Воспоминания инженера-2. Уроки жизни

«Обязываю Вас в десятидневный срок, поставить НБА Смирнову. В случае невыполнения моего указания будет поставлен вопрос о вашем соответствии занимаемой должности.»

Телеграмма была получена 5-го октября 1956г. т. е. НБА должен быть поставлен не позднее 15 октября. После получения телеграммы П. А. Ефимов пригласил к себе руководителей подразделений и ведущих разработчиков и задал всем один вопрос: «Что необходимо сделать, чтобы безоговорочно выполнить указание Министра?» Он понимал, что в данной, почти безнадёжной ситуации, как никогда необходимы были спокойствие и хладнокровие. В ответ на его вопрос, ему был представлен план действий, который он утвердил. План предусматривал круглосуточную работу производственных цехов для завершения сборки блоков и выделение 3-х суток (?) на отладку первого образца НБА и сдачу его Заказчику. Контроль за выполнением принятого плана был возложен на А. Л. Этингофа и Е. С. Липина. Пока производилась сборка блоков, в НИЛ-2 за короткий срок был создан стенд для настройки НБА, а также изготовлены соединительные кабели и задатчики входных параметров. Необходимость изготовления стенда была обусловлена тем, что контрольно-проверочная аппаратура-КПА-НБА также находилась в производстве. В первой половине дня 12 октября все блоки НБА поступили в НИЛ-2 и бригада в составе ведущего разработчика НБА М. З. Львовского, инженеров В. В. Гнюбкина и В. Д. Шейнберга приступила к непрерывной 72 часовой работе без сна и отдыха. НБА представлял собой весьма сложный прибор с большим числом следящих систем, векторных построителей, электроприводов, реле, усилителей и т. д. В то же время не было никакого опыта настройки НБА. В этом была главная сложность. Она усугублялась дефицитом времени. Для обеспечения наладки и немедленного устранения дефектов в монтаже и механизмах в НИЛ-2 круглосуточно присутствовали (сменяя друг друга) конструкторы, механики, радиомонтажники. С 8-ми утра до 12-ти ночи в НИЛ-2 находился А. Л. Этингоф. Никто не имел право приближаться к стенду без надобности. Даже П. А. Ефимов, входя в помещение, не нарушал это правило. На проверку электрических соединений и устранения всех выявленных дефектов ушли первые сутки. В течение вторых суток были задействована примерно половина следящих систем и приводов и обеспечено их нормальное функционирование. В конце вторых суток непрерывной работы, вследствие физического и психологического истощения, вынужден был прекратить работу В. Д. Шейнберг. В конце третьих суток, когда практически была завершена наладка НБА, полностью истощились силы В. В. Гнюбкина. 15 октября, в первой половине дня, единственный оставшийся в строю М. З. Львовский, предъявил НБА представителю Военной приёмки (ВП) капитану инженерно-авиационной службы Г. С. Егорову. Он был свидетелем описанной эпопеи и отнёсся с пониманием к создавшейся ситуации. Проверив функционирование прибора и убедившись в его работоспособности, он подписал сопроводительные документы, их заверил и разрешил приступить к упаковке НБА. 15 октября, во второй половине дня в запломбированных ВП ящиках первый образец НБА был доставлен в ОКБ-278, где пролежал на складе более 6 месяцев невостребованным. За это время в ОКБ-470 было изготовлено несколько опытных образцов, прошедших полные испытания на соответствие ТЗ и ТУ. Когда действительно возникла необходимость, один из этих образцов был немедленно доставлен в ОКБ-278. Первый же образец НБА был возвращён в ОКБ-470 в невскрытых ящиках с пломбами Военной приёмки ОКБ-470. Этическая сторона описанного эпизода в те времена никого не заботила: цель оправдывала сред-ства. В последующие годы подобные подвиги в ОКБ и Объединении не совершались.

Здесь уместно вспомнить один важный эпизод, произошедший в конце пятидесятых годов. Тогда в ГК НИИ ВВС происходило знаменательное событие: официальное принятие на вооружение самолёта ТУ-22, прошедшего успешно Государственные лётные испытания, подтвердившие высокие тактические возможности. В институт прибыли члены Государственной Комиссии, в том числе заместители Председателя Совета Министров, министры, заместители министров, Генеральные и Главные конструктора и др. П. А. Ефимова поручил мне представлять ОКБ-470, как главного разработчика НБА, вошедшего в штатное оборудование самолёта. На место все участники этого мероприятия были доставлены тремя самолётами ТУ-104, вылете-вшими из Чкаловска. Благоустройством прибывших заместителей главных конструкторов занимался Л. Л. Кербер, который, увидев меня среди прибывших, жестом пригласил к столу регистрации и представил меня заместителем главного конструктора, что предусматривало более комфортное размещение. Перед тем, как покинуть это место и направиться в коттедж, Леонид Львович шепнул на ухо, что он меня ждёт около восьми вечера и назвал номер его коттеджа. В строго назначенное время я пришёл в коттедж, состоящий из гостиной и трёх спален, оборудованных дорогой мебелью и посудой. В коттедже помимо Леонида Львовича находился Дмитрий Сергеевич Марков, Первый заместитель А. Н. Туполева и Главный конструктор самолёта ТУ-22, милейший и общительный человек. После непродолжительной беседы Леонид Львович пригласил меня в свою комнату и, открыв дипломат, предложил ознакомиться с его содержанием. В нём лежало несколько американских авиационных журналов, по-видимому, самых свежих. Я стал внимательно рассматривать многочисленные фотографии исклю-чительно высокого качества. На фотографиях были изображены в разных масштабах строй самолётов ТУ-95 и ТУ-16: были видны бортовые номера, а также подробное изображение лиц членов экипажей бомбардировщиков. На первых снимках были видны недоумённые или смущённые их выражения, а на более поздних скорее добродушные и даже весёлые. После возвращения в комнату Леонид Львович задал мне вопрос: «Просмотрели ли вы все журналы?» Ответил утвердительно. Далее, он пригласил меня в гостиную, где Дмитрий Сергеевич и Леонид Львович подробно рассказали мне о том, почему появились эти фотографии. Известно, что Н. С. Хрущёв был ярым защитником баллистических ракет, считая их универсальным оружием. В то же время, он приуменьшал значение стратегической авиации, а также подводных лодок вооружённых крылатыми ракетами, обладающими незначительным тогда радиусом действия. Все попытки продолжить и по возможности расширить финансирование работ, связанных с развитием авиации, успеха не имели. Известные факты, свидетельствующие о расши-рении в США работ по созданию супербомбардировщиков-носителей, игнорировались.

Тогда Главнокомандующий ВВС, главный маршал авиации К. А. Вершинин, совместно Министром авиационной промышленности П. В. Дементьевым, поддер-жанные сторонниками развития авиации в Правительстве и Военно-промышленной комиссии (ВПК), решили провести операцию по обнаружению и условному уничто-жению в Тихом океане движущуюся большую авианосную группу, представляющую собой стратегическую опасность. Возможность уничтожить её с помощью баллисти-ческой ракеты была крайне сомнительна, учитывая время полёта ракеты и скорость перемещения авианосной эскадры. В то же время, по их мнению, шансы перехвата авианосной группы и её уничтожения авиацией были более высокие. И это должно было стать убедительным доказательством необходимости продолжения и расширения работ по развитию военной авиации и соответствующего финансирования. Подобный проект, подготовленный в правительстве сторонниками развития авиации, ждал подписи. В один прекрасный день эскадрильи дальних бомбардировщиков ТУ-16 и ТУ-95 направились в заданный район, где дрейфовала авианосная группа. Что же произошло дальше? Как только самолёты вошли в зону действия мощных судовых радиолокаторов, а это более 400км, с борта авианосца взлетела группа истребителей F-8 Crusader и направились в сторону бомбардировщиков, заняв более высокий эшелон. В какой-то момент, истребители снизились и внезапно вписались в их строй, что стало неожи-данностью для советских экипажей. Вскоре по каким-то признакам американцы поняли, что им ничего не угрожает, и поэтому позволили советской эскадре пролететь над авианосной группой.

Советская воздушная эскадра произвела прицельное фотобомбометание и «без потерь» вернулась на базы. Соответствующие фотографии, сделанные с бортов бомбардировщиков, с пояснительной запиской были приложены к проекту. В тот момент, когда происходила беседа, проект ещё не был подписан. Мои старшие товарищи не скрывали своего беспокойства и опасались последствий в случае, если бы стало известно об описанном выше казусе. Однако, в тот ответственный момент, когда решалось будущее советской военной авиации, доносчиков среди тех, кто знал о предстоящей демонстрации и чем она завершилась, не оказалось. Вскоре проект был подписан, и началась новая эра развития советской авиации. Компенсировать же многолетнюю потерю времени в дальнейшем не удалось. Перед уходом Леонид Львович попросил оставить нашу встречу в тайне. Минуло с тех пор почти 55 лет. Ушло из жизни большинство участников и свидетелей этой драматической истории. Сегодня уже можно писать об этих далёких событиях, и будет справедливым отдать должное тем, кто сделал всё, чтобы вернуть авиации её значение в современном, меняющемся и беспокойном мире.

Навигационный автомат НА-1

В конце 1956г. была начата разработка навигационно-вычислительного устройства – навигационного автомата НА-1 для комплексной навигационно-прицельной системы нового перспективного сверхзвукового дальнего бомбардировщика – носителя М-50, конструкции Владимира Михайловича Мясищева, одного из самых выдающихся авиаконструкторов СССР. По своей конструкции, расположению двигателей, скорости и высоте, грузоподъёмности и вооружению самолёт М-50 не имел тогда аналогов в мире. Самолёт М-50, находящийся в настоящее время в экспозиции музея Монинской Военно-воздушной Академии, до сих пор справедливо вызывает восхищение специалистов оригинальной и стремительной аэродинамической формой, смелыми техническими и технологическими решениями. Поэтому, своё участие в создании аппаратуры для этого самолёта ОКБ считало для себя большой привилегией. Разработка НА-1, проводилась в соответствии с Техническим заданием Генерального разработчика самолёта М-50 (ОКБ-23) и ВВС. При проектировании НА-1 был учтён опыт разработки НБА, а ряд схемных и технических решений был заимствован из НБА. Учитывая некоторый прогресс в развитии элементной базы, в НА-1 были использованы более совершенные базовые эле-менты, на основе которых проектировались вычислители и преобразователи координат.

Разработка самолёта М-50 и его оборудования ограничилась изготовлением опытных образцов и дальнейшего своего развития не получила. Тем не менее само создание НА-1 имело исключительно важное значение. Дело в том, что НА-1 совместно с комплексом самолёта М-50 стал полигоном, на котором были проверены и осуществлены ряд научных и технических идей, разработанных, в том числе, в ОКБ. Вернёмся к вопросу взаимодействия в составе навигационно-бомбардировочного комплекса навигационного вычислителя НА-1 с радиолокационной станцией (РЛС). Очевидно, что точность решения навигационных и других задач находится в прямой зависимости от точности определения координат ориентиров с помощью РЛС. Напомним, что в современных РЛС координаты ориентиров определяются посредством двух электронных меток, формируемых на экране индикатора РЛС на фоне изображения местности: метки дальности и метки бортового пеленга (сокращённо пеленга). По аналогии с НБА, в НА-1 эти данные используются для коррекции счисленных координат местонахождения cамолёта и расшифровки радиолокационного объекта. Важным фактором при управлении электронными метками является наличие автоматической синхронизации точки пересечения меток, то есть учёт скорости движения самолёта. Именно этот фактор отсутствовал при взаимодействии НБА и РЛС "Рубин" в процессе решения указанных выше задач.

Отсутствие синхронизации при больших скоростях полёта и особенно при работе станции в режиме МПМ (микро план местности) создаёт большие трудности оператору в процессе наложения меток на ориентир. Эти трудности обусловлены тем, что оператор в этом случае вынужден осуществлять синхронизацию вручную путём подбора скорости вращения ручек, с помощью которых управляются радиолокационные метки. Поэтому, возникла необходимость поиска теоретических и технических решений, обеспечивающих автоматическую синхронизацию при управлении радиолокационными метками. Теоретические исследования, выполненные aвтором и опубликованные в сборниках научных докладов ЛИИ МАП и Монинской Военно-воздушной академии, позволили найти решение этой проблемы. Впервые оно было технически реализовано в НА-1. Не приводя матeматического описания результатов теоретических исследований, рассмотрим исходные логические положения, которые послужили основой для решения рассматриваемой задачи. Из описания режимов коррекции счисленных координат местонахождения самолёта и расшифровки радиолокационного объекта следует, что для осуществления этих режимов, измеренные значения наклонной дальности и пеленга вводятся в навигационный вычислитель, где производится вычисление поправок счисленных координат местонахождения самолёта и координат радиолокационного объекта. При этом в вычислителе при выполнении этих режимов не прерывается счисление координат местонахождения самолёта, то есть в процессе управления метками учитывается его движение и тем самым обеспечивается автоматическая синхронизация. Далее остановимся на другом важном аспекте проблемы. Для того, чтобы осуществить управление перекрестием в неподвижной, ортодромической системе координат, необходимо на экране индикатора РЛС иметь условное изображение ортодромических осей. Только при их наличии может быть достигнута однозначность действия органов управления перекрестием. Это требование может быть реализовано путём поворота изображения на экране индикатора соответственно на ортодромический курс в режиме обзора ПМ (круговой или секторный) и на ортодромический пеленг в режиме обзора МПМ (микро план местности). Действительно, в этом случае оси координат индикатора и органов управления совпадают и дейcтвия последних детерминированы, поскольку отклонение органов управления от нулевого положения относительно вертикальной и горизонтальной осей вызывает движение перекрестия на экране индикатора в тех же направлениях. В радиолокационной станции, разработанной для комплексной системы М-50, поворот изображения на экране индикатора на указанные выше углы осуществлялся за счёт разворота отклоняющей системы электронно-лучевой трубки индикатора РЛС. При стендовой проверке совместной работы НА-1 и РЛС были получены подтверждения об относительно быстром освоении операторами описанного способа управления и привыканию к нему. Но это оказалось справедливым, когда оператор использовал круговую или секторную развёртки. При использовании крупномасштабной развёртки, то есть микро плана местности, возникали некоторые трудности при управлении перекрестием из-за нелинейных искажений присущих этому типу развёртки, увеличивающихся с уменьшением дальности. Поэтому, после завершения работ по НА-1 aвтором были продолжены теоретические исследования, связанные с поиском оптимальных способов управления электронными метками РЛС. Результаты этих исследований были использованы при создании следующего вычислителя-Центрального навигационного вычислительного устройства ЦНВУ, а также комплексных систем на основе ЦВМ. Приказом Главного конструктора ОКБ П. А. Ефимова на aвтора была возложена функция ведущего разработчика ЦНВУ, ведущим конструктором был назначен Виктор Александрович Иванов.

Центральное навигационное вычислительное устройство ЦНВУ

Центральное навигационно-вычислительное устройство, получившее шифр ЦНВУ, разра-батывалось в соответствии с Техническим заданием ММЗ им. Туполева, согласованным с ВВС, ЛИИ МАП, а также с разработчиками радиолокационных станций «ПН» и «Инициатива-2», входящих в Навигационно-прицельные комплексы (НПК) самолётов ТУ-22К и ТУ-95РЦ. Навигационно-прицельный комплекс и радиолокационная станция «ПН» для самолёта ТУ-22К, включая вооружение, разрабатывались в КБ-1 под руководством Шабанова Виталия Михайловича, ставшего впоследствии маршалом, заместителем министра обороны. Мне представилась счаст-ливая возможность в течение длительного времени общаться и работать с этим замечательным человеком, блестящим специалистом и руководителем. Этот период времени был одним из лучших в моей профессиональной деятельности. Он ценил и поддерживал инновационные предложения и способствовал их успешной реализации. Такую же роль в реализации новых идей сыграл Леонид Львович Кербер, который особенно чутко следил за ходом разработки ЦНВУ.

Согласно ТЗ, ЦНВУ, являющийся связующим компонентом комплексной системы самолёта, должен был обеспечить решение следующих задач:

Вычисление и индикация текущих координат местонахождения самолёта в ортодромической системе координат;

Формирование угла доворота на заданный промежуточный пункт маршрута;

Радиолокационная коррекция вычисленных координат по радиолокационному ориентиру;

Расшифровка объекта, видимого на экране индикатора, т. е. вычисление и индикация его ортодромических координат.

Помимо решения перечисленных задач, Техническим заданием предусматривалось выполнение следующих новых требований, связанных с реализацией:

Раздельного управления радиолокационными метками с обеспечением синхронизации;

Совмещённой коррекции курса и счисленных координат местонахождения самолёта.

Ранее отмечалось, что после завершения работ по НА-1, в котором впервые была решена задача управления электронными метками РЛС посредством навигационного вычислительного устройства, работающего в неподвижной, системе координат, привязанной к Земле, теоретические исследования, связанные с поиском способа оптимального управления метками, продолжались. Необходимость их проведения было обусловлена тем, что, как указывалось ранее, предложенный и реализованный в НА-1 способ управления метками, хотя и соблюдал главное условие – обеспечение синхро-низации в процессе управления метками, но не отвечал требованиям оптимального, естественного управления. Метки дальности и пеленга должны управляться раздельно в полярной системе координат. В результате проведённых глубоких теоретических исследований было найдено решение и разработано математическое описание процесса управления радиолокационными метками, удовлетворяющее указанным выше требованиям. Материалы указанной теоретической работы «Методы управления электронными метками на экране индикатора бортовых радиолокационных станций» (Автор: М. З Львовский) были опубликованы в сборниках научных трудов Монинской Военно-воздушной Академии и ЛИИ МАП, а технические решения защищены авторскими свидетельствами на изобретения. Другие научные работы aвтора, посвящённые вопросам комплексирования, также были опуликованы в трудах этих институтов. Результаты научной работы послужили основанием для включения в Техническое Задание на разработку ЦНВУ требования о раздельном управлении радиолокационными метками с одновременным обеспечением их синхронизации. Реализованные в ЦНВУ полученные теорией конечные математические зависимости, обеспечили раздельное управление радиолокационными метками в полярной, естественной для РЛС системе координат при использовании любой развёртки: круговой, секторной, микро плана местности. Благодаря применению в ЦНВУ высоко-точных элементов и рациональных технических решений взаимное влияние при управлении метками было крайне незначительно и не сказывалось ни на качество управления, ни на точность наложения меток на изображение малоразмерных объектов, главным образом в режиме МПМ.

При разработке ЦНВУ рассматривались два варианта управления метками:

Позиционное–при этом способе управления отклонение органа управления меткой вызывает пропорциональное смещение метки от первоначального положения;

По скорости-при этом способе управления, в зависимости от величины отклонение органа управления от нулевого положения, меняется скорость перемещения метки.

На основании результатов проведённых исследований предпочтение было отдано второму варианту. Этот выбор был одобрен штурманским составом ВВС. При разработке устройств управления метками по скорости их удалось объединить в единое устройство с одной ручкой (Авторы: М. З. Львовский, Ф. Д. Жаржавский, В. А. Железнов). При этом, управление меткой дальности осуществляется отклонением ручки вверх и вниз, а меткой бортового пеленга–вправо и влево от нулевого (нейтрального) положения ручки, что полностью соответствовало эргономическим требованиям. В то же время, имея две степени свободы, ручка позволяла одновременно управлять обеими метками, что было расценено штурманским составом как серьёзное достоинство предложенного устройства управления метками. Благодаря этому появилась возмож-ность осуществить быстрый одновременный переброс меток в нужный участок экрана индикатора РЛС. Следует отметить, что при разработке новой сложной комплексной системы для самолёта стратегического назначения, содержащего в качестве вычислителя цифровую вычислительную машину (ЦВМ), Главный конструктор комп-лексной системы Е. С. Липин и ведущий разработчик Н. С. Пермиловский также реализовали в системе описанный способ независимого управления метками. Создание программы управления радиолокационными метками базировалось на разработанном aвтором математическом описании процесса управления, имеющего универсальный характер. Перейдём к совмещённой коррекции курса и вычисленных координат место-нахождения самолёта. Интегральные ошибки в вычислении текущих координат местонахождения самолёта возникают вследствие:

Инструментальной погрешности собственно вычислительного устройства и неточности измерений путевой скорости и угла сноса.

Ошибок измерения курса из-за ухода курсовой системы.

При уходе гирополукомпаса на один градус в час ошибка в определении местонахождения самолёта при полёте на расстоянии 1000км составляет более 15км и она соизмерима с инструментальной погрешностью. В период создания ЦНВУ единственным реальным способом позиционной коррекции вычисленных координат местонахождения самолёта являлось применение радиолокационной коррекции. В связи с этим были начаты исследования по поиску эффективного способа одновременной коррекции ошибок в определении координат местонахождения самолёта и курса с помощью радиолокационных коррекций.

Достигнутые результаты теоретических исследований, посвящённых этой проблеме, были изложены в научной работе автора «Совмещённая коррекция курса и координат местонахождения летательного аппарата (ЛА)» опубликованной в сборнике научных трудов Лётно-исследовательского института МАП. В этой теоретической работе показана возможность осуществления одновременной (совмещённой) коррекции счисленных координат местонахождения самолёта и курса путём выполнения последо-вательно двух радиолокационных коррекций. Рассмотрены условия взаимного расположения самолёта и двух радиолокационных ориентиров, при которых достигае-тся наилучший результат коррекции, а также выведены конечные формулы для вычисления составляющих поправок. В работе рассмотрены два варианта совмещённой коррекции:

Путём двух последовательных радиолокационных коррекций соответственно по двум ориентирам, выполняемых обычным способом c применением устройства управ-ления метками;

Путём радиолокационной коррекции по первому ориентиру обычным способом и радиолокационной коррекции по второму ориентиру с использованием курсозадатчика курсовой системы.

С завершением второй фазы коррекции в обоих вариантах вычисленные поправки вводятся в текущие показания курса и координат местонахождения самолёта. Следует отметить, что в качестве точечных ориентиров для коррекции могут быть использованы радиомаяки и соответственно бортовые радиотехнические средства навигации. Указанная теоретическая работа стала основой для реализации в ЦНВУ режима совмещённой коррекции курса и координат местонахождения самолёта, причём в качестве же способа его осуществления был выбран второй вариант. Как и в предыдущем случае, технические решения, связанные с осуществлением совмещённой коррекции, защищены авторскими свидетельствами на изобретения. Следует также отметить, что позже при создании нового компьютеризированного комплекса Е. С. Липин (Главный конструктор комплекса) и О. А. Артюховский применили подобный двухпозиционный метод коррекции для устранения ошибок инерциальных систем, используя для этой цели астрономическую систему навигации. Как и в предыдущих вычислителях НБА и НА-1 в ЦНВУ основной, решаемой вычислителем задачей является преобразование координат из полярной в прямоугольную систему координат и наоборот – из прямоугольной в полярную. Кроме того, в ЦНВУ осуществляются арифмети-ческие операции и операции масштабирования. Для преобразования координат в ЦНВУ использован векторный построитель, аналогичный используемому в НБА. В отличие от последнего в нём применены более точные синусно-косинусные трансформаторы, а в качестве потенциометров, включённых в их обмотки, использованы 20-ти оборотные реверсивные потенциометры, отличающиеся высокой точностью и разрешающей способностью. Этот потенциометр, изобретённый А. А. Прозоровым и В. А. Железновым, по своему замыслу и техническому воплощению не имел аналогов. Заметную роль во внедрении в производство этого потенциометра сыграл П. А. Гудков, механик-самоучка, создавший серию специальных станков, осуществляющих намотку тонкого высокоомного провода на проволочный каркас.