Авионика- всё видящее око. Что такое авионика? электронное оборудование на борту самолетов Аппаратура радиоуправления начального уровня

Концепция ИМА на базе стандартных комплектующих

Под интегрированной модульной авионикой понимается концепция построения бортового комплекса, базирующаяся на открытой сетевой архитектуре и единой вычислительной платформе. Понятие «интегрированная» используется как объединение общих ресурсов - источников питания, процессора, памяти, коммуникационных шин, источников ввода-вывода для решения единой задачи - управления. Функции систем комплекса в этом случае выполняют программные приложения, разделяющие общие вычислительные и информационные ресурсы. Понятие функции является ключевым понятием ИМА. Под функцией воздушного судна понимаются функциональные возможности, которые могут быть обеспечены аппаратными и программными средствами, имеющимися на ВС, например: самолетовождение, связь, индикация и т.д.

Переход к ИМА позволил перейти от идеи «система - одна функция» к мультифункциональной структуре - «много функций в одном вычислительном ядре». Технически проще решить такую проблему, если разделить аппаратные и программные платформы, т.е. сделать их независимыми от вычислительного ядра. Практически интеграция функций, которые ранее воспринимались как интеграция систем, сводится в новом поколении КБО к созданию БД функций и сигналов, а также коммуникатора функций на уровне ПО.

Потребность снизить стоимость авиационных комплектующих за счет расширения числа производителей и эксплуатационную эффективность за счет более мелкого, чем блок, сменяемого в эксплуатации элемента объективно привела в новом поколении КБО к модульности АО и ПО.

К основным унифицированным комплектующим следует отнести: базовую несущую конструкцию крейта, процессорный модуль общего назначения, модуль сетевого коммутатора, модуль концентратора сигналов, модуль оптического/электрического конвертора, модуль электропитания, индикаторы с графическими процессорами и индикационные панели. В качестве аппаратных компонентов, входящих в состав комплектующих вычислительного ядра, определены: базовая несущая конструкция сменного модуля, мезонины - графического контроллера, массовой памяти и ввода/вывода. >>>

Открытая архитектура комплекса предполагает подключение различных по своему назначению устройств, например, датчиков информации через стандартные концентраторы к вычислительному ядру системы, осуществляющему реализацию функционального программного обеспечения. Распределение ресурсов функционального программного обеспечения осуществляется под управлением операционной системы реального времени.

Мультифункциональность и модульность создают возможность реализации интегрируемой и модифицируемой структуры КБО с существенно меньшими затратами.

Открытая архитектура и высокая степень унификации позволяют использовать при построении бортового комплекса конкретного летательного аппарата комплектующие различных производителей, что снижает стоимость и риски разработки. >>>

Современная архитектура КБО на базе ИМА связывает в единый комплекс различные системы самолета. Это сложнейшая информационно-вычислительная система.

Структура комплекса бортового оборудования реализуется с использованием минимальной номенклатуры унифицированных взаимозаменяемых открытых стандартных изделий (модулей, систем) с высокой производительностью и энергетической эффективностью.

Реализуемая архитектура создается на базе масштабируемой ИМА с целью увеличения производительности, надежности передачи информации, устойчивости к помехам и снижения весовых характеристик линий связи и устройств ввода-вывода. В ИМА-платформе применяются перспективные интерфейсы и протоколы связи между функциями, датчиками и исполнительными элементами, обеспечивающие эффективное построение динамических структур с сетевой организацией.

В качестве программного обеспечения используются независимые от аппаратных средств продукты.

Авионикой принято обозначать целый комплекс электронного оборудования, которое установлено на борту самолетов. Частенько параллельно со словом «авионика» употребляется сокращение БРЭО, что расшифровывается как бортовое радиоэлектронное оборудование. Базисными элементами электронного оборудования являются совокупности навигации, управления и коммуникации.

Что касается оборудования управления, то это очень много совокупностей, начиная от поисковых прожекторов и заканчивая современными радарами.

В отечественной авиации принято разделять экспертов по самолёту и силовым установкам. Соответственно, одни занимаются авиационными совокупностями, а другие – радиоэлектронным оборудованием.

SSJ-100 авионика

ВВС РФ имеет четкое деление оборудования на БРЭО и авиационное оборудование. БРЭО создано для излучения либо приема радиоволн. Что касается авиационного оборудования, то это устройства, механизмы, агрегаты, каковые в собственной работе применяют электрический ток, но наряду с этим радиоволны отсутствуют.

Кроме этого армейские летательные аппараты смогут быть оснащены электронным оружием, но они являются отдельной частью оборудования.

В отечественном авиастроении понятие «авионика» фактически не употребляется, потому, что принятым считается обозначение БРЭО – бортовое радиоэлектронное оборудование – и АО – авиационное оборудование.

История развития авионики

Само понятие «авионика» начало употребляться в западных государствах с 1970 года. Как раз сейчас электроника достигла большого технического уровня, что разрешило применять электронные совокупности на бортах летательных аппаратов. В эти годы были созданы первые бортовые компьютеры для самолетов.

Также, начали применять много автоматических управления и систем контроля.

Изначально электронное оборудование и авионику для автоматизации начали заказывать армейские для исполнения повышения точности военных и большого круга задач исполнения боевых миссий. В итоге военные машины стали так зависимы от бортового электронного оборудования, что полеты выполнялись в зависимости от выбранных режимов электронного управления. За счет усовершенствования самолетов БРЭО кроме этого не отставало в развитии.

На сегодняшнее время оборудование занимает большую часть материальных затрат на изготовление самолетов. Так, к примеру, при изготовлении самолетов типа F-14 20% неспециализированной стоимости всего самолета отведено на авионику. Подобные системы активно используются и в гражданской авиации, что разрешает автоматизировать и упростить процессы управления машиной.

Современный состав авионики самолетов

Оборудование для управления летательным аппаратом:

• Совокупность навигации.
• Совокупность индикации.
• Совокупность связи.
• Совокупность, осуществляющая управление полетом, типа FCS.
• Совокупность, несущая ответственность за предупреждение столкновения в воздухе, типа TCAS.
• Неспециализированная совокупность управления.
• Оборудование метеонаблюдения.
• Оборудование регистрации всех параметров полета. Это средства контроля и бортовые самописцы.

Оборудование управления оружием:

• Сонары.
• Электронно-оптическое оборудование.
• Радары.
• Совокупности для фиксации и поиска цели.
• Аппаратура для управления оружием.

Интерфейсы в авионике

С наступлением весны пришло время проговорить об авиамоделизме, ведь первые дни по-настоящему лётной погоды уже порадовали наших коллег в большинстве регионов страны. Времени на подготовку к сезону остаётся всё меньше. Особых сомнений в том, с чего начать, не было, ведь именно аппаратура радиоуправления обычно покупается первой и используется для всех моделей, а также для тренировок на симуляторе*.

Эта статья поможет Вам сориентироваться в большом ассортименте систем радиоуправления и разобраться в собственных потребностях. В каждом из разделов статьи мы будем приводить примеры соответствующих товаров из каталога компании Хобби Центр. Если Вы отправитесь за покупкой к нам - эти рекомендации помогут Вам заранее сделать выбор, однако общая информация, приведённая ниже, применима и к продукции других брендов.

Как выбрать аппаратуру радиоуправления - основные принципы

Многие опытные моделисты на вопрос о том, какую систему радиоуправления купить, дают очень похожие ответы, среди них:

• Выбрать ту, возможностей которой хватит на много лет;
• Брать "на вырост";
• Самое простое - не жалеть денег.

Советы на первый взгляд правильные, но очень расплывчатые. Именно исходя из таких рекомендаций появляется в корне неправильное решение - приобрести авиамодельную аппаратуру по принципу выбора максимально дорогого комплекта, который вписывается в бюджет. Более правильно - руководствоваться определёнными критериями, о которых мы расскажем. Приведённый ниже список составлен исходя из личного опыта автора и наблюдений за коллегами по авиамодельному хобби и спорту. Итак, эти требования к аппаратуре радиоуправления чаще всего возникают у пользователей:

• Наличие настроек для каждого типа моделей: самолёт, вертолёт, планер, мультикоптер. Постарайтесь ответить себе на вопрос, какие из этих летательных аппаратов могут пополнить Ваш парк;
• Эргономика - она намного важнее, чем может показаться. Помните - именно передатчик Вы будете держать в руках, и попробовать это стоит ещё до покупки. У каждого есть личные особенности и предпочтения в постановки рук. Здесь играют роль такие параметры, как вес, толщина и форма корпуса, его балансировка, длина и форма ручек управления, расстояние между ручками, наличие вставок из мягкого пластика в нужных местах и многое другое. Для некоторых классов моделей эргономика передатчика выходит на первое место, например - для метательных планеров;
• Функциональные возможности. Такие функции, как экспоненты и двойные расходы, потребуются для любой модели, более серьёзной, чем тренер. Для самолётов и вертолётов с ДВС необходима функция дистанционного выключения двигателю. Большинство самолётов для классического и 3D пилотажа требует использования микшеров. При пилотировании вертолётов будут полезны функции настройки точки висения и виртуального кольца. Не ограничивайтесь чтением инструкций к моделям - там Вы найдёте только самые необходимые настройки. Узнайте у опытных коллег по хобби, какие функции и для чего они используют;
• Количество каналов управления. Для большинства хоббийных моделей достаточно 6-8 каналов, однако если Вашим следующим увлечение станут копии серьёзного уровня - потребуется управление сложной механизацией крыла и различными системами, имитирующими функции прототипа.
• Точность, время отклика, разрешение основных каналов управления (количество точек) . Эксплуатируя большинство самолётов начального уровня, Вы вряд ли заметите разницу в точности и быстродействии систем радиоуправления, однако ситуация изменится, если речь идёт о полноценной пилотажной модели. Ещё более критичны эти параметры для 3D вертолётов и гоночных моделей. Помимо электронной «начинки», на точность влияет и механика - предпочтительны ручки управления на подшипниках;
• Актуальность. Покупая систему радиоуправления убедитесь, что для выбранной аппаратуры выпускаются приёмники, аккумуляторы и другие аксессуары, осуществляется поддержка производителя;
• Совместимость стандартов. Изучите ситуацию в клубе, либо на поле, где Вы собираетесь летать и узнайте, какие системы радиоуправления используют опытные коллеги. Совместимость протоколов, PPM разъёмов и файловых систем даёт огромные возможности: обучение с инструктором при помощи кабеля «тренер-ученик», получение готовых профилей настроек моделей, возможность обмениваться приёмниками и многое другое.
• Прочность и долговечность материалов. Если Вы планируете летать раз в неделю в спокойной манере - на этот пункт можно обращать меньше внимания, однако для интенсивно тренирующихся спортсменов и хобби-пилотов, выбравших авиамоделизм как основное увлечение, проблема износа аппаратуры не должна возникать в принципе. Кроме того, качественно выполненную вещь приятно держать в руках!
• Наличие специализированных приёмников. Этот пункт мы умышленно поместили в конец списка в виду его специфичности. Приёмники, поставляемые с комплектами аппаратуры как правило делятся на классы Full Range (большая дальность, для средних и больших моделей) и Park Flyer - для небольших самолётов (не более метра размахом) и мини-вертолётов. Для моделей-гигантов могут пригодится приёмники с мощной шиной питания - это очень удобно и позволяет избежать использования преобразователей напряжения. Для максимально облегчённых зальных самолётов класса F3P требуются микро-приёмники весом менее грамма. Многие контроллеры современных мультикоптеров и вертолётные системы стабилизации работают только по шине последовательного подключения. Такую технологию, называемую S.Bus, предлагает знаменитый японский производитель - компания Futaba.

Надеемся, что эти пункты помогли Вам понять собственные потребности и упростят процесс выбора. Теперь поговорим о том, на какие условные классы можно разделить авиамодельные системы радиоуправления и приведём примеры наиболее успешных товаров брендов и .

Аппаратура радиоуправления начального уровня

Эти комплекты предназначены для тех, кто желает максимально сэкономить и не определился, насколько важное место будет занимать моделизм в его жизни. Такие системы предназначены для простых моделей самолётов и мультикоптеров. После перехода на более продвинутую аппаратуру, передатчик можно использовать для тренировок на симуляторе. Характерные особенности:

• 4-6 каналов управления;
• Отсутствие каких-либо настроек, за исключением реверса каналов, отсутствие дисплея;
• Отсутствие возможности сохранение настроек модели;
• Невозможность использования для вертолётов с коллективным шагом основного ротора;
• Невысокая цена.

Самая дешёвая система радиоуправления в нашем каталоге, имеет 4 канала управления. Выгодное отличие от моделей конкурентов - наличие цифровых триммеров (триммер невозможно сместить, когда аппаратура выключена, положение остаётся в памяти передатчика до следующего включения) и дельта-микшера, что позволяет использовать i4 для моделей схемы «летающее крыло». Система совместима со всеми приёмниками, использующими протокол AFHDS2 - их можно не менять переходе на более продвинутую аппаратуру того же производителя. Уникальный форм-фактор: малый вес и тонкий корпус.

Программируемая аппаратура для моделей среднего уровня

Системы из этой группы, по статистике, пользуются наибольшим спросом, что не удивляет - при их невысокой стоимости, функционала достаточно для подавляющего большинства хоббийных моделей всех классов. Характерные особенности:

• 6-8 каналов управления;
• Наличие меню для самолётов и вертолётов;
• Память на несколько моделей, настройка основных параметров: расходы, экспоненты, выключение двигателя, флапероны;
• Наличие нескольких линейных микшеров (задают линейную зависимость воздействия одного канала управления на другой);
• Небольшой жидкокристаллический дисплей для отображения параметров.

Самая популярная модель в линейке. Помимо перечисленных выше особенностей, система имеет базовые функции телеметрии - Вы можете контролировать напряжение на приёмнике модели. Меню аппаратуры - простое и интуитивно понятное. Компактный размер и минимальный вес делают i6 интересной не только для начинающих, но и для опытных моделистов - в качестве второго передатчика для путешествий. Обновлённая версия имеет сенсорный дисплей и доработана специально для применения с мультикоптерами.

Младшая модель в линейке легендарного японского бренда. Имеет простой интерфейс меню и продуманную эргономику, гибкость в настройках - большая по сравнению с FlySky i6. Кассету для батареек можно заменить на Ni-MH или Li-Po аккумулятор. Система совместима со всеми авиамодельными приёмниками Futaba, использующими протоколы FHSS и S-FHSS. Стандартный PPM-разъём Futaba на задней крышке передатчика популярен среди производителей симуляторов, благодаря чему не придётся подбирать переходник. Антенна убрана в удобную ручку для переноски передатчика.

Аппаратура, получившая признания как «народная». 9 каналов управления, лёгкая смена высокочастотного модуля и наличие сторонней прошивки OpenTX - всё это сделало систему хорошим выбором для любителей экспериментов и максимально гибких настроек. Богатый функционал и небольшая цена компенсируют даже такие мелкие недочёты, как дешёвые материалы и упрощённый дизайн корпуса. Аппаратура выпускается под несколькими брендами, однако изначальным производителем является компания FlySky.

Аппаратура радиоуправления продвинутого любительского уровня - на стыке хобби и спорта

Системы, перечисленные в этом разделе, подходят для всех моделей, включая самые сложные - 3D-пилотажные самолёты-гиганты и реактивные копии, а также спортивные планеры. Функциональные возможности соответствуют требованиям опытного моделиста. Рекомендуем ознакомиться с полным описанием каждой из перечисленных систем радиоуправления. Несколько характерных для всей группы особенностей:

• 8-16 каналов управления;
• Наличие полноценного планерного меню в дополнение к самолётному и вертолётному;
• Дополнительные функции: микшеры по точкам, логические выключатели по нескольким условиям;
• Наличие большего количества тумблеров и ручек, свободное присвоение функций;
• Возможность обмена настройками моделей с коллегами, использующими аналогичную аппаратуру;
• Продуманная эргономика, ручки управления на подшипниках, широкое применение металла и мягкого пластика в конструкции;
• Дисплей больших размеров для более наглядного вывода информации.

Определённо - классика жанра, система выпускается с 2012 года и не теряет актуальности благодаря большому заделу на будущее, заложенному производителем. Среди заметных дополнительных функций - микшеры по точкам, логические выключатели, режимы виртуального кольца и точки висения для вертолётов, а также специализированные микшеры для планеров. Аппаратура имеет 14 каналов управления (12 пропорциональных и 2 дискретных). Программное обеспечение - обновляемое, производитель издаёт новые официальные прошивки. Использован протокол передачи данных FASST - помимо максимальной точности и помехозащищённости, это означает, что перед Вами - большой выбор узкоспециализированных приёмников под конкретные задачи. Благодаря продуманной эргономике, эта система хорошо показала себя в спорте высоких достижений, завоевав популярность среди пилотов, выступающих в классе метательных планеров F3K.

Одна из самых «молодых» моделей в линейке японского бренда. Аппаратура, создана по новой концепции - богатый и гибкий функционал при использовании более дешёвого в реализации протокола S-FHSS (приёмники, соответственно, более доступны по цене). Хороший выбор для желающих получить максимум от хоббийных моделей. Впервые в истории производителя система имеет четвёртое меню - специально для мультикоптеров. Передача данных между передатчиками одной модели - беспроводная. Аппаратура позволяет использовать расширенную телеметрию - данные о состоянии различных систем модели передаются в реальном времени на землю. Добавлены дополнительные триммеры закрылков, которые при желании можно переназначить для управления каналами и функциями. Чувствительность всех триммеров регулируется в отдельном подменю.

Звучит смело, но i10 - это мечта моделистов нескольких поколений! Представьте себе хоббийную аппаратуру, по функционалу не уступающую флагманским моделям ведущих брендов. Компании FlySky удалось воплотить эту идею в жизнь - фактически, отличие от верхних спортивных систем радиоуправления - только в меньшей скорости отработки и незначительно меньшей точности, возможности при этом на уровне запросов самых взыскательных пользователей. Впервые в истории, передатчик использует операционную систему Android. Все функции богато проиллюстрированы и выводятся на цветной сенсорный дисплей. Доступна телеметрия, причём благодаря последовательному подключению можно получать показания даже с одинаковых датчиков, отвечающих за разные системы модели. Меню систем i10, предлагаемых нашей компанией, переведено на русский язык! Работает с приёмниками AFHDS 2, AFHDS 2A и AFHDS.

Флагманские системы радиоуправления

Системы, о которых мы коротко расскажем в этой категории находятся на самом острие прогресса в сфере RC моделизма и обладают максимальными функциональными возможностями. Мы не будем выделять несколько преимуществ и особенностей - их слишком много, чтобы поместить их в формат краткой обзорной статьи. Рекомендуем ознакомиться с полными описаниями приведённых ниже систем радиоуправления!

Флагман линейки авиамодельных систем радиоуправления японской корпорации Futaba. Первая в истории бренда 18-канальная система управления. Высокочастотный модуль работает в режимах FASST, FASSTest (с телеметрией) и S-FHSS. Передатчик использует специально разработанную операционную систему и оснащён большим цветным сенсорным дисплеем. Высокие характеристики и возможности системы 18MZ подтверждены спортсменами высочайшего уровня - эту аппаратуры используют такие пилоты, как 8-кратный Чемпион Мира в классе FAI F3A Кристоф Пьезан-Ле Ру (Cristophe Paysant-Le Roux, Франция) и наш соотечественник, трёхкратный победитель турнира Jet World Masters (Чемпион Мира в классе реактивных моделей-копий по версии IJMC), Виталий Робертус.

В 2016 году корпорация Futaba откликнулась на пожелания моделистов со всего мира, не знающих компромиссов при выборе аппаратуры радиоуправления, но при этом не готовых купить 18MZ из-за самой высокой на рынке цены. 18SZ по возможностям максимально приближается к флагману - различия в меньшем количестве микшеров, тумблеров и ручек и уменьшенном дисплее. Меню доработано для ещё большей простоты в восприятии. Также добавлено мультикоптерное меню и новый протокол передачи данных (в дополнение к трём имеющимся) - T-FHSS, позволяющий использовать телеметрию на относительно недорогих приёмниках. Один передатчик для всех моделей, от самых простых до элитной спортивной техники - это очень удобно!

*Чтобы не уменьшать ресурс дорогой аппаратуры радиоуправления, тренируясь на симуляторе, Вы можете приобрести , повторяющий эргономику и функции передатчика.

Кандидат технических наук Г. АНЦЕВ, А. КИСЕЛЕВ, доктор технических наук В. САРЫЧЕВ (ОАО "Радар ММС").

О гражданской авионике, призванной коренным образом изменить работу пассажирского авиатранспорта, рассказывалось в статье "Авионика. Регулировщик воздушного движения" (см. "Наука и жизнь" № 2, 2004 г.). Военная авионика, конечно, богаче по своим возможностям, и теперь речь о ней. Боевые характеристики военной авиационной техники определяются, прежде всего, уровнем систем авионики. Бортовые компьютеризированные устройства не только берут на себя многие рутинные процедуры пилотирования, они способны эффективно парировать внезапно возникающие угрозы. Поэтому крайне важное значение приобретает мониторинг, то есть поиск и обнаружение "объектов" на земле и в воздушном пространстве и оценка их с точки зрения успешного выполнения поставленной задачи.

Обнаружение целей при облучении их радаром самолета-разведчика (а) и "подсвечивающим" радаром (б).

Член-корреспондент АН СССР С. М. Рытов (1908-1996), один из основоположников радиофизики.

Филигранно подобранные форма и размеры самолета F-117, а также особое покрытие поверхности мешают радарам обнаружить его и спереди и сбоку.

Работая в нескольких диапазонах волн, радар в состоянии обнаружить объекты не только на поверхности, но и на определенной глубине.

Согласно теореме Котельникова, если время между отсчетами τ меньше полупериода Т/2 колебаний (а), то форму сигнала можно восстановить; если же это время больше полупериода (б), то сигнал восстановить не удается.

Антенная решетка состоит из отдельных модулей.

При отклонении луча апертура решетки А" уменьшается пропорционально косинусу угла отклонения, и соответственно падает разрешающая способность радара.

Активная фазированная антенная решетка в головной части крылатой ракеты.

При достаточно большом интервале синтезирования виртуальная апертура может составить десятки метров, благодаря чему разрешающая способность антенной решетки

НЕВИДИМОЕ СТАНОВИТСЯ ЗРИМЫМ

Одной из главных функций военной авиации была и остается разведка. Во время Второй мировой войны пилоты могли рассчитывать лишь на собственные глаза да на фотокамеры, установленные на самолете. Ныне разведку ведут, используя мониторинговые радиоэлектронные системы. Эти системы перспективны и в хозяйственных областях.

Средства авионики регистрируют как собственное излучение наблюдаемого объекта от работающих на нем радиосредств или источников тепла, так и электромагнитные волны, которые отражаются от него при облучении радаром, расположенным непосредственно на самолете-разведчике. Сейчас все чаще, и не только в военной области, прибегают к радиолокационной разведке "с подсвечиванием". Объекты на земле или в воздушном пространстве облучают внешними источниками, а отраженный сигнал регистрируется антенной самолета-разведчика, работающей на прием.

Но самое главное состоит даже не в том, чтобы обнаружить объект, а в том, чтобы идентифицировать его, то есть ответить на вопрос: "Что же мы, собственно, наблюдаем?" Это одна из самых сложных задач, стоящих перед системами авионики. Чтобы решить ее, нельзя обойтись без самых современных средств вычислительной техники. Разработчики авионики используют и достижения радиофизики - области науки, основателем которой во всем мире по праву считается член-корреспондент АН СССР Сергей Михайлович Рытов. Распознать объект удается благодаря тому, что механизмы рассеяния и поглощения посылаемых в его сторону радиоволн тесно связаны с физическими и геометрическими характеристиками объекта. Дополнительную информацию можно получить по характеру его собственного излучения.

Например, металлические предметы практически целиком отражают падающие на них волны. Степень же поглощения волны веществом зависит от его диэлектрической и магнитной проницаемости.

В мониторинговой авионике стремятся использовать чрезвычайно широкий частотный спектр электромагнитных волн - с длинами от долей миллиметра до сотен метров. Это связано с тем, что изображение на дисплее зависит от длины волны, на которой работает радиолокатор: насколько сильно отражает или поглощает объект падающее на него электромагнитное излучение определяется, прежде всего, длиной волны, а также размерами самого объекта и различными неоднородностями физических и геометрических характеристик. Например, самолеты, выполненные по технологии "стелс", имеют такой филигранно подобранный набор геометрических форм и электрофизических свойств поверхности, что для определенного, "освоенного" противником диапазона волн отраженный сигнал попросту отсутствует. В более длинноволновой или более высокочастотной области эти "невидимки" обнаруживаются.

Сегодня, как правило, радиолокатор формирует и обрабатывает сигналы в нескольких частотных диапазонах. Если эти диапазоны значительно разнесены друг от друга, то на соответствующих изображениях мы обнаружим разные детали объекта. То же самое, кстати, будет, если сравнить картины звездного неба, полученные с помощью оптического телескопа и радиотелескопа.

В начале эры радиолокации разработчики делали ставку на волны УВЧ- и СВЧ-диапазонов, то есть пытались "разглядеть" возможно более мелкие предметы: объект отражал волну, если его размеры были больше длины волны или сопоставимы с ней. Однако впоследствии оказалось, что не так просто обнаружить, например, колонны военной техники, если они движутся по дороге, обсаженной деревьями: листва как покрывало отражала сантиметровые волны, пряча под собой корпуса танков и бронетранспортеров. А ракетную шахту можно было замаскировать обычным стогом сена.

Теперь радиолокаторы все чаще "осваивают" низкочастотный диапазон, волны которого проникают даже сквозь почву и позволяют обнаружить закопанные и укрытые объекты. Примером может служить четырехчастотный радиолокационный комплекс "Имарк", за создание которого его авторы - сотрудники Московского научно-исследовательского института приборостроения - получили в 2000 году Государственную премию РФ. Этот радиолокатор формирует и обрабатывает сигналы на длинах волн 3,9; 23; 68 и 254 см. Так вот, на самой длинной волне - 2,54 м - комплекс "видит" скопления грунтовых вод, различные геологические структуры, в том числе и алмазные трубки. Сигналы этих частот проникают и под лед, а при работе на волне 3,9 см от радара в чистом поле не укроется даже заяц.

Если же облучать объект последовательно или сразу волнами нескольких диапазонов, то можно, с одной стороны, выявить его структуру, а с другой - "устранить" препятствия, мешающие наблюдению: растительность, земной и водный покров, туман и облака.

Несколько лет назад на нефтепроводе в Республике Коми произошла авария, но стояла зима, и разлившуюся нефть тут же засыпало снегом. Дожидаться весны - нефть пропитает почву и погубит все живое. На поиск места аварии вылетел самолет с многочастотным радаром и точно обнаружил скрытые границы пятна.

Ныне в авионике стали использовать прежде экзотические сверхширокополосные сигналы, занимающие полосу частот в несколько гигагерц, - в результате можно сформировать еще более детальную картину. Кроме того, сверхширокополосные сигналы крайне трудно обнаружить, поэтому, используя их, можно скрыть не только передаваемую информацию, но и сам факт ее передачи.

"ГЛАЗА" САМОЛЕТА

Если нам нужно взглянуть в сторону, мы либо поворачиваем голову, либо переводим взгляд. Примерно таким же образом можно осуществлять радиолокацию. Правда, когда речь заходит о радаре, мы, как правило, представляем себе вращающееся или качающееся сооружение, которое состоит из излучателя и отражателя (зеркальной антенны).

Однако еще в 1937 году американские исследователи Г. Фрис и К. Фельдман выдвинули идею так называемой управляемой антенной решетки. Принцип действия этого устройства основан на положении, сформулированном в 1933 году российским ученым В. А. Котельниковым в виде теоремы, получившей его имя. Он доказал, что практически любой сигнал можно восстановить, имея ряд его мгновенных значений, взятых через равные промежутки времени (эквидистантных отсчетов). Причем интервал между отсчетами должен быть меньше полупериода высшей гармоники сигнала.

Антенная решетка представляет собой размещенную в плоскости совокупность отстоящих на одинаковом расстоянии друг от друга небольших излучателей (модулей). Иначе говоря, их можно, согласно теории Котельникова, принять за отсчетчики, если расстояния между ними не превышают половины излучаемой или принимаемой антенной решеткой длины волны. С помощью фазовращателей можно так подобрать фазу излучения каждого модуля, что решетка в целом станет излучать острый луч, причем такой же, как излучала бы зеркальная антенна, размер которой равен всей антенной решетке - от первого модуля до последнего. По этому лучу никак нельзя заметить, что антенна "дырявая", то есть что в ней есть просветы между модулями.

Более того, согласованно меняя фазы модулей, можно заставить луч отклоняться, и при механически неподвижной решетке будет происходить сканирование пространства - совсем как мы, не поворачивая головы, глазами просматриваем страницу книги.

Такой решеткой можно формировать и несколько лучей, причем каждый со своей динамикой. В результате получается многолучевая антенная решетка - такими сегодня оснащаются современные истребители.

Хотя принцип работы антенной решетки не выглядит сложным, на практике радиоинженерам пришлось преодолеть огромные трудности. Так, потребовались малогабаритные, не вносящие потерь и потребляющие малую мощность фазовращатели. До появления быстродей ствующих компьютеров не менее трудно было управлять изменением фазы. Лишь на основе достижений микроэлектроники удалось построить коммутаторы, справляющиеся с этой задачей.

Дальнейшие успехи микроэлектроники предоставили в распоряжение конструкторов малогабаритные твердотельные (то есть построенные по принципу интегральных схем) передатчики и приемники, которые прямо напрашивались на роль антенных модулей. Так появились активные фазированные антенные решетки (АФАР) с модулями, усиливающими излучаемый и принимаемый сигналы (на фото справа). В целом передатчик радара, как наиболее энергетически емкое устройство авионики, оказался "размазанным" по антенной решетке и стал одним из самых надежных элементов: при поломках нескольких твердотельных модулей существенного снижения характеристик не происходит (прежде у радаров с пассивной решеткой, если передатчик выходил из строя, самолет становился "слепым").

Первый в мире радиолокатор с АФАР для истребителей построен в нашей стране в корпорации "Фазотрон - НИИР" под руководством профессора А. И. Канащенкова, причем в достаточно сложное для оборонной промышленности время.

ОСТРОТА ЗРЕНИЯ РАДАРА

Способность видеть предметы зависит не только от длины отражаемой ими электромагнитной волны. Иначе мы могли бы разглядеть любые микроорганизмы в световых лучах, длина волны которых меньше микрометра. Нам же для этого требуется микроскоп, поскольку разрешающая способность человеческого глаза ограничена.

Четкость изображения, получаемого с помощью антенной решетки (а в принципе и любой антенны), зависит от ее размеров и определяется параметром, называемым раскрывом антенны или апертурой. Угловая разрешающая способность (рад -1) приблизительно равна отношению длины излучаемой и (или) принимаемой волны к апертуре антенны. Следовательно, чем крупнее антенна и чем меньше длина волны, тем более четким получается изображение.

Чтобы увеличить апертуру антенной решетки и таким образом повысить остроту зрения радара, в первую очередь приходит мысль разнести модули по фюзеляжу самолета. Появились авиационные радары с вдольфюзеляжной антенной. Затем "в ход пошли" крылья, причем управлять фазами сигналов отдельных модулей стало сложнее: антенная решетка представляет собой плоскость, а форма самолета очень сложная. Приходилось учитывать смещение каждого модуля от плоскости и соответственно подбирать для него фазу.

И все же, как ни крути, размеры, скажем, истребителя в длину и в ширину не превышают десятка метров. Значит, достигнут предел?

Выход был найден в реализации идеи синтезированной апертуры, высказанной в 1959 году А. П. Реутовым, ныне - член-корреспондент РАН, и профессором Г. С. Кондратенковым. В обычной антенной решетке сигналы отдельных модулей суммируются (с учетом фаз) по правилам сложения векторов. Но в принципе нет разницы, снимаются ли сигналы со всех модулей одновременно или последовательно во времени с одного из них, при условии, правда, что этот модуль движется. От начала до окончания интервала синтезирования самолет может пролететь сотни метров - и такой же будет виртуальная апертура антенны. Следовательно, и разрешающая способность радара окажется высокой.

Для сравнения ниже приведены данные о разрешающей способности различных радиоэлектронных и оптических систем, а также человеческого глаза (в рад -1):

Панорамные авиационные радары - 10-50.

Авиационные радары с вдольфюзеляжной антенной - 200-300.

Человеческий глаз - 5x10 3 .

Радары с синтезированной апертурой - 10 3 -10 5 .

Оптические системы - 10 4 -10 6 .

Самое главное - точно знать положение модулей решетки в каждый момент времени. Но это и труднее всего реализовать, поскольку нужно учитывать даже вибрации корпуса самолета.

В результате радиолокационное изображение Земли не выглядит отдельными точками и пятнами на экране локатора, а приобретает характер фотографии. Такое направление в авиационной радиолокации стали называть радиовидением. Упомянутый выше радиолокационный комплекс "Имарк" осуществляет синтезирование апертуры во всех четырех частотных диапазонах.

К слову, метод синтезирования апертуры весьма перспективен для наблюдения из космоса: траектория искусственных спутников Земли очень стабильна, а длина виртуальной апертуры может достигать десятков и сотен километров.

Но, как следует из вышесказанного, с помощью решеток с синтезированной апертурой можно получить образы только неподвижных предметов: движущиеся объекты окажутся смещенными. Например, на синтезированном радиолокационном изображении движущиеся автомобили будут находиться не на шоссе, а где-то в стороне от него. Понятно, что, если для наведения огневых средств на движущиеся объекты используется синтезированное радиолокационное изображение, этот фактор необходимо специально учитывать.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МОНИТОРИНГОВОЙ АВИОНИКИ

В условиях боевых действий:

обнаружение различных военных целей (в том числе и укрытых);

предотвращение военных и террористических акций;

обнаружение складов оружия, минных полей, военных лагерей, новых троп и дорог.

В условиях чрезвычайных ситуаций:

оценка последствий паводков, прибрежных штормов, сезонных дождей и таяния снегов;

определение границ ареалов, пораженных болезнями, нашествием насекомых и грызунов, кислотными дождями, пожарами, засухами, наводнениями;

обнаружение коронных разрядов на ЛЭП, аварий на подземных нефте-, газо- и водопроводах и канализационных сетях;

поиск мелких объектов в районах катастроф: катеров, шлюпок, обломков и т.д.;

оценка морского волнения, силы и направления ветра при выполнении аварийно-спасательных работ на море;

оценка загрязнения акваторий нефтяной пленкой толщиной от нескольких микрометров;

обнаружение в Арктике терпящих бедствие людей, укрывшихся под толщей снега или под торосами;

обнаружение утечек нефти из трубопроводов.

Для научных целей:

проведение гидрологических и гляциологических наблюдений, оценка влажности почв, снежного покрова, состояния айсбергов, ледников, вечной мерзлоты;

картография морских льдов и оценка эволюции льдин;

дистанционная археология (обнаружение районов поселений древних культур и ведущих туда бывших транспортных путей);

контроль за популяциями вымирающих видов флоры и фауны;

проведение топографических и литологических измерений;

оценка динамики земной коры;

оценка активности вулканов и последствий вулканической деятельности, включая течения лавы и грязевых потоков;

оценка сейсмической активности и прогнозирование зон разломов;

картография суши и морской поверхности.

Для хозяйственных целей:

оценка характеристик окружающей среды (от регионального масштаба до глобального);

точное картографирование дорог;

определение наличия наземных и подземных биомасс;

обнаружение нелегальных дорог в горных и лесных районах и заповедниках, выявление незаконных промыслов;

описание лесных, сельскохозяйственных и рыболовных экосистем;

классификация и оценка состояния почв, болот, озер;

прогнозирование урожаев;

оценка состояния экосистем полярных районов;

определение состояния лесных экосистем;

обнаружение легальных и нелегальных лесных вырубок;

обнаружение предвестников землетрясений;

определение зон подтопления в районах водохранилищ;

определение зон засоления при обмелении водоемов и эксплуатации мелиоративных сооружений;

оценка экологического состояния открытых разработок полезных ископаемых;

обнаружение объектов и сооружений, скрытых густой растительностью или заглубленных в грунт;

оценка геоэкологических процессов, связанных с распространением загрязненных почвенных вод;

выявление скрытого процесса подпочвенного подтопления хозяйственных земель.

Термин «авионика» является заимствованным из английского языка и в нашей стране не является популярным даже у авиационных специалистов. Термином этим принято обозначать все электронные системы – от самых сложных до простейших, установленные на борту самолета.

Современная авиационная техника требует качественного и высокопрофессионального подхода к вопросам технического обслуживания и ремонта. Ведь от безупречной работы оборудования зависит комфорт и безопасность пассажиров и экипажа самолета, а также правильная организация непрерывности полетов воздушных судов.

В отечественной авиации принята такая классификация оборудования на борту воздушного судна:

• оборудование летальных аппаратов;
• БРЭО – оборудование, которое в процессе функционирования излучает или принимает радиоволны;
• авиационное оборудование – содержит электронные составляющие, использующие электрический ток и не использующий радиоволны.

Немного истории

В семидесятых годах прошлого века термин «авионика» впервые вошел в лексикон специалистов западных стран. Развитие электроники достигло достаточно высокого уровня, позволяющего использовать ее достижения в авиационной промышленности.

Первые бортовые компьютеры и электронные системы контроля и управления оказались незаменимыми помощниками в организации полетов воздушных судов.

Более активно новые технологии внедрялись в военной авиации. И очень быстро развитие этого направления привело к тому, что боевые самолеты стали своеобразной платформой для различных датчиков и электронных систем.

На сегодняшний день порядка 80 процентов затрат на производство военного самолета – это затраты на авионику. Но и в гражданской авиации стоимость электронного оборудование составляет значительную часть сметы затрат на производство воздушного судна.

• Система связи – в этом компоненте найдены потенциально уязвимые места и специалисты авиапрома заняты их устранением.
• Система навигации современного уровня помогает пилоту в ведении самолета по заданному маршруту и в маневрировании при заходе на посадку.
• Оборудование для регистрации параметров полета. Бортовые самописцы позволяют проанализировать правильность действий экипажа, условия полета и особенности функционирования оборудования на борту воздушного судна.

Перечень этот далеко не полный, но дает общее представление и понятие о смысле, вкладываемом в понятие «авионика».

Системы управления боевым самолетом. Ударная сила: