции приборов принципам взрывоза-

тенных радиолокационных измерителей уровня,

щиты и получить на уровнемеры сертификаты

которые востребованы в ряде отраслей про-

соответствия требованиям Технического регла-

мышленности.

мента Таможенного союза.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

проблемы и решения

В ходе проектирования приборов определилась еще одна не менее важная задача – метрологического обеспечения исследовательских, опытно-конструкторских работ и приемо-сдаточных испытаний. В этих целях была изготовлена специализированная установка УП-01. Она размещена в отдельном помещении, оборудованном как безэховая камера. В качестве имитатора полезного отражения использован широкополосный радиолокационный отражатель, установленный на тележке и передвигаемый по отъюстированному рельсовому пути, совмеРис. 1. Измерения в резервуаре – уровнемер

щенному с измерительной лентой. Исследуемый или калибруемый уровнемер неподвижно раз-

исходно измеряет

мещался на нулевой отметке пути, и результаты

расстояние R до

измерений сличались с положением отражателя.

продукта, которое затем

В УП-01 реализована величина основной

Фото 4. Волноводные исполнения уровнемера БАРС351И

пересчитывается в

погрешности в пределах ±0,3 мм, что позволи-

с целым, составным волноводами и с узлом охлаждения

показание уровня HУ

ло сертифицировать ее как эталонную установ-

блока обработки для измерения расплава свинца

через высоту монтажа

ку, пригодную для первичной и периодической

прибора относительно

поверки уровнемеров. Технические решения

немеров БАРС351И, БАРС352И, БАРС341И с

монтажного фланца

защищены патентами РФ. На установку выдано

внесением их в Государственный реестр средств

HMAX. Примеры

свидетельство об утверждении типа средств из-

измерений, что существенно расширило для

монтажа уровнемеров

мерений с внесением в Государственный реестр.

предприятия возможности поставок данной

с различными типами антенн на патрубке резервуара

Впоследствии

при

использовании

уста-

приборной продукции.

новки УП-01 были получены свидетельства об

ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УРОВНЕМЕРОВ

утверждении типа средств измерений для уров-

Успешное проведение приемочных испытаний, получение на приборы необходимых разрешительных документов, сертификатов соответствия и свидетельств об утверждении типа средств измерений открыли пути к их внедрению в гражданские отрасли промышленности. Ставка руководства предприятия на продвижение уровнемеров путем предварительной опытной эксплуатации на объектах потенциальных заказчиков и разумная ценовая политика в немалой степени способствовали уверенному и целенаправленному внедрению новой для потребителей техники. Первые поставки уровнемеров на объекты нефтедобывающей отрасли в восточных регионах страны, отличающиеся достаточно сложными климатическими и эксплуатационными условиями, дали хорошие результаты. Положительные отзывы от заказчиков, надежное функционирование уровнемеров в условиях непрерывной и длительной эксплуатации, пол-

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

проблемы и решения

ное соответствие заявленных метрологических

работка и промышленное внедрение систем АСУ

характеристик реально проверенным на объек-

ТП «Парк хранения», отвечающих всем совре-

тах – все это создало благоприятную атмосферу

менным требованиям. Измерительная часть

для работы предприятия.

системы выполняется на основе уровнемеров

Бесконтактные измерители уровня нашли

БАРС351И (или других моделей) и измерите-

применение и в химических цехах тепловых

лей температуры ТЕМП-01, данные с которых

электростанций – на резервуарах с серной

по единой линии информационной связи через

кислотой и щелочью. Антенно-волноводные си-

блок контроля и управления БУК-01 передаются

стемы, выполненные из нержавеющей стали и

на компьютер автоматизированного рабочего

фторопласта, обеспечивают высокую стойкость

места оператора. Система обеспечивает полное

конструкции прибора к воздействию паров этих

управление функционированием резервуарно-

агрессивных жидкостей внутри объема резер-

го парка хранения нефтепродуктов с визуализа-

вуара.

цией резервуарного парка на экране монитора

Важным шагом в развитии стала разработка

оператора, отображением состояния каждого

и освоение производства волноводного испол-

отдельного резервуара, вычислением количест-

нения уровнемеров. Использование в качест-

ва продукта, составлением журнала событий и

ве направляющей системы перфорированной

архивов.

трубы-волновода, в которую свободно заходит

Накопленный с годами технический опыт,

продукт, позволило производить надежные и

надежность и качество приборной продукции

точные измерения на слабоотражающих про-

позволили «КОНТАКТ-1» получить лицензии

дуктах (смазочные масла, сжиженные газы, газо-

Ростехнадзора

вый конденсат), а также в таких условиях, когда

и изготовления оборудования для ядерных уста-

наличие внутренних конструкций в резервуаре

новок атомных станций. С

делало неприемлемым применение приборов

на

получением

право

конструирования

лицензий

исполнение

разработано

с рупорной или стержневой антенной. Вместе

«атомное»

с тем волновод выполнял и функцию трубы-

уровнемеров БАРС351И, предназначенное для

радиолокационных

успокоителя, открывая возможность примене-

применения на объектах использования атом-

ния уровнемеров на резервуарах с мешалкой

ной энергии (ОИАЭ), отвечающее требованиям

или принудительным барботажем (пропусканием газа через жидкость). Применение

волноводного

Фото 5. Исполнение

исполнения

радиолокационного

уровнемера с узлом охлаждения, устанавлива-

уровнемера со

емым перед блоком обработки и обеспечиваю-

стержневой антенной

щим защиту электронных модулей от перегрева,

и полностью

позволило решить отдельные задачи специфи-

фторопластовым

ческих измерений, в частности, уровня расплава

защитным

свинца с температурой до +700°C.

покрытием деталей,

С освоением технологии покрытия деталей

контактирующих с

антенно-волноводной системы защитным слоем

атмосферой резервуара.

фторопласта удалось изготовить уровнемеры

Применение – измерение

для измерения особо агрессивных жидкостей,

уровня плавиковой

например таких, как плавиковая кислота.

(фтористоводородной)

Высокое качество выпускаемых приборов

кислоты

обеспечивается действующей на предприятии системой менеджмента качества на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2015 (ISO 9001:2015). Следующим шагом в развитии радиолокационного направления на предприятии стала раз-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

проблемы и решения

Фото 6. Технологический прогон радиолокационных уровнемеров перед поставкой потребителю – обязательная операция в процессе проверки качества приборной продукции

класса безопасности 3Н, жестким требовани-

меняется на предприятиях строительной инду-

ям по электромагнитной совместимости, сей-

стрии, электростанциях с угольным питанием,

смостойкости, стойкости к дезактивационным

горно-обогатительных фабриках, где наличие

растворам. Эксплуатация приборов показала

высокой запыленности пространства над контро-

эффективность их применения для различных

лируемыми веществами препятствует использо-

технологических измерений на АЭС и других

ванию каких-либо измерителей уровня, реали-

предприятиях атомной отрасли, в том числе

зованных на других физических принципах.

и при использовании на активных продуктах.

Радиолокационные уровнемеры серии БАРС

Наибольшее применение на ОИАЭ нашло вол-

нашли применение на сотнях российских про-

новодное исполнение уровнемера БАРС351И

мышленных предприятий различных отраслей,

с классом безопасности 3Н, обеспечивающее

а также в странах ближнего и дальнего зарубе-

возможность осуществления измерений в спе-

жья – в государствах Балтии, Казахстане, Вьет-

цифических малоразмерных аппаратах (ре-

наме, Белоруссии и Украине.

зервуарах), характерных для данной отрасли,

С увеличением поставок радиолокацион-

с наличием большого количества внутренних

ных уровнемеров специалисты предприятия,

конструкций и трубопроводов. Важно и то, что

отвечая на пожелания практикующих специа-

через соответствующее удлинение волновода и

листов КИПиА и инженеров систем автомати-

через проходку в перекрытии удается вывести

зации на объектах эксплуатации этого срав-

блок обработки такого уровнемера в так на-

нительно нового типа приборов, подготовили

зываемое «чистое помещение» с меньшим

к печати и выпустили специализированное

уровнем излучений. В настоящее время радио-

пособие «Отечественные радиолокационные

локационные уровнемеры, выпускаемые пред-

уровнемеры с частотной модуляцией. Практи-

приятием «КОНТАКТ-1», эксплуатируются на

ка промышленного применения». В издании

семи действующих АЭС и на пяти других пред-

рассмотрены многие практически значимые

приятиях атомной отрасли на территории РФ.

вопросы применения радиолокационных из-

Отдельного упоминания заслуживает мо-

мерителей уровня серии БАРС, особенности

специально

такого способа измерений, технические харак-

разработанная применительно к измерению

теристики и эксплуатационные возможности

сыпучих продуктов. Этот прибор широко при-

разных моделей приборов.

дель

уровнемера

БАРС322МИ,

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

проблемы и решения

Разработка однокристальных МЭМС гироскопов и акселерометров для систем навигации Одним из направлений развития систем

На рисунке 2 представлены мировые лиде-

ориентации, стабилизации, управления движе-

ры среди компаний, занимающихся производст-

нием и навигации малогабаритных роботизи-

вом устройств на основе МЭМС-технологий. Интегрированные в системы ориентации,

рованных средств является применение в них технологий

микроэлектромеханических

сис-

стабилизации, управления движением и на-

ИГ ОРЬ ЛЫСЕНКО, заведующий кафедрой конструирования электронных средств Института

тем (МЭМС). Спрос на устройства, созданные

вигации малогабаритных роботизированных

нанотехнологий,

по МЭМС-технологиям, связан с их основными

средств МЭМС должны обеспечивать возмож-

электроники и

ма-

ность регистрации всех параметров движения

приборостроения

лое энергопотребление, надежность, массога-

объекта и обладать малыми массой и габарит-

Южного федерального

достоинствами:

многофункциональность,

баритные характеристики и низкая стоимость.

ными размерами. Элементная база навигаци-

университета, доктор

Также важным достоинством МЭМС является

онных систем включает в себя микро- и нано-

технических наук, доцент

совместимость их технологии производства с

механические гироскопы и акселерометры для

процессами, применяемыми при производстве

измерения угловой скорости, угловых и линей-

ЕВГ ЕНИЙ Г УСЕВ,

интегральных микросхем. На сегодняшний день

ных ускорений малогабаритных роботизиро-

доцент кафедры

рынок устройств на основе МЭМС-технологий

ванных средств.

нанотехнологий и

составляет порядка $16 млрд при среднегодо-

На рисунке 3 показан прогноз развития

вом темпе роста 15%. По прогнозам мировых

рынка микро- и наномеханических гироско-

микросистемной техники Института

аналитических агентств, к 2022 году рынок

пов и акселерометров на 2021 год. Как видно,

нанотехнологий,

МЭМС будет составлять $26 млрд (рисунок 1).

средняя цена микромеханического гироскопа

электроники и приборостроения Южного федерального университета, кандидат технических наук

Рис. 1. Прогноз развития рынка МЭМС на 2017-2022 годы в млрд долл. США

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

проблемы и решения

ОЛЕГ А Г ЕЕВ, профессор кафедры нанотехнологий и микросистемной техники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета, доктор технических наук, членкорреспондент РАН, заслуженный работник Рис. 2. Мировые производители МЭМС

высшей школы РФ Б ОРИС КОНОП ЛЕВ,

составит порядка 0,5 доллара США, а стоимость

на их основе в Научно-образовательном цен-

профессор кафедры

микроакселерометров – несколько центов. В то

тре «Нанотехнологии» Южного федерального

конструирования

же время стоимость и объем продаж шестиком-

университета (НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ)

электронных

понентных инерциальных систем на основе ми-

применяется междисциплинарный подход к ис-

кромеханических гироскопов и акселерометров

следованиям и разработкам в области микро- и

нанотехнологий,

превышают аналогичные показатели последних.

наносистем.

электроники и

Это связано с развитием МЭМС-технологий,

приборостроения

уменьшением себестоимости МЭМС-сенсоров

одноосевые

и роста числа их применений от сложных аэро-

и акселерометры. Для измерения скоростных

средств Института

Южного федерального

В настоящее время в России выпускаются микромеханические

гироскопы

космических систем до бытовых приборов. Как

параметров объекта по трем осям данные эле-

технических наук,

видно на рисунке 4, рынок инерциальных нави-

менты располагают по трем взаимно ортого-

заслуженный деятель

гационных систем для подвижных объектов со-

нальным осям, что, в свою очередь, приводит

ставит в 2022 году порядка 1,8 млрд долларов

к увеличению габаритных размеров и массы

университета, доктор

науки РФ

США со среднегодовым темпом роста в 2%.

навигационного модуля, снижению надежно-

С учетом представленных мировых тенден-

сти измерительного блока, увеличению уровня

ций развития рынка МЭМС-сенсоров и систем

внутренних шумов. За рубежом уже начато про-

Рис. 3. Прогноз развития рынка микрои наномеханических гироскопов, акселерометров и систем на их основе

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

проблемы и решения

Рис. 4. Прогноз развития рынка систем для подвижных объектов

изводство интегральных микромеханических

методы и средства их проектирования. На ряд

гироскопов и акселерометров с несколькими

устройств получены свидетельства о регистра-

осями чувствительности.

ции топологий интегральных микросхем.

Улучшить массогабаритные характеристики

На основе запатентованных решений и

инерциальных навигационных систем и обес-

использования собственной технологической

печить возможность регистрации параметров

базы в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ разрабо-

движения подвижного объекта по шести ком-

тана комплексная технология и изготовлена ли-

понентам возможно применением многоосевых

нейка микро- и наномеханических гироскопов-

микро- и наномеханических сенсоров. При этом

акселерометров и инерциальных блоков на их

конструкции таких функционально интегриро-

основе.

ванных гироскопов-акселерометров должны

Для расчета изготовленных сенсоров ис-

быть полностью интегральными, что позволит

пользовался собственный метод проектирова-

исключить операции микросборки, значительно

ния микро- и наномеханических функционально

повысить степень интеграции и микроминиа-

интегрированных гироскопов-акселерометров.

тюризации, воспроизводимости характеристик,

В соответствии с предложенным методом про-

надежности.

ектирования выполнены расчеты топологий

Потенциальными областями применения

сенсоров с учетом оригинальных конструк-

многоосевых микро- и наномеханических ги-

торско-технологических решений компоновки

роскопов-акселерометров

элементов конструкций, учета взаимовлияния

являются

инерци-

альные системы навигации, беспилотные ав-

регистрируемых линейных ускорений и угловых

томатические аппараты, автономные системы

скоростей как по осям чувствительности, так и

локального позиционирования, системы ста-

друг на друга, а также квадратурных, темпера-

билизации изображения в цифровых фотоап-

турных и технологических погрешностей. На

паратах, видеокамерах, встроенных камерах

рисунке 5 − геометрические модели разрабо-

сотовых телефонов, автомобильные системы.

танных микро- и наномеханических гироско-

Многоосевые микромеханические компоненты

пов-акселерометров. На рисунке 6 – результаты моделирования

в составе навигационной системы с GPS-приемником позволяют сохранить точность и беспре-

одномассового

рывность навигации при потере приема сигнала

ра. Отчетливо видны вынужденные колебания

микромеханического

сенсо-

инерционных масс сенсора, вызванные работой

со спутника. В рамках данного подхода в НОЦ «Нано-

электростатических приводов, а также затухаю-

технологии» ЮФУ разработан ряд многоосевых

щие колебания чувствительных элементов под

функционально интегрированных микро- и на-

действием угловых скоростей и линейных их пе-

номеханических

ремещения под действием линейных ускорений.

3/2019

гироскопов-акселерометров,

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

проблемы и решения

а)

б)

в)

Рис. 5. Геометрические модели чувствительных элементов разработанных микро- и наномеханических гироскопов-акселерометров: а) двухмассового микромеханического сенсора; б) одномассового микромеханического сенсора; в) наномеханического сенсора Рис. 6. Результаты

(в шесть раз по сравнению с гибридными ми-

моделирования

кросистемами и в два раза по сравнению с ин-

одномассового

тегральными микро- и наносистемами, а также

микромеханического

уменьшение площади на 30% по сравнению с

сенсора

интегральными микросистемами, занимаемой компонентами на кристалле). На рисунке 7 – РЭМ-изображение топологии экспериментального образца многоосевого двухмассового микромеханического гироскопаакселерометра, изготовленного в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ. На рисунке 8 − РЭМ-изображение топологии экспериментального образца многоосевого одномассового микромеханического гироскопаакселерометра, изготовленного в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ. На рисунке 9 − РЭМ-изображение фрагОсобенностями разрабатываемой в НОЦ

ментов топологии экспериментального образца

«Нанотехнологии» ЮФУ элементной базы, по

многоосевого наномеханического акселероме-

сравнению с аналогами, являются повышенные

тра, изготовленного в НОЦ «Нанотехнологии»

функциональные возможности за счет реги-

ЮФУ.

страции угловых скоростей и линейных уско-

На рисунке 10 − макеты инерциальных бло-

рений по шести компонентам одним сенсором,

ков с экспериментальными образцами многоо-

улучшенные массогабаритные характеристики

севых микромеханических гироскопов-акселе-

Рис. 7. РЭМ-изображения топологии экспериментального образца двухмассового микромеханического сенсора

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

проблемы и решения

Рис. 8. РЭМизображения топологии экспериментального образца одномассового микромеханического гироскопа-акселерометра

Рис. 9. РЭМизображения топологии экспериментального образца наномеханического акселерометра

рометров и наномеханических акселерометров

го образца цифрового преобразователя «ем-

и устройствами обработки их сигналов, изготов-

кость-частота», пригодного для изготовления

ленных в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ.

совместно с микромеханическим сенсором пол-

На рисунке 11 − топология разработанного по технологии КМОП 90 нм экспериментально-

ностью интегрального датчика угловой скорости и ускорения.

а)

б)

в)

Рис. 10. Макеты инерциальных блоков с экспериментальными образцами на основе: а) двухмассового микромеханического гироскопа-акселерометра; б) одномассового микромеханического гироскопа-акселерометра; в) наномеханического акселерометра

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

проблемы и решения

Экспериментальные образцы имеют следу-

Рис. 11. Топология преобразователя

ющие характеристики:

♦♦

напряжение питания – ±9 В;

♦♦

потребляемая мощность – не более 50 мВт.

1. Двухмассовые микромеханические гиро-

«емкость-частота»

3. Экспериментальные образцы наномеха-

скопы-акселерометры и макеты устройств обра-

нических акселерометров и макеты устройств

ботки сигналов:

обработки сигналов:

♦♦

количество осей чувствительности – 2;

♦♦

количество осей чувствительности – 2;

♦♦

диапазон измеряемых угловых скоростей –

♦♦

диапазон измеряемых ускорений – ±1g;

±500 град./с;

♦♦

чувствительность – не менее 10 нА/g;

чувствительность – 39,6 кГц/пФ на макете и

♦♦

842 кГц/фФ в интегральном исполнении при ♦♦

коэффициенте нелинейности 1,8%;

♦♦

уровень подавления перекрестных помех –

♦♦

напряжение питания – ±9 В;

не менее 50 дБ;

♦♦

потребляемая мощность – не более 30 мВт.

отношение сигнал/шум – не менее 5:1;

Применение разработанных в НОЦ «Нано-

♦♦

отношение сигнал/шум – не менее 20:1;

♦♦

напряжение питания – ±9 В;

технологии» ЮФУ интегральных многоосевых

потребляемая мощность – не более 70 мВт.

гироскопов и акселерометров позволит улуч-

♦♦

2. Одномассовые микромеханические ги-

шить массогабаритные характеристики систем,

роскопы-акселерометры с перестраиваемыми

построенных на их основе, повысить степень

осями чувствительности и макеты устройств об-

интеграции микроэлектронных и микросистем-

работки сигналов:

ных устройств, их конкурентоспособность, рас-

♦♦

количество осей чувствительности – 3;

ширить сферы их применения и провести им-

♦♦

диапазон измеряемых ускорений – ±10 g;

портозамещение.

♦♦

чувствительность – не менее 800 кГц/фФ в интегральном исполнении при коэффициенте нелинейности 1,8%;

♦♦

уровень подавления перекрестных помех – не менее 50 дБ;

♦♦

уровень подавления перекрестных помех – не менее 40 дБ;

отношение сигнал/шум – не менее 10:1;

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

Рисунки 1, 2, 3 и 4 ранее были опубликованы на официальном сайте Группы Yole Développement (фр.). [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.yole.fr.

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

векторы развития

Технологии создания и применения цифровой информации Информационное

превосходство

над

♦♦

специализированное

программное

обес-

СЕРГ ЕЙ К РУ ГЛИКОВ,

противником – один из решающих факторов

печение (СПО) подвижного навигационно-

успешных действий войск. В современных

топографического комплекса (ПНТК);

генерального директора

СПО подвижного навигационно-геодезиче-

Объединенного

ского комплекса (ПНГК);

института проблем

вооруженных

конфликтах

применением

♦♦

управляемого высокоточного оружия его значение нарастает стремительно, особенно когда

♦♦

программно-информационный

комплекс

заместитель

информатики

речь идет о ведении боевых действий на так-

(ПИК) поддержки принятия решений в части

Национальной академии

тическом уровне и контрбатарейной борьбе.

специальных задач анализа оперативно-

наук Республики

тактических свойств местности (ГИС-ВН);

Беларусь (ОИПИ НАН

В руководстве ВС США уверены, что войны в новом столетии выиграет тот, кто превзойдет

ПИК «Издание» автоматизированной подго-

Беларуси) по научной

противника в быстроте и полноте сбора данных

товки карт к изданию на основе цифровых

и инновационной

о постоянно меняющейся обстановке, упредит

карт местности (ЦКМ);

работе, доктор военных

его во всеобъемлющем и разностороннем ана-

♦♦

лизе многоплановых сведений, в выработке

программные средства подвижного поли-

наук, доцент,

графического комплекса (ППК).

член-корреспондент

обоснованных решений и постановке опти-

Академии военных наук

БАЗОВОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И КОМПЛЕКСОВ

мальных боевых задач. Среди основных видов данных, без которых невозможно управление войсками и ору-

Российской Федерации А ЛЕКС А Н Д Р

жием, важное место принадлежит цифровой

Технологии всех разрабатываемых ком-

К РЮЧКОВ,

информации о местности (ЦИМ). В нее входят

плексов и систем реализованы на основе базо-

заведующий

топографические и специальные карты, про-

вого информационного обеспечения в единой

лабораторией

странственные

планы

информационно совместимой с существующи-

картографических

сложных объектов – аэродромов, портов, баз,

ми комплексами системе получения, обработ-

систем и технологий

позиционных районов и населенных пунктов,

ки, хранения, предоставления и использования

ОИПИ НАН Беларуси

фото- и видеодокументы космической, воздуш-

сведений.

модели

местности,

ной разведки, а также дистанционного зондирования Земли. В

ОИПИ

НАН

Беларуси

на

основе

Это информационное обеспечение включает: ♦♦

базы данных ЦИМ и ЦКМ;

♦♦

систему классификации и кодирования кар-

ГИС-технологий, геоинформационных систем

тографической информации, объектов опе-

(ГИС ВН), других методов цифровой обработки изображений разработаны технологии и про-

ративно-тактической обстановки (ОТО); ♦♦

граммные средства обработки пространственных данных, поддержки принятия решений. Они

параметров ЦКМ; ♦♦

таблицы соответствия объектов ЦИМ фор-

♦♦

правила формирования пространственно-

переданы на белорусское головное предприятие ООО «Мидивисана», выпускающее подвиж-

классификатор справочно-технологических

матов F20S и SXF;

ные комплексы для Вооруженных сил и других

логических связей (ПЛС) между объектами

силовых ведомств Республики Беларусь:

ЦКМ;

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

векторы развития

♦♦ ♦♦

правила цифрового описания объектов;

объектов для прямого доступа к их описанию.

библиотеки, условные знаки, форматы пред-

Формат обеспечивает хранение ПЛС различ-

ставления цифровых данных, требования к

ного вида в семантике объектов через харак-

системе отображения электронных карт и

теристики описания ПЛС, в которой указан ин-

планов.

декс библиотеки условных знаков, их номеров

В БИО осуществляется интеллектуальная обработка разнородных данных: векторных и

для визуального представления в электронной карте (ЭК).

растровых карт, матриц высот рельефа и мест-

ОБРАБОТКА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

ности, цифровых снимков, объектов оперативно-тактической обстановки (ОТО), текстовых формализованных и неформализованных документов. Систему классификации и кодирования картографической

информации

выше комплексах определяются решаемыми

образуют

задачами и включают в свой состав три ком-

классификаторы разнородных объектов топо-

плекса технологических процессов: составле-

графических, обзорно-географических, аэро-

ние и подготовка карт к изданию, формирова-

навигационных карт, топографических планов

ние фотодокументов по данным космической

местности, городов и населенных пунктов, слож-

и воздушной съемки, в том числе беспилотны-

ных объектов, а также комплексы признаков с

ми летательными аппаратами (БЛА), и отчет-

возможными их значениями.

ных документов по результатам решения спе-

Классификатор объектов ОТО регламенти-

циальных задач.

рует создание и содержание пользовательских

Подготовка к изданию топографических и

слоев, необходимых при решении оперативно-

специальных карт осуществляется средствами

тактических задач.

ПИК «Издание» классическими методами ав-

Правила цифрового описания объектов по-

томатизированной подготовки карт к изданию

зволяют однозначно интерпретировать их ме-

в соответствии с требованиями «Руководства

трическое представление на всех этапах, вклю-

по картографическим и картоиздательским ра-

чающих определение местоположения, формы

ботам». Все элементы издательского оригинала

и ориентации. Систему условных обозначений

формируются автоматически. Встроенный ре-

образуют библиотеки условных знаков топогра-

дактор позволяет убрать неточности. При не-

фических и специальных карт, планов городов, а

обходимости цифровая модель издательского

также объектов ОТО.

оригинала конвертируется в формат postscript

Хранение и обработка ЦИМ и объектов

для выполнения отдельных видов работ в па-

ОТО установлены в формате F20S, разрабо-

кете Adobe Illustrator. ЦКМ для их подготовки к

танном в 80-х годах совместно с 29-м НИИ

изданию поступают из базы данных ЦИМ, ЦКМ

МО СССР и модифицированном для решения

и аналоговых материалов (карт, фото-, видеодо-

основных картографических и прикладных

кументов, списков геодезических пунктов), кото-

задач создания и обновления ЦКМ, в том чи-

рая в различной функциональной наполняемо-

сле по данным дистанционного зондирования

сти установлена в подвижных и стационарных

Земли, автоматизированной подготовки циф-

комплексах.

ровых карт к изданию, составления топогра-

Отработка фотодокументов по данным,

фических карт базового и производного мас-

полученным с БЛА и занесенным в базу дан-

штабов.

ных ЦИМ, проводится с помощью цифровой

Цифровая карта в формате F20S представлена четырьмя файлами (паспорта ЦКМ,

Технологии обработки и документирования пространственных данных в указанных

фотограмметрической

системы

из

состава

СПО ПНТК. Результаты также вносятся в базу

справочная информация об объектах ЦКМ,

данных ЦИМ. Цифровые фотодокументы мо-

метрики и семантики объектов). Справоч-

гут быть распечатаны либо используются

ный файл состоит из записей фиксированной

в ГИС-ПНТК для решения задач по оперативно-

длины, упорядоченных по идентификаторам

му анализу местности.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

векторы развития

Единую технологическую цепочку подвиж-

рельефа и местности, текстовых документов

ного навигационно-геодезического комплекса

(каталоги геодезических пунктов, опасных объ-

(ПНГК) образуют:

ектов и др.). Анализ выполняется в пределах но-

комплекс оперативной оптико-электронной

менклатурного листа ЦКМ или в пределах про-

разведки местности;

извольного района, состоящего из множества

♦♦

базы данных ЦКМ и результатов разведки;

разномасштабных карт.

♦♦

геоинформационная система подвижного

♦♦

Традиционный

перечень

средств

изме-

комплекса

рений, подготовки справочных материалов,

(ГИС-ПНГК), обеспечивающая решение рас-

формирования номенклатуры листов, визуа-

четных и информационных задач с исполь-

лизации карт и снимков в различных режи-

навигационно-геодезического

зованием ЭК, визуализацию результатов

мах дополнен специальным программным

разведки и собственного положения ПНГК

обеспечением анализа свойств и определения

по данным интегрированной навигацион-

типа местности по характеру рельефа, степе-

ной аппаратуры.

ни пересеченности и проходимости, условиям

Комплексная обработка разнородных дан-

маскировки и наблюдения, выбора площадок

ных осуществляется в ГИС военного назначения

в соответствии с заданными требованиями,

(ГИС-ВН) или ее модификациях ГИС-ПНТК и

определения оптимального по времени и

Рис. 1.

ГИС-ПНГК. Для решения задач по анализу опе-

расстоянию пути с учетом характеристик

Автоматизированные

ративно-тактических свойств местности в ГИС-

дорожной инфраструктуры, типов местности и

рабочие места

ВН реализована комплексная обработка ЦИМ –

ограничений, получения расширенных спра-

подвижного

цифровых векторных и растровых топографиче-

вок о местности, их корректировки, нанесения

навигационно-

ских и специальных карт, объектов ОТО, цифро-

топографического

вых снимков и фотодокументов, матриц высот

информации, составления специальных карт,

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

редактирования

оперативно-тактической

ТЕХНОЛОГИИ

комплекса

векторы развития

моделирования переноса загрязняющих и от-

♦♦

равляющих веществ при авариях и пожарах на

♦♦

числе 3D-моделей местности, и их визуа-

дорог и рек заданного класса с использовани-

лизация на экране коллективного пользо-

ем механизма ПЛС между объектами.

вания. СПО подвижного навигационногеодезического комплекса СПО ПНГК обеспечивает решение функци-

СПО подвижного навигационно-

ональных, расчетных, информационных задач

топографического комплекса

при ведении топогеодезической разведки в

СПО ПНТК предназначено для решения за-

целях подготовки и доведения до войск дан-

дач топогеодезического и навигационного обес-

ных о местности, топогеодезической подготовки

печения действий войск на оперативно-тактиче-

маршрутов выдвижения, районов применения

ском и тактическом уровнях: ♦♦

топогеодезическая обработка данных мони-

войск и оружия: ♦♦

торинга местности, проводимого с использо♦♦

♦♦

условий наблюдения

информации,

полу-

разведки местности с использованием оптико-электронных средств и интегриро-

пространственной информации и поддер-

ванного навигационно-информационного комплекса; ♦♦

точное определение собственного место-

прием, хранение, анализ, обработка полу-

положения ПНГК с использованием данных

ченной информации от различных источ-

интегрированной навигационной аппарату-

ников в интересах выявления изменений в

ры и автоматическое отображение его на

состоянии местности;

электронной карте (ЭК) местности в режиме реального времени;

оперативная корректировка ЦИМ по материалам съемки, полученным с БЛА;

♦♦

обработка

комплексный анализ, систематизация геожки процессов подготовки предложений по

♦♦

прием,

чаемой при ведении топографической

ванием БЛА;

ее применению;

моделирование, оценка

формирование пространственных, в том

химически опасных объектах, выделения сетей

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, ФУНКЦИИ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

Рис. 2. Анализ местности,

ведение баз геопространственных данных;

♦♦

создание и уточнение топогеодезической

определение координат наблюдаемых ста-

информации с учетом разведывательных

ционарных и движущихся объектов в реаль-

сведений;

ном времени;

♦♦

формирование данных на основе информации ЭК с использованием ГИС;

♦♦

формирование, ведение банка данных циф-

♦♦

подготовка и тиражирование на бумаге, маг-

ровой информации о местности; нитных, электронных, оптических носителях текстовых и графических цифровых документов о местности. ГИС-ВН – ПИК поддержки принятия решений в части решения задач анализа оперативнотактических свойств местности ГИС-ВН предназначена для решения следующего круга функциональных задач: ♦♦

оперативный анализ данных о местности на основе ЦКМ и снимков земной поверхности: формирование (уточнение) ЦКМ на указанный район с заданным объектовым составом, обработка и визуализация цифро-

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

векторы развития

вых снимков, определение типа местности по характеру рельефа, построение 3-D моделей и профилей рельефа, формирование матриц высот местности и рельефа, определение характеристик склонов, скатов, пересеченности и проходимости для техники, условий маскировки и наблюдения, расчет зон видимости, построение буферных зон, зон затоплений, поиск пространственной смежности и ближайшего соседа, расчет кратчайших расстояний, поиск областей, удовлетворяющих заданным требованиям и другие функции; ♦♦

ввод, редактирование, ведение разнородных данных оперативно-тактической обстановки на ЭК, реализующей функции создания, поддержки слоев и объектов ОТО по видам обеспечения, создания новых слож-

и Linux и обеспечивает многопользовательский

Рис. 3. Анализ

ных объектов путем группирования отдель-

режим работы.

и построение профиля

ных элементов, редактирования объектов

рельефа по направлению

Программно-информационный

ОТО, перемещения объекта и групп объектов

комплекс «Издание»

по заданному вектору и расстоянию и дру-

ПИК «Издание» разработан на основе «Ру-

гие функции; ♦♦

определение запаса топографических карт,

ководства по картографическим и картоизда-

получение расширенных справок о мест-

тельским работам», часть 1 – «Составление и

ности, составление специальных карт гео-

подготовка к изданию топографических карт». С применением ПИК «Издание» осуществ-

данных, условий проходимости, маскировки, ♦♦

♦♦

препятствий и других;

ляется:

оформление отчетных документов по ре-

♦♦

автоматизированное решение задач фор-

Рис. 4. Расчет

зультатам моделирования, выполнения спе-

мирования математической основы карт,

и визуализация зоны

циальных задач;

электронных издательских оригиналов (ИО)

затопления

подготовка графических документов по задачам управления войсками и оружием при выполнении боевых задач;

♦♦

аналитическое и информационное вычисление статистических характеристик, расстояний между заданными объектами по видимой прямой с учетом рельефа, размеров и площадей объектов, координат и абсолютных высот в произвольных точках, определение пространственных отношений объектов, поиск объектов по заданным статистическим, семантическим и метрическим ключам, получение информации по объекту, группе объектов. Часть из перечисленных выше задач показа-

на на рисунках 2–4. Комплекс выполнен в кросс-платформенном исполнении для операционных систем Windows

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

векторы развития

Рис. 5.1. Карта искусственных препятствий

топографических

Рис. 5. Специальные

Рис. 5.2. Карта проходимости маршрутов

обзорно-географиче-

♦♦

ских карт в принятых условных знаках и

карты

подписях; ♦♦

формирование расширенных справок о местности;

♦♦

решение специальных задач по ЭК (расчет

библиотек

запасов топографических карт, анализ мест-

условных знаков, справок о местности, сло-

ности, расчет оптимального маршрута и дру-

создание

редактирование

гие);

ев гипсометрической окраски, зарамочного оформления и формуляров ИО;

♦♦

формирование и ведение банка данных

редактора;

♦♦

решение учетно-операционных задач;

♦♦

получение цветных контрольных копий ИО;

♦♦

подготовка и вывод ИО и их контрольных

♦♦

ЦИМ и полиграфической продукции;

редактирование ИО с помощью встроенного

СПО ППК информационно совместимо с

копий на технические средства графического документирования; ♦♦

♦♦

подготовка к изданию топографических и специальных карт военного назначения.

аналогичными системами Российской Феде-

создание комплектов цветоделенных ИО в

рации и поддерживает классификаторы карто-

формате Postscript;

графической информации, правила цифрового

получение ИО, расчлененных по цветам из-

описания объектов и осуществляет конвертацию

дания, абриса, совмещенных ИО.

данных в формат SXF. Развитие в ОИПИ НАН Республики Бела-

Специальное программное обеспечение подвижного

обработки картографической и топогеодези-

полиграфического комплекса

ческой информации, материалов оптико-элек-

СПО ППК эксплуатируется частями навига-

тронного зондирования земной поверхности,

ционно-топографической службы Вооруженных

космической и воздушной разведки позволяет

сил Республики Беларусь в полевых условиях

создавать современные технологии и аппарат-

для решения следующих задач обеспечения

но-программные комплексы оперативной об-

войск и штабов топогеодезической информа-

работки ЦИМ с разнообразными свойствами

цией в электронном виде и на материальной

и высокими характеристиками, необходимыми в практике боевого управления. Это позволя-

основе: ♦♦

русь методов, в том числе интеллектуальных,

составление специальных карт военного

ет использовать их совместно с разнородной

назначения: путей сообщения, геодезиче-

оперативно-тактической,

ских данных, искусственных препятствий,

метеорологической и другой информацией в

участков рек, условий проходимости дру-

задачах обеспечения управления войсками

гих, два образца которых показаны на ри-

и применения автономного высокоточного

сунках 5.1. и 5.2.;

управляемого и неуправляемого оружия.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

разведывательной,

3/2019

векторы развития

Однокомпонентная оптическая система дополненной реальности авиа- и автобазирования В журнале «Фазотрон» № 1-2 (15) 2011 и

различаться на ее фоне. Сложение изображе-

А ЛЕКС А Н Д Р

№ 3 (19) 2012 авторами были рассмотрены в

ний осуществляется за счет светоделительного

БА ГД АС А Р ОВ,

ретроспективном плане тенденции развития

оптического элемента, называемого комбине-

ведущий научный

систем управления движением воздушного,

ром. Важно, чтобы комбинер обладал высо-

сотрудник

морского и наземного транспорта, комплексов

ким значением интегрального коэффициента

АО «Государственный

обеспечения безопасности и мониторинга окру-

пропускания светового потока (порядка 80%)

оптический институт

жающего пространства. В частности, проанали-

и обеспечивал наблюдение информационного

им. С.И. Вавилова»,

зированы особенности применения кабинных

изображения на фоне окружающей обстановки

кандидат технических

индикаторных систем отображения вторичной

без существенного ослабления. В то же время

наук

информации (в англоязычной литературе HUD

яркость информационного изображения долж-

или Head-up-Display, то есть дисплеев, в кото-

на быть достаточной для наблюдения.

ОЛЬГА БА ГД АС А Р ОВА,

рые смотрят с поднятой головой, не опуская

В системе HUD существует некоторая об-

взгляд на приборную панель), сформулированы

ласть в пространстве, из которой все поле зре-

Санкт-Петербургского

доцент

и систематизированы композиционные и техни-

ния канала индикации должно быть видимо при

национального

ческие требования к системам отображения и

наблюдении двумя глазами. Желательно, чтобы

исследовательского

их элементам. Определены характер и направ-

эта область имела возможно большие размеры

университета

ления развития кабинных индикаторов колли-

и была расположена вокруг комфортного поло-

информационных технологий, механики

маторного типа комплексов авионики и средств

жения глаз наблюдателя. Практически размер

автобазирования. Представлено большое коли-

области наблюдения (входного зрачка) в инди-

и оптики, кандидат

чество схемных и композиционных решений с

каторных системах комплексов авионики дости-

технических наук

использованием современных функциональных

гает величины порядка 120х90 мм2. Как показа-

узлов. Изложен ряд ключевых требований к си-

но в вышеуказанных публикациях, оптические

стемам отображения вторичной информации,

системы для ввода в поле зрения наблюдателя

в общем виде проиллюстрирована методика

рабочей информации через светоделительные

расчета оптики таких систем с применением

элементы могут строиться на базе линзовых

электронной компенсации дисторсии (искаже-

(зеркально-линзовых) элементов или же их

ния формы и размеров изображения) в случае

комбинации с голограммными элементами, в

работы с большими для таких систем угловыми

большинстве своем реализованными в системе

полями зрения (более 15°).

комбинера, что в настоящее время практически

Необходимо напомнить, что в системах ото-

превалирует в патентной литературе.

бражения вторичной информации передавае-

Следует сказать, что, как правило, оптиче-

мое наблюдателю (пилоту, водителю, оператору

ские системы HUD, работающие со светоде-

и т.п.) изображение накладывается непосредст-

лительными компонентами при значительных

венно на видимую обстановку, но должно четко

полях, относятся к классу систем с децентри-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

векторы развития

Рис. 1. Проекционный

рованными элементами, то есть систем с вне-

ной системой Professional с жестким диском и

осевым смещением линз или групп линз, закло-

пакетом услуг BMW Connected Drive составляет в

ном (разворотом) некоторых поверхностей или

российских рублях от 300 000 руб. до 400 000

линз. Кроме того, в оптических системах HUD с

руб. (в ценах 2018 г.).

большими полями зрения по определению су-

Высокая стоимость устройств определяет-

ществует наклон изображения. Это приводит к

ся дороговизной составляющих их элементов,

необходимости в ряде случаев еще и разворота

и, в первую очередь, трех децентрированных

излучающей поверхности матрицы.

зеркал с асферическими отражающими по-

Известно, что устройства отображения вто-

верхностями высокого порядка, размещенных

ричной информации, зародившись в авиации,

в пространстве внутри приборной панели. Сов-

с начала 2000-х годов реально стали устанав-

местно с лобовым стеклом, форма внутренней

ливаться на представительских автомобилях

и внешней поверхностей которого, как правило,

иностранных марок. Причем идеологически

в первом приближении является торической,

большинство устройств напоминают схемы авиа-

линзовым защитным элементом (возможно, и

базирования и так же размещаются над головой

асферическим) между пространством автоса-

или в пространстве приборной панели.

лона и внутренним пространством приборной

Как правило, простейшие системы HUD,

панели они составляют композицию оптиче-

устанавливаемые на приборной панели и имею-

ской схемы такого устройства для отображения

щие один оптический элемент, квалифицируют-

вторичного изображения. Следует отметить, что

ся как автосопутствующие товары и выполняют

форма лобовых стекол каждой отдельной мо-

в основном функцию навигатора. В то же время

дели может быть индивидуальной. Необходимо

следует, однако, признать, что стационарные

упомянуть, что, как правило, каждая компания-

устройства отображения вторичной информа-

производитель имеет свой самостоятельный ряд

ции автобазирования при меньшем количестве

форм лобовых стекол.

дисплей «Navgate

по сравнению с HUD авиабазирования элемен-

В подобных системах угловое поле зрения

HUD spx-hud01»

тов композиционно являются достаточно непро-

весьма невелико и для прямоугольного изобра-

компании «Pioneer»

стыми системами, содержащими сложные функ-

жения не превышает 4,5°х2,5° при линейном

для автомобильной

циональные узлы.

увеличении порядка 3х−4х. Видимое увеличе-

навигации с использованием смартфона

Так, согласно конфигуратору на официаль-

ние, как правило, меньше 1х. Размеры зрачко-

ном сайте автомотостроительной корпорации

вой зоны в окрестностях лица водителя доста-

BMW, стоимость HUD совместно с навигацион-

точно большие и достигают величины порядка 300х300 мм2. Поэтому трудно признать такой вариант комплектации оптимальным и экономически легкодоступным. Но, возможно, он приемлем для дорогостоящих автомобилей. В связи с этим в мире появилось большое количество простых устройств отображения вторичной информации в пределах небольших угловых полей зрения с достаточно удовлетворительным качеством изображения, в частности HUD c однокомпонентным оптическим элементом, применяемых для управления движением не только в наземном транспорте. На рисунке 1 представлено фото HUD надголовного размещения в салоне автомобиля с однокомпонентным комбинером. Одним из главных достоинств данного аппарата можно назвать его удобное крепление в салоне: ди-

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

векторы развития

сплей прикрепляется к солнцезащитному ко-

наблюдателя до его макушки порядка 130 мм,

зырьку над рулем. Компания «Pioneer» исполь-

как сказано в Квалификационных требованиях

зовала здесь DLP-проектор, который формирует

к индикаторам на лобовом стекле.

изображения высокой контрастности и цвето-

2. Комбинер со светоделительным покрыти-

вой насыщенности, создает визуальный эффект

ем не должен находиться на близком расстоя-

экрана в 30 дюймов, который расположен

нии от лица водителя. В ряде случаев его крепят

всего в трех метрах перед водителем. Дисплей

на лобовое стекло. Расстояние от комбинера до

совместим практически со всеми смартфонами,

глаз водителя (зрачковой зоны) примерно от

которые можно подключить через USB-разъем

400 мм до 600 мм. 3. В автомобиле при использовании HUD-си-

и, загрузив необходимым приложением, использовать в управлении движением автомобиля.

стемы было бы целесообразным создавать мни-

Известны и другие конструкции подобных

мое изображение в районе капота или на боль-

HUD, крепление которых производится в ином

шем расстоянии в поле зрения водителя, т.е. на

месте над головой водителя.

расстоянии от 1,5 м до 5–6 м от лица водителя

Очевидно, что в таких устройствах более нет

в зоне аккомодации его глаз в процессе движе-

оптических элементов, так как если бы их было

ния автомобиля. Однако наиболее правильным

больше и размещались бы они, например, в кор-

было бы считать эту величину порядка 6 м, по-

пусе до комбинера, то размеры корпуса были

скольку в процессе движения автомобиля имен-

бы значительны. Несмотря на большую распро-

но на это расстояние на дороге аккомодирует

страненность подобных устройств, однознач-

глаз водителя при управлении автомобилем.

ного ответа на вопросы, касающиеся их такти-

4. Разъединение формирующего изображе-

ко-технических характеристик, в литературных

ния и наблюдательного каналов производится

источниках обнаружить не удалось. Это вопросы об оптимальном соотношении углового поля и размеров зрачковой зоны, о ве-

разворотом комбинера вокруг вершины вогнутой поверхности, на которую нанесен светоделительный слой.

личине видимого увеличения при достигнутом

Следует отметить, что спектральные диа-

линейном увеличении в оптимальных эргоно-

пазоны излучения генераторов изображений

мических границах, о влиянии асферизации, о

современных HUD ограничиваются в основном

значениях параллактических искажений (раз-

зеленой или оранжевой областью с полушири-

личий проекций трехмерного пространства на

ной спектра 8−12 нм. Таким образом, полоса

сетчатку левого и правого глаза) .

пропускания комбинера теряет лишь часть цве-

Вместе с тем необходимость освещения по-

та, и изображение ландшафта видится в цвете,

ставленной темы диктуется как академическим

но только с некоторым незначительным посере-

интересом, так и потребностью производства и

нием.

внедрения устройств рассматриваемого типа во

Эти моменты обеспечивают высокие значе-

всевозможные системы управления движением

ния интегрального коэффициента отражения и

различных носителей.

пропускания световых потоков комбинером, но

Сформулированные вопросы рассмотрены

неизбежно приводят к необходимости форми-

авторами в настоящей статье путем исследова-

рования его светоделительного слоя из 25–30

ний, базирующихся на среднестатистических

и более диэлектрических покрытий. Воспользовавшись в первом приближении

условиях работы надголовного HUD наземного

формулами идеальной оптической системы, не-

базирования. Итак, исходя из эргономических соображе-

трудно определить параметры однокомпонент-

ний, элементы надголовного HUD следовало бы

ной системы, состоящей из менисковой линзы с

разместить следующим образом:

первой светоделительной поверхностью, обра-

1. Дисплей смартфона или другую излучаю-

щенной вогнутостью к наблюдателю и излучаю-

щую площадку расположить выше глаз водите-

щему дисплею. Радиус второй, преломляющей

ля по центру системы примерно на 200–300 мм

поверхности комбинера для обеспечения афо-

при среднестатистическом расстоянии от глаз

кальности системы в проходящем ходе свето-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

векторы развития

вых лучей, как правило, ненамного должен отли-

бражения дисплея, принятое в качестве одного

чаться от значения радиуса первой поверхности

из коррекционных параметров, будет меняться

комбинера. Поэтому на предварительном этапе

в процессе коррекции. Находясь в границах

расчета его можно не принимать во внимание.

допуска на это расстояние (порядка ±0,5 м), не-

Предварительные значения фокусного рас-

обходимо придерживаться принятого соответ-

стояния fʹ и радиуса R светоделительной по-

ствия между величинами s, sʹ, β, y и yʹ и z , где

верхности при выбранных расстояниях от ком-

z – расстояние от зрачковой зоны до комбинера.

бинера до излучающей площадки s = −500 мм и

Примем,

что

размеры

прямоугольного

от комбинера до мнимого изображения объекта,

комбинера не должны превышать величин

воспроизводимого на излучающей площадке

190х80 мм2, что по диагонали будет соответ-

sʹ=5000 мм, будут определяться выражениями:

ствовать 206 мм. Увеличивать размеры комбинера нецелесообразно, поскольку возрастание габаритов системы негативно скажется на ее

R = 2fʹ

весе и эргономичности. Вес комбинера такого

и будут равны fʹ = -555,55 мм, R = -1111,11 мм.

размера, выполненного из органического ма-

Полагая в системе формат экрана генера-

териала, будет незначительным и не отяготит

тора изображения (либо дисплея смартфона)

конструкцию.

или

Запомним, что все лучи от источника изо-

110,7х62,3 мм2 – при соотношении сторон 16:9),

бражения – смартфона или дисплея – не долж-

линейное увеличение в направлении от водите-

ны миновать комбинер.

дюймов

(127

мм

по

диагонали,

ля по ходу движения β = − sʹ/s =10 и, исходя из

Определение размеров зрачковой зоны не-

обходимо производить, исходя из следующих

формулы

соображений: ♦♦

в данной системе материальная диафрагма

где y и yʹ соответственно – размер полуди-

отсутствует, однако, если глаза наблюдателя

агонали дисплея и его мнимого изображения

перемещать в горизонтальном направлении

комбинером, величина изображения диагонали

(в направлении Х), то, начиная с некоторого

дисплея определится как 2yʹ = 1270 мм.

момента, один из глаз не будет видеть все

В процессе оптимизации оптической одно-

поле, а наблюдать только часть его; это об-

компонентной системы HUD этот размер, естественно, изменится, поскольку расстояние от

условлено размерами комбинера; ♦♦

комбинера до образованного им мнимого изо-

для того, чтобы определить максимально возможный размер зрачковой зоны при условии,

Рис. 2. Определение величины зрачковой зоны при наблюдении двумя глазами. 1− зрачковая зона, 2 – рассматриваемое изображение, 3 – комбинер

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

векторы развития

когда левый глаз перестанет наблюдать хотя

Размер линейного поля в пространстве изображения по оси Х, мм

го глаза 1 совместно с правым глазом 2 по

Предельные значения координат левого глаза по оси X, мм

горизонтали до положения 1ʹ и 2ʹ (рисунок 2).

145

Xmax

159

0.7Xmax

178

0.3Xmax

197

бы 30% от всего поля, воспользуемся воображаемым перемещением, допустим, лево-

В таблице 1 приведены данные по определению допустимых размеров зрачковой зоны в системе при заданных выше условиях. В левом столбце таблицы указаны значе-

Таблица 1. Зависимость величины зрачковой зоны от размеров линейного поля в пространстве изображений

ния координат левого глаза в горизонтальном направлении (по оси Х), которым соответству-

В зоне, охватываемой обоими глазами, бу-

ют еще видимые глазом координаты полови-

дет наблюдаться стереоскопическое изобра-

ны линейного поля в пространстве мнимого

жение. В общей сложности отсутствие стерео-

изображения, приведенные в правом столбце

скопического эффекта для периферийных зон

таблицы. В соответствии с размером бо́льшей

поля не приводит к потере информативности,

стороны дисплея, направленной вдоль оси Х

поскольку детализация видения изображения

и равной 110,7 мм, линейным увеличением

каждым глазом не теряется.

β = 10 Хmax = 554 мм.

В процессе движения транспортного сред-

Для правого глаза предельный размер зрач-

ства водителю постоянно приходится подстра-

ковой зоны будет таким же, так как система сим-

иваться к условиям комфортного наблюдения в

метрична.

пределах зрачкового пространства, ориентиру-

За величину максимально допустимой величины зрачковой зоны разумно принять то поло-

ясь на его центральную зону, но не теряя целостности наблюдаемого изображения. Достаточность размеров зрачковой зоны

жение глаз наблюдателя (левого или правого), которое соответствует моменту исчезновения

HUD автобазирования определялась величиной

стереоскопического видения.

75х40 мм2. В рассмотренном выше примере

Максимально допустимое значение зрачковой зоны по оси Х будет соответствовать

предельные размеры этой зоны намного превосходят приведенные в источнике.

крайнему положению левого (или правого при

Очевидно, для комфортного наблюдения

перемещении в противоположную сторону)

зрачковая зона может быть ограничена доста-

глаза, при котором глаз видит только половину

точной величиной 200 мм по диагонали при

наблюдаемого изображения в горизонтальном

условии сохранении в ее рамках среднестати-

направлении (левый глаз – правую, правый – ле-

стической предельной разрешающей способно-

вую), и равно 394 мм (таблица 1).

сти глаза человека в пределах 1 угловой минуты. Рис. 3. Оптическая система однокомпонентного HUD с трассировкой хода оптических лучей

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

векторы развития

В этом случае при значении размера зрачковой

ворота комбинера вокруг вершины светодели-

зоны в вертикальном направлении, равном, до-

тельной поверхности. После оптимизации обозначенные на ри-

пустим, 75 мм по вертикали, величина зрачко-

сунке параметры приняли значения:

вой зоны в горизонтальном направлении будет

s = –514 мм, sʹ = 4469 мм, z = 476 мм,

равна 185 мм, что ощутимо больше вышеприве-

α = 15°. Радиус комбинера и линейное увели-

денных значений. Сформулированные выше условия доста-

чение при этом стали равными соответственно

точны для проведения оптимизации системы

R = – 1150 мм и β = 7.78х. Размер yʹ рассматри-

однокомпонентного HUD, однако следует отме-

ваемого мнимого изображения половины диа-

тить, что перечень коррекционных параметров

гонали дисплея при данном увеличении будет

ограничен их малым количеством: фокусным

равен yʹ = 494 мм.

расстоянием (радиусом) зеркальной поверхно-

Исходя из приведенных величин, рассто-

сти, изменением расстояний s, sʹ, z, разворотом

яние от центра дисплея до центра зрачковой

комбинера и плоскости изображения вокруг оси

зоны будет равно 257 мм, а сам дисплей будет

Х, возможной асферизацией отражающей по-

находиться впереди головы водителя на расстоянии 31 мм, что не противоречит Квалификаци-

верхности. Необходимо подчеркнуть, что при выбран-

онным требованиям.

ном условии оценки качества оптической систе-

Видимое увеличение системы (Г) определя-

мы расчет ее целесообразно вести в обратном

ется как отношение тангенса угла γʹ, под кото-

ходе световых лучей (от мнимого изображения

рым наблюдатель видит изображение объекта

к зрачковой зоне), определяя расходимость лу-

при рассматривании его через оптический при-

чей εʹ в угловой мере (в минутах) по формуле

бор, к тангенсу угла γ, под которым объект может быть виден невооруженному глазу наблюдателя.

В данном случае при расстоянии от наблюдате-

где δʹ – диаметр светового пятна рассеяния в

ля до дисплея с диагональю 5ʹʹ, например, ди-

изображении точки в обратном ходе световых

сплея навигатора в кабине автомобиля, равном

лучей на объекте (дисплее генератора изобра-

величине порядка 600 мм, видимое увеличение

жений).

будет равно Г ≈ 1х. Эта величина Г обеспечивает

Величина полевого угла в пространстве изо-

выполнение условия естественного впечатле-

бражений (2ωʹ) при этом определится по фор-

ния в отличие от системы автомотостроительной

муле

корпорации BMW. В таблицах 2 и 3 представлен сравнительный анализ аберраций (отклонений от гомоцентричности световых пучков) системы в угловой

На рис. 3 представлена рассматриваемая оптическая система с трассировкой хода оп-

мере с максимальными размерами выходных

тических лучей, где 2 – мнимое изображение

зрачков 200 мм (диаметр зрачковой зоны) и 4

экрана дисплея 1 комбинером 4, наблюдаемое

мм до оптимизации и после. Величина выходно-

в пределах зрачковой зоны 3. Угол α – угол раз-

го зрачка 4 мм соответствует среднестатистиче-

Таблица 2. Сравнительный анализ аберраций системы с диаметром выходного зрачка 200 мм до оптимизации и после

Размер предмета, ориентированного по оси X (У), Мм

Аберрации системы в угловой мере до оптимизации, мин.

Аберрации системы в угловой мере после оптимизации, мин.

494

99 (101)

67 (85)

349

98 (100)

70 (84)

97 (96)

72 (72)

-349

98 (78)

70 (54)

-494мм

99 (66)

67 (37)

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

векторы развития

Таблица 3. Сравнительный анализ аберраций системы с диаметром выходного зрачка глаза 4 мм до оптимизации и после

Размер предмета, ориентированного по оси X (У), Мм

Аберрации системы в угловой мере до оптимизации, мин.

Аберрации системы в угловой мере после оптимизации, мин.

494

0,88 (1.80)

0,72 (1.0)

349

0,87 (1.53)

0,65 (0.86)

0,86 (0.90)

0,56 (0.56)

-349

0,87 (0.96)

0,65 (0.43)

-494

0,88 (1.0)

0,72 (0.43)

скому значению диаметра зрачка человеческого

Поскольку рассматриваемое мнимое изо-

глаза в условиях умеренного освещения. Этот

бражение имеет согласно размерам генериру-

размер зрачка принят для оценки качества изо-

ющей свет матрицы прямоугольную форму, то

бражения рассматриваемой оптической систе-

составляющие аберрации в направлении Х и У

мы в процессе перемещения глаза наблюдателя

будут меньше аберраций точек поля в диаго-

в пределах зрачковой зоны.

нальном направлении. соответственно

Как видно из таблицы 3, аберрации после

размерам объекта в пространстве предметов в

оптимизации системы не превышают предель-

обратном ходе световых лучей, последователь-

ной разрешающей способности глаза. Дистор-

но ориентированного вдоль координатных осей

сия системы вследствие относительной малости

Аберрации

рассчитаны

Х и У. В скобках указаны величины при ориенти-

угла γʹ (γʹ = 11,5°) не превышает −2,6%, что явля-

ровке предмета вдоль оси У.

ется вполне приемлемым.

Из таблиц видно, что при ориентации пред-

Следует сразу отметить, что оптимизация

мета вдоль оси У значения аберраций в его

системы проводится в пределах всей зрачковой

пределах несимметричны относительно нуле-

зоны, поскольку именно так гарантирует опти-

вой величины предмета. Это обстоятельство

мальное качество изображения, в том числе и

подтверждает вывод авторов о возникновении

минимизацию параллактических искажений.

в децентрированных системах, к которым от-

Данные аберрации рассчитаны при разме-

носится и рассматриваемая в настоящей статье,

щении центра зрачка на оптической оси. Опре-

аберрации наклонного астигматизма, вызванно-

деление дисторсии проводилось при положении

го наклоном изображения вследствие разворо-

зрачка глаза в центральной и периферических

та комбинера.

точках по всей зрачковой зоне.

Следует добавить, что величина этой абер-

Реально, как отмечалось выше, положение

рации растет с увеличением угла наклона

глаз наблюдателя в пределах зрачковой зоны

комбинера, причем, как показывают расчеты,

в процессе движения носителя меняется из-за

значения угловых аберраций системы с мак-

тряски и вибраций. Проведение расчетов абер-

симальным углом α для центральных и пери-

раций системы при различных положениях

ферийных зон зрачкового пространства для

зрачка диаметром 4 мм показало, что при по-

различных точек поля многократно превыша-

зициях в периферийных частях зрачковой зоны

ют аберрации соответствующих зон при α = 0.

с координатами в направлениях Х в пределах

Это обстоятельство в условиях ограниченности

±100 мм и У в пределах ±40 мм аберрации сис-

количества коррекционных параметров, вли-

темы увеличиваются, но не превышают величи-

яющих на величину наклонного астигматиз-

ны 1,8 угловых минут. Поскольку человек авто-

ма, вызывает неизбежность ограничения угла

матически отслеживает процесс наблюдения и

разворота комбинера. При необходимости

выбирает пространство комфортного видения,

наклонный астигматизм может быть в опре-

следует полагать, что в зонах незначительного

деленной степени компенсирован разворотом

искажения качества изображения он будет на-

матрицы, генерирующей изображение.

ходиться короткое время.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

векторы развития

При рассмотрении этого явления следует

Особый интерес вызывает вопрос об асферизации светоделительной поверхности в сис-

различать следующие понятия:

темах рассматриваемого типа и об ее возмож-

♦♦

ностях и необходимости применения.

поле

зрения

(IFOV

−

Instantaneous field of view) − наименьший по

Изначально напрашивается предположение

размеру объект, который глаз видит или раз-

о возможности частичной компенсации наклонного астигматизма в системе за счет составляю-

мгновенное

личает в любой заданный момент времени; ♦♦

общее поле зрения (TFOV − Total field of

щих второго и высших порядков в форме свето-

view) − предельный размер наблюдаемого

делительной поверхности комбинера.

объекта через систему;

Однако, как видно из таблицы 4, приведен-

♦♦

бинокулярное поле зрения (BFOV − Binocular

ные в ней аберрации, найденные в соответствии

field of view) − размер предмета, видимый

с расчетами оптической системы комбинера с

двумя глазами в горизонтальном положе-

асферической светоделительной поверхностью

нии; определяет максимальную угловую

высокого порядка (до 14-го включительно), не-

величину изображения HUD, которая может

намного отличаются от значений в таблице 2.

быть видна обоими глазами одновременно.

В скобках указаны величины при ориенти-

Бинокулярный параллакс – построение объ-

ровке предмета вдоль оси У. Из содержания та-

емного зрительного образа на основе различий

блицы видно, что в оптической системе присут-

проекций трехмерного пространства на сетчат-

ствует наклонный астигматизм, неустранимый,

ку левого и правого глаза.

как и предполагалось, асферизацией светоотра-

Поэтому бинокулярный параллакс существу-

жающей поверхности комбинера. Минимизация

ет только в пределах бинокулярного поля обзора.

наклонного астигматизма в системах отображе-

Если оптическая система несовершенна в аберра-

ния вторичной информации происходит за счет

ционном плане, будут появляться некоторые угло-

усложнения композиции схемы.

вые расхождения между тем, что видят левый и

Следовательно, в данной системе добав-

правый глаза. Эти расхождения называются бино-

ление асферики 2-го порядка и выше нецеле-

кулярными ошибками, обусловленными параллак-

сообразно, так как это не приносит желаемых

сом. Ошибки параллакса определяются для сред-

результатов и делает использование такой по-

нестатистического расстояния между глазами в 64

верхности нерациональным как с технической,

мм, что является расстоянием между зрачками.

так и с экономической точек зрения.

Ошибки параллакса подразделяются на го-

Нужно отметить, что оптические системы HUD

ризонтальные и вертикальные. Горизонтальные

относятся к бинокулярным композициям, когда

ошибки возникают, как правило, в плоскости

наблюдение происходит двумя глазами одновре-

глаз. Вертикальные ошибки возникают в плоско-

менно через один оптический тракт. Как правило,

сти, перпендикулярной плоскости глаз. Ошибки,

в таких системах в пределах бинокулярного поля

вызванные бинокулярным параллаксом, для

обзора возникают искажения, вызванные биноку-

фиксированной точки поля обзора эквивалент-

лярным параллаксом, когда два глаза наблюдате-

ны угловой разнице между двумя лучами, вхо-

ля одновременно видят одно и то же изображение.

дящими в глаза и разделенными расстоянием между зрачками.

Таблица 4. Аберрации системы с асферической светоделительной поверхностью высокого порядка при размерах выходного зрачка 200 мм

Размер предмета, ориентированного по оси X (У), мм

Аберрации системы в угловой мере, мин.

Так как оптические системы HUD не совершенны, в них присутствуют остаточные некомпенсированные аберрационные погрешности. Горизонтальный параллакс в дальнейшем

494

73 (93)

349

76 (91)

79 (79)

дивергентные ошибки, приводящие к повороту

-349

76 (62)

глаз в разные стороны.

-494

73 (46)

делится на конвергентные ошибки, приводящие к тому, что приходится сводить глаза вовнутрь, и

Вертикальные параллактические ошибки, или дипвергенция, приводят к тому, что глаза

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

векторы развития

будут отклоняться по-разному относительно го-

z = 476 мм, β = 7,78х (см. расчет выше) пока-

ризонтальной плоскости глаз.

зало εʹ = 6ʹ, где Δδʹ = 9,1 мм. Это конвергенция при глазной базе наблю-

Конвергенция, дивергенция и дипвергенция описывают, как два глаза ощущают изображе-

дателя, равной 64 мм. С другой стороны, проведение аналогично-

ние, для того, чтобы символы воспринимались едиными, не расходящимися. Как правило, глаза человека не могут с лег-

го расчета для внеосевого пучка лучей в горизонтальном направлении при максимальном

костью компенсировать параллактические ди-

размере половины величины объекта, равной

вергенцию или дипвергенцию. Потому следует

431 мм, εʹ = 4.34ʹ при Δδʹ = 6,5 мм. За величи-

эти ошибки максимально минимизировать. Конвергенция ведет к тому, что кажущаяся

ну объекта принято значение изображения половины горизонтальной стороны дисплея в

глубина изображения изменяется внутри поля

прямом ходе световых лучей. Величина εʹ здесь

обзора. Глаза человека способны компенсировать

характеризует дивергенцию. Величина дипвергенции при ориентировке

ошибки конвергенции, однако это влечет за собой уменьшение точности восприятия изображения.

объекта размером 242 мм (изображение поло-

Вычисленные ошибки бинокулярного па-

вины вертикальной стороны дисплея в прямом

раллакса в HUD согласно Квалификационным

ходе световых лучей) перпендикулярно гори-

требованиям в пределах центральной части

зонтальной плоскости в угловой мере не превы-

поля обзора диаметром в границах угла в 10°

шает в пределах зоны видимости 7ʹ, что в со-

при наблюдении из опорной точки наблюде-

вокупности с приведенными выше значениями

ния должны соответствовать следующим значе-

углов укладывается в допуски.

ниям: конвергенция <6ʹ53ʹʹ (2.0 мрад); дивер-

Таким образом, при величинах искажений

генция <3ʹ26ʹʹ (1.0 мрад); дипвергенция <3ʹ26ʹʹ

параллакса для других точек поля и зрачка, не

(1.0 мрад).

превышающих приведенных выше допустимых

А в пределах всего поля обзора и при наблюдении в пределах зоны видимости HUD:

значений, рассмотренную систему можно считать комфортной при наблюдении.

конвергенция <12ʹ2ʹʹ (3.5 мрад); дивергенция

В реальных условиях измерение параллакти-

<5ʹ9ʹʹ (1.5 мрад); дипвергенция <6ʹ53ʹʹ (2.0 мрад).

ческих искажений производится путем разбиения

Отметим, что большие ошибки параллакса

поля обзора на сетку, включающую целый массив

могут оказаться неприемлемыми при наличии

точек обзора. Далее выполняются измерения в

значительных искривлений ветрового стекла.

пределах зрачковой зоны соответственно уста-

Как правило, величина параллактических искажений в оптическом приборе коллиматор-

новленной базе глаз наблюдателя значений параллактических ошибок для каждой точки сетки.

ного типа связана с достигнутым в нем уровнем

Очевидно, что такой измерительный про-

качества изображения, определяющегося пят-

цесс должен быть автоматизирован с использо-

ном размытия на сетчатке глаза наблюдателя

ванием возможностей цифровой техники.

и сопоставимого с качеством таких наблюда-

В данном исследовании впервые рассмо-

тельных приборов, как бинокли, в том числе со

трены оптимальные характеристики HUD с од-

стабилизацией изображения (перископы, даль-

нокомпонентным оптическим элементом в виде

номеры и др.). Допустимые диаметры кружков

децентрированной менисковой линзы, первая

рассеяния в этих приборах порядка 5ʹ для цен-

светоделительная поверхность которой обраще-

тра поля и менее 20ʹ − для края поля изображе-

на вогнутостью к наблюдателю и излучающему

ния в пространстве наблюдения.

дисплею. Полагаем, что на фоне широко веду-

Определение по формуле

щихся за рубежом разработок и производства

разности значений сферической аберрации

систем аналогичного назначения различной

Δδʹ в угловой мере (εʹ) в обратном ходе све-

сложности проведенное исследование будет с

товых лучей для координат выходного зрач-

интересом воспринято в академическом плане

ка в горизонтальном направлении 100 мм

и окажется полезным для желающих заняться

и 36 мм для λ = 546 нм при sʹ = 4469 мм,

созданием таких устройств.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

решение научно-практических задач

«Гранит-Электрон» и диверсификиция ЮРИЙ ПО ДОП ЛЕК ИН,

На протяжении многих десятилетий Кон-

особенно на арктическом шельфе, необхо-

достойный

димо собирать и обрабатывать информацию,

обороноспособности

получаемую радиолокационными станциями

директора по науке

нашей страны, обеспечивая военно-морской

(РЛС) различного базирования, работающими

АО «Концерн «Гранит-

флот современными высокоточными радиоэ-

в широком диапазоне частот, поступающую со

Электрон», профессор,

лектронными комплексами, создаваемыми на

спутников, кораблей и судов. Комплексиро-

первый заместитель генерального

доктор технических наук

церн вклад

«Гранит-Электрон» в

укрепление

вносит

уровне лучших достижений в отечественной и

вание и интеллектуальная обработка данных

зарубежной технике, что обеспечивает эффек-

от многочисленных средств освещения обста-

А ЛЕКСЕЙ ПО СПЕ ЛОВ,

тивное решение поставленных боевых задач в

новки требуется для выработки и принятия

управляющий директор

самых сложных условиях обстановки.

стратегических, тактических и оперативных

по развитию продукции

В Концерне на современной высокотех-

управленческих решений в целях обеспе-

гражданского и двойного

нологичной инновационной, научной и экспе-

чения безопасности мореплавания, добычи

назначения АО «Концерн

риментально-производственной базе ведутся

морских биоресурсов, выполнения научно-

«Гранит-Электрон»

активные научно-исследовательские и опыт-

исследовательских, геологоразведочных работ,

но-конструкторские работы по приоритетным

а также при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

В Л А Д ИМИР

направлениям развития науки, создания пер-

ПР О СВИРНИН,

спективных и модернизации существующих во-

Создание системы мониторинга обстанов-

начальник сектора

оружений, военной и специальной техники, ин-

ки в Арктической зоне Российской Федерации

формационно-телекоммуникационных систем.

позволит минимизировать воздействие экстре-

инновационного развития и внедрения АО «Северный пресс»

В рамках программ диверсификации и кон-

мальных геофизических процессов (естествен-

версии оборонно-промышленного комплекса

ного и искусственного происхождения) на сре-

предприятия Концерна наращивают выпуск

ду обитания человека, включая системы связи

гражданской продукции на основе отработан-

и навигации, транспортную и энергетическую

ных высококвалифицированными научными

инфраструктуры, а также обеспечит безопас-

кадрами высоких технологий, систем проек-

ность функционирования Северного морского

тирования многофункциональных комплексов

пути и других направлений движения судов. Концерн

аппаратуры.

обладает уникальным

опытом

создания аппаратуры для эксплуатации при

ПРОЕКТЫ ПО РАЗВИТИЮ АРКТИКИ

влажности, в условиях магнитных аномалий,

вления актуального оперативного мониторинга

тропосферных и ионосферных возмущений

морских, шельфовых и континентальных объек-

(северных сияний). Предприятия Концерна раз-

тов транспортной, промышленной и природной

рабатывают, изготавливают, поставляют и обслу-

инфраструктуры с упором на использование

живают береговые РЛС в различном исполне-

необслуживаемых автономных многоспектраль-

нии, автоматизированные системы управления

ных и многодиапазонных средств, объединен-

и связи, которые, в свою очередь, представля-

ных в единую информационную сеть диспетчер-

ют собой универсальные средства обработки

ских служб.

и передачи информации, интегрируемые с тех-

Для получения целостной картины информационной обстановки в отдельном районе,

экстремально низких температурах, высокой

Ведение работ в Арктике требует осущест-

ническими средствами различных диспетчерских служб.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

решение научно-практических задач

В соответствии с требованиями по безопасности мореплавания Полярного кодекса «суда должны быть оборудованы средствами получения актуальной информации, включая информацию о ледовой обстановке», и иметь на борту средства получения и отображения текущей ледовой обстановки в районе мореплавания. В АО «Равенство», входящем в Концерн «ГранитЭлектрон», разработаны соответствующие программно-аппаратные комплексы (ПАК) «Дельта» и «Льдинка», подключаемые к штатным судовым РЛС. В ПАК поступает, обрабатывается и отображается вся цифровая и/или аналоговая информация от имеющихся на борту судна радаров раз-

Рис. 1. Программно-

ных диапазонов. С учетом того, что изображение

аппаратный комплекс

льда на различных радарах существенно отлича-

«Дельта»

ется, в ПАК используется несколько специальных методов обработки данных. Благодаря этому

Следующая задача – разделение льда и

повышается качество и информативность радио-

водной поверхности и определение сплочен-

локационной информации о ледовой обстановке,

ности – отношения суммарной площади льдин

расширяется перечень и точность определения

к общей площади контролируемой зоны

ледовых характеристик, их визуализация и полу-

(рисунок 2). При детальном анализе определяется торо-

чение численных значений. Первая задача – улучшение качества ото-

систость льда – степень покрытия его поверх-

бражения ледовой информации. Ввиду того,

ности торосами всех видов, а также тенденция

что скорость перемещения льда относитель-

движения ледового массива и отдельных льдин,

но судна сравнительно невелика, то для ото-

курс и скорость их движения .

бражения можно использовать информацию,

Для наглядного представления о состоянии

накопленную в течение нескольких оборотов

ледовой обстановки формируется ее трехмер-

антенны. Это повышает контрастность ледового

ное (3D) изображение (рисунок 3). Инструментами, имеющимися в ПАК, можно

изображения и улучшает наблюдаемость мелких объектов. Поскольку это изображение не

измерить линейные размеры льдин и айсбергов:

является исходным, оно отображается в черно-

площадь, параметры движения (курс, скорость),

белой палитре.

сплоченность, торосистость – и выработать

Рис. 2. Отображение на мониторе комплекса «Дельта» сплоченности льда

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

Рис. 3. Отображение на мониторе комплекса «Дельта» торосистости льда

ТЕХНОЛОГИИ

решение научно-практических задач

рекомендации по безопасному расхождению

♦♦

с ними.

исследование научно-технических проблем создания систем, технологий и формиро-

Результаты работы предполагается исполь-

вания интегрированной сети из обслужи-

зовать при создании и эксплуатации судов и

ваемых и необслуживаемых РЛС, диспет-

морских объектов, работающих в замерзающих

черского центра для арктического шельфа,

морях Арктики и Антарктики, включая зону ар-

существенно

ктического шельфа.

прохода судов по Северному морскому пути

повышающих

безопасность

В настоящее время в Концерне выполняется

благодаря получению своевременного про-

ряд перспективных научно-исследовательских

гноза и управления в условиях высокого

и опытно-конструкторских работ по формированию научно-технического задела для созда-

риска; ♦♦

разработка судовой навигационной РЛС с

ния высокотехнологичной продукции граждан-

функциями определения ледовой обстанов-

ского и двойного назначения:

ки, что позволит расширить функциональ-

♦♦

ные возможности существующих судовых

комплексы разведки ледовой обстановки и

навигационных РЛС;

рыбных промыслов на базе беспилотного летательного аппарата (БЛА) вертолетного

♦♦

формирование

типа; на его основе станет возможной раз-

мониторинга

системы морской

оперативного поверхности

работка конкурентоспособных технологий,

арктическом шельфе, эффективное реше-

необходимых для создания с использова-

ние задачи обеспечения комплексов охра-

нием существующих и перспективных БЛА

ны и жизнеобеспечения достигается только

средств ледовой разведки, обеспечения

при комплексном использовании инфор-

рыбных промыслов, оперативного контроля,

мации от различных корабельных (актив-

Рис. 4. Дистанционный

информационной поддержки промышлен-

ных и пассивных) и внешних (наземных,

гамма-терапевтический

ного рыболовства и рационального исполь-

авиационных, космических) источников;

комплекс «Рокус-Р»

зования водных биоресурсов;

разрабатываемые средства мониторинга Арктической зоны РФ работают в едином информационном поле, обеспечивая выработку информации по целям с заданным качеством. Выполнение исследований, направленных на развитие инфраструктуры Арктической зоны Российской Федерации, позволит разработать конкурентоспособные технологии, необходимые для создания перспективных робототехнических комплексов, решающих задачи ледовой разведки, мониторинга рыбных промыслов, информационной поддержки промышленного рыболовства,

рационального

использования

водных биоресурсов, а также создания системы комплексной безопасности арктического морского судоходства.

МЕДИЦИНСКАЯ ТЕХНИКА Одно из приоритетных направлений деятельности Концерна в рамках диверсификации ОПК и реализации национального проекта «Здравоохранение» – разработка и производство

высокотехнологичной

меди-

цинской техники. АО «Равенство», входящее

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

решение научно-практических задач

Рис. 5. Антенное устройство РЛС «Океан-100»

ГРАЖДАНСКАЯ МОРСКАЯ ТЕХНИКА

в наш Концерн, представлено в мировой пятерке уникальных разработчиков дистанцион-

Примечательно, что в Концерне «Гранит-

ных гамма-терапевтических комплексов типа

Электрон» развитие технологий для граждан-

«Рокус-Р», соответствующих стандартам Все-

ской и военной морской техники традиционно

мирной

осуществлялось практически параллельно.

организации

здравоохранения

МАГАТЭ. Имея многолетний опыт создания та-

Так, в АО «Равенство» на базе высоких

кого перспективного медицинского оборудо-

технологий в области электронной техники,

вания, оно выступает его единственным про-

высокопроизводительных процессоров, средств

изводителем в России.

отображения информации создается линейка

Специальная трехмерная система плани-

РЛС «Океан» для служб управления движени-

рования лучевой терапии, реализованная в

ем судов и береговой инфраструктуры, которая

комплексе, обеспечивает точное и безопасное

стала идеальным решением для освещения

для пациента и медперсонала облучение зло-

надводной обстановки в акваториях портов,

качественных новообразований в ходе лечения

прибрежных зонах, каналах и других водных

онкозаболеваний, таких как рак легкого, горта-

пространствах.

ни, молочной железы, кишечника, шейки матки, лимфатических узлов малого таза и пищевода.

В АО «Северный пресс» создана радиолокационная станция кругового обзора для

«Рокус-Р» существенно повышает возмож-

высокоширотного применения – «ВРЛС». Реали-

ности в борьбе со злокачественными обра-

зация этого проекта связана с необходимостью

зованиями благодаря ранней диагностике и

обеспечения безопасности морских буровых

своевременному началу курса дистанционной

установок отечественным оборудованием для

лучевой терапии.

добычи нефти и других углеводородов. Устанав-

Совместно с Санкт-Петербургским поли-

ливаемая на стационарных береговых постах,

техническим университетом Петра Великого в

морских платформах, автоматических постах

АО «Северный пресс» разработан медицинский

наблюдения с дистанционным управлением,

диагностический

комплекс-

а также на морских и речных судах малого и

трансформер «Узимобиль», обеспечивающий

среднего тоннажа РЛС обеспечивает наблюде-

высокий класс медицинской ультразвуковой

ние за окружающей обстановкой, положением

ультразвуковой

диагностики в больницах, травмпунктах, а также

и перемещением радиоконтрастных объектов,

при выездах врача на дом. В нем объединены

ледовых полей, ледовых торосов в высоких

стационарный, мобильный и ручной аппараты.

широтах.

Эта полностью российская разработка с

Гражданская морская техника представлена

применением уникального модульного проек-

еще одним совместным с Санкт-Петербургским

тирования предназначена для оперативного вы-

политехническим университетом Петра Вели-

пуска аппаратуры любого класса, от среднего до

кого проектом – «Беспилотный универсальный

экспертного. Модульность позволяет гармонич-

катер». На безэкипажном катере будет исполь-

но встраивать его в другие медицинские лечеб-

зована интеллектуальная система управления,

но-оздоровительные системы для применения

обеспечивающая полностью автономное управ-

в кардиологии, нейросонографии, абдоминаль-

ление движением судна с учетом влияния внеш-

ных исследованиях, акушерстве и гинекологии,

них факторов и с минимальными отклонениями

маммологии, урологии, педиатрии, ветеринарии.

от заданной траектории движения. Эта система

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

решение научно-практических задач

может быть дополнительно внедрена на гра-

Фонда научно-технического развития предпри-

жданских судах и военных кораблях различных

ятия. Он создается по договору о творческом

классов и назначения.

сотрудничестве с Рязанским высшим воздуш-

В данном проекте специалисты Концерна

но-десантным командным ордена Суворова

и Политеха объединили знания судостроения,

дважды Краснознаменным училищем (РВВДКУ)

информационных технологий, оптики, акустики,

имени генерала армии В.Ф. Маргелова.

металлургии и методологические основы син-

Не случайно аббревиатура названия ком-

теза интеллектуальных технологий (методов не-

плекса расшифровывается как «Комплекс учеб-

четкой логики, нейронных сетей, генетических

ного десантирования, нагрузок и координа-

алгоритмов), мониторинга и диагностики состо-

ции». «Кудесник» способен создать обстановку,

яний технических средств управления безэки-

близкую по ощущениям к реальному прыжку,

пажным катером в реальном времени.

имитируя в сознании тренирующихся все фазы прыжка с парашютом.

ДРУГИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОЕКТЫ ГРАЖДАНСКОГО И ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

В используемом в тренажере шлеме виртуальной реальности формируются зрительные образы пространства и звуковое сопровождение, соответствующие картинам окружающей

Рис. 6. Общий вид тренажера «Кудесник»

На Международном военно-техническом

среды, встречным воздушным потокам и про-

Форуме «Армия-2019» Концерн впервые пред-

странственному манипулированию телом обуча-

ставляет перспективный инновационный тре-

емого десантника.

нажерный комплекс «Кудесник», спроектиро-

«Кудесник» может использоваться для под-

ванный в АО «Северный пресс» за счет средств

готовки десантников противопожарной охраны лесов, спасателей, действующих в высокогорье, спортсменов и летного состава. Для этого предстоит лишь несколько изменить программный контент в шлеме виртуальной реальности. Управление тренажерным комплексом осуществляется с рабочего места оператора. Оператор производит настройку тренажера по фигуре тренирующегося, задает вид окружающей среды для воспроизведения в шлеме виртуальной реальности и формирует сценарий воздействий, транслируемых в тренировочном прыжке. Визуальный контент полностью соответствует реальным объектам – вертолету или самолету и изображению земли с борта летательного аппарата. По команде руководителя в виртуальном пространстве и совершении двух шагов по бегущей дорожке ферма поворачивается на 90 градусов и происходит отделение парашютиста от бегущей дорожки, как от борта, и он реально запрокидывается на спину. Изображение земли в виртуальном мире вращается синхронно с поворотом рамы так, что человек воспринимает падение к земле как в положении стоя, будучи на самом деле в горизонтальном положении на спине. Включаются боковые вентиляторы интенсивного воздушного обдува. Сила встречного

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

решение научно-практических задач

потока воздуха в реальном прыжке замещается

земления в тренажере оценивается в 100-150

в тренажере силой гравитации. Руки и ноги в

рублей.

этом положении отклоняются за спину. Слышен

Такая принципиально новая технология от-

отдаляющийся шум вертолета. После рывка за

работки навыков прыжков с парашютом может

кольцо тренажер меняет положение фермы до

быть применена для подготовки личного соста-

60 градусов и при раскрытии парашюта про-

ва Вооруженных сил Российской Федерации.

исходит резкое встряхивание тренирующегося.

28 февраля – 1 марта 2019 года разработ-

Начинается пилотируемый спуск на парашюте в

чики тренажера во главе с главным конструк-

виртуальном пространстве с помощью органов

тором Владимиром Просвирниным обсудили

управления специальными стропами. Горизонт

актуальные вопросы усовершенствования тре-

событий меняет свое положение в шлеме син-

нажера «Кудесник» в ходе научно-практической

хронно с движением несущей фермы тренаже-

конференции «Проблемы развития вооружения,

ра. Приземление осуществляется с расчетной

военной и специальной техники Воздушно-

скоростью. Полотно бегущей дорожки разго-

десантных войск», состоявшейся в Рязанском

няется соответствующим образом. Боковые

гвардейском высшем воздушно-десантном учи-

вентиляторы производят обдув тренируемого

лище. В конференции приняли участие офицеры

в соответствии с его собственным движением

Управления командующего ВДВ, представители

при снижении и ветром у земли. Несущая фер-

Военно-научного комитета ВС РФ, Военно-науч-

ма поворачивается в исходное положение для

ного комитета ВДВ, профессорско-преподава-

того, чтобы парашютист выполнил приземление

тельский состав и курсанты РВВДКУ, сотрудники

и пробежку по дорожке.

предприятий ОПК и научно-исследовательских

После приземления программа может да-

институтов. Разработчики АО «Северный пресс» пред-

вать самостоятельное заключение о качестве исполненного прыжка. Программное обеспече-

ставили

участникам

конференции

теорети-

ние тренажера позволяет создавать различное

ческое обоснование алгоритмов управления

время года, суток, погодные условия и тактичес-

и воздействия на человека в тренажерном комплексе «Кудесник», алгоритмы движения

кую обстановку. Тренажер оказывает физические воздейст-

приводов, обеспечивающих наиболее точное

вия на систему чувств и восприятия человека

соответствие перемещениям в свободном про-

встречными потоками воздуха, вибрацией, зву-

странстве системы «человек-парашют» на всех

ковым давлением, вращением по крену и танга-

фазах прыжка. Система «парашют-человек», на-

жу, перемещением по бегущей дорожке, остав-

ходящаяся в воздушном потоке, состоящая из

ляя в его сознании образы всех событий как во

элементов масс, упругостей и диссипативных

время реального прыжка.

потерь, может рассматриваться как маятник,

Использующиеся в тренажерном комплек-

совершающий гармонические колебания под

се программные средства позволяют создать

действием внешних сил. На основе законов вос-

открытую систему программирования вирту-

приятия человеком окружающей среды сформу-

альных пространств с заданными свойствами.

лированы принципы формирования уровней и

Это предоставляет возможность пользователю

скоростей внешних воздействий: перемещение,

генерировать свои сценарии событий в задан-

звук, вибрация, потоки воздуха.

ной обстановке, отрабатывать действия личного

В заключение отметим, что реализация этих

состава в широком спектре нештатных и экстре-

проектов стала возможной благодаря уникаль-

мальных ситуаций, обусловленных обстановкой

ным наукоемким технологиям, производствен-

на земле и в воздухе.

ным мощностям, современному оборудованию,

Следует отметить экономическую эффек-

научным и инженерным кадрам Концерна «Гра-

тивность проекта «Кудесник». Стоимость одно-

нит-Электрон», которые позволяют создавать и

го прыжка с парашютом находится в пределах

другие перспективные образцы высокотехно-

5000-8000 рублей, а реализация ситуации сво-

логичной продукции гражданского и двойного

бодного падения, раскрытия парашюта и при-

назначения.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

решение научно-практических задач

Моделирование радиоотражений от подстилающей поверхности В Л А Д ИМИР

Для построения моделей радиоотраже-

В настоящее время появляется возможность

А Н Д РЕЕВ,

использовать геоинформационные системы, по-

ний от подстилающей поверхности также ис-

профессор кафедры

зволяющие работать с картографической инфор-

пользуется оцифрованная топографическая

радиотехнических

мацией на основе цифровых баз данных. В них

карта, но в качестве дополнительной семан-

систем Рязанского

для элементов ландшафта приводятся географи-

тической информации используются коэф-

государственного

ческие координаты и семантическая информация.

фициенты отражения при различных углах

радиотехнического

В современных системах технического зре-

облучения радиоволнами заданной частоты,

ния в различных аспектах широко используются

что позволяет оценивать эффективную пло-

университета, доктор технических наук

технологии SVS (Synthetic Vision System – систе-

щадь рассеяния участка земной поверхности

мы синтезированного видения). В них высокая

при заданных высоте и угле скольжения луча

СЕРГ ЕЙ ЮК ИН,

степень детализации рельефа позволяет осу-

зондирующей

доцент кафедры

ществлять совмещение синтезированных изо-

Общий принцип построения (формирования

электромагнитной

энергии.

радиотехнических

бражений (виртуальных моделей местности) и

по карте) необходимой для построения радио-

систем Рязанского

реальных изображений, формируемых сенсора-

отражений модели поверхности показан на

государственного

ми различных спектральных диапазонов.

рисунке 1.

радиотехнического университета, кандидат технических наук

Исходный фрагмент рельефа

Сформированный массив высот

Рис. 1. Создание модели поверхности для моделирования РЛИ

Формирование сетки рельефа

Триангуляционная аппроксимация

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

решение научно-практических задач

Моделирование радиолокационного изображения (РЛИ) основывается на комбинации лучевой и фацетной теорий отражения, модифицированных согласно принятой триангуляционной аппроксимации в пространстве K2 для синтеза ландшафта по цифровой карте местности на основе метода полигональных поверхностей (рисунок 2). Радиолокационное изображение формируется на основе цифровой карты местности как совокупность точечных фрагментов определенной яркости. При этом предусмотрено использование не только модели диаграммы направленности антенны, но и ее реальной формы посредством

сти мощности на входе приемного устройства

Рис. 2. Создание

введения массивов данных, снятых эксперимен-

РЛС.

полигональной

тально в различных сечениях. Сам процесс син-

Следует отметить, что с уменьшением шага

теза радиолокационного изображения можно

карты – d увеличивается плотность заполнения

разбить на следующие базовые этапы:

пространства карты. Увеличение плотности за-

♦♦

оценка свойств всех элементарных фраг-

полнения делает модель поверхности ближе

ментов поверхности (треугольников) и их

к реальной, то есть к непрерывной. Вместе с

сортировка по набору признаков в каждом

тем дискретный характер цифровой обработки

пространственном положении диаграммы

эхо-сигналов и их отображения на экране РЛС

направленности антенны;

в форме двумерной матрицы яркостей в коор-

выделение, в соответствии с заданным пра-

динатах «азимут-дальность» позволяет ограни-

вилом (критериями), признаков определяю-

чить требования к модели поверхности задан-

поверхности из треугольников

щей аккумуляцию энергии элементов в ка-

ным разрешением. Однако надо учитывать, что

ждом элементе разрешения и последующее

с увеличением d сильнее проявляется эффект

формирование

взаимопроникновения сегментов модели по-

Рис. 3. Пример

спектрально-дальностного

портрета радиоотражений (рисунок 3);

верхности, определяющих области теней, что

спектрально-

синтез РЛИ в заданном режиме обзора под-

порождает нечеткие границы затенений (стро-

дальностного портрета

стилающей поверхности: режим реального

боскопический эффект).

радиоотражений

На рисунке 4а представлен пример мо-

луча, режим доплеровского луча или син-

при равномерной

тезированной апертуры (с незначительным

дельной местности и положения РЛС. Приведе-

подстилающей

изменением второго шага).

ны три проекции: слева вверху – боковая, спра-

поверхности

На рисунке 3 введены следующие условные обозначения: Pпр/max(Pпр) – нормированная к своему максимальному значению мощность на входе приемника; R – наклонная дальность, Fп – частота

повторения зондирующих импульсов; f – доплеровская частота; ГЛ ДНА – главный лепесток ди-

аграммы направленности антенны. Предусмотрено использование не только модели диаграммы направленности антенны (ДНА), но и ее реальной формы посредством введения экспериментального массива данных, что позволяет более точно учитывать пространственный коэффициент направленного действия при оценивании отраженной от поверхно-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

решение научно-практических задач

ва вверху –фронтальная, справа внизу – вид сверху. На рисунке 4б показано смоделированное радиолокационное изображение местности в координатах R –наклонная дальность, α – азимут. Проявление дискретного характера цифровой топографической карты – справа с увеличением границы затенений. На рисунке 4б видны неровные края радиолокационной тени. Борьба со стробоскопическим эффектом заключается в уменьшении величины d шага карты по сравнению с элементом разрешения РЛС. Эксперименты показали, что необходимо выбирать величину d в 2–5 раз меньше, чем кольцо дальности радара. В рамках выполненной нами работы осуществлен синтез ландшафта (поверхности Земли по маршруту полета летательного аппарата) по цифровой карте местности на основе метода полигональных поверхностей. При этом в качестве многоугольников используются треугольники. То есть применяется триангуляционное описание поверхности. Топология полученной при этом сетки опи-

Рис. 4. a) Вид модельной местности в трех проекциях и позиция носителя РЛС; б) синтезированное радиолокационное изображение

сывается следующим образом: 1. Ее объектами являются вершины, ребра и треугольники, задаваемые тремя вершинами или тремя ребрами. 2. Любая вершина обладает набором координат (условных географических и/или сферических, связанных с РЛС). 3. Для любого треугольника существует не более одного другого треугольника, инцидентного для первого по фиксированному ребру.

Рис. 5. Оптическое изображение местности с заданным рельефом

Для снижения стробоскопического эффекта, вызванного большим шагом карты, предусмотрена процедура квазиразрешения. На рисунке 6 приведены результаты моделирования радиолокационного изображения местности, внешний оптический вид которой со стороны носителя РЛС представлен на рисунке 5. Цифрами на рисунках 5 и 6 обозначены четыре характерные возвышенности рельефа, которые отображены на видимом изображении (рисунок 5), на рельефной карте (рисунок 6) и на фрагменте синтезированного радиоло-

Рис. 6. Результат моделирования радиолокационного изображения

кационного изображения в режиме реально-

местности с заданным рельефом

го луча. Компьютерная программа позволяет

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

решение научно-практических задач

Фрагмент карты с отображением

Формируемое РЛИ в режиме реального луча

сектора обзора

Отображение модельного РЛИ поверх карты (в секторе обзора)

синтезировать радиолокационные изображе-

ционными изображениями. Это свидетельствует

Рис. 7. Пример

ния в различных режимах функционирования

о подобности смоделированного и реального

моделирования РЛИ

РЛС: реального луча, доплеровского обужения

изображений и показывает принципиальную

луча, селекции движущихся целей. При этом

возможность выявления новых неподвижных

учитываются эффекты неоднозначности из-

наземных объектов путем сопоставления реаль-

Рис. 8. Пример

мерения дальности и скорости. Сектор обзора

ных отражений от рельефа Земли и модельных

формирования РЛИ

показан на рельефной карте местности (рису-

портретов отражений от лоцируемой подстила-

в двух различных

нок 6) и соответствует сектору видеоизобра-

ющей поверхности.

режимах работы

жения местности на рисунке 5. На рисунке 7 показана работа функционально-программного обеспечения моделирования радиолокационного изображения по реальной карте. Для сравнения режимов реального луча и доплеровского обужения луча на рисунке 8 представлены формируемые РЛИ в соответствующих режимах работы. Созданные компьютерные средства моделирования радиоотражений от поверхности Земли используются для проведения учебных занятий при преподавании ряда радиотехнических дисциплин, в учебно-научной и научной работе со студентами, магистрантами и аспирантами Рязанского государственного радиотехнического университета. Таким образом, имеется возможность формирования радиолокационного изображения поверхности земли на основе трехмерной цифровой топографической карты местности, дополненной характеристикой рассеяния радиоволн различными видами поверхностей и объектов. Алгоритмы моделирования протестированы на различных рельефах, а результаты моделирования сопоставлены с реальными радиолока-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

информация к размышлению

Перспективные технологии радиосвязи тактического звена А ЛЕКС А Н Д Р

Развитию систем и средств связи такти-

модульных программируемых цифровых ради-

С Т ЕП А НОВ,

ческого звена управления (ТЗУ) войсками

останций (JTRS – Joint Tactical Radio System) для

старший научный

(уровень дивизия-бригада и ниже) в боевых

всех видов вооруженных сил США. В них будут

сотрудник ФГБУ

действиях и специальных операциях сегодня

использоваться SDR-технологии, новые широко-

«46 ЦНИИ»

уделяется значительное внимание и в России,

полосные сетевые протоколы связи SRW (Soldier

Министерства обороны РФ

Radio Waveform) и WNW (Wideband Networking

и за рубежом. Показательным будет сравнительный анализ текущего уровня наработок в Российской

В Л А Д ИМИР А Г ЕЙК ИН,

Федерации с техническими и технологически-

старший научный

ми решениями, которые используются в систе-

Waveform), пакетная передача сообщений по интернет-протоколу. SDR-технология

встраивае-

мах и средствах радиосвязи тактического звена

на достижения в цифровой обработке сигна-

«46 ЦНИИ»

управления (ТЗУ) сухопутных войск США, имею-

лов – DSP (digital signal processing) на основе

Министерства

щихся на вооружении и находящихся на завер-

программируемых вентильных матриц FGPA

сотрудник ФГБУ

обороны РФ

шающих стадиях разработки. В настоящее время отчетливо прослежива-

Д МИ Т РИЙ

ются два направления развития таких систем.

(field-programmable gate arrays). Операционная система SDR является коммуникационным программным обеспечением с открытой ар-

СЕМЕРУ НИН,

Первое – дальнейшее улучшение техниче-

хитектурой – SCA (Software Communications

начальник отдела

ских характеристик узкополосных и широко-

Architecture). Это позволяет SDR-устройствам

ФГБУ «46 ЦНИИ»

полосных средств радиосвязи ТЗУ на основе

обмениваться информацией друг с другом в

Министерства

традиционных технологий программируемого

зашифрованном виде. Очень важным преи-

радио SDR (Software-Defined Radio) и систе-

муществом является возможность осущест-

мы когнитивного радио CRS (Cognitive Radio

вления одной аппаратной платформой раз-

обороны РФ

ных классов радиосвязи, как современной,

Systems). Второе – внедрение новых способов, тех-

так и предыдущих поколений: SRW (Soldier

нических решений излучения и приема сверх-

Radio Waveform), WNW (Wideband Networking

широкополосных сигналов, чтобы полностью

Waveform), MUOS (Mobile User Objective

использовать потенциал сверхширокополосных

System), TTNT (Tactical Targeting Network

(СШП) систем связи в ТЗУ, существенно превос-

Technology) – рисунок 1. Из наиболее используемых в армии США

ходящих возможности широкополосных (обычных) систем по скорости передачи информации,

портативных радиостанций ТЗУ назовем радио-

скрытности работы, устойчивости к внешним

станцию AN/PRC-154 Rifleman Radio (рисунок 2).

помехам.

Ее возможности позволяют ретранслировать

По первому направлению в целях обеспече-

использует

мые компьютерные технологии и опирается

сигналы между радиостанциями

действую-

ния помехоустойчивой высокоскоростной связи

щей сети

в сетях нижнего уровня ТЗУ сухопутных войск

шлюза на станцию спутниковой связи, досту-

США предусматривается создать единое се-

па в Интернет или установления необходимо-

мейство унифицированных многодиапазонных

го внутреннего соединения в сети. В связке

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

в период времени до получения

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

Рис. 1. Схема взаимодействия в тактическом звене армии США

Технологии CRS обеспечивают способность

с AN/PRC-154 для передачи командирам подразделений оперативной тактической инфор-

получать и передавать сигналы на различных

мации и определения местоположения могут

частотах. Частными случаями подобных систем

использоваться

другие

коммуникационные

являются технологии распределенного спектра

устройства, к примеру, защищенные смартфо-

ны Nett Warrior (рисунки 2 и 3).

сирования. Средства на базе технологии CRS,

Следующим технологическим шагом после

пространственно-временного

мультиплек-

конструктивно изготовленные в виде одного

SDR является создание радиостанции с интел-

устройства, имеют расширенную функциональ-

лектуальным управлением, называемой «когни-

ность и конвергенцию отдельных оконечных

тивное радио». Она обеспечивает рациональное

устройств для приема сигналов телевидения,

использование имеющегося в распоряжении

мобильной связи и радио. «Интеллектуальное» (когнитивное) радио

радиочастотного спектра. В общем виде термин «когнитивное ра-

составляет отдельный подкласс этой технологии

дио» (Cognitive radio system, CRS) трактуется

CRS. В нем с использованием методов искус-

следующим образом: «Система когнитивного

ственного интеллекта проводятся анализ элек-

радио – радиосистема, использующая техно-

тромагнитной среды, поиск, выбор временно

логию получения знаний о среде, в том числе

или постоянно не используемых частот для ис-

о географической, в которой она фактически

пользования, что позволяет увеличить скорости

функционирует, и

и объемы передачи информации в каждый мо-

об установившихся пра-

вилах и внутреннем состоянии…». Согласно

мент текущего радиосеанса. В этом случае в базах знаний радиоустройств

полученным знаниям, она автономно динамически корректирует собственные эксплуатаци-

должны содержаться данные о состояниях си-

онные параметры и протоколы для достиже-

стемы и возможных действиях, генерируемых

ния поставленных целей, а также продолжает

с учетом накопленных знаний (информации о

обучение и накопление новых данных на ос-

состоянии, занятости, вероятности ошибок в ка-

нове получаемых результатов.

налах и т.п.). В настоящее время опытная бес-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

информация к размышлению

проводная сеть на базе «интеллектуального»

организации сетей на основе Wi-Fi каналов не

радио развертывается на тренировочной базе

обеспечивают должную защиту от помех и высо-

армии США в Форт Блис, штат Нью-Мексико, для

коточного оружия. Следствием является необхо-

создания устойчивой коммуникационной сети,

димость использования в ЕСУ ТЗ отдельных тех-

использующей все диапазоны и виды связи (го-

нических средств для вхождения в сети связи

лос, видео, тестовые сообщения, электронная

специально развертываемых базовых станций,

почта, доступ к данным). Такая система будет

что противоречит концепции связи «каждый с

автоматически разворачиваться на поле боя.

каждым».

Теоретически она способна к самостоятельному

По прогнозам головного разработчика, ка-

восстановлению нарушенных коммуникаций и

сающимся поступательного развития техноло-

обеспечению устойчивой связи в условиях ра-

гий организации связи и управления войсками,

диоэлектронного противодействия.

создание ЕСУ ТЗ второго этапа планируется за-

Головной разработчик в России – АО «Кон-

вершить к 2020 году.

церн «Созвездие» выполняет комплекс работ по

В США в рамках второго направления, ука-

созданию перспективных средств Единой си-

занного в начале статьи, созданы средства ра-

стемы управления тактического звена (ЕСУ ТЗ)

диосвязи на технологии импульсного радио, в

с упором на разработку систем и комплексов

котором информация кодируется посредством

связи, реализующих принцип сетецентризма.

временной позиционно-импульсной модуляции

Достигнутые результаты подтверждены опыт-

PPM (Pulse Position Modulation). Смещение им-

ной эксплуатацией отдельных элементов ЕСУ ТЗ

пульса относительно его «штатного» положения

в войсках, в реализации отдельных технологий

в последовательности вперед задает «0», назад –

и технологических решений в сфере связи и

«1». Один информационный бит кодируется

управления войсками. Некоторые технологии

последовательностью 150-200 импульсов на

Рис. 2. Радиостанция AN/PRC-154 Rifleman Radio

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

Рис. 3. Защищенный смартфон Nett Warrior

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

Рис. 4. Узел СШП радиосвязи DRACO

Рис. 5. UWB-приемопередатчик ORION L-диапазона

бит. Характерно что для передачи информации

ся очень малая необходимая средняя мощность

вместо непрерывного сигнала используется по-

передатчиков и, соответственно, высокая энер-

ток импульсов, а сигналы передаются короткими

гетическая скрытность работы систем связи

(20…0,1 нс) импульсами, следующими друг за

UWB. В 1997 году корпорация Time Domain (США)

другом с интервалами 2…2500 нс. К преимуществам импульсной сверхширокополосной технологии можно отнести: а) высокую скорость передачи информации;

продемонстрировала полнодуплексную связь на основе импульсной UWB-технологии с центральной частотой 1,3 ГГц на расстоянии до 16 км и скорости передачи информации 39…156 кбит/с

Из фундаментальной формулы Шеннона сле-

при средней мощности передатчика около 250

дует, что пропускная способность гауссовского

мкВт. Обнаружить, перехватить и подавить

канала связи повышается с увеличением полосы

такой распределенный по очень широкому спек-

пропускания канала и соотношения сигнал/по-

тру СШП сигнал крайне проблематично. в) отсутствие переотражений от различных

меха на входе приемного устройства. Теоретически для средств связи, построенных на основе

поверхностей,

импульсной UWB-технологии с полосой частот

сквозь стены и другие препятствия.

б) энергетическую скрытность и помехоу-

проникновения

Одно из существенных достоинств импульс-

более 1 ГГц, скорость передаваемой информации может достигать свыше 1 Гбит/с.

способность

ной СШП-технологии – отсутствие интерференции при прямом распространении сигнала с отражениями от различных объектов. Перео-

стойчивость; Помехоустойчивость импульсной СШП-тех-

тражения – бич многих связных и локационных

нологии можно оценить через понятие усиления

технологий. Из-за них затруднена связь вну-

обработки. В системах с расширением спектра

три помещений, в условиях сложного рельефа, в

усиление обработки определяется как отноше-

плотной железобетонной застройке, в других

ние ширины полосы канала к ширине полосы ин-

труднодоступных местах. В импульсной СШП-

формационного сигнала. Для систем расширения

технологии отраженный сигнал, приходящий

спектра методом прямой последовательности

в приемник с задержкой, воспринимается как

с шириной канала 5 МГц и информационным

случайная помеха, никак не воздействующая на

сигналом 10 кГц усиление составит 27 дБ (500

прямой сигнал. Благодаря широкополосности за-

раз). Такой же сигнал, передаваемый импульсным

тухание короткоимпульсного сигнала в различ-

радио с шириной полосы 2 ГГц, получит усиле-

ных труднодоступных средах достаточно мало,

ние 53 дБ (200 тыс. раз). Этим обуславливает-

так как полезный сигнал подавляется не на всем

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

информация к размышлению

диапазоне, а на некоторых его участках. Поэ-

чением дальности связи, превышающей 1 км

тому короткие импульсы легко проходят сквозь

между узлами. В 2002 году испытана и поступила на воору-

препятствия. технологии

жение армии США радиостанция ORION, пред-

импульсного радио являются радиостанции

назначенная для обеспечения связи в боевых

Практической

реализацией

DRACO и ORION, разработанные компанией

действиях рот и взводов сухопутных войск с

MultiSpectpal Solution Inc., США.

возможностью встречных перемещений на рас-

DRACO – мобильная СШП-радиостанция, в

Рис. 6. Модуль Р-440

стояниях от 1 до 60 км.

которой используются комбинация частотного

СШП-приемопередатчик ближнего дейст-

уплотнения (FDM) и множественный доступ с

вия ORION работает в диапазоне L (1…2 ГГц).

временным разделением каналов (TDMA). При-

Максимальная выходная мощность приемо-

емопередатчик построен для автоматической

передатчика – 0,8 Вт. При скорости передачи

реконфигурации каналов и маршрутизации,

пакетов 2 Мбит/с обеспечивается средняя

основанных на оценках динамических изме-

мощность 4 мВт или, по приближенному рас-

нений в окружающей среде. Рассчитанный на

чету, 8 кВт/Гц при мгновенной ширине поло-

работу в расширенном диапазоне с дальностью

сы приемопередатчика 500 МГц. С короткой

в несколько километров, DRACO поддерживает

штыревой антенной (широкополосный диполь

как защищенную передачу речевых сообщений

с коаксиальным экраном) эти устройства под-

и данных, так и незашифрованную видеопере-

твердили рабочую дальность прямой видимо-

дачу с повышенной скоростью.

сти примерно 1 км (рисунок 5).

DRACO образуют высокоскоростную мно-

При тактической связи на малых дальностях

гоканальную СШП-сеть. Дальность действия

работа системы осуществляется с использова-

двух передатчиков DRACO составляет при-

нием единственного ведущего устройства, кото-

близительно до 2 км и зависит от свойств

рое охватывает все другие ведомые устройства

местности. Конфигурация аппаратуры одного

(станции). Ведомые устройства входят в связь

узла приемопередатчика DRACO показана на

посредством ведущего устройства в звездо-

рисунке 4. Узлы DRACO поддерживают пол-

образной топологии. Если доступ к каналу га-

ную многофункциональность сети с помощью

рантирован ведущим устройством, то ведомая

как шифрованной речи или данных (12…16

станция передает речь и информационные па-

кбит/с), так и сообщений с высокими скоро-

кеты через ведущую станцию в пункт назначе-

стями от 115,2 кбит/с до 1,544 Мбит/с. В 2002

ния. Кроме связи в зонах прямой видимости

году в полевых условиях испытана сеть как

(LOS) L-диапазона приемопередатчик ORION

совокупность восьми узлов DRACO с обеспе-

дополнительно обеспечивает функционирование магистральной линии связи на дальности до 50…60 км. Для режима непрямой видимости выбран диапазон рабочих частот 30…88 МГц. При мгновенной максимальной мощности около 120 Вт обеспечивается дальность связи до 15 км по земле и свыше 110 км над поверхностью воды. При этом пропускная способность канала составила 850 кбит/с, что достаточно для одновременной передачи сжатых видеосигналов и другой информационной нагрузки. Важным

положительным

свойством

им-

пульсной UWB-технологии является возможность сочетания в одной СШП-системе функций связи, локального позиционирования и радиолокации. Корпорация Time Domain разработала модуль Р-440 (рисунок 6), который может

100

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

использоваться в режиме сетевой СШП-радио-

сверхкороткого

видеоимпульса

составляет

станции на расстоянии от 300 до 1100 метров.

1-2 нс, что позволяет иметь небольшие габари-

В него встроены функции радара с точностью

ты СШП-антенны и полосу излучения в диапазо-

определения расстояния до 2 см и отслеживания

не 200…1000 МГц, обеспечивающую дальность

текущего местоположения с точностью до 3 см

связи более 1 км. К отличительным особенностям отечествен-

(по данным сайта http://www.timedomain.com). К основным недостаткам импульсной СШПтехнологии

можно

отнести

потенциальную

ной технологии СШП-связи можно отнести: ♦♦

интерференцию с существующими радиоэлек-

структуру сигнально-кодовой конструкции канала, в которой в отличие от импульсного

тронными системами.

радио предусматривается передача одного

Неспособность современных средств ради-

информационного бита двумя-тремя мощ-

оэлектронной разведки обнаруживать СШП-сиг-

ными СШП-импульсами и с такой амплиту-

налы подтверждена в ходе проведенных в 2016

дой, чтобы в точке приема сигнал превышал

году демонстрационных испытаний российской

уровень шумов, сохраняя при этом среднюю

СШП-системы связи «Изумруд».

энергетическую плотность;

АО «ВНИИ «Вега» разработана и в апреле

♦♦

2016 года успешно испытана в шахте в Белгородской области микрозоновая система радиосвязи на базе импульсных СШП-сигналов. Она

использование интервального кодирования с кодами малой плотности и высокой энергетической эффективностью;

♦♦

применение

уникальной

беспоисковой

предназначена для построения систем внутри-

синхронизации СШП-канала, в котором им-

объектовой связи и локальных вычислительных

пульсные сигналы малой плотности (боль-

сетей со скоростью передачи информации до

шой скважности) могут практически без

40 Мб/с в труднодоступных подземных соору-

заметных потерь в помехоустойчивости при-

жениях, на временных командных пунктах, под-

ниматься некогерентно;

водных лодках, в других труднодоступных ме-

♦♦

новый способ защиты от помех путем ком-

стах, где традиционная радиосвязь невозможна.

пенсации помех с дисперсионной линией

В отечественных технологиях СШП-связи,

задержки, которая позволяет в сочетании с

превосходящих зарубежные аналоги, для сис-

пороговым обнаружителем получить макси-

тем тактической связи использованы изобрете-

мальную пропускную способность СШП-ка-

ния российских специалистов В.В. Бондаренко,

нала.

Г.А. Кыштымова. Они защищены патентами на

В 2014 году по результатам внедрения в

изобретения № 2315424 RU 6 июня 2006 г.

ТЗУ цифровой высокоэффективной системы

«Система связи с высокой скрытностью переда-

скрытной

чи информации сверхширокополосными сигна-

Министерством обороны РФ принято решение

лами», № 2 334 361 RU 15 мая 2006 г. «Устройст-

о проведении дальнейших НИР по развитию

во связи с повышенной помехозащищенностью

перспективных систем радиосвязи с примене-

и высокой скоростью передачи информации»,

нием СШП-сигналов.

радиосвязи

СШП-сигналами

№ 2354048 RU 28 ноября 2006 г. «Способ и

Принятый в стране курс на импортозаме-

система связи с быстрым вхождением в синхро-

щение и импортонезависимость ставит перед

низм сверхширокополосными сигналами».

нашими разработчиками электронных компо-

В этой технологии используется аналогич-

нентов систем радиосвязи и другой радиоэлек-

ный импульсному радиоспособ формирования

троники задачу создания и применения новой

СШП-импульсов. Для возбуждения СШП-им-

отечественной элементной базы, высокоско-

пульса без несущей используются биполярные

ростных аналого-цифровых и цифроаналоговых

видеоимпульсы в виде одного периода синусо-

преобразователей радиосигналов, программи-

иды, который наилучшим образом подходит по

руемых логических интегральных схем высо-

энергетическим параметрам. Спектр импульса

кой степени интеграции для обработки потоков

наиболее приближен к частотным характе-

цифровых данных со скоростью в несколько ты-

ристикам штыревой антенны. Длительность

сяч мегабит в секунду.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

101

информация к размышлению

Тайны гравитации От модификаций квантовой теории поля к материалистическому подходу в изучении физики наблюдаемых явлений ИГ ОРЬ Ж Е ЛЕ ЗНОВ, доктор технических наук, профессор

Практически всю свою сознательную жизнь

электрических зарядов, неделимых кварков,

я пытался понять природу взаимодействия фи-

партонов, бозонов Хиггса, а также результаты

зических полей и материальных объектов. Не

многочисленных экспериментов на ускорите-

менее важными вопросами лично для себя я

лях не позволили доказать существование и

считал попытки объяснить, почему нейтральные

описать свойства самой элементарной частицы

материальные тела не распадаются на более

вещества. На данный момент сложилась ситу-

мелкие нейтральные части из-за того, что в пу-

ация, когда непонятно каким образом будут

стом пространстве внешнее давление на мате-

извиняться физики за некорректное истолко-

риальные тела отсутствует. Я совершенно не мог

вание результатов, полученных на коллайдере,

себе представить, как из ничего может образо-

якобы свидетельствующих о существовании

вываться материя в виде звезд, планет, тех же

бозонов Хиггса, единственных носителей мас-

протонов, электронов и, наконец, квантов элек-

сы вещества.

тромагнитного поля. Более того, я считал, что

Практически все теории и гипотезы объеди-

никаких носителей массы и зарядов не суще-

нения взаимодействий считают законы Кулона,

ствует, поскольку указанные понятия являются

Ньютона и Планка фундаментальными закона-

лишь некоторой обобщенной интегральной ха-

ми, которые с необходимой полнотой описы-

рактеристикой интенсивности взаимодействий

вают наблюдаемые в природе явления. Если

материальных объектов. Изучение физической

более внимательно изучить математическое со-

литературы показало, что значительная часть

держание этих законов, то нетрудно понять, что

физиков-теоретиков считает, что современная

они представляют собой уравнения регрессии,

квантовая теория поля и физики элементарных

построенные в результате обобщения опытных

частиц в полном объеме располагает уравнени-

данных с использованием параметров, которые

ями для описания всех видов взаимодействия

привели к ошибочным заключениям о природе

материальных тел.

электрических зарядов, гравитонов и фотонов. В настоящее время открыто около 450

Однако, по моему мнению, эти уравнения

102

настолько сложны, что точных решений най-

различных

ти практически невозможно, а использование

только три частицы из всего перечисленного

элементарных

частиц.

Однако

приближенных методов порой требует такого

множества являются стабильными: протон,

количества перенормировок, что эти процеду-

электрон и фотон. Все остальные не устойчи-

ры скорее напоминают подгонку теоретических

вы во времени и распадаются, как полагаю, до

расчетов под ожидаемые результаты. Поэтому

уровня устойчивых частиц под воздействием

мир, который построен с использованием этой

набегающих на них потоков эфира и кван-

теории, весьма сложен, противоречив и не мо-

тов звуковых волн, которые реально могут

жет быть интерпретирован с позиций здравого

существовать в эфире, заполняющем окружа-

смысла.

ющее нас пространство.

В связи с этим важно отметить, что гипо-

Я твердо убежден в том, что вопросы о су-

тезы ученых прошлого столетия о природе

ществовании эфира, которые считаются крае-

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

угольными в современной физике, лишены вся-

, (п. 3 )

кого смысла ввиду того, что мир материальных

где f – постоянная гравитации; mn – масса

объектов нами наблюдаем в каждый миг нашей

протона; Δmn– величина, определяющая массу

жизни. Следует отметить, что еще в студенческие

некоего гравитационного слоя протона.

годы на основе многочисленных расчетов мне

Смысл элементарных преобразований, вы-

удалось получить соотношение, которое в пол-

полненных при записи соотношения (п. 3), по-

ной мере соответствовало моим интуитивным

зволил априори предположить, что между элек-

предположениям о природе эфира и о наблю-

трическими и гравитационными явлениями,

даемых в нем гравитационных и электрических

возможно, существует глубокая взаимосвязь, а

взаимодействий. Первоначально математиче-

коэффициент ε, численно равный значению

ское выражение этого соотношения было записано в виде приближенного равенства:

, можно считать параметром, который характеризует глубину проникновения потоков эфира во внутренние полости протона. В квантовой теории поля относительную

, (п. 1)

силу сильного, электрического, электромагнитгде f – постоянная гравитации; mn – масса

протона; me – масса электрона.

ного, слабого и гравитационного взаимодействий обычно характеризуют следующим соот-

В этом равенстве его правая часть свиде-

ношением – 1:10-1:10-2:10-10:10-38. Поскольку

тельствует о том, что с наветренной половиной

гравитационное взаимодействие в 10+37 раз

электрона плоский поток эфира взаимодейству-

слабее электрического, то было ясно, что в опы-

ет с исходной интенсивностью, а потом с интен-

тах с заряженными частицами установить связь

сивностью, примерно равной 1/3, с его второй

гравитации с электрическими и магнитными по-

половиной. По моим представлениям, это оз-

лями практически невозможно. По этой причи-

начало, что примерно 2/3 от всего объема эфи-

не я считал, что при определении физической

ра, который проникает во внутренние полости

природы гравитации все теоретические расчеты

электрона, будет израсходовано на генерацию

необходимо проводить с максимально возмож-

квантов электромагнитного поля максимально

ной точностью.

возможной частоты, равной νmax = c · R,

Конечная цель данной работы − доказать (п. 2)

где с – скорость света, R – постоянная Рид-

возможности создания локальной невесомости между двумя массивными материальными телами. При проведении этих исследований

берга. По этой причине я считал, что электрон

использовались потоковые уравнения, ранее

должен представлять собой накопительный ре-

полученные автором, которые определяют при-

зервуар (сферическое кольцо), во внутренней

роду гравитационных и других видов взаимо-

полости которого происходят процессы на-

действий материальных тел на основе извест-

копления такого количества энергии, которое

ных законов механики. Относительно структуры

необходимо для образования указанных выше

материальных

квантов.

что они представляют собой сотовые структуры

Левая часть равенства (п. 1) соответствовала

образований

предполагалось,

вещества, а эфир обладает свойствами разре-

предположению о том, что в законе И. Ньюто-

женного газа, в котором может образовываться

на необходимо выделять коэффициент 1/2 как

и длительное время существовать только один

признак того, что в формировании сил гравита-

единственный вихрь.

ционного взаимодействия между нейтральны-

ГРАВИТАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ЭФИРЕ

ми телами наибольшее влияние оказывает кинетическая энергия испускаемых ими потоков

Силы гравитации. Моя точка зрения на при-

эфира. Из этого следовало, что закон всемирного тяготения для двух тел с массами протона

роду возникновения гравитационных сил очень

можно выразить так:

проста и состоит в том, что материальные тела

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

103

информация к размышлению

находятся в естественной среде обитания (эфи-

вероятности пребывания диполей в пространст-

ре) и взаимодействуют друг с другом по извест-

венных положениях. Для реализации невесомости одного мас-

ным законам механики и газодинамики. Этот принцип взаимодействия был апро-

сивного тела относительно другого очень боль-

бирован на примерах электрического взаимо-

шого массивного тела необходимо так воз-

действия протона и электрона в элементарном

действовать на электроны первого тела, чтобы

диполе, находящемся в свободном эфире. Высо-

траектории их полета около своих ядер стали

кая точность полученных потоковых уравнений

более вытянутыми в направлении на второе

позволяет надеяться на возможность их исполь-

тело. Из общих соображений можно предполо-

зования при расчетах сил гравитационного вза-

жить, что подобной ситуации можно достичь с

имодействия нескольких диполей.

помощью ультразвукового генератора, который

Будем исходить из того, что в реальном эфи-

воздействует на первое тело в направлении на

ре каждый диполь создает вокруг себя дополни-

второе массивное тело. Мощность и частота уль-

тельные потоки эфира и звуковых волн. Вполне

тразвукового генератора должны обеспечивать

естественно ожидать, что диполи двух взаимо-

условия относительной невесомости двух тел.

действующих объектов в любой фиксированный момент времени могут находиться в различных

Эволюция Солнечной системы. Эволюция

пространственных положениях. Анализ множе-

окружающего нас мира в значительной степени

ства этих положений показывает, что среди них

определяется термодинамическими процесса-

наиболее частыми являются ситуации общего

ми, протекающими на Солнце. Поскольку энер-

типа, когда протоны и электроны диполей вза-

гия электромагнитного излучения Солнца, по на-

имодействуют друг с другом.

шим взглядам, участвует в формировании поля

Вывод из исследований заключается в том,

его гравитации, то можно предположить, что на

что решение задачи гравитации в рамках по-

Солнце должно конденсироваться в вещество

токовых уравнений существует и может быть

определенное количество энергии.

найдено с помощью разработанного мною ал-

Можно утверждать, что Солнце, находясь

горитма. Более того, это решение вскрывает

в спокойном состоянии, за счет конденсации

природу явления гравитации, определяя ее как

эфира несколько увеличивает свою массу, а в

меру интенсивности потокового перекрестного

периоды повышенной активности теряет ее не-

взаимодействия диполей, входящих в состав

сколько пониженными темпами. Расчеты свиде-

взаимодействующих материальных объектов.

тельствуют об активных процессах конденсации

Из этого также следует, что гравитационных по-

эфира в недрах Солнца.

лей с единым носителем поля не существует, а

Отсюда следует, что для получения ответа на

поэтому никаких гравитонов, а тем более бозо-

вопрос об интенсивности процессов конденса-

нов Хиггса, в природе нет и быть не может.

ции эфира на Солнце важно определить величину постоянной гравитации на основании прямых

104

Локальная невесомость. Методика расчета

локационных измерений траектории движения

сил гравитационного взаимодействия между

Земли около Солнца. Логика этого предложения

двумя материальными телами была продемон-

очевидна, но возможности достижения требуе-

стрирована на примере расчета сил взаимодей-

мых точностей расчета по локационным изме-

ствия, возникающих в гравитационной ячейке,

рениям априори неизвестны.

состоящей из одного диполя второго тела и двух

Если признать, что математические расче-

диполей первого тела, находящихся в противо-

ты справедливы, то факт конденсации эфира

положных пространственных положениях. Ана-

в окружающем пространстве следует признать

лиз гипотез, которые были взяты за основу при

фундаментальным законом природы, а всю Сол-

проведении этих исследований, показывает, что

нечную систему считать космическим кораблем,

невесомость двух диполей первого тела отно-

в котором Солнце излучает в окружающее про-

сительно всех диполей второго тела можно до-

странство всевозрастающие потоки электромаг-

стичь, если соответствующим образом изменить

нитной энергии.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

Красное

смещение. Шкала

внегалакти-

ческих расстояний. По определению, частица Планка непрозрачна для набегающих на нее

Очевидно, что до тех пор, пока выполняется

потоков эфира и звуковых волн. Поэтому на нее

условие F(r) ≥ F0лоб, частица Планка будет дви-

вблизи поверхности электрона, работающего в

гаться с постоянной скоростью, равной скоро-

режиме «звук», будет действовать избыточное

сти света. На расстояниях r>rторм, когда F0лоб ≥ F

(r ≥ rторм) частица Планка начнет тормозиться с

давление:

ускорением:

Под действием этого давления частица

(9.4.5)

Планка может развить ускорение . Если предположить, что вылетающая части-

Для наблюдателя, находящегося на удалениях r > rторм от точки рождения частиц Планка, указанный выше процесс торможения будет

ца будет двигаться и дальше с этим ускорением,

восприниматься как эффект красного смещения

то время ее разгона до скорости света составит

спектров наблюдаемых излучений.

несколько десятков секунд, что не согласуется с

После остановки частицы Планка как вихре-

существующими теоретическими оценками вре-

вые образования начнут диффундировать и раз-

мени рождения фотона ~10-8 сек.

рушаться. Поэтому небо с данного направления

В связи с этим избыточное давление, суще-

будет казаться темным. Это фактически означает,

ствующее на поверхности электрона в режиме

что фотометрический парадокс Ольберса можно

«звук», не может рассматриваться в качестве

разрешить без использования космологической

единственного фактора, который обеспечивает

модели Большого взрыва.

разгонный этап движения частиц Планка. По нашим представлениям, половина энер-

Эволюция вещества во Вселенной. Все ма-

гии звуковых волн внутри электрона идет на

териальные тела состоят из элементарных ча-

образование частицы Планка, а вторая − на со-

стиц, которые обладают сотовой структурой и

здание избыточного давления, необходимого

могут быть построены с использованием одной-

для разблокирования оболочки электрона и по-

единственной частицы Планка. Сама она являет-

следующего разгона частиц Планка до скорости

ся сферическим вихрем, который возникает при

света.

соударениях встречных потоков звуковых волн

Если принять эту концепцию рождения ча-

во внутренней полости электрона. Относитель-

стицы Планка, то на нее в начальный момент

но процессов аннигиляции этих частиц известно,

движения будет действовать избыточное давле-

что они протекают внутри атомов при понижен-

ние, равное

ном внутриатомном давлении. Если придерживаться этих взглядов на возникновение и рас-

пад вещества, то модель преобразования эфира

где Ve – объем электрона.

и его производных в масштабах всей Вселенной

Поскольку при индуцированном излучении

можно описать следующим образом. В настоящее время постоянная гравитации

выброс энергии звуковых волн, по-видимому, происходит в некотором телесном угле ΔΏ, то на

f, найденная экспериментальным путем, оказы-

частицу Планка, удаленную на некоторое рас-

вается меньше теоретического значения fэ, ко-

стояние r от точки своего рождения, избыточное

торое получено из потоковых уравнений, соот-

давление

ветствующих закону Кулона. Так как f < fэ, то все

будет воздействовать с силой: .

массивные тела будут конденсировать эфир в своих недрах. Поэтому масса этих тел будет воз-

Кроме того, на эту же частицу будет действо-

растать, и они с большими гравитационными си-

вать тормозящая сила лобового сопротивления

лами начнут притягиваться к ядру галактики. При

от набегающих потоков свободного эфира:

увеличении скопления масс вещества в центре

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

105

информация к размышлению

галактики из-за эффектов экранировки потоков

частиц газа равна ~50 км/сек, а в окрестностях

эфира следует ожидать уменьшения его плотно-

Солнца составляет ~7 км/сек.

сти. В свою очередь, это приведет к уменьшению

Из изложенного следует, что звезды всех га-

действующих сил между протонами и электро-

лактик должны иметь поступательное движение

нами, а также к увеличению времени накопле-

от периферии к ее центру и, что важно, в процес-

ния энергии, необходимой для рождения частиц

се движения должны увеличивать свою массу за

Планка. При уменьшении плотности эфира до

счет конденсации эфира. Наша галактика и ряд других галактик име-

некоторых критических значений начнутся процессы аннигиляции вещества. В зависимости от

различные гипотезы о природе возникновения

вов «сверхновых» звезд, а также термоядерных

спиральных рукавов. По нашему мнению, нали-

реакций, связанных с частичным распадом ве-

чие этих рукавов свидетельствует о почтенном

щества в относительно небольших локальных

возрасте таких галактик. Более того, их конфигу-

Поскольку эти процессы связаны с высво-

106

строение. Существуют

интенсивности они могут иметь характер взры-

областях пространства.

Рис. 1. Вихрь Хилла

ют спиралеобразное

рация, видимо, является решением грандиозной задачи, связанной с гравитационным взаимо-

бождением большого количества энергии, то из

действием большого числа распределенных в

ядер галактик должны вылетать протоны, уце-

пространстве материальных тел. Если это пред-

левшие атомы водорода, а также исходить дру-

положение верно, то спиральные рукава галак-

гие излучения. По современным данным, общее

тик будут играть роль своеобразных гравитаци-

количество вещества, испускаемого ядром на-

онных щупалец, которые притягивают вещество

шей галактики, составляет примерно 1−1,5 мас-

из межгалактического пространства и направля-

сы Солнца в год. Начальная скорость движения

ют его в центр галактики.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

Так как легкие тела будут притягиваться к

Полученная величина энергии Е 0 на 33

ядру галактики с большими силами (f<fэ), то в

порядка меньше той, которая приведена в ра-

пределах этих рукавов более быстрое движение

ботах по общей эфиродинамике (Еэ~10 34эрг)

протонов относительно наблюдателя должно

нашего соотечественника Владимира Ацю-

восприниматься как их магнитное поле. Этот

ковского. Несмотря на такую разницу в

процесс наблюдается в действительности. Впер-

оценках, все же возникают вопросы о воз-

вые он был обнаружен Джоном Холлом и Уиль-

можности использования энергии эфира для

ямом Хилтнером в 1949 году. В устойчивых га-

осуществления космических перелетов и со-

лактиках кругооборот вещества и эфира должен

здания высокоэффективных энергетических

происходить постоянно, и, как считал известный

установок. При решении этих вопросов мы

австрийский физик-теоретик, основатель ста-

будем исходить из того, что нам удалось не

тистической механики и молекулярно-кинети-

только открыть природу электрических взаи-

ческой теории Людвиг Больцман, суммарная

модействий, но и установить, что электриче-

энтропия Вселенной должна оставаться всегда

ские силы своим происхождением обязаны

величиной постоянной.

неравновесному

взаимодействию

поверх-

ностных оболочек протонов и электронов,

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЭФИРА

которое возникает под воздействием набегающих на них плоских потоков эфира и звуковых волн.

Расчет

термодинамических

параметров.

Конструкция двигателей космических ко-

Эксперименты показывают, что искусственно

раблей должна обладать свойствами сотовой

созданные вихри представляют собой враща-

структуры вещества, поскольку она позволяет

ющиеся трубки, у которых внутренняя полость

при одном и том же расходе рабочего тела до-

имеет существенно меньшую плотность, нежели

стичь существенно большей мощности, нежели

их стенки. Однако такие тонкие вихревые нити в

обычные ракетные двигатели.

сжимаемом газе являются неустойчивыми мате-

Подтверждение гипотезы о наличии эфир-

риальными образованиями. Поэтому упрощен-

ных излучений получено радиолюбителями,

ную модель частицы Планка было решено пред-

которые с помощью антенн индукционного

ставлять в виде тороидального газового вихря,

типа устанавливали радиосвязь в тех случаях,

который по форме совпадает со сферическим

когда это невозможно было сделать с помо-

вихрем Хилла (рис. 1).

щью обычных антенн из-за плохих условий

Для такой модели вихря на каждую частицу

распространения радиоволн. В настоящее

эфира, движущуюся по его внешней поверхно-

время особую значимость приобретают во-

сти, действует центробежная сила и разность

просы использования эфирных излучений для

внешнего и внутреннего давлений.

создания высокозащищенных систем связи и радиолокации.

Энергия эфира и возможности ее использо-

ПОРА ПРЕКРАТИТЬ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ НАСИЛИЕ НАД ПРИРОДОЙ

вания. Давление в свободном эфире равно: , где ρ – плотность эфира,

В результате анализа сложных уравнений

ρ = 0,3017286×10–16 г/см3;

выяснилось, что взаимодействие элементар-

с – скорость света,

ных зарядов различной полярности может быть

с = 2,99792 × 1010 см/сек;

адекватно описано в том случае, когда сотовые

γ – показатель адиабаты, γ = 1,5.

мидели протона и электрона равны друг другу,

Поэтому в каждом кубическом сантиметре

параметры режимов их работы соответствуют

ΔV0 = 1 см3 будет находиться следующее коли-

определенным значениям, а радиус электрона

чество энергии: E0 = P × ΔV0 = 1,8078 × 10 эрг. 4

(Е, эрг − энергия частицы Планка).

3/2019

должен быть близок, но все же меньше радиуса протона.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

107

информация к размышлению

Аналитические исследования эффектов сильного

взаимодействия

элементарных

отсутствует.

частиц приводят к выводу, что при слиянии

При анализе тонкой структуры полей из-

двух нуклонов происходят процессы разру-

лучения протона и электрона установлено,

шения их поверхностных слоев на глубину

что около этих объектов в режиме работы

сотовых миделей. Совпадение теоретической

«звук» существует множество сфер отталки-

энергии связи двух нуклонов с эксперимен-

вания.

тальной оценкой, найденной по результатам

Анализ взаимодействия диполей в реаль-

испытаний водородных бомб, получилось

ном эфире позволил доказать, что гравитация

таким, что с уверенностью можно говорить

как мера коллективного взаимодействия двух

об аэродинамическом происхождении этого

материальных тел

вида взаимодействия. Доказано, что электри-

всего множества перекрестных взаимодейст-

ческие и ядерные силы возникают и прояв-

вий диполей первого тела с диполями второго

является

суперпозицией

ляются как результат взаимодействия частиц

тела и наоборот. Мои расчеты свидетельствуют

Планка, находящихся в поверхностных слоях

о том, что теоретическая величина постоянной

протонов и электронов. Ядерные силы су-

гравитации, найденная из условий абсолютно

ществуют всегда. К ним относятся постоянно

точного выполнения закона Кулона, с высокой

действующие силы парного аэродинамиче-

точностью совпадает с ее экспериментальным

ского взаимодействия частиц Планка и силы

значением.

поверхностного натяжения, возникающие в

В совокупности это подтверждает, что со-

протонах и электронах при обтекании их по-

зданная теория электрических, сильных и

токами эфира и звуковых волн. Проведенные

гравитационных взаимодействий находится в

расчеты позволили определить основные

полном согласии с законами Ньютона, Кулона,

термодинамические параметры эфира и оха-

Планка и не противоречит опытным данным по

рактеризовать условия, при которых возмож-

ядерным взаимодействиям. В этой связи автор

но длительное существование материальных

хотел бы надеяться, что полученные результа-

образований с ядерной плотностью. Кроме

ты позволят сдвинуть процесс создания единой

того, они показали, что расщепление энер-

теории поля с мертвой точки в верном направ-

гетических уровней в водородоподобных

лении.

атомах (сдвиг Лэмба) обусловлено тем, что

Обобщая итоги проведенных исследова-

в моменты пересечения электроном сферы

ний, можно утверждать: эфир существует,

отталкивания ядра (сферы Бора) происхо-

около протонов и электронов имеется мно-

дит его торможение с кулоновскими силами.

жество сфер отталкивания, наша Вселенная

В конечном итоге это приводит к тому, что на

живет и развивается по стационарным зако-

эллиптических орбитах с достаточно боль-

нам, большого взрыва не было, самая элемен-

шим эксцентриситетом можно выделить два

тарная частица вещества давно известна, на

характерных участка: торможения и разгона

всех уровнях деления материи законы физики имеют одну и ту же природу своего возникно-

электрона. Доказано, что

108

что в видимом диапазоне частот сдвиг уровней

интегральные

характери-

вения – механическую.

стики тормозных и разгонных импульсов для

Видимо, наступил момент, когда матема-

рассматриваемых атомов с высокой точностью

тическое насилие над природой в виде описа-

можно рассчитать на основе известных законов

ний ее свойств с помощью различного рода

небесной механики. Поэтому сдвиг Лэмба сле-

модификаций квантовой теории поля, специ-

дует исключить из числа тех опытов, которые

альной и общей теории относительности

подтверждают обоснованность основных поло-

следует прекратить и, разумно преодолевая

жений квантовой электродинамики. Если элек-

хитрости релятивизма, серьезно задуматься

трон движется по орбитам, которые не пересе-

над созданием действительно материалисти-

кают сферу отталкивания Бора, то сдвиг Лэмба

ческого подхода к изучению физики наблюдае-

не возникает. Подтвердить этот факт можно тем,

мых явлений.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

Перспективы создания искусственного интеллекта Над проблемами создания искусственного

методов интеллектуальной обработки инфор-

Р ОМ А Н ДУ РНЕВ,

интеллекта (ИИ) работы ведутся издавна. Во

мации и управления, не позволяют сформули-

заместитель

второй половине ХХ века создан не вполне

ровать конструктивное единое определение

начальника научно-

обычный для того времени математический

интеллекта, а также «знаний» и «жизни» как

исследовательского

аппарат,

факторов и условий возникновения и развития.

управления ФГБУ

рекуррентные

Существующие в настоящее время обобщен-

«Российская академия

нейросети, обучаемые с учителем и без, с

ные определения, например «интеллект – это

ракетно-артиллерийских

подкреплением глубинными, возможностно-

мыслительная способность, умственное начало

наук» (ФГБУ «РАРАН»),

вероятностными методами на основе теорий

у человека, определяющее его деятельность»,

доктор технических наук,

вероятности и нечетких множеств, их комби-

не отражают его сути и недостаточны для полу-

доцент

нации и модификации, и другими методами:

чения ответов на вопросы, сформулированные

эвристическое

называемый

полносвязные,

интеллектуальным:

сверточные,

теория

современной наукой. Также понимания «жизни»

К ИРИ Л Л К РЮКОВ,

нечетких множеств (ТНМ), многозначная логи-

только как «способа существования белковых

руководитель

программирование,

ка, генетические алгоритмы, мультиагентные и

тел в постоянном обмене с внешней приро-

секретариата Совета

экспертные системы, включающие имплика-

дой», согласно Ф. Энгельсу, недостаточно, чтобы

главных конструкторов

ции ТНМ (рис. 1).

осознать это важнейшее и, может быть, един-

по системе вооружения

ственное условие возникновения и развития

сухопутной

интеллекта, известное нам сегодня.

составляющей

В современных условиях возник бум в интеллектуализации технических систем и средств. Причины бума не столько в достижениях в на-

Марвин Ли Минский, ученый, работав-

сил общего

уке, в математике и технике, сколько в иннова-

ший в области ИИ, сооснователь Лаборатории

назначения, кандидат

ционной деятельности компаний по коммерциа-

искусственного интеллекта в Массачусетском

психологических наук,

лизации ранее накопленных знаний, возросших

технологическом институте, такие понятия, ко-

ФГБУ «РАРАН»

вычислительных возможностей электроники и

торые допускают возможность

ее миниатюризации в широком перечне при-

них разные смыслы, назвал «слова-чемоданы»

ИРИН А Ж Д А НЕНКО,

кладных применений в производстве, медицине,

(«portmanteau words»), позаимствовав из книги

старший научный

военном деле, борьбе с преступностью и в быту.

«Алиса в зазеркалье» Льюиса Кэрролла.

Многообразие

научных

вкладывать в

По мнению авторов настоящей статьи, сов-

направлений

сотрудник ФГБУ «Всероссийский научно-

в сферах ИИ не исчерпывается приведенным

ременные представления об «искусственном

исследовательский

выше списком математических средств и при-

интеллекте» более показательно сравнивать

институт по проблемам

емов. Десятки лет фундаментального изуче-

с облаком: на расстоянии – четко, а вблизи –

гражданской обороны

ния функционирования мозга показывают, что

туман.

и чрезвычайных

исследователи находятся в самом начале пути,

Неопределенности в понимании сущности

что интеллект – сложнейший результат физио-

ИИ пока не мешают. Но, может быть, именно

центр науки и высоких

логического, психологического, общественно-

они позволяют разработчикам широкой но-

технологий)»

го развития человека в окружающем его мире,

менклатуры систем управления современных

расширяющемся по мере его познания.

автомобилей, навигации, транспорта, робото-

Отметим, что неполнота и противоречивость

техники, компактных гаджетов, бытовой тех-

имеющихся знаний об интеллекте, в том числе

ники, комплексов вооружения с элементами

полученных в прошедшем с середины ХХ века

«разумного поведения» декларировать интеллек-

периоде технической реализации созданных

туальность их продукции. Однако то, что считают

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

ситуаций (федеральный

109

информация к размышлению

Рис. 1. Структура математических методов, используемых в работах по ИИ

интеллектом новейшей техники, ученые по мно-

электротехники и информатики в Мичиганском

гим причинам определяют как «слабый ИИ».

университете, либо оперировали с рассуждени-

Во-первых, «слабый ИИ» образован алгорит-

ями на естественном языке, как у Л. Заде (Lotfi

мами, запрограммированными на компьютерах

Askar Zadeh), автора термина «нечеткая логика»

в виде нулей, единиц, определенных слов и до-

и одного из основателей ТНМ. Результатами

полнительных символов. Так, глубокое обучение

имитации биологических процессов методами

нейросетей все равно являет собой отладку алго-

и алгоритмами «слабого ИИ» были бо́льшая

ритма. Они работоспособны только в ситуациях,

эффективность

предусмотренных разработчиками для обучения.

и антропоморфные черты.

процедур

Во-вторых, перечисленные в начале статьи

В сверточных нейросетях и других новых

математические средства используются для

математических средствах специалисты видят

оптимизации решений, классификации объек-

возможности реализации некоторого краткого

тов в соответствии с заранее установленными

перечня частных функций интеллекта и ими-

критериями, для интерполяции и экстраполяции

тации мыслительных процессов. Обратим вни-

данных, например статистических, геологиче-

мание, что ученые, работающие в сфере ИИ,

ских, картографических. Но это вполне удовлет-

осторожны и, как правило, говорят именно об

ворительно обеспечивали издавна существо-

имитации человеческого мышления, о том, что

вавшие традиционные способы.

искусственные нейросети

Конструкторы либо копировали сеть ней-

110

вычислительных

как часть методов

«слабого ИИ» не являются воспроизведением

ронов в мозгу человека, как у МакКаллока-

реальной структуры мозга, выявленной при

Питса (Warren Sturgis McCulloch и Walter Pitts

«подглядывании» за природой. Это абстрактная

– создатели первых математических моделей

модель, созданная для решения оптимизацион-

нейрона, механистической модели мышления

ных задач, и всего лишь «формализм машинного

и основоположники теории искусственного

обучения». «Слабому ИИ» еще очень далеко до

интеллекта), либо воспроизводили эволюци-

«человеческого интеллекта». Наверное, это пра-

онные алгоритмы, как у Джона Генри Холланда

вомерно еще и потому, что все больше накапли-

(John Henry Holland), профессора психологии,

вается сведений об интеллекте у животных.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

Совокупности средств «слабого ИИ» с клас-

ется, что в ближайшее время один из размеров

сическими разделами математики – исследова-

транзистора на кремнии уменьшится до 10-20

нием операций, системным анализом, теорией

атомов. В этих условиях наибольшую роль при-

принятия решений, кибернетикой – сегодня

обретут квантово-механические эффекты и свя-

являются базой и элементами алгоритмизации

занные с ними неопределенности в импульсе,

множества автоматических и автоматизирован-

траектории, вероятности нахождения электро-

ных процессов, выполняемых или создаваемых

нов в определенной области. Учет и устранение

без участия человека. Но принципиальным

влияния таких неопределенностей на современ-

фактором является то, что автоматизация неосу-

ном уровне развития науки и техники неразре-

ществима в неалгоритмизированном простран-

шимы, и крутое совершенствование «слабого

стве без четко определенных шагов и порядка

ИИ» и систем автоматизации уже в недалекой

их выполнения. Например, военное управление

перспективе сменится более пологими измене-

с его разнородными, взаимозависящими, но

ниями (рис. 2).

слабо взаимосвязанными и согласованными

Иллюзия «развития и прогресса» «слабого

этапами и процедурами, осуществляемыми на

ИИ» возникла с использованием нейросете-

различных уровнях, несовершенно, с точки зре-

вой технологии. В ее основе лежат матричные

ния специалиста по ИИ. Причина в том, что его

вычисления с огромными таблицами сигна-

полная формализация и алгоритмизация невоз-

лов, приходящих к нейронам, их весов, оши-

можны. Необходимо отметить, что, в отличие

бок. Вычисления осуществляются на мощных

от управления войсками, управление оружием

графических процессорах – таких, которые

и некоторыми видами боеприпасов поддается

были разработаны для видеокарт из компью-

достаточно точному математическому описа-

терных игр, также работающих в пространстве

нию. Но в целом перечень доступных для авто-

матриц изображений.

Рис. 2. Условное

матизации отдельных ситуаций ограничен. Для

Разработка «сильного ИИ» для решения

освоения всего их бесконечного разнообразия

творческих интеллектуальных задач, являю-

современного

предстоит долгое развитие.

щихся прерогативой человека, и для работы

соотношения темпов

Современные математические средства

в неалгоритмизированном пространстве в раз-

роста возможностей

пока недостаточны для того, чтобы полностью

личных неформализованных ситуациях может

«сильного»

исключить роль и функции человека в творче-

проводиться по следующим направлениям:

и «слабого» ИИ

представление

ских процессах формирования целей, задач действий, их планирования и реализации в реальном времени. Является ли это задачами ИИ? Характеристики

персональных

ЭВМ

от

модели к модели улучшаются экспоненциально при неизменных геометрических размерах и энергопотреблении. Возникла иллюзия роста вычислительной производительности, в том числе компактных устройств, до величин, недоступных даже сверхбольшой советской ЭВМ ЕС-1066 (2,5 миллиона операций в секунду при решении планово-экономических задач, 5 миллионов – при решении специальных научно-технических задач, оперативная память – до 32 мб), на которых отрабатывались алгоритмы, считающиеся интеллектуальными. Но миниатюризация в электронике близка к пределу, что показывает «многоядерность» процессоров. Сегодня категорично утвержда-

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

111

информация к размышлению

♦♦ ♦♦

♦♦

разработка ИИ в виде программ на ЭВМ;

теля. Им пока интересен не весь мыслительный

усовершенствование человека с целью по-

процесс, а его часть, связанная с сознанием и

вышения его когнитивных способностей;

разумом – функцией неокортекса. Пока не

создание биокибернетических систем, слу-

рассматривается связь процессов мышления с

жащих подспорьем человеку в его мысли-

работой отделов головного мозга, сформиро-

тельных процессах.

ванных в разные исторические периоды раз-

По первому направлению активно раз-

ции, инстинкты. Разработчики ИИ, не понимая

в основном коры больших полушарий, на-

соотношений между функциями отделов мозга,

зываемой

пытаются копировать и даже совершенствовать

структурные

«неокортексом».

модели

«Коннекто́м»

(connectome) – полное описание структу-

высшие психические функции и мыслительные

ры связей в нервной системе организма, –

процессы.

созданный с помощью нано-нейрохирургов,

Другой путь создания «сильного ИИ»

будет сопряжен с роботизированным телом

в виде программы на ЭВМ – разработка функ-

(аватаром), чтобы обеспечить ему доступность

циональных моделей мозга. За неимением

визуальных, слуховых, тактильных и других

диагностических, сканирующих, компьютер-

ощущений. В этих моделях делаются попытки

ных и других технологий исследователи пра-

определить место всех нейронов (у человека

ктически во всех сферах человеческой дея-

около 100 млрд) со всеми их связями (поряд-

тельности во множестве творили то, что было

ка 10-15 тыс. на один нейрон). «Коннекто́мы»

доступно, – мысленные модели процессов

некоторых

известны

мышления. В последнее время адекватность

Для исследований применяются магни-

ческих экспериментах, тестах, опросах. Сегодня

то-резонансная и позитронно-эмиссионная

самая обобщенная их классификация сведена

томография, электроэнцефалография, микро-

в многотомное собрание.

простейших

существ

моделей стали проверять в психо-физиологи-

много лет.

скопы для изучения тончайших срезов мозга.

Из последних моделей наиболее систем-

Предполагается цифровизация нейронов и их

ной, на наш взгляд, является запоминающе-

связей с помощью нанороботов и нейрохи-

прогностическая модель Дж. Хокинса (разра-

рургическая замена нейронов в мозгу транзи-

ботчик компьютеров в Силиконовой долине,

сторами в компьютере. Но серьезных успехов

основатель Редвудского института нейрологии,

не наблюдается, несмотря на размах проектов

исследующего проблемы интеллекта и памяти,

и заявления исследователей. Структурную мо-

действительный член Национальной инженер-

дель мозга нематоды, существующую около

ной академии и ученого совета Cold Spring

30 лет, в которой учтены все 302 нейрона это-

Harbor Laboratory). В ней рассматриваются ал-

го существа и все их связи, больше напомина-

горитмы восприятия сенсорных сигналов, спо-

ющую словарь без значений слов, «оживлять»

собы запоминания окружающего мира, прин-

еще не научились.

ципы формирования прогнозов мышления и

Сложность этой задачи по отношению к

112

вития человека, отвечающих за чувства, эмо-

мозга,

рабатываются

действий, а также то, что отличает человека от

мозгу животных существенно возрастает при

животного, – самоанализ или интроспекция,

обращении к мозгу человека. Чтобы просто

то есть осознание самого себя, собственных

провести структуризацию, потребуются десятки

мыслей, способность сосредоточиться на са-

лет кропотливого труда. Гигантская модель ней-

мом себе, как на предмете, обладающем сво-

ронных связей крайне затруднит ее использо-

ими специфическими значением и устойчиво-

вание для имитации мыслительных процессов,

стью, познавать самого себя.

протекающих одновременно с другими функ-

Автор модели отмечает, что попытки созда-

циями мозга, включая обеспечение жизнедея-

ния разумных машин проваливаются из-за фун-

тельности.

даментальной ошибки – стремления воссоздать

Специалисты в области ИИ нацелены только

человеческое поведение без учета биологи-

на имитацию мышления, а не создание мысли-

ческой природы разума. На рубеже 2010 года

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

информация к размышлению

Ведущие

футуролог и специалист по ИИ Рэй Курцвейл

компании

микроэлектроники

утверждал, что данная модель переводится в

Intel, AMD, готовясь к «пределу кремния», ак-

машинный код для запуска на компьютере. Но

тивно ищут другие решения. Создают трехмер-

информации об успехах или неудачах, к сожа-

ные транзисторы, используют не-кремниевые

лению, нет.

материалы (например, графен), развивают

Существует еще одно предположение, что

обратимые и квантовые вычисления и тому

«сильный ИИ» зародится и будет развивать-

подобное. Но все пути, как часто бывает при

ся на основе «мозговой сети» (сеть BRAINet).

эволюционном развитии техники, помимо

В сети мыслительные сигналы от человека к

очевидных преимуществ, например в быстро-

человеку передаются с использованием сете-

действии, обладают серьезными недостатками.

вой телепатии (нанозонды в мозгу, сканирую-

Трехмерные транзисторы выделяют тепло, как

щие устройства), телекинеза, загрузки воспо-

обогревательные

минаний и стимулирования мозга, мысленной

материалы чувствительны к параметрам тока,

связи между людьми и с компьютерными

квантовые вычисления критичны к наруше-

приборы, не-кремниевые

нию когерентности состояний элементарных

устройствами. Одна из проблем создания «сильного ИИ»

частиц. Преодолев

в виде программы на ЭВМ – недостаточность

указанные

недостатки,

мы

вычислительных возможностей, ограничиваю-

встретимся с пределом трехмерных транзи-

щих решение даже слабо интеллектуальных за-

сторов, графена, наноуглеродных трубок и

дач, которые легко решают маленькие дети. Для

приступим к поиску очередных путей повы-

распознавания кошачьих мордочек Cat Detector

шения производительности или более точ-

от Google использовал 1000 серверов с 16 000

но – соблюдению массогабаритных параме-

ядер. «Умный» вертолет с аппаратурой для

тров компьютеров, соответствующих нуждам

выполнения подобной крайне узкой функции не

и свойствам человека. Если при наступлении

поднялся бы в воздух.

пределов каких-то материалов не будут най-

Трудно представить компактное устройст-

дены приемлемые решения – компьютеры

во, например робот-андроид для игр в шах-

будут увеличиваться в массе, расти вширь,

маты или древнюю китайскую логическую

потреблять все больше энергии. Так как чело-

игру «Го» с человеком. В первом случае в этот

веку любопытному нужно решение все более

робот нужно вставить несколько шкафов су-

сложных задач, то компьютеры, например для

перкомпьютера DeepBlue (IBM), выигравшего

вычисления невообразимого числа знаков по-

у Г. Каспарова в 1997 г., во втором – 1920 CPU

сле запятой в числе π, могут, по шутливо-се-

(центральных процессоров) и 280 GPU (графи-

рьезному сценарию Рея Курцвейла, поглотить

ческих процессоров), победивших в игре «Го»

энергию всей Вселенной...

сильнейшего игрока Ли Седоля в 2016 году.

Но и это не самое главное. Разработки бу-

И это практически на предельных возможно-

дущего – трехмерные транзисторы, графен и

стях кремния!

другие работают только с алгоритмами, состопро-

ящими из нулей и единиц или большего числа

узкоспециа-

таких состояний в квантовом компьютере за

лизированными только для игры в свои ди-

счет различных сочетаний нулей, единиц и их

скретные игры с полной информацией, для

суперпозиций. Именно конечность алгорит-

Компьютеры граммное

соответствующее

обеспечение

будут

которых важна только текущая позиция и не

мов – камень преткновения на пути создания

значима предыстория. Для них крайне эффек-

«сильного», то есть настоящего интеллекта. Об

тивны различные переборные методы с до-

этом и многом другом поговорим в следующих

полнительными правилами, как эти переборы

статьях этой серии.

сокращать. Но в более сложном покере, где

Авторы отдают себе отчет в том, что приве-

требуется память ходов, ставок, возможностей

денные выше рассуждения не претендуют на

игроков, умение дезориентировать соперни-

серьезное приближение к истине, приветствуют

ков (блефовать), ИИ не так силен.

любую критику и дискуссию в этом вопросе.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

113

зарубежная военно-техническая информация

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ ОБУ ЧАТ ВОЗДУШНОМУ БОЮ Управление перспективных исследовательских

проектов

Министерст-

ва обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency − DARPA) 17 мая начало поиск соискателей для исследований по программе Air Combat Evolution (ACE). Ее цель – автоматизировать процесс управления истребителем в воздушном бою с помощью искусственного интеллекта. «Возможность доверять бортовым вычислительным машинам имеет решающее значение, поскольку мы дви-

«Валькирия» в небе над Аризоной

жемся к будущим войнам с участием пилотируемых платформ, сражающих-

искусственного интеллекта в управле-

и дешевле, чем пилотируемые само-

ся вместе с беспилотными системами, −

ние самолет получит автономность, при

леты. Объединение пилотируемых са-

рассказал подполковник ВВС США Дэн

этом окончательное решение всегда

молетов с беспилотными системами

Яворсек (Dan Javorsek), руководитель

будет оставаться за пилотом.

создает мозаику, в которой отдельные

программы ACE. − Мы предвидим бу-

ACE является частью более мас-

части можно легко перекомпоновывать для создания различных эффектов или

дущее, в котором искусственный ин-

штабных исследований DARPA в об-

теллект будет обрабатывать маневры

ласти так называемой «мозаичной

быстрой замены в случае уничтоже-

за доли секунды во время боя в пре-

войны» («mosaic warfare»). «Агентство

ния, что приводит к более устойчивым

делах прямой дальности, обеспечивая

ищет способы перенести воздушный

боевым возможностям», – объяснили

безопасность летчиков и делая их ра-

бой из исключительной сферы пи-

в DARPA.

боту более эффективной».

лотируемой авиации в будущее, где

Беспилотный летательный аппарат

Программа ACE предназначена для

пилотируемые самолеты будут дейст-

«Валькирия» (XQ-58A Valkyrie), кото-

обучения искусственного интеллекта

вовать в сочетании с менее дорогими

рый создают в рамках концепции Loyal

правилам воздушного боя так же, как

беспилотными летательными аппара-

Wingman, должен будет летать вме-

обучают новичков в истребительной

тами (БЛА). Считается, что БЛА могли

сте с пилотируемыми истребителями

авиации: начиная с базовых маневров

бы более эффективно противостоять

четвертого и пятого поколений. Свой

истребителя в простых боевых сцена-

изменяющимся

поскольку

первый полет «Валькирия» выполнила

угрозам,

риях «один на один», а затем переходя

они разрабатывались бы, запускались

5 марта 2019 года на испытательном

к более сложным и быстроменяющим-

и модернизировались с использова-

полигоне Юма (Yuma), штат Аризона.

ся ситуациям. Благодаря внедрению

нием новейших технологий быстрее

FlightGlobal, May 13, 2019

ДЕМОНСТРАЦИЯ ПРОРЫВНЫХ ЛЕТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Впервые в истории авиации летательный

ные технологии управления потоком воздуха,

аппарат маневрировал в полете с использова-

которые могут революционизировать конструк-

нием сверхзвукового потока воздуха, что устра-

цию будущего самолета.

няет необходимость в сложных подвижных поверхностях управления полетом. В серии новаторских летных испытаний, которые проходили в небе над северо-западным

114

MAGMA, разработанная исследователями Манчестерского университета в сотрудничестве с инженерами из BAE Systems, 1 мая успешно прошла испытания.

Уэльсом, беспилотный летательный аппарат

Технологии разработаны для улучшения

MAGMA продемонстрировал две инновацион-

контроля и летно-технических характеристик

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

зарубежная военно-техническая информация

самолета. Заменив движущиеся поверхности более простым решением для продувки воздухом, испытания позволили инженерам создать более эффективные летательные аппараты, которые легче, надежнее и дешевле в эксплуатации. Технологии могут улучшить скрытность самолета, поскольку они уменьшают количество промежутков и краев, которые в настоящее время делают самолет более заметным на радаре. В ходе испытаний продемонстрированы две технологии. Во-первых, забирался воздух из двигателя

форсунок внутри сопла, чтобы отклонить струю

Беспилотный летательный

выхлопных газов и создать управляющую силу.

аппарат MAGMA

самолета и продувался ультразвуком через уз-

Это последний технологический прорыв,

кие щели вокруг хвостовой части крыла особой

достигнутый в результате сотрудничества BAE

формы, чтобы управлять самолетом.

Systems с академическими и промышленными

Во-вторых,

осуществлялось

управление

кругами. News releases. BAE Systems, 2 May 2019

воздушным судном путем продувки воздушных

DYNETICS СОЗДАСТ ЛАЗЕРНОЕ ОРУЖИЕ МОЩНОСТЬЮ 100 КВТ Dynetics будет отвечать за окончательную

Американская частная (принадлежащая сотрудникам) компания по прикладным наукам и

сборку, интеграцию и тестирование системы.

информационным технологиям Dynetics вместе

Впоследствии команда конструкторов раз-

со своими партнерами получила контракт от Ко-

работает, построит и установит систему лазер-

мандования космических и противоракетных

ного оружия на платформу армейского среднего

войск США (USASMDC/ARSTRAT) на сумму 130

тактического транспортного средства (Family of

млн долл. на создание и испытание демонстра-

Medium Tactical Vehicles – FMTV), проведет ее

тора высокоэнергетического лазерного тактиче-

полевые испытания на ракетном полигоне «Бе-

ского транспортного средства (HEL TVD) мощно-

лые пески» в Нью-Мексико. Dynetics, Inc., May 15, 2019

стью 100 кВт. Корпорация Lockheed Martin, как системный интегратор лазерного оружия, предоставит подсистему, оптимизирующую производительность лазерного модуля, систем питания и охлаждения, а также интерфейсы оператора. Фирма Rolls-Royce LibertyWorks разработает интегрированную систему управления питанием и тепловым режимом, чтобы успешно соответствовать или превосходить требования программы HEL TVD. Конструкция данного узла будет основана на наработках, финансируемых из внутренних источников, которые продемонстрировали технологии и возможности в этом классе мощности. Система обеспечит высокий уровень управления электрической и тепловой энергией.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

115

зарубежная военно-техническая информация

ПЕРВЫЙ ПОЛЕТ СОВЕРШИЛ САМЫЙ БОЛЬШОЙ САМОЛЕТ В МИРЕ Компания Stratolaunch Systems провела первый испытательный полет самого большого в мире самолета. По сути, это гигантская летающая стартовая площадка, предназначенная для запуска космических аппаратов на низкую околоземную орбиту. Он предлагает военным, частным компаниям и НАСА более экономичный способ доставки объектов в космос. «Независимо от полезной нагрузки, независимо от орбиты, вывести ваш спутник в космос будет так же легко, как и забронировать билет на самолет», – сказал генеральный директор компании Jean Floyd. Размах крыльев самолета составляет 385 футов (117,35 м) – больше, чем у любого самолета на планете. Длина от носовой части до хвостового оперения −238 футов (72,54 м). Вес около

Самолет Stratolaunch

227 тон. У него две кабины − по одной в каждом фюзеляже, но зовании традиционных ракет, поскольку отпадет необходи-

только одна используется для полета. После летных испытаний и сертификации запланирован

мость наличия дорогостоящих стартовых площадок, обору-

полет с полезной нагрузкой. Предусмотрено, что самолет

дования и инфраструктуры. Значительная экономия может

сможет поднимать на высоту 35 тыс. футов (10 668 м) косми-

быть получена также благодаря существенному уменьшению

ческую ракету со спутником, который она сможет доставить

расходов топлива. Другим преимуществом станет снижение

на орбиту, находящуюся на высоте от 300 до 1200 миль над

зависимости от метеоусловий. Самолет может облетать зоны с плохой погодой. Кроме того, запуски могут осуществляться

Землей (482−1931 км). Стоимость самолета не раскрывается. Он изготовлен в

чаще и в более короткие сроки.

основном из углеродного волокна. Самолет оснащен шестью

У самолета Stratolaunch уже есть конкурент − компания

двигателями Pratt & Whitney, которые изначально были разра-

Virgin Orbit. Она планирует использовать самолет Boeing 747-

ботаны для Boeing 747. Его шасси, которое включает в себя 28

400 для запуска спутников на орбиту.

колес, также было впервые разработано для 747-х. Ожидается, что запуски небольших спутников с помощью

Проведение первого испытания намечается где-то в середине года. CNN, April 13, 2019

такого самолета будут значительно дешевле, чем при исполь-

РОБОТ ВЫПОЛНИТ САМУЮ ОПАСНУЮ РАБОТУ НА ПОЛЕ БОЯ Беспилотный

Беспилотный робототехнический комплекс

Якима (Yakima), штат Вашингтон. Он создан

робототехнический

разграждения Robotic Complex Breach Concept

на платформе боевого танка М1 «Абрамс»

комплекс разграждения

(RCBC) прошел испытания в учебном центре

(M1 Abrams) и является усовершенствованной версией штурмовой машины M1150 Assault Breacher Vehicle. С «Абрамса» сняли оружие и навесили на него минный плуг, бульдозерный отвал, заряды для удаления боеприпасов и взрывную систему разминирования. Комплекс оборудован системой дистанционного управления и навесным оборудованием. Он предназначен для проделывания прохода в минных полях и расчистки заграждений на поле боя, включая противотанковые.

116

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

зарубежная военно-техническая информация

Опыт использования этого комплекса су-

из требований к проектам новой боевой маши-

хопутными войсками и морской пехотой США

ны пехоты США, которая должна заменить M2

почти наверняка послужит основой для разра-

«Брэдли» (M2 Bradley), является способность ра-

ботки роботизированной наземной машины

ботать без экипажа.

в будущем, особенно с учетом того, что одним

Popular Mechanics, May 8, 2019

« ДЕРЗКИЙ » ВПЕРВЫЕ ПОДНЯЛСЯ В ВОЗДУХ Вертолет Sikorsky-Boeing SB> 1 Defiant™ («Дерзкий») 21 марта совершил первый полет на площадке Сикорского в Уэст-Палм-Бич, штат Флорида. Эта революционная машина, разработанная фирмами Sikorsky, Lockheed Martin и Boeing, дает представление о том, какими станут в США военные вертолеты следующего поколения в рамках программы Future Vertical Lift. «Defiant изменят правила игры на поле боя, и мы с нетерпением стремимся продемонстрировать огромные возможности этой машины», – сказал Дэвид Куперсмит (David Koopersmith), вице-президент и генеральный менеджер Boeing Vertical Lift. Два коаксиальных основных ротора и задний движитель толкателя Defiant существенно отличают его от серийных вертолетов. В нем достигнут скачок в технологиях для значительного увеличения скорости и дальности полета, улучшения маневренности, живучести и повышения экономической эффективности. Использование вертолетов Defiant с технологией X2™ и самолетов пятого поколения F-35 позволит Соединенным Штатам Америки вырваться из существующего стратегического противостояния. «Defiant рассчитан на полеты со скоростью и дальностью вдвое большие, чем у обычных вертолетов, сохраняя при этом их самые луч-

США в начале 2030-х годов. Этот полет Defiant

Вертолет

шие показатели низкой скорости и зависания», –

знаменует собой ключевую веху для команды

Sikorsky-Boeing Defiant

сказал Дэн Спур (Dan Spoor), вице-президент

Sikorsky-Boeing и является кульминацией про-

Sikorsky Future Vertical Lift. «Такая конструкция

ектирования, моделирования и испытаний для

обеспечивает исключительные характеристики

дальнейшей демонстрации возможностей тех-

в целевой области, где потенциальная актив-

нологии X2. Она масштабируется для различных

ность противника придает первостепенное зна-

военных задач, включая атакующие действия и

чение маневренности, живучести и гибкости», –

штурмовку, а также транспортировку на большие расстояния. Defiant является третьим про-

пояснил он. Defiant помогут разработать требования к новым вертолетам общего назначения, кото-

тотипом, созданным по технологии X2 менее чем за 10 лет.

рые, как ожидается, поступят на вооружение в

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

Boeing, March 21, 2019

ТЕХНОЛОГИИ

117

зарубежная военно-техническая информация

НОВЫЙ РАДАР ДЛЯ « ШЕРШНЕЙ » Корпус морской пехоты США выбрал ради-

в важнейших операциях по всему спектру,

олокатор с активной фазированной антенной

включая завоевание господства в воздухе,

решеткой (АФАР) APG-79(v)4 компании «Рэйте-

нанесение ударов по морским и наземным

он» (Raytheon) для оснащения самолетов палуб-

целям.

ной авиации F/A-18E/F Super Hornet и F/A-18

«При помощи радаров с АФАР экипажи ис-

Hornet. Поставки радаров начнутся в 2020 году

требителей склоняют чашу весов в свою пользу

и завершатся к 2022 году. APG-79(v)4 представляет собой уменьшен-

по сравнению со своими противниками», – сказал вице-президент компании Эрик Дитмарс

ную версию радара APG-79, интегрированного

(Eric Ditmars). «Теперь пилоты морской пехо-

в Super Hornet ВМС США и Королевских военно-

ты смогут определять, отслеживать и поражать

воздушных сил Австралии, а также в палубный

больше целей на большем расстоянии, чем ког-

самолет радиоэлектронной борьбы ВМС США

да-либо прежде», – добавил он. В результате проведенной работы улучшена

Боинг EA-18 «Гроулер» (Boeing EA-18 Growler). Наряду с улучшенными возможностями при-

надежность радара, сокращено время подготовки к полету и его обслуживания. Raytheon Company, Jan. 15, 2019

целивания, экипажи получают преимущество Радиолокатор с АФАР APG-79(v)4

ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ЯДЕРНЫХ СИЛ США В 2019 ГОДУ

118

Ядерный арсенал США в 2018 году пра-

2050 боеголовок – это так называемая «защита

ктически не изменился. США имеют примерно

от технических или геополитических неожидан-

3800 ядерных боеголовок, 1750 из которых

ностей».

развернуты больше чем на 800 стратегических

Еще 2385 устаревших ядерных боеприпа-

носителях (примерно 1300 – на баллистических

сов выведены из боевого состава и приготов-

ракетах, 300 – на базах стратегических бомбар-

лены к утилизации в период до 2030 года. Они

дировщиков в США и 150 тактических бомб –

переданы Министерству энергетики США. Таким

на авиабазах в Европе). Оставшиеся примерно

образом, у США всего примерно 6185 боеголо-

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

зарубежная военно-техническая информация

вок. Точная цифра в обзоре не указывается, так

Minuteman III в каждой. Они контролируются

как в апреле 2019 года Министерство обороны

пятью центрами управления пуском. МБР Minuteman III оснащены одной 300-ки-

засекретило эту информацию. Ядерное оружие хранится примерно в

лотонной боеголовкой W87/Mk21 или одной

24 географических точках в 11 штатах США

335-килотонной W78/Mk12A. МБР с боеголов-

и в пяти европейских странах. Больше всего его

кой W78/Mk12A могут быть перезаряжены тре-

в подземном комплексе хранения боеприпасов

мя независимо нацеливаемыми боеголовками

и технического обслуживания Киртланд (Kirtland

(всего 800 боеголовок). В 2015 году была за-

Underground

вершена программа модернизации и продле-

Munitions

and

Maintenance

Storage Complex – KUMMSC), расположенном

ния срока службы Minuteman III до 2030 года.

к югу от города Альбукерк (Albuquerque) в штате

В августе 2017 года ВВС заключили кон-

Нью-Мексико. Здесь находится примерно 2475

тракты с Boeing и Northrop Grumman на сумму

боеголовок, из которых, по оценочным данным,

678 млн долл. США о проведении исследова-

1785 сняты с вооружения и ожидают отправки

ний по созданию МБР следующего поколения,

на утилизацию на завод по производству ядер-

которая в настоящее время известна как на-

ного оружия «Пэнтекс» (Plant Pantex) в штате

земный стратегический сдерживающий фактор

Техас.

(Ground-Based Strategic Deterrent – GBSD). По

Второй по величине комплекс хранения и

дальности полета она превзойдет Minuteman III.

технического обслуживания – Фонд стратегиче-

Планируется, что новая ракета начнет заменять

ского оружия Тихого океана (Strategic Weapons

Minuteman III с 2029 или 2030 года. ВВС наме-

Facility Pacific – SWFPAC). Он расположен

рены закупить 666 таких ракет, 400 из которых

в районе военно-морской базы Китсап (Kitsap)

будут развернуты, а оставшаяся часть исполь-

в северо-западной части штата Вашингтон.

зована для испытательных пусков и в качестве

Здесь находится 1620 боеголовок.

запасных частей.

Из пяти мест хранения ядерного оружия США в Европе авиабаза Инджирлик в Турции са-

Военно-морские силы в своем составе име-

мая крупная. Здесь хранится около 50 авиабомб,

ют 14 атомных подводных лодок (ПЛА) с бал-

или одна треть всех запасов в Европе.

листическими ракетами (БРПЛ) класса «Огайо».

США продолжают так называемую «Про-

Восемь из них приписаны к военно-морской

грамму записи» (The program of record) – заме-

базе Китсап на Тихоокеанском побережье, а

няют или модернизируют все системы доставки

шесть базируются на Кингс-Бей, штат Джорджия,

ядерного оружия. Она предусматривает созда-

на Атлантическом побережье США. Четыре или

ние нового класса атомных подводных лодок

пять ПЛА систематически находятся на боевом

(SSBN),

патрулировании.

стратегического

бомбардировщика,

крылатой ракеты большой дальности воздуш-

В настоящее время промышленность осво-

ного базирования (LRSO), межконтиненталь-

ила выпуск модернизированной боеголовки

ной баллистической ракеты (GBSD) и нового

W76-2 БРПЛ. В ней используется только пер-

тактического

вичное деление расщепляющегося материала

истребителя-бомбардировщика

для получения выхода в 5–7 килотонн. Первая

ВВС (F-35A).

боеголовка W76-2 выпущена на заводе Pantex Наземные

баллистические

ракеты.

Во-

22 февраля 2019 года. Полный комплект пла-

енно-воздушные силы США имеют 400 МБР

нируется передать флоту к концу 2019 финан-

Minuteman III. Организационно они входят в три

сового года Полным ходом идет проектирование ПЛА

крыла: 90-е ракетное крыло – на авиабазе FE Warren в Колорадо, Небраске и Вайоминге, 91-е –

класса «Колумбия» (Columbia, SSBN-826) ново-

на авиабазе Майнот в Северной Дакоте и 341-е –

го поколения. Она будет иметь водоизмещение

на базе ВВС Мальмстрем в Монтане. Каждое

на 2000 тонн больше, чем ПЛА класса «Огайо» и

крыло состоит из трех эскадрилий по 50 ракет

оснащена 16 БРПЛ.

3/2019

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

119

зарубежная военно-техническая информация

Военно-воздушные силы имеют парк из 20

США модернизируют стратегические бом-

бомбардировщиков B-2A (все являются носите-

бардировщики и ядерное оружие для них:

лями ядерного оружия) и 87 бомбардировщи-

бомбы B61-12 и противокорабельные раке-

ков B-52H (46 – носители ядерного оружия). По

ты большой дальности (Long Range Anti-Ship

данным на февраль 2018 года, в ВВС США были

Missile – LRSO). В настоящее время начато

развернуты 13 бомбардировщиков B-2A Spirit

проектирование нового перспективного дальнего тяжелого бомбардировщика B-21 Raider,

и 36 B-52H. Бомбардировщики сведены в девять эска-

а также разработка новой крылатой ракеты

дронов в пяти авиакрыльях на трех военно-воз-

большой дальности. Она заменит AGM-86B в

душных базах: Майнот (Minot) в Северной Дако-

2030 году и будет оснащена боеголовкой W80-

те, Барксдейл (Barksdale) в Луизиане и Уайтмен

4. B-21 будет нести B61-12 и LRSO, а также

(Whiteman) в Миссури. Каждый B-2 может нести до 16 ядерных бомб (гравитационные бомбы B61-7, B61-11

неядерное оружие, включая JASSM-ER. Проектирование этого самолета выполняет компания Northrop Grumman.

и B83-1), а B-52H – до 20 крылатых ракет

Предполагается заказать 175 таких само-

(AGM-86B). По оценкам экспертов, 850 ядер-

летов. Они начнут поступать в ВВС США с се-

ных боезарядов, включая 528 крылатых ракет

редины 2020-х годов, чтобы заменить B-1B и

воздушного базирования, предназначены для

B-2. B-21 Raider разместят на авиабазах Дайс

бомбардировщиков. На авиабазах находится

(Dyess) в штате Техас, Эллсворт (Ellsworth) в

предположительно около 300 единиц оружия,

штате Южная Дакота и Уайтмен (Whiteman) в

Реклама Ground-Based

а оставшиеся 550 – в комплексе обслужива-

штате Миссури.

Strategic Deterrent на

ния и хранения подземных боеприпасов в

сайте корпорации Boeing

120

Bulletin of the Atomic Scientists 2019, Vol. 75, No. 3, 122–134, 29 Apr 2019

Киртланде.

РАД И О Э Л Е КТ Р О Н Н Ы Е

ТЕХНОЛОГИИ

3/2019

Акционерное общество «Концерн Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) — новый участник мирового рынка радиоэлектронных решений для государства и бизнеса с большим технологическим будущим и утвержденной стратегией долгосрочного развития. Концерн предлагает современные радиоэлектронные средства и комплексы, созданные на основе инновационных российских технологий для космоса, авиации, флота и сухопутных сил. Широкая линейка гражданских продуктов представляет КРЭТ в медицине, энергетике, транспорте и других сферах. Устойчивый рост и хорошие финансовые показатели укрепляют приверженность Концерна миссии по обеспечению глобальной безопасности в опоре на лучшие традиции российской школы радиоэлектроники. КРЭТ создан в 2009 году.

109240, Москва, ул. Гончарная, д. 20/1, стр. 1 www.kret.com e-mail: info@kret.com тел.: +7 (495) 587 70 70