Software & Systems

Особенности тактики применения боевых самолетов и вертолетов предполагают все более широкое их использование для ведения боевых действий в темное время суток, в том числе и ночью. До недавнего времени выполнение большинства задач по обнаружению целей ночью было связано с необходимостью искусственной подсветки этих целей. Однако в ряде случаев традиционная подсветка ухудшает видимость из-за влияния светящегося замутненного слоя атмосферы или попросту недопустима, например, при ведении боевых действий ночью, когда исключена демаскировка войск и подвижных объектов вооружения и военной техники [1–3]. Во всех этих ситуациях для оснащения подразделений требуется самая современная техника ночного видения. Важное значение для обеспечения эффективных боевых действий в темное время суток имеет использование летчиками очков ночного видения (ОНВ).

Оснащение вертолетов ОНВ позволило повысить их боевую эффективность на 40 % за счет возможности наблюдения экипажем закабинного пространства вертолета в условиях естественной ночной освещенности 0,1…5×10-4 лк [1–6].

Выполнение боевых задач экипажем боевого вертолета, оборудованного ОНВ, вне зависимости от метеоусловий, на фоне уменьшения высоты полетов до предельно малой (менее 150 м) значительно повысило требования к обеспечению летчиков инструментальными средствами отобра- жения внекабинного пространства, каковыми и являются ОНВ [1–8].

В связи с модернизацией выпускаемых серийно боевых вертолетов и созданием новых образцов, имеющих в составе оборудования ОНВ с электронно-оптическими преобразователями второго и последующих поколений, возникает не- обходимость проведения их наземных и летных испытаний, важное значение для которых имеет использование адекватного методического обеспечения [1–6, 9–13].

Отсутствие в нормативно-технических документах требований к ОНВ и светотехническому оборудованию, адаптированному к их применению, а также недостаточно глубокая проработанность  методического обеспечения их испытаний существенно затрудняют подготовку и проведение испытаний, не позволяя получать адекватные оценки их характеристик, и требуют разработки специального методического обеспечения. Одним из важных компонентов методического обеспечения испытаний боевых вертолетов, оснащенных ОНВ и светотехническим оборудованием, адаптированным к их применению, является разработанная технология автоматизированной экспертизы технического уровня ОНВ.

Технология автоматизированного расчета оценки технического уровня ОНВ

Данную технологию следует применять при необходимости получить однозначную количественную оценку любого технического свойства ОНВ. С его помощью можно выполнить экспертизу технического уровня различных ОНВ и определить их готовность к испытаниям в составе летательного аппарата.

Для расчета 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.

Последовательность экспертизы технического уровня ОНВ:

–      построение дерева технических свойств ОНВ (см. рис.);

–      определение коэффициентов весомости технических свойств ОНВ;

–      определение базовых, экстремальных и реальных технических показателей;

–      определение технических показателей (коэффициентов качества) простых, сложных, комплексных свойств и показателей ОНВ в целом.

Оцениваемым показателем является коэффициент технического уровня (КТ): , где KF – коэффициент качества F-го сложного (менее сложного) свойства; T – номер оцениваемого комплексного (сложного) свойства (по дереву технических свойств ОНВ); S – число сложных (менее сложных) свойств, составляющих j-е комплексное (сложное) свойство; F – номер сложного (менее сложного) свойства, составляющего комплексное (сложное) свойство (по дереву технических свойств ОНВ); μF – групповой нормированный коэффициент весомости F сложного (менее сложного) свойства.

Дерево технических свойств ОНВ строилось слева направо. Крайние правые окончания ветвей представляют собой простые (квазипростые) технические свойства, остальные – сложные и комплексные свойства.

При экспертизе технического уровня ОНВ в целом дерево должно быть полным, то есть разделенным на все составляющие технические свойства. В случае экспертизы отдельного технического свойства дерево может быть неполным, то есть разделенным на составляющие только оцениваемого свойства.

Все группировки свойств делятся на уровни, которые нумеруются слева направо, начиная с нулевого уровня – технических свойств ОНВ и заканчивая правым уровнем – простыми (квазипростыми) техническими свойствами. Свойства одного уровня размещаются на одной вертикали.

Определение коэффициентов весомости (важности) технических свойств ОНВ производилось в следующей последовательности:

–      составление индивидуальных анкет и их заполнение экспертами (назначение индивидуальных ненормированных коэффициентов весомости);

–      согласование мнений экспертов;

–      нормирование коэффициентов весомости.

Анкета для определения ненормированных коэффициентов весомости разрабатывалась для каждого сложного (комплексного) свойства согласно дереву технических свойств ОНВ. Комплект индивидуальных анкет (число анкет в комплекте равно числу сложных и комплексных свойств дерева технических свойств ОНВ) заполнялся каждым экспертом, куда заносились значения ненормированных коэффициентов весомости.

Экспертная оценка весомости свойств выставлялась в баллах (от 0 до 100) в зависимости от значимости (весомости, важности) технического свойства.

Согласование мнений экспертов осуществлялось статистическими методами. Нормирование коэффициентов весомости производилось в следующей последовательности:

–      определение среднего значения ненормированного коэффициента весомости технического свойства (среднего балла) (Mj) по формуле , где j – порядковый номер свойства (по дереву технических свойств ОНВ); i – номер эксперта; n – число оценок экспертов для j-го свойства; Mn – оценка (в баллах) j-го свойства i-м экспертом;

–      определение группового (обобщенного по всем экспертам) нормированного коэффициента весомости технического свойства по формуле , где  – сумма средних оценок (в баллах) ненормированных коэффициентов весомости технических свойств.

Базовые (Pбаз) и экстремальные (Pэкс) технические показатели могут быть вычислены по одному из четырех вариантов в зависимости от варианта задания требований.

1.     , где b1 и b2 – крайние значения показателей свойства; Pэкс=0,85b1, если PрлPбаз.

2.     Pбаз=0, если технические требования заданы в виде предельно допустимых значений; Pэкс=1,15b, где b – предельно допустимое значение технического показателя.

3.     Технические требования заданы в виде «не менее» или «не более». Тогда при задании значения показателя в виде «не менее» Pбаз=2b и Pэкс=0,85b, где b – заданное значение показателя. При задании значения показателя в виде «не более»: Pбаз=0,5b и Pэкс=1,15b.

4.     Технические требования заданы в качественном виде (отсутствует единица измерения). Тогда Pбаз=100 и Pэкс=0.

Оценки технического уровня (KT) ОНВ в целом и их комплексных (сложных) свойств рассчитываются по записанной выше формуле.

Показатель технического уровня ОНВ сложного свойства (Kf), делящегося на простые (квазипростые), может быть определен по формуле , где f – номер оцениваемого сложного свойства (по дереву технических свойств ОНВ); j – номер простого (квазипростого) свойства, составляющего f-е сложное свойство (по дереву технических свойств ОНВ); m – число простых (квазипростых) свойств, составляющих f-е сложное свойство; ωj – коэффициент качества j-го простого свойства; μj – групповой нормированный коэффициент весомости j-го простого свойства.

Коэффициент качества простого технического свойства определяется из выражения , где Pрл – реальное значение показателя технического свойства; Pэкс – его экстремальное значение; Pбаз – его базовое значение.

Расчеты по определению технических показателей ОНВ в целом проводятся последовательно для всех сложных и комплексных свойств, начиная с последнего уровня (по дереву технических свойств ОНВ) и заканчивая нулевым уровнем – технических свойств ОНВ.

После выполнения расчетов проводятся обработка, анализ и оценка результатов. Для этого разработан и реализован специальный программный комплекс. Разработка предложений по улучшению технических свойств ОНВ проводится в следующей последовательности:

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

–      намечаются мероприятия (компоновочные, конструктивные и т.д.) по улучшению этих свойств.

Формулы для расчета технического уровня различных моделей ОНВ применительно к дереву свойств, изображенному на рисунке, имеют вид

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Наименования свойств вертолетных ОНВ, их коэффициенты весомости и условные обозначения представлены в таблице.

Метод расчета оценки технического уровня ОНВ и дерево технических свойств ОНВ, изображенное на рисунке, позволяют выполнить сопоставление (сравнительную оценку) технического уровня различных ОНВ и определить их готовность к испытаниям  в составе боевого вертолета. Использование дерева свойств для оценки готовности ОНВ к испытаниям позволяет сократить сроки наземных испытаний и повысить их качество.

Результаты экспериментальной апробации разработанной технологии

Разработанная технология реализована программно, ПО использовалось при испытаниях боевых вертолетов типа Ми-24, Ми-8, Ми-28Н и Ка-52, оборудованных ОНВ ГЕО-ОНВ-1, ГЕО-ОНВ1-01 и ОВН-1 «Скосок». С помощью разработанной технологии выполнена экспертиза технического уровня 22 комплектов моделей вертолетных ОНВ, принятых на снабжение в Минобороны России:

–      ОВН-1 «Скосок»: №№ 2УШТ006, 2УШТ007, 2ВШТ063, 2ВШТ064 (Ми-28Н); 2БШТ036, 2БШТ040, 2БШТ045 (Ми-35); 2АШТ054, 2АШТ056 (Ми-35М); 09001, 09002 (Ми-35М, Ми-35М ОП-1 и Ми-35М ОП-2);

–      ГЕО-ОНВ-1: №№ 160403, 180403, 190403 (Ми-8ГУ);

–      ГЕО-ОНВ1-01: №№ 078404, 079404, 077404 (Ми-8ГУ и Ми-28Н); 547209, 543209, 544209 (Ми-8АМТШ); 061405, 062405 (Ка-52).

Результаты экспертизы технического уровня моделей вертолетных ОНВ показали, что коэффициент технического уровня для ОВН-1 «Скосок» (11 комплектов) равен 54,4, для ГЕО-ОНВ-1 (3 комплекта) – 53,3, для ГЕО-ОНВ1-01 (8 комплектов) – 66,1.

Очевидно, что наибольшим коэффициентом технического уровня обладают вертолетные ОНВ ГЕО-ОНВ1-01, что подтверждается их эксплуатацией и совпадает с мнением экспертов.

Достоинством технологии автоматизированного расчета оценки технического уровня ОНВ является то, что с его помощью можно получить количественную оценку технических свойств любых моделей ОНВ. Автоматизация метода обеспечивается программной реализацией алгоритмов расчета оценки коэффициента технического уровня.

Адекватность технологии автоматизирован- ного расчета оценки технического уровня ОНВ подтверждается результатами опроса группы экспертов предметной области, проведенного в со- ответствии с [14–16]. По мнению экспертов, использование представленной методики позволяет выполнить объективную экспертизу технического уровня ОНВ, оценить их готовность к наземным и летным испытаниям в составе боевого вертолета и сократить время выполнения приемки на испытания на 1 день (1,5–3 %) и наземных испытаний на 1–2 дня (2,9–5,8 %).

Во время экспертизы технического уровня различных моделей ОНВ инженерами и летчиками-испытателями сформулированы замечания, затрудняющие их эксплуатацию, и рекомендации по усовершенствованию технических и эргономических характеристик образцов.

В результате анализа более 288 наземных испытаний и 150 испытательных полетов боевых вертолетов типа Ми-24, Ми-8, Ми-28Н и Ка-52, оборудованных ОНВ, оценок 22 комплектов моделей ОНВ, принятых на снабжение в Минобороны России, разработан ряд рекомендаций для промышленности по улучшению технических и эргономических характеристик как самих ОНВ, так и боевых вертолетов, оборудованных ими.

Технология автоматизированной экспертизы технического уровня авиационных ОНВ позволяет априорно оценить готовность ОНВ к испытаниям, провести объективное сравнительное оценивание различных моделей ОНВ и обосновать замечания и рекомендации промышленности по доработке и совершенствованию самолетов и вертолетов, оборудованных ОНВ и светотехническим оборудованием, адаптированным к их применению.

Литература

1.     Маслов С.В., Есев А.А. Анализ рисков безопасности полетов при использовании летным составом вертолетов очков ночного видения // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2011. № 1. С. 52–57.

2.     Моисеев Ю.Б., Кукушкин Ю.A., Богомолов A.В., Лозбин А.С. Метод расчета оценки повреждающего действия импульса воздушного давления при катапультировании летного состава // Проблемы безопасности полетов. 2010. № 11. С. 28–39.

3.     Кукушкин Ю.А., Дворников M.В., Богомолов A.В., Шишов A.A., Сухолитко В.A., Симоненко A.П., Степанов В.K. Особенности поддержки принятия решений по устранению особых событий и опасных состояний летчика в высотном полете // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2009. № 6. С. 74–79.

4.     Есев А.А., Базаров С.А., Русскин А.В., Солдатов Т.А. Методическое обеспечение определения максимальной дальности обнаружения объектов при выполнении поисково-спасательных работ с применением вертолетов, оборудованных очками ночного видения // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2011. № 4. С. 45–52.

5.     Федоров М.В., Есев А.А., Еремин Е.М. Метод расчета дальности действия низкоуровневых телевизионных систем визуализации изображения для летчиков вертолетов // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2011. Т. 9. № 5. С. 12–17.

6.     Есев А.А., Головкин А.П., Антошин А.А., Атрошен- ко А.И. Методы экспериментальных исследований помехозащищенности вертолетных очков ночного видения // Полет. 2012. № 2. С. 40–44.

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

8.     Ушаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надежность деятельности человека. М.: Наука, 2008. 318 с.

9.     Зинкин В.Н., Ахметзянов И.М., Солдатов С.К., Богомолов А.В. Медико-биологическая оценка эффективности средств индивидуальной защиты от шума // Медицина труда и промышленная экология. 2011. № 4. С. 33–34.

10.  Федоров М.В., Калинин К.М., Богомолов А.В., Сте- цюк А.Н. Математическая модель автоматизированного контроля выполнения мероприятий в органах военного управления // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2011. Т. 9. № 5. С. 46–54.

11.  Медведев В.Р., Богомолов A.В., Мурашев Н.В., Гамалий В.Н., Сидоров В.A. Техническое оснащение тактического и оперативного этапов медицинской эвакуации // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. 2011. № 4. С. 95–103.

12.  Аверьянов А.А., Зотов В.A., Твердохлеб В.A., Тажетдинов Р.Г., Яниториал M.В., Богомолов A.В., Шишов A.A. Методическое обеспечение и результаты физиолого-гигиеничес­ких исследований авиационного бронежилета // Проблемы безопасности полетов. 2010. № 10. С. 30–35.

13.  Зинкин В.Н., Солдатов С.K., Ахметзянов И.M., Богомолов A.В., Зосимов В.В., Еремин Г.И. Методология экспериментальных исследований акустической эффективности противошумных наушников в области низких частот // Информатика и системы управления. 2011. № 1. С. 72–80.

14.  Шибанов Г.П. Порядок формирования экспертных групп и проведения коллективной экспертизы // Информационные технологии. 2003. № 12. С. 26 – 29.

15.  Богомолов А.В., Зуева Т.В., Чикова С.С., Голосов- ский М.С. Экспертно-аналитическое обоснование приоритетных направлений совершенствования системы предупреждения биологических террористических актов // Информатика и системы управления. 2009. № 4. С. 134–136.

16.  Богомолов А.В. Концепция математического обеспечения диагностики состояния человека // Информатика и системы управления. 2008. № 2 (16). С. 11–13.

17.  Козлов В.Е., Богомолов А.В., Рудаков С.В., Оленчен- ко В.Т. Математическое обеспечение обработки рейтинговой информации в задачах экспертного оценивания // Мир измерений. 2012. № 9. С. 42–49.

References

1.     Maslov S.V., Esev А.А. Problemy bezopasnosti i chrezvy­chaynykh situatsiy [Safety and Emergency problems]. 2011, no. 1, pp. 52–57.

2.     Moiseev Yu.B., Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V., Loz­bin A.S. Problemy bezopasnosti polyotov [Problems of flights safe­ty]. 2010, no. 11, pp. 28–39.

3.     Kukushkin Yu.A., Dvornikov M.V., Bogomolov A.V., Shishov A.A., Sukholitko V.A., Simonenko A.P., Stepanov V.K. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy [Safety and Emergency problems]. 2009, no.  6, pp. 74–79.

4.     Esev A.А., Bazarov S.A., Russkin A.V., Soldatov T.A. Nauchnye i obrazovatelnye problemy grazhdanskoy zashchity [Scientific and educational issues of civil protection]. 2011, no. 4, pp. 45–52.

5.     Fedorov M.V., Esev A.A., Eremin E.M. Informatsionno-izmeritelnye i upravlyayushchie sistemy [Information-measuring and control systems]. 2011, no. 5, vol. 9, pp. 12–17.

6.     Esev A.A., Golovkin A.P., Antoshin A.A., Atroshen- ko A.I. Polyot [Flight]. 2012, no. 2, pp. 40–44.

7.     Maslov S.V., Esev А.А. Problemy bezopasnosti polyotov [Problems of flights safety]. 2010, no. 4, pp. 27–35.

8.     Ushakov I.B., Kukushkin Yu.А., Bogomolov A.V. Fiziolo­giya truda i nadezhnost deyatelnosti cheloveka [Physiology of labor and human reliability]. Moscow, Nauka Publ., 2008.

9.     Zinkin V.N., Akhmetzyanov I.M., Soldatov S.K., Bogo­molov A.V. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya [Occupa­tional Medicine and Industrial Ecology]. 2011, no. 4, pp. 33–34.

10.  Fedorov M.V., Kalinin K.M., Bogomolov A.V., Ste- tsyuk A.N. Informatsionno-izmeritelnye i upravlyayushchie sistemy [Information-measuring and control systems]. 2011, vol. 9, no. 5, pp. 46–54.

11.  Medvedev V.R., Bogomolov A.V., Murashev N.V., Gamaliy V.N, Sidorov V.A. Oboronny kompleks – nauchno-tekhnicheskomu progressu Rossii [Defense complex – to the scientific and technological progress in Russia]. 2011, no. 4, pp. 95–103.

12.  Averyanov A.A., Zotov V.A., Tverdokhleb V.A., Tazetdinov R.G., Yanitorial M.V., Bogomolov A.V., Shishov A.A. Problemy bezopasnosti polyotov [Problems of flights safety]. 2010, no. 10, pp. 30–35.

13.  Zinkin V.N., Soldatov S.K., Akhmetzyanov I.M., Bogo­molov A.V., Zosimov V.V., Eremin G.I. Informatika i sistemy upravleniya [Computer science and control systems]. 2011, no. 1, pp. 72–80.

14.  Shibanov G.P. Informatsionnye tekhnologii [Information Technologies]. 2003, no. 12, pp. 26–29.

15.  Bogomolov A.V., Zuevа T.V., Chikova S.S., Golosov- skiy M.S. Informatika i sistemy upravleniya [Computer science and control systems]. 2009, no. 4, pp. 134–136.

16.  Bogomolov A.V. Informatika i sistemy upravleniya [Com­puter science and control systems]. 2008, no. 2 (16), pp. 11–13.

17.  Kozlov V.E., Bogomolov A.V., Rudakov S.V., Olen­chenko V.T. Mir izmereniy [The world measurements]. 2012, no. 9, pp. 42–49.