СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВООРУЖЕНИЕМ ИСТРЕБИТЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК F41G3/22 

Изобретение относится к авиационному оборудованию, более конкретно - к оборудованию, предназначенному для обеспечения боевого применения вооружения истребителя. Оно может быть использовано предприятиями авиационной и оборонной промышленности, ведущими разработку систем управления вооружением (СУВ).

Известна система управления вооружением истребителя, предназначенная для обеспечения эффективного поражения воздушных целей за счет точного выхода в район атаки и последующего ориентирования полета по условию попадания средства поражения в цель.

В состав современной СУВ истребителя для этого включают: бортовой комплект аппаратуры наведения, телеметрически связанный с аналогичной по назначению аппаратурой, размещенной на наземных командных пунктах (пунктах наведения) или на летательных аппаратах типа "Авакс"; бортовую радиолокационную станцию (БРЛС) и бортовую оптико-электронную, в частности, телевизионную визирную систему, предназначенную для обнаружения воздушной цели (после предварительного выхода в район ее нахождения с помощью указанной выше аппаратуры) и для обеспечения ее автоматического и полуавтоматического сопровождения в расчете на измерение ее координат и параметров движения с помощью измерителей, входящих в состав визирных систем; бортовой комплект навигационного оборудования с датчиками полетной информации, рассчитанный на его использование при прицеливании, а также для осуществления навигации (например, после завершения атаки цели, с заданием возвратиться на аэродром и совершить посадку); вычислительную систему, содержащую несколько цифровых вычислительных машин (ЦВМ) и аналоговых вычислителей, предназначенных для обработки информации, получаемой от указанных датчиков и измерителей, для решения задачи прицеливания, для решения навигационной задачи и других вычислительных действий, связанных с подготовкой, применением средств поражения и контролем результатов этого применения, в том числе в учебных полетах; бортовой комплект индикаторов, предназначенных для демонстрирования летчику необходимых сведений по результатам работы названных визирных систем, аппаратуры наведения и навигации, а также для представления результатов работы вычислительной системы, реализуемых путем соответствующего пилотирования, в частности, результатов решения задачи прицеливания.

Современная БРЛС истребителя разрабатывается с таким расчетом, чтобы ее можно было использовать не только для обнаружения воздушной цели, но также для действий по наземным целям. При действиях по воздушным целям с ее помощью обеспечивается одновременное сопровождение нескольких таких объектов (так называемый режим сопровождения целей на проходе).

В силу этих и ряда других причин данное изделие характеризуют как многорежимное и многофункциональное. По такому же пути идет развитие других видов названных выше визирных систем. Их объединение с другими названными устройствами образует техническую систему, функционально решающую одну задачу - эффективное боевое применение вооружения истребителя, чем и определено сложившееся наименование такой системы. Для всех последних выпусков отечественных и зарубежных истребителей перечисленный выше состав СУВ является типовым.

Этот состав в предлагаемом техническом решении определен в качестве прототипа.

Недостатком описанной системы управления вооружением является неполное использование ее возможностей для информирования летного состава о воздушной обстановке при осуществлении истребителями групповых действий (полета подразделения истребителей на одно боевое задание в выбранном боевом порядке).

В настоящее время обзор воздушного пространства только своими бортовыми средствами или визуальный, которого было достаточно в прошлой войне для руководства боевыми действиями недостаточен для командира группы, так как необходимо обеспечить согласованное применение оружия средней и большой дальности, дальность применения которого намного превышает визуальную видимость. Ограниченность зоны обзора информационных средств приводит к необходимости использования информации, выдаваемой техническими средствами не только самолета командира, но всех самолетов группы.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности боевых действий при их осуществлении группой истребителей за счет взаимного обмена информацией и автоматической передачи приказов на атаку.

Цель достигается тем, что в известную систему управления вооружением истребителя, включающую многофункциональную бортовую радиолокационную станцию и оптико-электронную, в частности, телевизионную визирную систему, бортовой комплект аппаратуры наведения на воздушные цели и комплект навигационного оборудования с датчиками полетной информации, вычислительную систему, подключенную к датчикам информации, а также бортовой комплект индикаторов прицельной, навигационной и пилотажной информации, связанных с перечисленными устройствами СУВ непосредственно и через вычислительную систему дополнительно введен комплект аппаратуры pадиотехнической (телекодовой) связи СУВ каждого истребителя с аналогичными системами других истребителей. В состав введенной аппаратуры входят:
приемно-передающее устройство с программно-осуществляемой перестройкой частоты, определенной потребностью многоадресного обмена информацией;
программное устройство, подключенное его входом к указанной вычислительной системе через ее мультиплексный канал и выходом к блоку изменения частоты приемно-передающего устройства;
шифратор информации, связанный мультиплексным каналом с вычислительной системой на входе и выходом с передающим блоком приемно-передающего устройства;
дешифратор, подключенный входом к приемному блоку приемно-передающего устройства и выходом - в одну из ветвей мультиплексного канала вычислительной системы;
пульт управления радиотелеметрической связью, включенный его входами (соответствующими позициями входящих в него органов управления) в мультиплексный канал вычислительной системы и содержащий в своем составе два гашеточных переключателя с наименованиями "Pежимы работы" и "Кто я";
аналогично включенный пульт целераспределения с кнопками ГР, Ввод, Сброс и наборным полем для ввода в аппаратуру телеметрической связи заданий в форме номеров назначаемых на атаку целей и номеров тех истребителей в известном боевом порядке, которым командир ставит боевую задачу;
индикатор тактической обстановки (ИТО), включенный его входами через преобразователь сигналов в тот же мультиплексный канал вычислительной системы.

Необходимость в применении многократно перестраиваемого приемно-передающего устройства определена тем, что с его помощью реализуется разнесенная по времени радиотелеметрическая связь СУВ одного истребителя с аналогичными системами других истребителей, летчики которых могут занимать должности ведомого, ведущего или командира группы (командира звена или командира эскадрильи с назначением в последнем случае командиров звеньев в качестве ведомых).

Программное устройство, настроенное на соответствующий режим работы с помощью переключателей, размещенных на пульте управления, реализует перестройку приемно-передающего устройства по разработанной для этого циклограмме. Этим оно обеспечивает возможность разнесенного по времени обмена информацией между истребителями группы: последовательно от СУВ ведомых истребителей к СУВ ведущих вплоть до собирания всех сведений на борту командира всей группы, а также передачу заданий, формируемых командирами в обратном направлении. Всего, таким образом, связанными по принятой в настоящее время разработке данного технического решения оказываются 12 истребителей. Вся информация о воздушной обстановке, собранная бортовым оборудованием этих самолетов (необязательно одинаковая для всех самолетов по той причине, что они могут быть разнесены в пространстве на десятки километров), оказывается известной командиру группы и может быть использована им для pазработки рационального плана воздушного боя. Приказы, как и информация, передаются автоматически по той же радиотелемеханической связи исполнителям в порядке подчиненности.

Шифратор в этой связи необходим для преобразования задаваемых с пульта команд и формируемых внутри СУВ сведений в сигналы, пригодные для направления в эфир (последнее реализуется с помощью передающего блока приемно-передающего устройства). Аналогичное назначение имеет дешифратор на приемном конце с тем отличием, что его преобразование является обратным по форме.

Названные выше переключатели и кнопки на пульте управления включены их электрическими выходами в мультиплексный канал через преобразователь аналоговых сигналов в цифровую форму. Этот преобразователь является составной частью конструкции самого пульта. Позиции первого из названных переключателей при этом имеют обозначения:
ГД, что соответствует принятию командиром группы решения на групповые действия при осуществлении полета полной описанной выше группой из двенадцати самолетов или одним звеном из четырех самолетов (так называемой автономной группой). При установке данной позиции на самолете командира группы программным устройством его СУВ задается циклограмма обмена информацией в определенном порядке по всей группе истребителей, а аналогичные программные устройства других истребителей функционируют в установленные для них промежутки времени по сигналам запросов, поступающих с ведущих самолетов. Для этого все подчиненные летчики указанный переключатель у себя на самолете устанавливают в позицию ОТКЛ;
ПАРА 1, что соответствует принятию командиром первой пары в соответствующем звене решения на осуществление боевых действий парой (аналогичные решения независимо друг от друга могут принимать командиры первых пар и в других звеньях);
ПАРА 2, что соответствует принятию указанного решения командиром второй пары;
ОТКЛ, что соответствует отмеченной выше готовности программного устройства СУВ на самолете подчиненного летчика работать по командам вышестоящей инстанции;
НАВЕД, что соответствует известному в настоящее время автономному для каждого истребителя наведению на цель по командам наземной автоматической системы управления (НАСУ).

Циклограмма настройки приемно-передающего устройства СУВ и обмена информацией между самолетами по каналам радиотелеметрической связи при выборе позиции ПАРА 1 или ПАРА 2 изменяется (прежде всего, сокращается по содержанию) в сравнении с выбором ГД. И при выборе позиции ГД она может иметь разное содержание, соответствующее разному составу группы в зависимости от выбора позиции переключателя с условным наименованием КТО Я. Указанному переключателю конкретно разработанной схемой радиотелемеханической связи между СУВ истребителей определены следующие позиции:
КОГ (командир объединенной группы), устанавливаемая (вместе с позицией ГД первого переключателя) на самолете летчика, возглавляющего групповые действия.

ВДЩ (ведущий), устанавливаемая при действиях большой группой (эскадрильей) на самолетах командиров звеньев и при действиях автономной группой (звеном) на самолете ведущего летчика второй пары.

ВДМ (ведомый), устанавливаемая на всех ведомых истребителях.

Отмеченные позиции оправдывают необычность принятого названия данному переключателю.

Описанная выше установка позиции гашеточных переключателей, практически реализуемая путем соответствующих манипуляций летчиков, соответствует принятому штатному распределению должностей летного состава. Одинаковая для всех самолетов конструкция этих переключателей, независимая от названного распределения должностей, дает то преимущество, что при необходимости, например, при возникновении потерь истребителей в воздушном бою, любой летчик соответствующими манипуляциями своих переключателей может взять на себя и роль ведущего и роль командира группы. Соответственно определенные циклограммы взаимодействия СУВ, сохраняемые независимо от потерь на каждом остающемся самолете в прежнем их содержании, позволят в таком случаем автоматически и оперативно сформировать (собрать) оставшиеся истребители для групповых действий в меньшем количестве.

В этих действиях на каждом отдельно рассматриваемом истребителе обеспечивается индицирование летчику не только тех сведений, которые определяются визирными системами, входящими в состав собственной СУВ, но также индицирование целей, обнаруживаемых на других истребителях, вместе со сведениями о положении и боевом порядке этих истребителей. Кнопками ВВОД или СБРОС, нажимаемыми после предварительного нажатия кнопки ГР, командир группы или ведущий в группе меньшего ранга по каналам радиотелеметрической связи ставит своим подчиненным задачи на уничтожение целей в разработанном им порядке. Номера последовательно назначаемых целей с указанием после них номеров своих истребителей он при этом набирает на наборном поле пульта целераспределения. Информация, необходимая для принятия такого решения, по тем же каналам связи ему индицируется на пульте тактической обстановки.

Существенное отличие предложенного технического решения сводится, таким образом, к тому, что введением автоматической межсамолетной радиотелеметрической связи, действующей по определенной программе, достигается расширение информативности СУВ истребителя, выполняющего боевые действия в группе, за счет добавления к собственной информации СУВ аналогичной информации от СУВ других истребителей с отделением той информации, которая повторяется, и упорядочением всей информации, так как это необходимо для обеспечения определенности отдания и исполнения летчиком приказов на атаку.

Операции по формированию команд для программного устройства перестройки частоты приемно-передающего устройства, операции автоматического выбора сведений из соответствующих узлов СУВ на передачу и распределение принимаемых сведений из СУВ других истребителей, операции ранжирования этих сведений, сопоставления и упорядочения перед воспроизведением на ИТО - все это определено содержанием программы работы вычислительной системы и материально воплощено в форме последовательно проходящих по мультиплексному каналу 32-х разрядных слов, с которыми оперируют ЦВМ. Устанавливать на истребителе какие-либо другие изделия, кроме названных, для обеспечения подобных действий системы межсамолетной радиотелеметрической связи СУВ не требуется.

На фиг. 1 представлена структурная схема СУВ истребителя; на фиг.2 - пример индикации той информации, какая наблюдается летчиком на ИТО.

В состав системы управления вооружением истребителя входят (см.фиг.1): многофункциональная бортовая радиолокационная станция 1; оптико-электронная (в частном случае телевизионная) визирная система 2; бортовой комплект 3 аппаратуры наведения; бортовой комплект 4 навигационного оборудования вместе с датчиками полетной информации; вычислительная система 5, связанная с названным оборудованием; бортовой комплект 6 индикаторов прицельной, навигационной и пилотажной информации, подключенный к вычислительной системе; дополнительно введенный и аналогично включенный в схему индикатор 7 тактической обстановки (ИТО); приемно-передающее устройство 8 системы радиотелеметрической связи с СУВ других истребителей; подключенное к нему программное устройство 9, включенное собственными входами с вычислительной системой; шифратор 10, связывающий вычислительную систему с передающим блоком приемно-передающего устройства; дешифратор 11, связывающий приемный блок приемно-передающего устройства с вычислительной системой; пульт управления 12, включенный выходами образующих его гашеточных переключателей РЕЖИМ РАБОТЫ и КТО Я через преобразователь 13 его выходных аналоговых сигналов к вычислительной системе и блокам 9 и 8; аналогично включенный пульт 14 целераспределения с преобразователем 15, кнопками ГР, ВВОД, СБРОС и наборным полем, содержащим понумированные ряды кнопок для выбора атакуемых целей и назначаемых на это истребителей; цифроаналоговый преобразователь 16, входом соединенный с вычислительной системой, а выходом с ИТО.

Совокупность блоков, обведенная штриховой линией, образует отличительную часть технического решения (конкретно предлагаемый предмет изобретения).

На фиг. 2 для определенности представлен вариант формирования сведений на ИТО в ситуации, когда подразделение из четырех истребителей атакует противника, включающего четыре реально обнаруженные цели.

Признаком изображения цели на экране ИТО 7, если она обнаружена с помощью БРЛС 1, является треугольник. При обнаружении цели с помощью оптико-электронной визуальной системы 2 - треугольник, не замкнутый в основании. Если цель задана с помощью НАСУ, но еще не обнаружена ни одной бортовой визирной системой, то ее признаком служит отсутствие треугольника (см.фиг.2). Для своих истребителей аналогичным образом введена отметка в виде кружочка. Переменный по длине горизонтальный штрих, примыкающий в комбинированном изображении цели к указанному признаку ее опознавания, в условно принятом масштабе индицирует величину скорости цели, вертикальный - высоту ее нахождения в пространстве, а разворотом всего изображения вокруг точки пересечения штрихов указывается относительный курс цели. Аналогичными штрихами обозначаются скорости и высоты своих истребителей. Принятый масштаб изображения линейных величин записан цифрой в левом нижнем углу экрана с приложением к ней сопоставляемых линейных размеров. Для каждой изображенной цели цифрой записан ее упорядоченный в СУВ номер (слева от вертикальной черты). Справа от этой черты может быть обозначен номер того истребителя, которому назначено атаковать эту цель. Аналогичным образом пронумерованы и свои истребители. Под чертой в кружочке, изображающем положение того истребителя, для которого на его же ИТО 7 сформирована описанная картинка, обозначен номер того истребителя, которым управляет командир группы. Пользуясь записанным масштабом линейных величин по относительному смещению меток на экране ИТО 7 можно прочитать координаты всех индицированных объектов (своих истребителей и целей). В нижней правой части экрана по вертикали повторяемыми номерами обозначены атакуемые цели в порядке возрастания их опасности для атакующей группы, если этот порядок рассматривать снизу. Описанная форма представления тактической информации в настоящее время реализована в СУВ одного из отечественных образцов истребителя.

Описанная система управления вооружением истребителя работает и используется в воздушном бою следующим образом.

Установкой переключателя РЕЖИМ РАБОТЫ на пульте управления 12 в позицию ГД и переключателя КТО Я в позицию КОГ на своем самолете командир группы осуществляет включение программного устройства 10 в режим настройки приемно-передающего устройства 9 на частоту внутри группового обмена информацией с командирами звеньев. Этим командирам командир группы свое решение на переход из режима управления от НАСУ к управлению по его командам сообщает предварительно по обычной системе переговорной связи. Получив такое решение, командиры звеньев своих гашетные переключатели с наименованием РЕЖИМЫ РАБОТЫ устанавливают в ту же позицию ГД, а переключатели КТО Я - в позицию ВДЩ. Таким путем они сообщают своим подчиненным летчикам о принятии решения на групповые действия и задают сигналы в свои приемно-передающие устройства 8 на настройку частоты, пригодной для радиотелеметрического обмена информацией с командиром объединенной группы и периодически сменяющей ее частоты обмена информацией со своими подчиненными (системами управления вооружения ведомых самолетов).

При этом внутри каждой такой группы частота работы приемно-передающего устройства 8 отлична от двух других. Все летчики, подчиненные командирам звеньев, свой переход к групповым действиям осуществляют переводом переключателя КТО Я в позицию ВДМ (при одновременной установке вторым переключателем той же позиции ГД). Циклограммами работы программных устройств всех взаимодействующих СУВ по принципу "запрос-ответ" обеспечивается автоматический обмен информацией и представление конечных результатов в том виде, как это изображено в качестве возможного примера на фиг.2. При этом командир группы непосредственно командирам звеньев и командиры звеньев своим подчиненным могут ставить задачи на осуществление атаки назначенных целей путем нажатия соответствующих кнопок на пульте целераспределения 14, после предварительного нажатия кнопок ГР и ВВОД. Ошибки своих манипуляций командир может исправлять нажатием кнопки СБРОС и повторением набираемого задания в новом качестве. Разными позициями установки переключателя КТО Я реализуются соответствующие различия в программах обработки информации и разное проявление результата манипуляции кнопками пульта целераспределения 14. На самолете ведомого летчика этот пульт фактически отключается, поскольку такой летчик может только получать задания. Передача всех сведений в пространство производится радиокодами, формирование которых обеспечивается шифраторами 10, а обратное преобразование в цифровую форму, характерную для работы вычислительных систем - дешифраторами 11.

При групповых действиях в автономной группе позицию КОГ устанавливает командир звена, позицию ВДЩ - ведущий летчик второй пары, ведомыми становятся два оставшихся летчика, а циклограмма обмена информацией автоматически сокращается по причине ее непоступления со стороны отсутствующих самолетов в регламентированные моменты времени.

Если командир первой пары в любом звене с разрешения вышестоящего командира или своим собственным решением предполагает перейти к автономным действиям, то перестройку СУВ своего самолета и самолета своего ведомого на предельно упрощенную схему взаимообмена информацией в пределах одной пары истребителей он осуществляет переводом пеpеключателя РЕЖИМ РАБОТЫ в позицию ПАРА 1. Аналогичным образом может поступить и командир второй пары, для которого определена позиция того же переключателя с обозначением ПАРА 2.

При выборе позиции НАВЕД переключателем РЕЖИМ РАБОТЫ летчик любого истребителя выключает себя из групповых действий и подключается к централизованному управлению (наведению своего самолета) по каналу НАСУ. Такая возможность при всей важности утверждаемых в данной заявке групповых действий должна быть предусмотрена хотя бы на случай потери боеспособности какого-либо истребителя. Подключение к НАСУ позволит такому истребителю наиболее благополучно возвратиться на свой аэродром.

В настоящее время на самолетах СУ-27 начата эксплуатация отдельных опытных образцов описанного устройства в нашей стране.

Первые опыты эксплуатации устройства показывают, что использование истребителей СУ-27 с заявляемой системой управления вооружением на борту позволяет получить новое качество - обеспечить автономные групповые действия.

Моделирование показало, что за счет появления новой возможности ведения групповых действий боевая эффективность истребителя повышается в различных боевых ситуациях на 30-40%.

Использование: в авиационном оборудовании, предназначенном для обеспечения боевого применения вооружения истребителя, для повышения эффективности боевых действий при их осуществлении группой истребителей за счет взаимного обмена информацией и автоматической передачи приказов на атаку.Сущность: система включает многофункциональную бортовую радиолокационную станцию, оптико-электронную визирную систему, бортовой комплект аппаратуры наведения, бортовой комплект навигационного оборудования с датчиками полетной информации, вычислительную систему, комплект индикаторов прицельной, навигационной и пилотажной информации, индикатор тактической обстановки, бортовой комплект аппаратуры радиотелеметрической связи, включающий приемно-передающее устройство, программное устройство перестройки частоты приемо-передающего устройства, шифратор, дешифратор радиосигналов, пульт управления с двумя галетными переключателями, преобразователи сигналов в цифровую форму, пульт целераспределения с кнопками ввода и отмены заданий и цифро-аналоговый преобразователь. 2 ил.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВООРУЖЕНИЕМ ИСТРЕБИТЕЛЯ, включающая многофункциональную бортовую радиолокационную станцию и оптико-электронную, например, телевизионную визирную систему, бортовой комплект аппаратуры наведения и бортовой комплект навигационного оборудования с датчиком полетной информации, комплект индикаторов прицельной, навигационной и пилотажной информации, а также вычислительную систему, связанную с перечисленными устройствами, отличающаяся тем, что в нее введен бортовой комплект аппаратуры радиотелеметрической связи, включающий приемопередающее устройство, подключенное входом через шифратор и выходом через дешифратор радиосигналов к вычислительной системе и двумя входами соединенное с преобразователями сигналов в цифровую форму, программное устройство перестройки частоты приемопередающего устройства, подключенное его выходом к приемопередающему устройству и входами к двум преобразователям сигналов в цифровую форму и к вычислительной системе, пульт управления с двумя галетными переключателями для задания режимов работы радиотелеметрической связи и ранга истребителя в групповом взаимодействии, пульт целераспределения с кнопками ввода и отмены заданий, передаваемых по радиотелеметрической связи, и наборным полем этих заданий, индикатор тактической обстановки для воспроизведения результатов обмена информацией и заданий, при этом пульты управления и целераспределения снабжены преобразователями их выходных сигналов в цифровую форму, а индикатор тактической обстановки цифроаналоговым преобразователем и все три устройства соединены с вычислительной системой.