Методическое обеспечение наземных испытаний боевых вертолётов, оборудованных очками ночного видения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАЗЕМНЫХ ИСПЫТАНИЙ БОЕВЫХ ВЕРТОЛЁТОВ, ОБОРУДОВАННЫХ ОЧКАМИ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ

05.26.02. - Безопасность в чрезвычайных ситуациях

(авиационная и ракетно-космическая техника)

ЕСЕВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

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…5Ч10^-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. вертолет ночной видение очки

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, Ми_17, Ми_24, 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).

Рисунок 1 - Структура функциональной модели наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ

Функциональная модель «Выполнение оценок в объеме наземных испытаний» (рис. 2.) позволяет установить и проанализировать причинность отношений между оценками, выполняемыми в ходе наземных испытаний, и отображает процесс испытаний в целом.

Рисунок 2 - Функциональная модель «Выполнение оценок в объеме наземных испытаний» (фрагмент, нотация IDEF3).

Результаты применения информационно-логической и функциональной моделей при проведении испытаний и обсуждения результатов с экспертами свидетельствуют об адекватности моделей реальным процессам сбора и обработки информации и позволяют обосновать направления совершенствования информационного обеспечения испытаний в части, касающейся оптимизации сбора и обработки информации. Кроме того, названные модели позволили обосновать состав комплекса алгоритмов обработки информации при проведении наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению.

В третьем разделе изложена технология обработки информации при проведении наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению. Алгоритмы обработки информации основываются на модели визуального наблюдения летчиком объектов, находящихся в закабинном пространстве (она объединяет модель объекта наблюдения (ОН); модель оптической системы зрительного анализатора (глаза); модель сетчатки зрительного анализатора (глаза) и модель распознавания ОН) и модели свойств ОН (светоощущение; ощущение контраста по яркости ОН; ощущение движения ОН). Комплекс алгоритмов обработки информации объединяет 7 алгоритмов.

1) Алгоритм расчета оценки степени влияния СТО на дальность видимости в ОНВ (рис. 3) заключается в определении значения изменения дальности видимости тест-объекта в ОНВ с рабочих мест командира экипажа и летчика-штурмана при различных вариантах включения СТО вертолета, и последующего сравнения полученных результатов с нормами критерия совместимости световой среды кабины экипажа (требованиями ТТЗ, если таковые установлены).

Под нормами критерия совместимости световой среды кабины экипажа понимается максимально допустимое значение относительного изменения (уменьшения) дальности видимости тест-объекта с использованием ОНВ за счет влияния остекления и светового климата кабины экипажа при различных вариантах включения СТО боевого вертолета. Результаты испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ, позволили обосновать, что верхнее граничное значение критерия совместимости световой среды кабины экипажа составляет 10%. По результатам оценки делается вывод о необходимости последующих доработок кабины экипажа вертолета.

После выполнения доработок кабины экипажа необходимо повторить эксперимент, так как он является наиболее важным и позволяет выявить неадаптированные к применению ОНВ или излишне яркие источники света, которые существенно уменьшают дальность видимости закабинного пространства и значительно сокращают ресурс ОНВ.

2) Алгоритм интегральной оценки светового климата кабины экипажа предполагает выполнение двух этапов: измерение светоэнергетических характеристик для кабины вертолета в целом (фрагмент измерения «Центр кабины», рис. 4а) и измерение светоэнергетических характеристик фрагментов кабины экипажа (приборных панелей, пультов, щитков и т.д.) - рис. 4б.

Для интегральной оценки светового климата доработанной или серийной кабины экипажа вертолета выполняются измерения и расчеты коэффициентов адаптации (К_ад). При этом измерения производятся в тех же условиях и для тех же значений угловых положений измерительной головки фотометра, его расположения и высоты над уровнем пола кабины, что и при получении эталонных значений. Полученные для проверяемой кабины значения К_ад сравнивают с соответствующими эталонными значениями (К_ад.эт).

Если выполняется условие К_ад>К_ад.эт., то делается вывод об обеспечении совместимости светового климата проверяемой кабины с ОНВ. Вычисление коэффициента адаптации как для кабины в целом, так и для ее отдельных участков, напрямую связано с критерием совместимости световой среды кабины экипажа и при ее дальнейшей доработке позволяет сделать вывод о тенденции улучшения (ухудшения) качества адаптации внутрикабинного СТО.



Рисунок 3 - UML-диаграмма расчета оценки степени влияния СТО на дальность видимости в ОНВ



Рисунок 4 - UML-диаграммы измерения светоэнергетических характеристик: для кабины вертолета в целом (а) и фрагментов кабины экипажа (б)

3) Алгоритм интегральной оценки коэффициента пропускания остекления кабины экипажа боевого вертолета позволяет рассчитать оценки коэффициентов пропускания остекления кабины экипажа, которые сравниваются с аналогичными значениями, заданными в ТТЗ, и используются в дальнейших испытаниях, при анализе результатов, полученных в ходе выполнения оценки дальности видимости закабинного пространства с использованием ОНВ.

4) Алгоритм оценки возможности наблюдения за внутрикабинным пространством вертолета с помощью ОНВ позволяет оценить качество адаптации осветительного и светосигнального оборудования, выявить источники световых помех, отрицательно влияющих на работу ОНВ. Для выполнения оценки сочетаемости ОНВ с различными видами обмундирования членов экипажа на вертолете необходимо повторить те же работы, что и при оценке возможности наблюдения за внутрикабинным пространством с помощью ОНВ. При этом каждый член экипажа, одетый в летное обмундирование, должен находиться на своем рабочем месте. Проверки производятся для каждого варианта обмундирования и для каждого рабочего места, а при их проведении используются ранее полученные результаты по оценке возможности наблюдения за внутрикабинным пространством с помощью ОНВ. При этой оценке определяется утечка света и отражение, возникшее вследствие отражения (переотражения) от летного обмундирования (которые раньше не были определены).

Особое внимание уделяется наличию света, переотраженного от летного обмундирования при движении частей тела летчика в объеме, необходимом для выполнения своих функциональных обязанностей в соответствии с РЛЭ (ИЭ) вертолета по сравнению со статической рабочей позой. Также летным составом определяется возможность одновременного применения ОНВ как с кислородной маской, так и с противогазом, установленными на защитном шлеме.

5) Алгоритм оценки изменения напряжения на источниках света светосигнальных устройств кабины экипажа предполагает выполнение двух этапов: на первом этапе выполняется оценка изменения напряжения на источниках света светосигнальных устройств, а на втором - качественная оценка изменения яркости свечения световой предупреждающей сигнализации на экране МФИ в зависимости от изменения напряжения на регулировочном устройстве.

Выполнение измерений напряжения на источниках света светосигнальных устройств в зависимости от поворота регулировочного устройства производится со штатно установленным оборудованием при номинальном (от 27 до 29 В) напряжении бортовой сети вертолета. По результатам выполненных измерений производится расчет относительного изменения напряжения на всех светосигнальных устройствах, и на основании полученных данных делается анализ соответствия реализованной на вертолете регулировки напряжения световой сигнализации требованиям ОСТ 1 02770-79.

Качественная оценка изменения яркости свечения световой предупреждающей сигнализации на экране МФИ на соответствие требованиям ОСТ 1 02770-79 выполняется летным составом в зависимости от изменения напряжения на регулировочном устройстве.

В результате проведенных измерений надежно выявляется наличие излишне яркого уровня свечения световой сигнализации, выдаваемой на экран МФИ, и, как следствие, наличие световых помех в ОНВ, приводящих к снижению качества обнаружения целей и к сокращению ресурса работы ОНВ.

6) Алгоритм оценки изменения яркости шкал индикаторов и приборов, надписей и знаков на щитках и пультах кабины экипажа позволяет оценить яркость (освещение) индикаторов, приборов, пультов и щитков на соответствие требованиям ОСТ 1 02770-79.

7) Алгоритм оценки технического уровня ОНВ позволяет получить количественную оценку любого технического свойства ОНВ, обеспечить сравнительную оценку технического уровня различных ОНВ и определить их готовность к испытаниям в составе боевого вертолета. Для оценки технического уровня используется квалиметрический подход, при котором коэффициенты качества простых, сложных и комплексных свойств определяются расчетным путем, а коэффициенты весомости свойств и индивидуальные коэффициенты качества простых (качественных) технических свойств - экспертным. Оценка коэффициента технического уровня (К_Т) рекурсивно вычисляется по дереву технических свойств направлении от «листьев» к «корню». Оценка компонента K_Т для i-го уровня (x_i), являющегося корнем по отношению к j-му уровню, вычисляется как:

где n - число компонентов j-го уровня, связанных с оценкой x_i; v_j - вес компонента j-го уровня, отражающий его важность для i-го уровня, x_ij - оценка компонента j-го уровня, x_i^max - максимальное значение компонента i-го уровня, x_ij^max - максимальное значение компонента j-го уровня, x_ij^min - минимальное значение компонента j-го уровня.

Расчеты оценок компонентов проводятся до достижения корня дерева технических свойств ОНВ - оценки K_Т.

Итоговые формулы для расчета оценки технического уровня различных моделей ОНВ, применительно к дереву свойств, изображенному на рисунке 5, представлены ниже.

Рисунок 5 - Дерево технических свойств ОНВ

,

,

,

,

.

После выполнения расчетов проводится обработка, анализ и оценка результатов.

Разработку предложений по улучшению технических свойств ОНВ целесообразно проводить в следующей последовательности:

- определить свойства (характеристики), которые требуют улучшения (это, прежде всего, простые свойства с низким коэффициентом качества);

- разработать мероприятия (компоновочные, конструктивные и т.д.) по улучшению этих свойств.

В четвертом разделе представлены результаты реализации и оценки эффективности предлагаемых решений в ходе различных видов испытаний вертолетов типа Ми-8, Ми-24, Ми-28Н и Ка-52, а также оценки готовности очков ночного видения ОВН-1 «Скосок», ГЕО-ОНВ-1 и ГЕО-ОНВ1-01 к этим испытаниям.

Испытания проводились в последовательности, указанной в программе испытаний, при условии положительной оценки ранее выполненных наземных работ, в простых и сложных метеоусловиях (ПМУ и СМУ) ночью при естественном ночном освещении (ЕНО) 0,1…5Ч10^-4 лк, метеорологической дальности видимости (МДВ) не менее 3 км и влажности воздуха 60...98%, на высотах и скоростях полета, заданных в ТТЗ на вертолет, РЛЭ вертолета и методическими указаниями.

С помощью методики обоснования ресурсов при испытаниях боевых вертолетов, оборудованных ОНВ, был выполнен расчет количества полетов, необходимых для оценки характеристик качества пилотирования боевого вертолета Ми-28Н (тема № 205102-002) с использованием ОНВ. Для объективной оценки возможности пилотирования вертолета Ми-28Н в ОНВ, ввиду зависимости качества пилотирования от ряда факторов (высота полета, скорость полета, контраст объекта наблюдения, ЕНО, МДВ, метеоусловия и др.) было определено, что: количество экспертов должно быть не менее трех; количество точек в диапазоне измерения каждого фактора - две крайние и одна средняя точка; количество экспериментов в одной точке - не менее трех. Количество экспериментов для каждого летчика определялось в соответствии с ГОСТ В729.08.003-84.

Рассчитанное по методике обоснования ресурсов при испытаниях боевых вертолетов, оборудованных ОНВ, общее количество полетов, необходимых для испытаний боевого вертолета Ми-28Н, оборудованного ОНВ, в комплексе составило - 60 (33 - в равнинной и 27 - в горной местности), при средней продолжительности одного полета 1 час 50 мин.

Испытательные полеты с применением ОНВ являются весьма дорогостоящими, требуют больших затрат на подготовку, организацию и привлечение большого количества специалистов, поэтому при наличии недостатков в части адаптации СТО, качества ОНВ, или при превышении критерия совместимости световой среды кабины экипажа с ОНВ более чем на 10%, выявленных в ходе наземных испытаний боевых вертолетов, целесообразно отказаться от выполнения испытательных полетов до устранения этих недостатков.

В соответствии с экспертной оценкой использование разработанного комплекса алгоритмов позволяет сократить количество ночных испытательных полетов на 10%.

Функциональная модель сбора и обработки информации, получаемой в процессе наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, применима к любым видам испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ. За счет накопления и использования результатов ранее выполненных работ эта модель позволила:

- повысить качество и достоверность испытаний;

- решить задачи военно-научного сопровождения наземных и летных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ;

- осуществить разработку и сопровождение нормативно-технической документации, используемой для эксплуатации объекта испытаний и обучения летно-технического состава;

- организовать координацию взаимодействия различных служб и специалистов испытательной бригады;

- исключить дублирование информации, получаемой в ходе наземных и летных испытаний различных боевых вертолетов, оборудованных ОНВ.

Информационно-логическая модель сбора и обработки информации, получаемой в процессе наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, была использована при проведении наземных испытаний боевых вертолетов Ми-8АМТШ, Ми-28Н, Ка-52 и др. За счет накопления и использования результатов ранее выполненных работ эта модель позволила:

- повысить достоверность результатов испытаний;

- решить задачи военно-научного сопровождения наземных испытаний боевых вертолетов оборудованных ОНВ;

- исключить дублирование информации, получаемой в ходе испытаний различных боевых вертолетов оборудованных ОНВ;

- выполнить адекватную оценку технического уровня различных моделей ОНВ в составе боевых вертолетов типа Ми-24, Ми-8, Ми-28Н и Ка-52;

- рационально организовать обмен данными в рамках единого информационного пространства ВВС;

- выполнять планирование объема наземных испытаний.

Адекватность информационно-логической модели сбора и обработки информации, получаемой в процессе наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ, подтверждается результатами опроса группы экспертов.

Алгоритм расчета оценки степени влияния СТО на дальность видимости в ОНВ использовался при проведении наземных испытаний различных боевых вертолетов типа Ми-24, Ми-8, Ми-28Н и Ка-52. Одним из примеров эффективного использования этого алгоритма являются ГСИ вертолета Ка-52 (тема № 208102-001): после выполнения дополнительной адаптации и изменения места положения отдельных приборов на центральной приборной доске, критерий совместимости световой среды кабины экипажа составил 7,4%. Достоинством алгоритма является то, что его можно применить для оценки различных моделей ОНВ с ЭОП II и последующих поколений. Установлено, что использование представленного алгоритма позволяет заменить 10% летных пунктов программы испытаний, наземными, что, в свою очередь, сокращает время и стоимость испытаний.

Алгоритм интегральной оценки светового климата кабины экипажа реализован при интегральной оценке светового климата кабин экипажа вертолетов Ми-8АМТШ, Ми-35, Ка-52, Ми-8ГУ и др. В частности, при КЛИ вертолета Ми-8АМТШ № AMTS00643092808U (тема № 209102-022) выявлены недостатки, которые уменьшают дальность видимости закабинного пространства за счет наличия избыточного и паразитного излучения (некачественная адаптация или ее отсутствие) внутрикабинного осветительного и светосигнального оборудования. Достоинством этого алгоритма является то, что его можно использовать для оценок кабин различных модификаций и типов боевых вертолетов и определения источников паразитного излучения отрицательно влияющих на возможность применения ОНВ. Использование представленного алгоритма совместно с методикой расчета оценки степени влияния СТО на дальность видимости в ОНВ позволяет заменить 10% летных пунктов программы наземными, что, в свою очередь, сокращает время и стоимость испытаний.

Алгоритм оценки возможности наблюдения за внутрикабинным пространством вертолета с помощью ОНВ использовался при проведении наземных испытаний различных боевых вертолетов типа Ми-35М, Ми-171Ш, Ми-8МТВ-5-1 и др. В частности, при ГСИ вертолета Ми-35М № 19348 (тема № 209202-003) с помощью алгоритма выявлены недостатки, которые затрудняют обзор закабинного пространства и использование экипажем ОНВ. Достоинством алгоритма является его возможность использования для оценок кабин различных модификаций и типов боевых вертолетов с различной компоновкой приборных досок, панелей и щитков. При этом можно использовать любые модели ОНВ с ЭОП II и последующих поколений. Использование алгоритма позволяет сократить время выполнения наземных испытаний на 15% (что составляет 2,9…5,8% от общего объема испытаний) и избежать привлечения к организации наземных работ большого количества специалистов.

Алгоритм оценки изменения напряжения на источниках света светосигнальных устройств кабины экипажа использовался для оценки светосигнальных устройств боевых вертолетов Ми-28Н, Ка-52, Ми-24ПН и др. В процессе СЛИ вертолета Ми-35М ОП-1 № 19348 (тема № 209202_006ВП) с помощью алгоритма были выявлены замечания, которые затрудняют использование ОНВ экипажем. Достоинством алгоритма является то, что его можно использовать для оценок кабин различных модификаций и типов боевых вертолетов с различной компоновкой приборных досок, панелей и щитков. Использование алгоритма позволяет сократить время подготовки к наземным работам и полетам на 10…15 минут за счет выявления (и последующего устранения) недостатков, связанных с плавностью и синхронностью регулировки источников света в светосигнальных устройствах.

Алгоритм оценки изменения яркости шкал индикаторов и приборов, надписей и знаков на щитках и пультах кабины экипажа использовался при проведении наземных испытаний различных боевых вертолетов типа Ми-24, Ми-8, Ми-28Н и Ка-52. Например, в процессе СЛИ вертолета Ми-8АМТШ № AMTS00643094407U (тема № 209102-020) были выявлены недостатки, которые затрудняют подготовку и эксплуатацию осветительного и светосигнального оборудования вертолета. Достоинством алгоритма является возможность его использования для оценок кабин различных модификаций и типов боевых вертолетов с различной компоновкой приборных досок, панелей и щитков. Использование алгоритма позволяет сократить время выполнения наземных испытаний на 15% (что составляет 2,9…5,8% от общего объема испытаний) и избежать привлечения к организации наземных работ большого количества специалистов.

Алгоритм автоматизированного расчета оценки технического уровня ОНВ использовался при проведении испытаний боевых вертолетов типа Ми-24, Ми-8, Ми-28Н и Ка-52, оборудованных очками ночного видения ГЕО-ОНВ-1, ГЕО-ОНВ1-01 и ОВН-1 «Скосок».

Во время оценки готовности к испытаниям боевых вертолетов с помощью разработанной методики оценки технического уровня ОНВ и дерева технических свойств была выполнена оценка серийных ОНВ, принятых на снабжение в Минобороны России. Оценке подвергались 22 образца ОНВ моделей «Скосок» (итоговая оценка Кт=54,4), ГЕО-ОНВ-1 (Кт=53,3) и ГЕО-ОНВ1-01 (Кт=66,1). Результаты оценки компонентов коэффициентов технического уровня названных образцов ОНВ представлены на рис. 6.

Рисунок 6 - Оценки компонентов коэффициентов технического уровня моделей ОНВ (вертикальная штриховка - ОВН-1, диагональная штриховка - ГЕО-ОНВ-1, горизонтальная штриховка - ГЕО-ОНВ1-01).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что наибольшим коэффициентом технического уровня обладают очки ночного видения ГЕО-ОНВ1-01, что совпадает с мнением экспертов и подтверждается опытом эксплуатации этих ОНВ.

По результатам оценки сформулированы рекомендации по усовершенствованию технических и эргономических характеристик ОНВ, которые были реализованы промышленностью при доработке образцов ОНВ для летчиков боевых вертолетов, после чего были проведены испытательные полеты с использованием доработанных образцов ОНВ и СТО, адаптированного к их применению. Показатели эффективности комплекса алгоритмов наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению представлены на рис. 7 и в таблице 1 (расчет оценки потенциальной ненадежности деятельности летного состава проводился по методике, разработанной Ю.А.Кукушкиным с соавторами (2001)).

Рисунок 7 - Приращения показателей эффективности комплекса алгоритмов наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ.

Достоинством комплекса алгоритмов является то, что с его помощью можно получить количественную оценку технических свойств любых моделей ОНВ. Использование алгоритма позволяет выполнить объективную оценку технического уровня ОНВ, оценить их готовность к наземным и летным испытаниям в составе боевого вертолета и сократить время выполнения: приемки на испытания на 25% (что составляет 1,5…3% от общего объема испытаний); наземных испытаний на 10% (что составляет 2,9…5,8% от общего объема испытаний).

Таблица 1 - Показатели эффективности комплекса алгоритмов наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ

Наименование алгоритмов и методик	Оценка эффективности
Алгоритм расчета оценки степени влияния СТО на дальность видимости в ОНВ	Замена 10% летных пунктов программы испытаний наземными
Алгоритм интегральной оценки светового климата кабины экипажа
Алгоритм оценки возможности наблюдения за внутрикабинным пространством вертолета с помощью ОНВ	Сокращение времени выполнения наземных испытаний на 15%
Алгоритм оценки изменения яркости шкал индикаторов и приборов, надписей и знаков на щитках и пультах кабины экипажа
Алгоритм оценки изменения напряжения на источниках света светосигнальных устройств кабины экипажа	Сокращение времени подготовки к наземным работам и полетам на 10…15 минут в каждый испытательный день
Методика автоматизированного расчета оценки коэффициента технического уровня ОНВ	Сокращение времени выполнения: - оценки готовности к испытаниям на 25%; - наземных испытаний на 10%.
Комплекс алгоритмов наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению	1. Снижение числа авиационных происшествий и инцидентов при полетах боевых вертолетов в темное время суток с применением ОНВ на 12,6% и 16% соответственно. 2. Уменьшение потенциальной ненадежности профессиональной деятельности летного состава, осуществляющего пилотирование боевых вертолетов в темное время суток с использованием ОНВ, на 20%.

Анализируя результаты более 290 наземных испытаний и более 150 испытательных полетов боевых вертолетов типа Ми-24, Ми-8, Ми-28Н и Ка-52, оборудованных ОНВ, оценок 22 комплектов различных моделей ОНВ, принятых на снабжение в Минобороны России, и результатов собственных исследований сформулирован ряд рекомендаций для промышленности, направленных на улучшение технических и эргономических характеристик как ОНВ, так и боевых вертолетов, оборудованных ими. Рекомендации можно разделить на рекомендации по ОНВ и рекомендации по объекту испытаний (боевому вертолету).

1. К рекомендациям по совершенствованию ОНВ относятся требования:

- обеспечить легкосъемность бинокуляра ОНВ с кронштейна нашлемного визирного устройства защитного шлема в аварийной ситуации;

- устранить (минимизировать) «подушкообразную» дисторсию оптической системы ОНВ;

- рассмотреть возможность разработки низкопрофильных ОНВ, уменьшить их массу и габариты;

- рассмотреть возможность разработки и применения новых поколений ЭОП;

- обеспечить применение и нанесение антибликового покрытия «минус блю» на внутреннюю поверхность монокуляра;

- обеспечить возможность применения в каждом монокуляре патрона осушки, поглощающего влагу в случае ее попадания во внутреннюю полость монокуляра;

- обеспечить возможность одновременного заряда двух комплектов аккумуляторов НЛЦ-0,9 из комплекта ОНВ;

- обеспечить возможность ускоренного заряда аккумуляторов НЛЦ-0,9;

- обеспечить возможность прямого подключения зарядного устройства аккумуляторов НЛЦ-0,9 к бортовой сети боевого вертолета, или автомобиля с помощью вилки 48КВ.

2. К рекомендациям по объекту испытаний (боевому вертолету) относятся:

- с целью обеспечения летчика необходимой информацией о предельном значении уровня ЕНО при выполнении полетов с использованием ОНВ, необходимо включить в состав оборудования вертолета индикатор информации, характеризующей освещенность закабинного пространства;

- на вертолетах типа Ми-24 и Ми-8 целесообразно вместо фар ФПП-7М, адаптированных с помощью насадки ИК-фильтра, использовать управляемые вертолетные посадочно-поисковые фары ВППФ-1А с возможностью работы как в оптическом, так и в «скрытом» диапазонах, что расширяет боевые возможности вертолета при применении экипажем ОНВ.

Выводы по работе

1. Отсутствие в нормативно-технических документах требований к ОНВ и СТО, адаптированного к их применению, а также методического обеспечения их испытаний является причиной технических и технологических недостатков, наличие которых обусловливает около 33% авиационных происшествий и инцидентов, отмечаемых при пилотировании боевых вертолетов с использованием ОНВ, а также 40% предпосылок к ним, что требует разработки методического обеспечения испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированного к их применению.

2. Функциональная модель сбора и обработки информации, получаемой в процессе наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, основанная на результатах структурного системного анализа предметной области, позволяет организовать научно-техническое сопровождение испытаний и обеспечить рациональное взаимодействие организаций промышленности и Минобороны при их проведении.

3. Информационно-логическая модель сбора и обработки информации, необходимой для оценки характеристик боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, при проведении их наземных испытаний, построенная в нотациях Гейна-Сарсона и Росса, обеспечивает корректную организацию информационного обмена между организациями промышленности и Минобороны при их проведении.

4. Комплекс алгоритмов наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, обеспечивает адекватную оценку всех характеристик, обусловливающих успешное боевое применение этих вертолетов в ночных условиях позволяет:

- сократить количество ночных испытательных полетов на 10%;

- сократить время выполнения наземных испытаний на 10%;

- сократить время подготовки к наземным работам и полетам на 10…15 минут в каждый испытательный день.

Выявленные с помощью разработанного комплекса алгоритмов и устраненные организациями авиационной промышленности недостатки ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, обеспечили:

- снижение числа авиационных происшествий и инцидентов при полетах боевых вертолетов в темное время суток с применением ОНВ на 12,6% и 16% соответственно;

- уменьшение потенциальной ненадежности профессиональной деятельности летного состава, осуществляющего пилотирование боевых вертолетов в темное время суток с использованием ОНВ, на 20%.

5. Метод автоматизированного расчета оценки коэффициента технического уровня ОНВ при проведении наземных испытаний боевых вертолетов, основанный на взвешенной нормализованной иерархической свертке компонентов дерева его свойств, позволяет априорно оценить готовность ОНВ к проведению испытаний, провести объективную сравнительную оценку различных моделей ОНВ и сократить время выполнения:

- оценки готовности к испытаниям боевого вертолета, оборудованного ОНВ, на 25%;

- наземных испытаний боевого вертолета, оборудованного ОНВ, на 10%.

6. Результаты исследования позволяют обосновывать замечания и рекомендации промышленности по доработке и совершенствованию боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению, и интенсифицировать процесс обучения инженерного и летного состава испытательных бригад Минобороны России, МВД России, МЧС России, ФСБ России, ФСО России и Минтранса России.

Личный вклад автора. Все результаты, составляющие основное содержание диссертационной работы получены автором самостоятельно. В работах, выполненных в соавторстве, диссертантом внесен следующий вклад:

проведен анализ рисков безопасности полетов боевых вертолетов в темное время суток, по результатам которого обоснованы требования к методическому обеспечению их наземных испытаний [2, 5, 6, 8, 13, 14];

разработан комплекс алгоритмов наземных испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ [7, 9, 11, 15, 23, 24];

разработаны информационно-логическая и функциональная модели процессов сбора и обработки информации при наземных испытаниях боевых вертолетов, оборудованных ОНВ [16, 18];

обоснованы рекомендации по проектированию образцов ОНВ с учетом психофизиологических особенностей профессиональной деятельности летного состава боевых вертолетов в темное время суток [12, 16, 17];

предложены технические решения по повышению эффективности функционирования авиационного оборудования боевых вертолетов [3, 4];

разработан метод поддержки принятия решений по управлению ресурсами при испытаниях авиационной техники [1, 10];

оценена эффективность предлагаемых решений при проведении испытаний боевых вертолетов, оборудованных ОНВ и СТО, адаптированным к их применению [19 - 24].

Список публикаций автора, в которых изложено основное содержание диссертационной работы

Статьи в рецензируемых изданиях из перечня ВАК Минобрнауки России

1. Коломиец Л.В., Богомолов А.В., Есев А.А., Фёдоров М.В., Солдатов А.С., Мережко А.Н. Метод поддержки принятия решений по управлению ресурсами при испытаниях авиационной техники // Информационно-измерительные и управляющие системы. - № 5, т.8, 2010. - С. 38 - 41.

2. Маслов С.В., Есев А.А. Анализ рисков безопасности полетов при использовании летным составом вертолетов очков ночного видения // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций - № 1, 2011 - С. 20 - 24.

Патенты на изобретения

3. Есев А.А., Семенченко А.И., Семенченко В.А. Тензорезисторный регулятор напряжения и тока стартер-генератора вертолета // Патент на изобретение № 2258298 от 10.09.2005 г.

4. Есев А.А., Семенченко А.И., Семенченко В.А. Устройство контроля плотности электролита кислотной аккумуляторной батареи вертолета // Патент на изобретение № 2275715 от 27.04.2006 г.

Статьи в журналах, включенных в Российский индекс научного цитирования

5. Есев А.А., Мережко А.Н., Солдатов А.С., Шевчук Л.В., Иваника В.Н. Технология рационального управления ресурсами при летных испытаниях авиационной техники. // Проблемы безопасности полетов - № 3, 2010. - С. 40 - 44.

6. Маслов С.В., Есев А.А. Методика оценивания технических показателей очков ночного видения при проведении наземных испытаний авиационной техники. // Проблемы безопасности полетов - № 4, 2010. - С. 27 - 35.

7. Маслов С.В., Есев А.А. Методика расчета максимальной дальности обнаружения целей летным составом, использующим очки ночного видения // Проблемы безопасности полетов - № 4, 2010. - С. 36 - 41.