Мо

На правах рукописи
УДК 629.7.017; 656.7.085
РСВНИ МО 78.25.13.69

ЕСЕВ

АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

НАЗЕМНЫХ ИСПЫТАНИЙ БОЕВЫХ ВЕРТОЛЁТОВ, ОБОРУДОВАННЫХ ОЧКАМИ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ

05.26.02. – Безопасность в чрезвычайных ситуациях

(авиационная и ракетно-космическая техника)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в войсковой части 22737 и в ФГУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины Минобороны России»

Научный руководитель:

доктор технических наук профессор Богомолов Алексей Валерьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Малозёмов Владимир Викторович

доктор технических наук профессор Чернуха Виктор Николаевич

Ведущая организация:

ОАО «Московский вертолётный завод имени М.Л. Миля»

Защита состоится «_24_» декабря 2010 года в 10.00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 002.111.02 при Учреждении Российской академии наук «Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН» (ГНЦ РФ – ИМБП РАН) по адресу: 123007, Москва, Хорошевское шоссе, дом 76-А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ – ИМБП РАН.

Автореферат разослан «_23_» ноября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук

Назаров Н.М.

Общая характеристика работы

Потребности практики применения боевых вертолетов предполагают все более широкое их использование в темное время суток, в том числе и ночью (поисково-спасательные операции, перевозка грузов полярной ночью, боевые действия и т.п.). До недавнего времени из-за низкой освещенности выполнение большинства задач по обнаружению целей ночью было связано с необходимостью искусственной подсветки этих целей, но в ряде случаев такая подсветка ухудшает видимость из-за влияния светящегося замутненного слоя атмосферы или попросту недопустима, например, в военное время, Важное значение для обеспечения эффективного применения вертолетов в темное время суток имеет использование летчиками очков ночного видения (ОНВ). По оценкам специалистов оснащение вертолетов ОНВ позволило повысить их эффективность на 40% за счет возможности наблюдения экипажем закабинного пространства вертолета в условиях естественной ночной освещенности (ЕНО) 0,1…510-4 лк (Н.В.Колпаков, С.В.Маслов, С.И.Демьяненко, В.А.Пухватов и др. 1998 – 2010).

Необходимость обеспечения эффективной профессиональной деятельности экипажем боевого вертолета, оборудованного ОНВ, вне зависимости от метеоусловий, на фоне уменьшения высоты полетов до предельно малой (менее 150 м) высоты значительно повысила требования к обеспечению летчиков инструментальными средствами отображения внекабинного пространства, которыми являются и ОНВ и привела к существенному увеличению психофизиологической нагрузки на летный состав, что позволяет отнести условия его профессиональной деятельности к экстремальным (В.А.Пономаренко, В.В.Лапа, А.В.Чунтул, А.И.Иванов и др. 1999 – 2010). По оценкам летчиков армейской авиации, около 33% авиационных происшествий и инцидентов, отмечаемых при пилотировании боевых вертолетов с использованием ОНВ, а также 40% предпосылок к ним обусловлены несовершенством ОНВ и СТО, адаптированного к их применению. Причиной такого состояния дел является несовершенство методического обеспечения испытаний модернизированных, выпускаемых серийно и создаваемых новых образцов боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению:

- в действующих общих технических требованиях (ОТТ) ВВС отсутствуют требования к ОНВ и светотехническому оборудованию (СТО), адаптированному к их применению;

- в действующих руководствах по испытаниям авиационной техники (РИАТ) вопросы обеспечения наземных и летных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, не представлены.

То есть, актуальным является вопрос разработки методического обеспечения всех видов испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению.

Вопросы методического обеспечения летных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, исследованы в работах В.М.Жукова, В.Е.Овчарова, С.В.Маслова, В.Н.Чернухи, А.В.Чунтула, Н.И.Спицына, А.М.Климова, Н.М.Михеева, Н.В.Колпакова, Г.П.Шибанова и других. Однако вопросы методического обеспечения наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению оставались неисследованными.

Таким образом, имеется противоречие между необходимостью проведения испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, и отсутствием регламентированного нормативно-техническими документами методического обеспечения проведения таких испытаний, являющееся причиной повышенного риска безопасности полетов вертолетов в темное время суток. Названное обусловило актуальность исследования, определив его цель и задачи.

Цель работы – повышение безопасности полетов боевых вертолетов в темное время суток при использовании летным составом ОНВ.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Разработать функциональную и информационно-логическую модели сбора и обработки информации, получаемой в процессе наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению.

2. Разработать комплекс алгоритмов наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению.

3. Разработать метод расчета оценки технического уровня ОНВ при проведении наземных испытаний боевых вертолетов.

4. Оценить эффективность предлагаемых решений.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- построены информационно-логическая и функциональная модели процессов сбора и обработки информации при проведении испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению;

- разработан комплекс алгоритмов расчета оценок характеристик боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, в процессе их наземных испытаний;

- предложено понятие коэффициента технического уровня ОНВ и на основе дерева их свойств создана автоматизированная методика расчета оценки коэффициента технического уровня ОНВ.

Теоретическая значимость полученных результатов состоит в разработке моделей и алгоритмов обеспечения наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, обеспечивающих повышение безопасности полетов боевых вертолетов в темное время суток при использовании летным составом ОНВ, а также проведение испытаний ОНВ на основе электронно-оптических преобразователей I – IV поколений.

Практическая значимость работы заключается:

- в том, что полученные результаты позволили обосновать рекомендации промышленности по доработке ОНВ и СТО, адаптированного к их применению, реализация которых обеспечила снижение числа авиационных происшествий и инцидентов, а также предпосылок к ним при полетах боевых вертолетов в темное время суток с применением ОНВ;

- в использовании полученных результатов при подготовке и проведении наземных испытаний модернизированных и создаваемых боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению;

- в обеспечении адекватной оценки характеристик ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, и обосновании замечаний и рекомендаций промышленности по их доработке и совершенствованию;

- в использовании результатов исследования для обучения инженерного и летного состава испытательных бригад Минобороны России, МВД России, МЧС России, ФСБ России, ФСО России и Минтранса России.

Положения, выносимые на защиту:

1. Функциональная и информационно-логическая модели сбора и обработки информации при проведении испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению.

2. Комплекс алгоритмов оценки характеристик боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, при проведении наземных испытаний.

3. Автоматизированная методика расчета оценки коэффициента технического уровня ОНВ.

Методы исследований. Для решения задач исследования использовались методы структурного системного анализа, теории надежности, метрологии, математического моделирования, физической и физиологической оптики, математической статистики, сбора и обработки экспертной информации.

Достоверность результатов исследований определяется корректным использованием математического аппарата; полным учетом факторов, влияющих на исследуемые процессы; подтверждением адекватности результатов исследований группой экспертов с высоким значением коэффициентов компетентности, аргументированности и осведомленности.

Результаты исследования реализованы:

- на летно-испытательной станции ОАО «Роствертол», в ОАО «МВЗ им. М.Л.Миля» и в ОАО «Камов» для оценки эффективности доработок, выполненных на модернизированных и создаваемых боевых вертолетах, и в процессе обучения инженерного и летного состава испытательных бригад;

- в Программах государственных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, утвержденными Заместителем Министра обороны РФ – Начальником вооружения Вооруженных Сил РФ, а также в Методических указаниях по выполнению испытательных полетов с применением ОНВ;

- в актах по государственным и специальным летным испытаниям вертолетов Ми-8МТВ-5-1, Ми-8ГУ, Ми-8АМТШ, Ми-24ПН, Ми-35М, Ми-171Ш, Ми-35М ОП-1, Ми-35М ОП-2, Ми-28Н, Ка-52 и тренажеров для экипажей вертолетов типа Ми-8, Ми17, Ми24, Ми-28Н.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы обсуждались на международной научно-практической конференции «Предупреждение, спасение, помощь (современность и инновации)» (Химки, АГЗ МЧС России, 2009); XXXIX научно-практической конференции ГосНИИИ ВМ Минобороны России (Москва, 2010); на секции № 6 научно-технического совета войсковой части 15650 (2010 г); на научном симпозиуме «Боевой стресс и постстрессовая реабилитация участников боевых действий» (Москва, 2010); на конференции с международным участием «Авиакосмическая и экологическая медицина» (Москва, 2010); на международном симпозиуме «Профессия и здоровье» (Москва, 2010); на научных чтениях по авиации памяти Н.Е.Жуковского (Москва, 2010).

Результаты исследований опубликованы в 25 печатных трудах (в том числе в 2 изданиях, рекомендованных ВАК).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и выводов. Список литературы содержит 106 наименований. Всего в диссертации 186 страниц, 24 рисунка и 21 таблица.

Содержание работы

Введение посвящено обоснованию актуальности работы, определению цели и задач исследования. В нем также отражена научная новизна полученных результатов, их практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту, и дана общая характеристика работы.

В первом разделе представлены результаты анализа методического обеспечения наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ, по результатам которого осуществлена постановка задач исследования.

Основным элементом ОНВ являются электронно-оптические преобразователи (ЭОП). Отечественной промышленностью серийно выпускаются более 22 разновидностей ЭОП поколений II+, II++ и более 10 разновидностей ЭОП III поколения, обеспечивающих достаточно хорошую видимость в ОНВ в течение всего темного времени суток. В настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию ЭОП IV поколения. Все это свидетельствует о прогрессивном развитии исследований по повышению качества ОНВ.

Однако все возрастающие потребности в применении ОНВ для повышения эффективности ночных полетов, в особенности на малой высоте, одновременно ставят ряд проблемных вопросов, таких как: отсутствие требований в ОТТ ВВС–86 к ОНВ и СТО, адаптированному к их применению, и отсутствие методического обеспечения в виде РИАТ, наземных и летных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению. Вместе с тем, без решения этих вопросов невозможно в полном объеме выполнить обязательный всесторонний анализ ОНВ и СТО, адаптированным к их применению.

Используемые отечественной промышленностью методики оценки ОНВ обладают рядом таких недостатков: пригодны лишь для испытаний опытных моделей оборудования, созданных на базе ЭОП II поколения; малоэффективны при проведении наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ, так как не учитывают степень влияния СТО на дальность видимости в ОНВ, интегральный световой климат кабины экипажа, коэффициенты пропускания остекления кабины экипажа и другие факторы.

Отсутствие руководств и типовых методик оценки ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, в составе боевого вертолета не позволяет в полном объеме выполнить обязательный всесторонний комплекс работ, предписанный действующей нормативно–технической документацией («Положение о порядке создания авиационной техники военного назначения», Техническое задание, ОТТ ВВС–86 и др.).

При выполнении оценок ОНВ в составе боевого вертолета среди показателей эффективности и тактико–технических характеристик ОНВ, напрямую влияющих на боевую эффективность вертолета, особое значение имеют: критерий совместимости световой среды кабины экипажа (должен быть не более 10%); дальность обнаружения и распознавания типовых объектов (целей); безопасный диапазон по скорости и высоте полета боевого вертолета, его допустимый крен, оптимальные скорость и высота, уровень нервно–эмоционального напряжения экипажа, структура распределения внимания, технический уровень ОНВ и др.

Процесс испытаний боевых вертолетов является многошаговой операцией, связанной с распределением ресурсов по этапам их проведения для получения заданного объема информации в минимально возможные сроки (качество распределения ресурсов определяется суммарным количеством информации, полученной для оценки характеристик образца боевого вертолета). Поэтому при проведении исследований была решена оптимизационная задача получения необходимого объема информации с минимизацией стоимости проведения испытаний:

; ; ,

где I(C0,T0) – количество информации, полученное на всех этапах испытаний при заданных ограничениях на стоимость и сроки их проведения; I(C,T,n) – количество информации, полученное на всех этапах испытаний при различных вариантах распределения ресурсов и объема испытаний по этапам; Ck, Tk – стоимость и продолжительность испытаний на k–м этапе.

В результате разработана методика, позволяющая на основе результатов предыдущих экспериментальных работ и точности определения характеристик при их проведении установить число экспериментов, необходимое для оценки конкретной характеристики боевого вертолета с требуемой достоверностью.

Для характеристики качества предлагаемых решений по совершенствованию методического обеспечения наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, обосновано применение экспертной оценки. В основу метода сбора и анализа экспертной информации положена методика, разработанная профессором Г.П.Шибановым. Применительно к решению задач исследования эта методика была дополнена рядом вопросов, учитывающих особенности обеспечения наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению. Это позволило объективно оценить осведомленность привлекаемых экспертов и аргументированность их оценок, а, следовательно, повысить надежность результатов экспертизы.

В группу экспертов вошли 20 экспертов: 5 инженеров–испытателей войсковой части 22737, 8 летчиков–испытателей войсковой части 22737 и 7 инженеров, являющихся представителями промышленности. Сформированная экспертная группа характеризовалась следующими показателями качества: коэффициент аргументации – 0,92, коэффициент осведомленности – 0,91, коэффициент компетентности – 0,84, что позволяет считать мнение группы экспертов обоснованным.

Изложенные результаты позволили обосновать задачи исследования.

Второй раздел работы посвящен моделированию процессов сбора и обработки информации при наземных испытаниях боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению.

Исследование процессов сбора и обработки информации проводилось с использованием двух базовых подходов: анализа нормативно – справочной документации и интервьюирования экспертов. Разрабатываемые базовые варианты функциональной и информационно-логической модели дорабатывались по результатам апробации построенных вариантов при проведении экспериментальных исследований с учетом коллективного мнения группы экспертов.

Моделирование осуществлялось на основе структурного системного анализа с поддержкой нотаций Росса (IDEF0), Гейна–Сарсона (DFD), диаграмм описания деталей процесса (IDEF3). В качестве инструментария использовано CASE (Computer–Aided Software/System Engineering) – средство моделирования данных AllFusion Process Modeler 4.1 (BPWin 4.1), что обеспечивает функциональное моделирование в трех вышеназванных нотациях. На рис. 1 разработанная функциональная модель представлена в виде иерархической структуры диаграмм, где диаграмма верхнего уровня детализируется диаграммами нижних уровней. После описания системы в целом (на контекстном уровне) была проведена ее функциональная декомпозиция.

Диаграмма декомпозиции верхнего уровня состоит из четырех основных функциональных блоков:

1. Оценка готовности вертолета, оборудованного ОНВ и адаптированным СТО, к испытаниям (описываются потоки сбора и обработки информации испытательной бригадой, осуществляющей оценку готовности вертолета, оборудованного ОНВ, к проведению испытаний).

2. Выполнение испытаний вертолета, оборудованного ОНВ (описываются потоки сбора информации при выполнении оценок боевого вертолета, оборудованного ОНВ и адаптированным СТО, при проведении наземных и летных испытаний).

3. Анализ материалов испытаний (описываются потоки сбора и обработки информации, полученной в ходе наземных и летных испытаний).

4. Формирование и выдача Акта испытаний боевого вертолета, оборудованного ОНВ и адаптированным СТО (описываются потоки сбора и обработки информации при оформлении Акта с выдачей рекомендаций о пригодности вертолета и всех его составных частей для принятия на вооружение (или снабжение) и постановки на серийное производство).