страница 10. Сборник тезисов докладов
 Скачать 3.87 Mb.
|
|
1 Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «МОДЕЛИРОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ» СБОРНИК ТЕЗИСОВ ДОКЛАДОВ ________________ Москва - 2020 2 В сборнике представлены тезисы докладов IV Всероссийской научно- технической конференции «Моделирование авиационных систем» Организаторы конференции: Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» Российская академия наук Российский фонд фундаментальных исследований Председатель Организационного комитета конференции: Заместитель генерального директора ФГУП «ГосНИИАС» по науке, академик РАН, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки Российской Федерации Сергей Юрьевич Желтов Председатель Програмного комитета конференции: Научный руководитель ФГУП «ГосНИИАС» академик РАН, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки Российской Федерации Евгений Александрович Федосов Конференция проводится при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 20-08-22047) IV Всероссийская научно-техническая конференция «МОДЕЛИРОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ» г. Москва, 26-27 ноября 2020 года 3 ПЛЕНАРНОЕ ЗАСЕДАНИЕ Современные подходы в моделировании авиационных систем Авиационные системы радиоуправления. Проблемы разработки систем нового поколения Заместитель Генерального директора ФГУП «ГосНИИАС» по науке, Академик РАН С.Ю. ЖЕЛТОВ Генеральный конструктор АО «Концерн радиостроения «Вега», Член-корреспондент РАН В.С. ВЕРБА Моделирование БРЭО боевых летательных аппаратов Генеральный конструктор АО «РПКБ», доктор технических наук , профессор Г.И. ДЖАНДЖГАВА Состояние и перспективы развития бортовых систем управления авиационных средств поражения Заместитель генерального директора ПАО «Арзамасское научно-производственное предприятие «ТЕМП-АВИА» А.Ю. МИШИН Проблемы внедрения моделирования в процесс испытаний авиационной техники Заместитель начальника в/ч 15650 по научной работе доктор технических наук, доцент О.А. БАЛЫК Моделирование оптико- электронных систем авиационных комплексов Заместитель Генерального директора ЗАО «МНИТИ» по научной работе С. Д. КОВИН 4 СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ В МОДЕЛИРОВАНИИ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ С.Ю. Желтов, Ю.Д. Кислицын, Д.В. Самойлов, С.В. Хохлов (ФГУП «ГосНИИАС») Разработка современных авиационных комплексов и систем (АС), связанная с решением многочисленных задач в условиях возрастающей функциональной и технической сложности, в настоящее время невозможна без использования различных видов и технологий моделирования. Сегодня зачастую моделирование становится единственным методом исследования и способом отработки авиационных систем и их комплексов бортового оборудования (КБО). В докладе анализируется эволюция применявшихся методов моделирования за последние полвека, приводятся основные вехи этой эволюции. В настоящее время наряду с полунатурным моделированием все шире применяются методы виртуального прототипирования АС с использованием концепции цифровых двойников. Цифровой двойник при этом понимается как виртуальный прототип реального объекта, группы объектов или процессов. За последние годы в связи с тотальной цифровизацией предприятий в развитии и применении технологий цифровых двойников наметился качественный скачок. В процессе создания цифровых моделей (двойников) активно используются результаты различных испытаний элементов, составляющих комплекс бортового оборудования (датчики, различные приборы и системы, архитектура и характеристики вычислительной базы реальной аппаратуры самолета). В докладе большое внимание уделяется способам доказательства сходимости виртуальных и реальных процессов. Рассмотрены подходы к обучению и самообучению цифровых моделей на базе современных технологий «искусственного интеллекта». ФГУП «ГосНИИАС» разработал современные концептуально- методологические основы реализации научно обоснованных технических решений по созданию и эксплуатации интегрированной модульной системы моделирования (ИМСМ). Использование интегрированных модульных систем моделирования позволяет снизить количество дорогостоящих испытаний, уменьшить потребность в летной работе, совершенствовать применяемые математические модели по глубине проработки, повышая степень их адекватности реальным физическим процессам. В докладе приведены примеры разработок с использованием технологий виртуального прототипирования: по разработке виртуальных компьютерных пространственных сред [2]; 5 по созданию стенда виртуального прототипирования, представляющего собой имитатор кабины самолета, где реальное бортовое оборудование и вооружение представлено математическими моделями; по моделированию процессов обработки видео информации для современных АСП; по созданию моделей боевых действий смешанных авиационных группировок, а также другие примеры моделирования авиационных систем. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 18-08-00488а). ЛИТЕРАТУРА 1. С.Ю. Желтов, Ю.Д. Кислицын, В.А. Стефанов, Е.А. Федосов. Моделирование боевых авиационных комплексов и их интеграции с АСП (ФГУП «ГосНИИАС», г. Москва) 2. В.И. Сафонов, Д.Ю. Суходровский, А.А. Ишутин. Выбор параметров системы видеонаблюдения для полунатурного моделирования системы визирования наземных объектов. Вестник компьютерных и информационных технологий. 2015. № 12 (138). С. 3-6. АВИАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОУПРАВЛЕНИЯ. ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ В.С. Верба, В.И. Меркулов, В.А. Михеев (Концерн радиостроения «Вега») Проведенный анализ особенностей военно-технического противоборства в воздушно-космической среде позволил выделить направления, предопределяющие возрастание востребованности авиационных систем радиоуправления (РУ) при решении широкого круга тактических, оперативных и стратегических задач. Определены роль и место авиационных систем РУ в рамках этого противоборства с формулированием критерия управленческих и информационных задач, подлежащих первоочередному решению. В рамках подхода «система-среда» обоснована необходимость более разностороннего оценивания совершенства систем РУ на основе совокупности показателей, в составе которых наряду с эффективностью должны использоваться живучесть (боевая устойчивость), динамичность, информативность и чувствительность к изменению условий функционирования. С учетом взаимных противоречий на их основе проанализированы пути качественного улучшения возможностей систем радиоуправления, в том числе и с использованием многопозиционного принципа построения. 6 Рассмотрены теоретические, прикладные и технологические проблемы разработки систем нового поколения. На их основе с учетом объективных сложностей сформулированы основные направления совершенствования авиационных систем РУ на ближайшую и более отдаленную перспективу. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 19-08-00060). МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ БРЭО БОЕВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Г.И. Джанджгава, М.И. Орехов, А.В. Бабиченко (АО «РПКБ») Основные особенности БРЭО современных и перспективных боевых ЛА Современные и перспективные комплексы БРЭО боевых ЛА включают в себя основные компоненты контура управления ЛА и его вооружением – измерительно-информационные, вычислительно-коммуникационные, исполнительные системы и устройства, а также средства человеко-машинного интерфейса – для пилотируемых ЛА. Комплексы БРЭО обеспечивают автоматизированное решение основных навигационно-пилотажных и специальных задач боевого применения, измерение и контроль параметров состояния ЛА, его оборудования и вооружения. Структурным ядром комплекса является унифицированная цифровая вычислительно-информационная среда, состоящая из унифицированных аппаратных и программных модулей, объединенных в сеть. Ядро обеспечивает интеграцию вычислительных ресурсов БРЭО, сбор, хранение и переработку информации, поступающей от бортовых и внешних датчиков и систем, взаимодействие с экипажем и решение основных функциональных задач управления. К ядру опционально подключаются другие компоненты комплекса – измерительные и исполнительные датчики и устройства. Аппаратная и программная структура как ядра, так и комплекса в целом, реконфигурируется в зависимости от внутреннего состояния, внешних факторов, выполняемых задач и режимов с целью выполнения растущего объема задач. Важной тенденцией развития БРЭО является интеллектуализация комплексов – введение в их состав искусственных нейросетевых структур для обработки растущих потоков разноспектральных данных, прогнозирующих моделей, бортовых баз знаний и экспертных систем, обеспечивающих решение интеллектуальных задач распознавания, прогнозирования и принятия решения в реальном масштабе времени. Такие перспективные комплексы с элементами искусственного интеллекта будут иметь гибридную структуру из-за появления в их составе аппаратных нейросетевых компонентов, а в более отдаленной перспективе нейросетевые структуры могут стать основной средой решения расширенного перечня функциональных задач БРЭО. В перспективных 7 интеллектуальных комплексах роль ПО возрастет и приобретет новые свойства самонастройки и обучаемости. Моделирование на всех стадиях жизненного цикла Каждому этапу жизненного цикла комплексов БРЭО – от научных исследований до разработки, изготовления, испытаний, серийного производства, эксплуатации и модернизации – соответствуют свои задачи, причем их общая трудоемкость и ресурсоемкость возрастают от этапа к этапу. Эффективным методом снижения или ограничения стоимости работ является использование моделирования, возможности и значение которого также возрастают по мере роста вычислительных возможностей как бортовых комплексов, так и технологического оборудования. Использование достоверных моделей качественно меняет содержание основных процессов разработки, испытаний и эксплуатации БРЭО, а именно: основные технические решения отрабатываются на моделях компонентов БРЭО в специальной среде, моделирующей (имитирующей) необходимые внешние условия и связи. Натурные работы – наземные и летные испытания, а также штатная эксплуатация БРЭО – при этом выполняют двоякую роль: во-первых, выступают в качестве метода и средства объективного подтверждения результатов моделирования и правильности принятых решений, во-вторых, являются источником знаний для создания и верификации самих моделей. Комплексное использование моделей обеспечивает: - гибкость проектирования и оперативность реагирования на замечания, получаемые в процессе натурных испытаний и эксплуатации изделий; - возможность имитации комплексных воздействий всех факторов (что зачастую сложно или невозможно обеспечить при проведении наземных и летных испытаний), влияющих на работу разрабатываемой или испытываемой авионики: внешних воздействий, внутренних отказов и сбоев, тактико- технических ограничений, предельных и критических режимов, человеческого фактора; - накапливание и эффективное экспертных знаний, получаемых при создании, производстве и эксплуатации техники. Система моделей как категорированная база данных и знаний Для реализации сквозной технологии использования моделирования на всех этапах жизненного цикла изделий (ЖЦ) необходимо создание соответствующей системы моделей и технологии их разработки, опирающейся на экспертные знания, т.е. фактически – создание иерархических категорированных баз данных и знаний. База данных в соответствующих тематических разделах содержит как целевые модели различных компонентов БРЭО: унифицированных аппаратных модулей ядра комплекса БРЭО, датчиков и исполнительных устройств, прототипы (модели) унифицированных модулей ПО, так и технологические модели, обеспечивающие функционирование и испытания целевых моделей: модели отдельных устройств и агрегатов ЛА и систем вооружения, имитаторы 8 (модели) внешней тактической и фоноцелевой обстановки, модели состояния и поведения БРЭО, ЛА и экипажа. Модели категорируются на несколько уровней – в зависимости от степени детализации моделируемых объектов. Степень детализации моделей (категория) определяется требованиями и условиями соответствующих этапов ЖЦ и задач, для решения которых предназначены модели. База знаний выполняет двоякую роль: во-первых, это – актуализируемая библиотека экспертных знаний и справочной информации, во-вторых – технологический инструмент (САПР) разработки и верификации моделей по данным, получаемым в результате натурных работ. В соответствующих разделах базы знаний группируются экспертные знания и технологии. Построение такой системы баз данных и знаний, актуализация и использование по назначению представляет собой сложную задачу, эффективное решение которой требует применения интеллектуальных (извлечение, формализация, верификация знаний) и информационных (структуризация, сбор, хранение и использование данных) технологий. Состояние и задачи системы моделирования В настоящее время технологии математического и полунатурного моделирования широко используются разработчиками авиационной техники при разработке и испытаниях с целью сокращения сроков и ресурсоемкости работы, а также повышения эффективности выбора технических решений и устранения замечаний (примеры: разработка комплексов БРЭО Су-34, Су-30, МиГ-29К и т.п.). Отработаны и широко используются на практике стенды математического и полунатурного моделирования – на этапах НИР, эскизно- технического и рабочего проектирования, наземных и, частично, летных испытаний, стенды интеграции ПО – на этапах рабочего проектирования и наземных испытаний, комплексные аппаратные стенды на заводах- изготовителях серийной продукции. Интеллектуализация БРЭО, унификация и реализация концепции интегрированной модульной авионики, качественно возросшие возможности бортовой и технологической вычислительно-коммуникационной среды, а также сложность требований, предъявляемых к условиям и режимам эксплуатации и, соответственно, испытаниям БРЭО, делают задачу комплексного развития методов моделирования на всех этапах ЖЦ особенно актуальной. Это предполагает решение нескольких групп задач по разработке системы технологических и целевых моделей, технологий их верификации, актуализации и использования на этапах ЖЦ: • разработка перечня целевых моделей («цифровых двойников» аппаратных модулей БРЭО) по типам – механических, информационных, электромагнитных – и единой системы категорированных требований к моделям; • разработка стандартизированного перечня унифицированных типовых модулей программно-математического обеспечения (ПМО) БРЭО по группам функциональных задач, единой системы категорированных 9 требований к ним и методических рекомендаций по поэтапному проектированию и отладке ПМО БРЭО; • разработка единой системы категорированных требований к технологическим моделям (фоноцелевой и тактической обстановки, внешних возмущающих факторов, объектов управления, действий и состояния экипажа); • разработка унифицированных интерфейсов, протоколов взаимодействия технологических и целевых моделей; • разработка методов и средств верификации технологических и целевых моделей с учетом результатов натурных работ; • выбор программно-аппаратной среды моделирования и методов интеграции технологических и целевых моделей; • разработка единых требований к технологическому оборудованию стендов в части метрологического и методического обеспечения моделирования с учетом обеспечения зачетности результатов моделирования; • разработка технологий верификации, актуализации баз данных и знаний, и использования их на этапах ЖЦ. Решение этих задач требует тесной кооперации научных и научно- производственных организаций отрасли, профильных вузов и заказывающих государственных органов для создания единой, достоверной и эффективной системы отработки сложных БРЭО. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ А. Ю. Мишин (ПАО «Арзамасское научно-производственное предприятие «ТЕМП-АВИА») Бортовые системы управления авиационных средств поражения (АСП) условно подразделяются на 3 класса точности – высокий, средний и низкий, которые в свою очередь определяются собственно назначением АСП, аппаратно-информационным наполнением бортового комплекса управления, и логикой его применения. С учетом того, что требования к возможности коррекции траектории АСП по информации спутниковой системы ГЛОНАСС заданы, как правило, не жестко, основная задача обеспечения точности вывода изделия в район захвата цели системой конечного наведения ложится на бесплатформенную инерциальную навигационную систему. В связи с этим для АСП оперативного назначения обычно требуются инерциальные системы управления высокого класса точности, для тактического – среднего, а для фронтового применения – низкого класса точности. 10 Класс точности системы в первую очередь определяется точностью и характеристиками применяемых инерциальных датчиков первичной информации, и прежде всего – гироскопов. Для низкой и средней точности в настоящее время применяется электромеханические датчики, для высокой – лазерные гироскопы. Применяемые акселерометры – как второй базовый компонент инерциальной системы управления, относятся к типу твердотельных кремниевых, выполненных по маятниковой конструкции. Автономно инерциальная система, как правило, не позволяет обеспечить выполнение конечной задачи АСП с заданной точностью. На решение этой задачи направлено применение различных средств коррекции и конечного наведения и комплексной обработки информации. Современные бортовые системы управления, разрабатываемые на предприятии, в зависимости от целевой задачи обеспечивают взаимодействие и комплексную обработку информации с радиолокационными, оптическими, тепло и телевизионными системами конечного наведения. В зависимости от типа применяемого АСП в качестве систем маршрутной коррекции могут применяться аппаратура спутниковой навигации, радиотехнические системы измерения высоты и составляющих скорости, радиолокационные и астрономические корректоры, корреляционно- экстремальные системы коррекции по рельефу и оптическому контрасту. Тенденции создания бортовых систем управления для авиационных средств поражения разработки Корпорации сформулированы в имеющейся на предприятии концепции развития и представлены в настоящем докладе. |