Информационно-управляющая система ИУС-35 истребителя Су-35С

Как сообщает АО "Объединенная авиастроительная корпорация" (ОАК), распоряжением председателя Правительства Российской Федерации Дмитрия Медведева от 25 октября 2017 года № 2345-р группе ведущих сотрудников компании «Сухой» присуждена премия Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2017 год. Наряду с прорывными проектами в области атомной энергетики, медицины и космоса высокую оценку руководства страны получила инновационная разработка российских авиаконструкторов — информационно-управляющая система (ИУС) многофункционального истребителя Су‑35/35С.

Идея создания информационно-управляющей системы для современных самолетов в ОКБ Сухого изначально родилась в обликовых исследованиях по проекту истребителя пятого поколения. Однако первой она реализовалась на многофункциональном истребителе Су‑35. Благодаря этой системе новая машина с одним пилотом сразу продемонстрировала преимущества, совершая более десяти боевых вылетов ежедневно. Благодаря поддержке руководства ОКБ Сухого за прошедшие 15 лет в нем сложилась передовая школа бортового программирования.
 

Стендовая отработка серийного образца информационно-управляющей системы ИУС-35 истребителя Су-35С в ОКБ Сухого (с) АО "Объединенная авиастроительная корпорация"

Стержень новой машины

Работы над новым истребителем Су‑35/35С были развернуты в ОКБ Сухого более десяти лет назад, когда перед предприятием встала задача обеспечить вывод на рынок перспективного боевого комплекса поколения 4++, способного на качественно новом уровне ответить на выросшие запросы отечественных ВВС и инозаказчиков. «Новая многофункциональная машина с одним пилотом нуждалась в принципиально новом по архитектуре комплексе бортового оборудования. Необходимо было ядро, или, если хотите, стержень, как для авионики, так и для всех самолетных систем», — вспоминает Игорь Демин, директор программы — главный конструктор самолета Су‑35/35С.

Идея ИУС пришла из параллельно проводившихся в ОКБ Сухого обликовых исследований по проекту истребителя пятого поколения — перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации (ПАК ФА), получившего в дальнейшем индекс Т‑50. Сформулированный и обоснованный принцип построения интегрированного комплекса бортового оборудования (КБО) на базе информационно-управляющей системы, обеспечивающей широкий спектр задач управления самолетными системами и вооружением, решением руководителей предприятия и темы Су‑35 был принят и положен в основу работ по КБО Су‑35. Этот решительный шаг стал важнейшим залогом технического совершенства боевого самолета. Так на планере самолета поколения 4++, по сути, стал реализовываться борт нового, пятого поколения.

Следует отметить, что большинство сегодняшних лауреатов являются также и авторами официально признанного в 2008 году изобретения «Информационно-управляющая система летательного аппарата».

Дополнительным вызовом для предприятия стала необходимость создания практически с нуля всей инфраструктуры разработки ИУС, подбор и обучение кадров, создание стандартов проектирования, стендово-испытательной базы и, наконец, освоение серийного производства ИУС.

Все эти задачи были успешно решены. К настоящему времени более 70 серийных комплектов ИУС прошли испытания и получили летную годность на стенде главного конструктора ИУС в компании «Сухой».

«Сформированное в компании “Сухой” направление бортового программного обеспечения позволило предприятию встать вровень с такими признанными зарубежными лидерами, как Airbus и Lockheed Martin, которые имеют развитые подразделения программирования авионики, выполняющие эти работы самостоятельно в ответственных проектах. Выигрыш тут очевиден — сроки, стоимость разработки, уровень качества, да и просто техническое совершенство центрального бортового компьютера находится под прямым контролем производителя финального продукта», — говорит Александр Баранов, директор проектов ИУС.

«Прощай, федеративность!»

Ключевым элементом реализованной в КБО Су‑35 архитектуры является отказ от традиционного построения комплекса авионики боевого самолета как набора автономных каналов информации и управления, замыкающихся на летчика. Эти автономные каналы, со своими собственными датчиками, вычислителями и средствами отображения информации, требовали постоянного присутствия человека в контуре решения задачи. Но, главное, они не позволяли автоматически комплексировать данные различной физической природы для предоставления пилоту наиболее точной и развернутой картины обстановки. Кроме того, наличие на борту большого количества совершенно разных, зачастую выполняющих одну-две функции, вычислительных устройств, приводило к неоправданному увеличению весовых и стоимостных характеристик КБО, усложняло эксплуатацию летательного аппарата.

С появлением ИУС необходимость во многих автономных контроллерах — например, в системе кондиционирования воздуха, или в системе управления оружием — просто отпала. Их функции перешли к программному обеспечению (ПО) ИУС. На место тяжелым приборам пришел невидимый программный код.

Основными соразработчиками компании «Сухой» по созданию программного обеспечения ИУС стали:

• Научно-исследовательский институт приборостроения им. В. В. Тихомирова — в части задач управления радиолокационным комплексом и боевого применения (руководитель работ Владимир Клещев);

• Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем — с передовыми алгоритмами управления авиационными средствами поражения (руководитель работ Татьяна Кузнецова);

• Раменское приборостроительное конструкторское бюро (РПКБ) — с задачами управления вооружением и пилотажно-навигационным оборудованием.

Всю системную «математику», обмен данными по мультиплексным каналам, управление и контроль общесамолетного оборудования взяли на себя вновь созданные структурные подразделения ОКБ Сухого, объединенные в научно-технический центр (НТЦ) ИУС.

Совместными усилиями впервые в России была разработана и внедрена технология создания сложного ПО бортового вычислителя несколькими предприятиями. Сам же вычислитель ИУС — первая в отечественной практике многопроцессорная бортовая цифровая вычислительная машина «Багет‑53–31М» — был спроектирован в РПКБ (под руководством заместителя генерального конструктора Михаила Гущеварова) на основе модулей и операционной системы реального времени разработки Федерального научного центра Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук.

«Малыши в розовых штанишках»

«Идея разработки ИУС собственными силами приживалась в ОКБ Сухого непросто», — вспоминает Виктор Поляков, много лет работавший заместителем генерального директора по КБО. — Многие не понимали, зачем нужно отказываться от привычного построения КБО, знакомой терминологии, многим было некомфортно от одной мысли, что придется брать на себя ответственность за вопросы, традиционно относившиеся к компетенции смежников». Предприятия-смежники также были не в восторге от того, что им придется подстраиваться под непривычные стандарты и работать под глубоким контролем головного исполнителя по ИУС — ОКБ Сухого.

Не добавляло очков новой команде ИУС в ОКБ Сухого и то, что средний возраст сотрудников не дотягивал до 30 лет. Практический опыт специалистов был тоже весьма разноплановым — от разработки и успешной сертификации системы «Электронный бортинженер» самолета Ил‑96Т до программирования на фирме Thales в Париже систем управления воздушным движением для Скандинавии и Праги.

Решительная поддержка молодого коллектива со стороны первых лиц предприятия, главных конструкторов тем Т‑50 и Су‑35/35С Александра Давиденко и Игоря Демина, руководителей конструкторского бюро Александра Григоренко и Евгения Савельевских — способствовала преодолению многочисленных проблем и формированию за сравнительно небольшой срок боеспособного и амбициозного коллектива единомышленников.

«Любопытно, что в случае с ИУС не было классического для новаторских проектов расхождения “отцов” и “детей”. Ветераны предприятия, такие как работавший еще с Павлом Осиповичем Сухим заместитель генерального конструктора Юрий Ильич Шенфинкель, сочувствовали и поддерживали нас. И напротив, некоторые молодые сотрудники, уже успешно освоившие подход “за все отвечает смежник”, были настроены скептически, даже иногда противодействовали», — говорит Дмитрий Грибов, директор — главный конструктор ИУС.

«Первое время доводилось слышать ехидные фразы вроде “малыши в розовых штанишках” или “эти новые русские из НТЦ”, как нас за глаза называли за привычку ходить на работу в костюмах, — вспоминает Александр Баранов. — Но с началом стендовых отработок ИУС это отношение быстро стало меняться в сторону уважительного сотрудничества, а потом и вовсе привело к широкому признанию и принятию идеи интегрированного КБО с ИУС. Те, кто поначалу иронично именовал ядро КБО “ведром”, сами стали предлагать все новые и новые идеи по реализации в программном обеспечение ИУС функций контроля и управления для своих систем». Точка невозврата была пройдена, и начался трудный, тяжелый, но продуктивный этап отладки и испытаний ИУС, на котором уже все КБ трудилось как одна сплоченная команда. С перебазированием самолета Су‑35 в Государственный летно-испытательный центр им. В. П. Чкалова к отработкам подключились специалисты военно-воздушных сил. Им также пришлось многое поменять в привычных подходах к испытаниям военной техники. Так, начальник отдела ИУС научно-исследовательского испытательного управления воинской части 15650 Олег Шабанов стал автором оригинальной методики проверки отказобезопасности системы, существенно способствовавшей поиску и реализации оптимальных методов обеспечения надежной работы ИУС.

Боевое крещение

С началом антитеррористической операции практически сразу стало заметным отличие Су‑35. «Более десяти боевых вылетов ежедневно — такого темпа не видели даже опытные и заслуженные командиры наших ВВС», — отмечает Игорь Демин. Объяснение здесь простое — реализация в ИУС развитых алгоритмов контроля и предполетной подготовки самолета в совокупности с удобными средствами отображения информации позволили существенно ускорить процесс подготовки к вылету и ввода полетного задания. А мощные обзорно-прицельные системы в сочетании с возможностями ИУС по комплексной обработке данных и автоматическому управлению обеспечили высокую точность поражения целей.

Летные испытания Су‑35 с ИУС, продолжавшиеся не один год, позволили довести до очень высокого уровня боевые и эксплуатационные характеристики самолета и системы. На всех этапах эту ответственную работу возглавляли главный конструктор Су‑35/35С Игорь Демин и его «правая рука» — заместитель главного конструктора по КБО Константин Максаков. Последний не только вел повседневный «разбор» полетов и руководил оперативной доработкой версии ПО ИУС и аппаратуры блоков, но и отвечал, как начальник «идеологического» отдела КБ Сухого, за интеллект ИУС — перспективные алгоритмы боевого применения.

«Было все — и ночные работы на стендах в поисках решения проблем, и непрерывная отработка версий ПО ИУС в режиме “без выходных и праздников”, отработки в заснеженном Комсомольске, волнение при перелетах первых построенных самолетов через всю страну на испытания в Ахтубинск, — вспоминает Константин Максаков. — Но все это меркнет по сравнению с тем чувством, которое мы все испытали, когда по итогам первых же боевых работ самолета зафиксировали очень высокие точности попаданий в цель. Такого не было ни на одном из прошлых проектов».

ИУС и экономика

Специфическим, но очень важным элементом комплексного внедрения идеологии построения КБО с ИУС стало признание ПО составной частью системы. В отношении нее применимы все правила разработки по ГОСТ РВ 15.203. Поэтому его стоимость стало возможным включить в цену готового изделия. Удалось не только обосновать и согласовать с военным представительством стоимость функционального программного обеспечения в каждом комплекте ИУС‑35, но и в целом доказать высокий экономический эффект от создания этого высокоинтеллектуального продукта. Случай для отечественного авиастроения ранее невиданный — исторически ПО всегда считалось чем-то материально неоформленным, традиционно оценивались и поставлялись только блоки и приборы. Это в корне расходилось с международной практикой, где ПО давно признано важным самостоятельным продуктом, имеющим высокую ценность и приносящим солидную прибыль.

Для мирного неба

«Возникшее в ОКБ Сухого направление разработки информационно-управляющих систем перешагнуло границы знаменитого предприятия и военной области», — говорит Виктор Поляков, в качестве заместителя генерального директора по КБО стоявший у истоков создания ИУС. Вновь приобретенная самолетостроительной фирмой компетенция оказалась очень востребованной и при выполнении гражданских проектов. Мало известен тот факт, что ПО авионики пассажирского самолета Sukhoi Superjet 100 по контракту с французской корпорацией Thales делали те же самые ребята, которые трудились над созданием ПО ИУС самолетов Су‑35 и Т‑50. И это не случайно — в самом начале проекта Су‑35 было решено разрабатывать ПО по международным стандартам. Отечественный ГОСТ Р 51904–2001 — прямой аналог международного RTCA DO‑178B — был впервые применен в полном объеме именно при создании ИУС‑35.

«Сегодня можно констатировать, что за прошедшие 15 лет на “Сухом” сложилась передовая школа бортового программирования. При словах “Sukhoi software” многие зарубежные участники международных конференций и симпозиумов по авионике уважительно кивают головой, — говорит Сергей Гусев, первый заместитель начальника НТЦ ИУС, начинавший свою карьеру на “Сухом” в 2004 году выпускником МАИ. — Очень важно понимать, что общий высокий уровень технологической культуры является, наряду с практическим опытом, залогом высокого качества бортового ПО, объемы которого на современном самолете измеряются миллионами строк кода».

«С момента организации в 2012 году компании “ОАК — Центр комплексирования” мы активно используем опыт специалистов фирмы Сухого, полученный на проектах ИУС Су‑35/35С, Т‑50 и SSJ‑100. В результате нашей компанией успешно разработан большой объем ПО авионики для новейшего лайнера МС‑21, и продолжается наращивание функциональных возможностей комплекса авионики в рамках идущих полным ходом испытаний самолета», — говорит Виктор Поляков, являющийся ныне генеральным директором компании «ОАК — Центр комплексирования».

«ИУС шагает по стране»

Впервые реализованная на Су‑35 идея ИУС к настоящему времени стала признанной основой при проектировании современного КБО летательного аппарата различного назначения. ИУС заняла центральное место в структуре авионики Т‑50, модернизируемых «стратегов» Ту‑160, Ту‑22М3, закладывается в архитектуру КБО перспективных вертолетов и ударных беспилотных летательных аппаратов.

К основным преимуществам интегрированного КБО можно отнести:

• расширение перечня выполняемых самолетом задач и их усложнение;

• повышение качества их решения;

• повышение степени автоматизации управления и индикации, за счет чего снижается нагрузка на летчика;

• упрощение технического обслуживания и предполетной подготовки.

Но инженерная мысль не останавливается. «Мы уже отчетливо видим контуры “постИУСовской” архитектуры КБО, — говорит Дмитрий Грибов. — Новые возможности электроники, волоконно-оптических линий связи, наша новая операционная система реального времени “Багрос‑4000” позволяют говорить о наступлении эры сетевого борта, где привычные контуры бортовых систем, включая ИУС, будут размыты и появится единая, высоконадежная, масштабируемая, распределенная вычислительная платформа. В этой связи интересно наблюдать, как подзабытые темы “а зачем нам все это нужно” и “все и так хорошо”, звучавшие в момент зарождения идеи интегрированного КБО с ИУС, вновь появляются в рассуждениях некоторых руководителей и специалистов. Но это нормально. Главное, что у большинства суховцев присутствует желание сделать что-то принципиально новое, прорывное. Именно эта мотивация стала определяющим фактором успеха разработки ИУС. И мы уверены, что дух новаторства, присущий знаменитой фирме, в будущем обязательно принесет свои плоды в перспективных проектах ОАК».

Лауреаты премии Правительства РФ (слева направо) Константин Максаков, Игорь Демин, Виктор Поляков, Дмитрий Грибов, Александр Баранов и Сергей Гусев (с) АО "Объединенная авиастроительная корпорация"
 

Из комментариев доп. информация

Семейство БЦВМ Багет-53

модуль процессора: БТ33-206Б
архитектура микропроцессора: MIPS IV
тактовая частота ядра: 396 МГц
конструкция процессорного модуля: Евромеханика 6U VME
механизм межпроцессорного взаимодействия: шина VME 32
интерфейс подключения мезонинных модулей: PCI 2.1 33 МГц, 32 бита
Ethernet 100 Мбит/с
тип мезонинных модулей: PMC
МГК-8:
назначение: формирование 2D и 3D графического изображения
программный интерфейс: Open-GL
частота обновления: 25 кадров в секунду
БТМРC4-301:
объем памяти: 8 Гбайт

модуль процессора: БТ33-205
конструкция процессорного модуля: евромеханика 6U VME
механизм межпроцессорного взаимодействия: шина VME
интерфейс подключения мезонинных модулей: PCI 2.1 33 МГц 32 бита
тип мезонинных модулей: PMC
количество процессорных модулей: 4
микропроцессор:
тип: КОМДИВ (1890ВМ2Т)
архитектура микропроцессора: MIPS
тактовая частота ядра: 82,5 МГц

микропроцессор:
тип: КОМДИВ-64СМП (1890ВМ5Ф)
архитектура микропроцессора: MIPS IV
тактовая частота ядра: 200 МГц
модуль процессора: МПОН-А
конструкция процессорного модуля: Евромеханика 6U
количество процессорных модулей: 3
механизм межпроцессорного взаимодействия: коммутационная технология параллельный Rapid IO. Топология — «каждый с каждым»
интерфейс подключения мезонинных модулей: PCI 2.1 33 МГц, 32 бита
тип мезонинных модулей: PMC

http://www.rpkb.ru/lines-of-business/electronic_direction/on-board-computers/family-btsvm-baget-53/