Лекции 1,2. Введение

Пилотажно-навигационное оборудование авиационной техники и других летательных аппаратов - одно из величайших достижений человеческой цивилизации в XX веке. Пилотажно-навигационное оборудование обеспечивает определение местоположения самолета, измерение и индикацию параметров полета, определение положения и параметров движения самолета в пространстве, а также его стабилизацию и автоматическое управление полетом.

В состав пилотажно-навигационного оборудования входят средства связи, средства определения курса, вертикали (углов крена и тангажа), воздушных параметров, средства ограничения предельных режимов полета, определения координат места самолета, средства автоматического управления. Для удовлетворения требований безопасности полета на летательных аппаратах устанавливаются пилотажные и навигационные приборы и средства автоматического и полуавтоматического управления. Их номенклатура и количество выбираются исходя из условий полета, при которых предполагается эксплуатация ЛА.

Могут быть рассмотрены восемь этапов развития пилотажно-навигационного оборудования.

Первый этап- до 1918 года - оборудование представляло собой набор простейших авиационных приборов и вспомогательных средств для вычисления поправок к показаниям приборов. Это оборудование было механическим или пневматическим. Полеты тогда выполнялись преимущественно днем и в простых метеоусловиях. Ночные полеты в простых метеоусловиях были опытными или вынужденными.

Первый в мире прицельно-навигационный комплекс установил в 1883 году на своем самолете создатель первого построенного в России самолета А.Ф.Можайский. В комплекс входили: креномеры, барометрический высотомер, термометры, указатель скорости, магнитный компас (он был специально разработан академиком П.А.Де-Колонгом), навигационный планшет, специальная навигационная счетная линейка и оптический прицел для бомбометания.

Несмотря на исторический приоритет российских изобретателей по ряду оригинальных конструкций авиационных приборов и инструментов, руководители российской авиации в этот период отдавали предпочтение иностранным приборам. Отечественные приборы выпускались единичными экземплярами в кустарных мастерских или в научных лабораториях.

Выдающийся вклад в создание отечественного авиаприборостроения и организацию первого в России авиационного приборостроительного предприятия "Авиаприбор" внес А.А.Фридман. В 1916 году он организовал Центральную аэронавигационную станцию, которая предназначалась как для разработки авиационных приборов, их проектирования и производства, так и для ремонта и снабжения русской авиации авиационными приборами, бомбардировочными и стрелковыми авиационными прицелами. Тогда же А.А.Фридман выступил инициатором создания в России специального авиаприборостроительного завода. 20 апреля 1917 года была создана и приступила к работе московская временная хозяйственно-строительная комиссия Управления военно-воздушного флота для постройки завода измерительных авиационных инструментов, а 26 июня 1917 года А.А.Фридман был назначен "временно заведующим Первым отделением Казенного завода авиационных измерительных инструментов". С этого события в России берет начало промышленное авиаприборостроение.

Одним из наиболее современных для своего времени был пилотажно-навигационный комплекс первого в мире четырехмоторного бомбардировщика "Илья Муромец" конструкции И.И.Сикорского. В комплекс входили: тахометры двигателей, часы, барометрический высотомер, указатель скорости и магнитный компас. На этом самолете впервые была практически применена компасная навигация на основе курсо-воздушного метода счисления пути. Специально для обеспечения навигации этого летательного аппарата А.Н.Журавченко разработал первый в мире "ветрочет" - механический инструмент для расчета элементов навигационного треугольника скоростей. В состав экипажа самолетов "Илья Муромец" был введен специальный офицер. Так формировалась концепция штурманского обеспечения полетов.

На этом самолете совершили в 1916 году первый в мире "слепой" полет, успешно выдержан прямолинейный маршрут, А.Н.Журавченко и Г.В.Алехнович. Они использовали разработанный П.П.Шиловским первый отечественный гироскопический указатель поворотов.

Второй этап- 1918-1945 - пилотажно-навигационное оборудование эксплуатировалось на самолетах в период медленного развития летно-технических характеристик самолетов в 1918-1929 годах и в годы бурного роста летно-технических характеристик самолетов вплоть до конца Второй мировой войны.

Типичный для своего времени состав пилотажно-навигационного оборудования первого советского серийного самолета Р-1 (1923 год) конструкции Н.Н. Поликарпова предусматривал наличие в кабине летчика указателя скорости, барометрического высотомера, вариометра, компаса, креномера.

В числе крупных достижений этого периода работы Н.Ф.Кудрявцева по созданию первого отечественного указателя истинной воздушной скорости (1926 год), создание первого отечественного вариометра (1932 год), создание Н.К.Матвеевым в 1935 году однострелочного баровысотомера с равномерной шкалой, разработку в 1938-м первого комбинированного указателя скорости, высокоточного указателя в диапазоне скоростей до 600 км/ч (М.Г.Элькинд).

В 1928 году началось серийное производство указателей поворота на основе двухстепенного пневматического гироскопа, с 1933 года - серийное производство пневматического авиагоризонта АГ-1. а с 1935 года - гирополукомпаса типа ГПК. построенного на основе свободного пневматического гироскопа.

Первые электрические гироскопы были разработаны в начале 1930-х годов после создания Б.А.Талалаем первого гиромотора с синхронным электрическим двигателем переменного тока. В 1935 году в ленинградском Особом конструкторском бюро В.А.Павлов и А.З.Туниманов разработали и запатентовали первый в СССР малогабаритный электрический гироскоп. В 1938 году Ф.И.Варнаков создал первый в СССР электрический указатель поворота на основе двухстепенного гироскопа, а Д.А.Браславский и М.Г.Элькинд на основе свободного пневматического гироскопа разработали опытный фигурный авиагоризонт, позволявший выполнять фигуры высшего пилотажа.

Значительный вклад в отечественное авиаприборостроение внесли М.Г.Элькинд, Д.А.Браславский и М.М.Качкачьян, которые сначала в 1932. а затем в 1936-38 годах разработали первые в мире комплексные приборы - гиромагнитные компасы типа ГМК-1 и ГМК-2. Позднее эти идеи стали основой для многих дистанционных гиромагнитных компасов.

В 1932 году советские инженеры Л.М.Кофман и Е.Б.Левенталь предложили новую схему инерциальной системы навигации, которая используется и по сей день.

Революционная работа была проведена в 1930-х годах группой инженеров под руководством В.С.Ведрова, которые впервые в мире разработали теорию инерциальной навигационной системы, чувствительные элементы которой (акселерометры и гироскопические датчики угловых скоростей) устанавливались непосредственно на конструкции фюзеляжа самолета, то есть идею бесплатформенной навигационной системы (БИНС). Значительный вклад в эту работу внес Н.А.Пилюгин.

В 1923-25 годах Н.Ф.Кудрявцев, В.Г.Немчинов, С.А.Ноздровский разработали первые в СССР оптические навигационные и прицельные инструменты: навигационный визир для измерения путевой скорости и угла сноса, а также бортовой пеленгатор, визир АНБ №1 и навигационный визир НВ-5. Созданный в 1930 году оптический визир ОПБ-1 (после многократных модернизаций) применяется до настоящего времени.

В 1929-38 годах конструкторы В.Ю.Поляк и Н.А.Гриценко создали опытные электромеханические системы счисления пути - курсографы КГ-1, КГ-2, КГ-2а, КГ-4, КГ-7, КГ-8. Эти приборы имели в качестве измерителя истинной воздушной скорости анемотахометры и освобождали штурмана от операций, связанных с прокладкой по карте пройденного самолетом пути.

Отечественным специалистам принадлежит мировой приоритет в области авиационной астронавигации. Первый опытный астрономический прибор для определения географических координат самолета разработали в 1930 году В.П.Вестчинкин и А.Н.Волохов. Прибор совмещал измерительные и вычислительные функции. Успехи в создании астрономических навигационных приборов сделали возможными в тридцатые годы многочасовые дальние перелеты, как над материками, так и над протяженными морскими пространствами, в том числе в полярных районах.

Выдающимся достижением национального авиаприборостроения являются работы по созданию первых отечественных серийных автопилотов для беспилотных (телемеханических) и пилотируемых самолетов, которые с 1932 года проводились в Ленинградском Особом конструкторского бюро (Осконбюро) под руководством В.Г.Коренева. В 1933 году в Осконбюро создана первая отечественная система управления телемеханическим самолетом (ТМС), тогда же впервые в мире был разработан автопилот (АВП-2) для тяжелых телемеханических самолетов, построенных на базе двухмоторного бомбардировщика ТВ-1. В 1934 году под руководством Г.Н.Никольского была разработана система автоматического управления легким самолетом-мишенью типа По-2. Несмотря на сокрушительные необоснованные политические репрессии, которые потрясли Осконбюро в 1937-1939 годах, коллектив специалистов Осконбюро под руководством конструктора Р.Г.Чачикяна в 1939-м успешно решил задачу полного и многократного использования телемеханических самолетов, которые автоматически выполняли взлет, наведение на цель, полет по "коробочке", посадку.

В 1932-1938 годах в Реактивном научно-исследовательском институте (РНИИ) Е.С.Пивоваров и Б.В. Раушенбах разработали автоматы крылатых ракет для стабилизации и управления полетом. Позднее (1944) этот опыт был развит ОКБ-1 главного конструктора В.М. Соркина, разработавшим автопилот АП-4 для серии крылатых ракет 10Х (главный конструктор В.Н. Челомей).

В 1933 году в СССР впервые было начато серийное производство автопилотов АВП-1, способных стабилизировать углы курса, крена и скорость полета и позволявших в автоматическом режиме осуществлять прямолинейный полет, вираж в горизонтальной плоскости, набор высоты и пилотирование в пределах +25-30° по крену и тангажу.

В 1937 году был разработан гидравлический (давление масла) автопилот АВП-12Д, в котором в отличие от американского аналога фирмы "Сперри", использовался не гирополукомпас, а гиромагнитный компас (автопилот этого типа использовался на самолетах Ли-2, Л-760), и первый отечественный электрический автопилот типа ДИВ. Удачными разработками стали гироскопический автомат курса (АК-1) для самолетов Пе-2 и Ил-4 и первый в СССР пневмогидравлический автопилот (АПГ-1) для дальнего бомбардировщика Пе-8. Эти автопилоты широко использовались в годы Второй Мировой войны.

В этот период развития отечественного авиаприборостроения были определены основные классы пилотажно-навигационного оборудования самолетов, в общих чертах (функционально) сохраняющиеся до конца XX века.

Таким образом, пилотажно-навигационное оборудование этого поколения состояло уже не только из более совершенных, по сравнению с первым этапом, авиационных измерительных приборов и систем. Появились сравнительно надежные и точные средства автоматического управления полетом. Появились средства автоматического определения координат - курсовоздушные системы счисления пути (автоштурманы), механические и пневматические. В составе пилотажно-навигационного оборудования стали применяться вычислительные и вспомогательные электромеханические устройства. Для задач навигации и самолетовождения начали использовать первые радионавигационные системы. Совершенствование гироскопических приборов и автопилотов обеспечило возможность выполнения полетов в облаках и ночью. Советские ученые и инженеры в этот период внесли значительный вклад в историю создания пилотажно-навигационного оборудования.

Третий этап- 1946-1955 - разработка оборудования первых серийных реактивных самолетов, а также последних серийных дальних бомбардировщиков с поршневыми двигателями. Это пилотажно-навигационное оборудование базировалось на электромеханических аналоговых вычислительных устройствах обработки информации. В комплексах бортового оборудования впервые были установлены информационные связи между пилотажно-навигационным оборудованием и радиотехническими навигационными средствами. Благодаря созданию первых радиомаячных систем посадки расширился диапазон метеорологических условий, при которых обеспечивается безопасное завершение полетов при пилотировании самолета летчиком. Этот период развития авиации совпал по времени со становлением Международной организации гражданской авиации (ICAO), организованной в 1944 году, и началом выработки международных рекомендаций, требований и стандартов на авиационную технику, в том числе на пилотажно-навигационное оборудование.

Разработке и производству аналоговых электромеханических авиационных приборов и систем способствовало создание в СССР электротехнической промышленности как научно-технологической базы производства бортового электрооборудования, - малогабаритных электрических двигателей, информаци-онных электрических машин, прежде всего сельсинов, тахогенераторов и других приборов.

В середине пятидесятых конструкторы Н.К.Матвеев, В.П.Сельдиков разработали комбинированные указатели скорости с расширенными диапазонами измерения КУС-730/1100, КУС-1200, КУС-2500. В этот же период были созданы вариометры с пределами измерений от ±10 до ±300 м/с, барометрический высотомер ВД-20 с диапазоном измеряемых высот до 20000 м и другие приборы. В конце сороковых был разработан электрический авиагоризонт АГБ-1, в 1947 году Б.И.Волковым - автономный авиагоризонт типа АГК-47Б. Большой серией изготавливался электрический авиагоризонт АГИ-1 для первых реактивных истребителей (разработчики Е.Ф.Антипов, Е.В.Ольман, В.А.Лебедев). Конструкторы Е.Ф.Антипов. Е.В.Ольман, Д.С.Пельпор, А.С. Шицман разработали известный гирополукомпас ГПК-52. Большими сериями выпускались также созданные в этот период электрический указатель поворота ЭУП-53 и выключатель коррекции ВК-53. Для измерения курса были разработаны несколько вариантов индукционных компасов серии КИ, поляризационный астрокомпас АК-53П, курсовые системы серии ДГМК, ГМК и ГИК.

В ОКБ "Электроавтоматика" под руководством П.А.Ефимова был разработан навигационный индикатор тина НИ-50, обеспечивающий непрерывное автоматическое счисление и отображение координат в прямоугольной системе. Самолеты дальней навигации оснащались комплексом пилотажно-навигационного оборудования, с помощью которого осуществлялась навигация в многочасовых перелетах с использованием весьма совершенных дистанционных астрокомпасов и астроориентаторов. Для реализации обзорно-сравнительного метода навигации экипажи начали применять не только оптические визиры и прицелы, но и радиолокационные средства.

Одним из удачных первых послевоенных автопилотов стал разработанный в 1946-1948 годах первый в СССР серийный электрический автопилот АП-5 (ведущий конструктор О.В.Успенский) для самолета Ту-4. Тогда же под руководством В.П.Власова и В.С.Денисьева был разработан первый в стране унифицированный ряд (более 20 модификаций) автопилотов АП-28 (ЭАП-47И) для легких, средних пассажирских и военно-транспортных самолетов (Ан-8, Ан‑10, Ан-12, Ан-24 и др.), а также истребителей.

Значительным достижением стало создание в начале пятидесятых О.В.Успенским, Э.Л.Ильгисонисом, Г.Н.Макаровым, Ю.С.Рыжовым электрического автопилота ЭАП-47Б (АП-15) для тяжелых самолетов Tу-95, Tу-114, М-3, М-4.

Характерным для своего времени был состав пилотажно-навигационного оборудования реактивного бомбардировщика Ил-28: авиагоризонт АГК-47Б, гирополукомпас ГПК-48, дистанционный гиромагнитный компас ДГМК-3, индукционный магнитный компас КИ-11, навигационный визир АБ-52, комбинированные указатели скорости КУС-1200, барометрический высотомер ВД-17, указатель числа М типа МА-095, указатель поворота УП-2, авиационные часы типа АВР и АЧХО и другие приборы. Автоматическое управление обеспечивалось автопилотом типа АП-5.

Таким образом, на данном этапе развития авиаприборостроения пилотажно-навигационное оборудование сделало качественный скачок в точности измерений за счет развития теории авиационных приборов, совершенствования чувствительных элементов и вычислительных устройств. Некоторые из разработанных в этот период приборов и устройств продолжали эксплуатироваться на летательных аппаратах и в конце XX века.

Четвертый этап- 1955-1965 - пилотажно-навигационное оборудование имело элементную базу и аналоговые вычислительные устройства на основе электронных вакуумных приборов при совершенствовании электромеханических устройств, методов анализа и синтеза систем.

Впервые был обеспечен режим автоматического самолетовождения, а также штатный автоматический режим захода на посадку до установленной высоты принятия решения с использованием радиомаячных систем посадки. На самолетах появились средства частичной автоматизации пилотирования (системы полуавтоматического управления), улучшающие качество переходных процессов. С созданием в середине пятидесятых годов первого серийного доплеровского измерителя путевой скорости и угла сноса (ДИСС) для автономного счисления координат места летательного аппарата широко стали использоваться курсо-воздушно-доплеровские автоматические навигационные устройства. Эти навигационные системы устанавливались как на пилотируемых, так и на беспилотных ЛА (крылатых ракетах).

С 1950 года выполнялись работы по созданию приборов системы автоматической астроинерциальной навигации для межконтинентальных крылатых ракет "Буря" комплекса "Земля" (научный руководитель М.В.Келдыш). Создание такого уникального измерительного и управляющего комплекса явилось важнейшим этапом развития отечественной прецизионной механики и приборостроения. В эти годы была разработана теория систем инерциальной навигации, динамики систем подвеса твердого тела, теория воздушного подвеса гироскопа. Под руководством Р.Г.Чачикяна (главный конструктор системы) в филиале НИИ-1 была создана автономная астронавигационная система наведения крылатой ракеты дальнего действия (изделие "350") "Буря" с дальностью полета 6500 км при средней скорости, соответствующей числу М=3,2. Первый запуск "Бури" состоялся 1 сентября 1957 года, а всего их было 18, подавляющее большинство - удачные. Это был выдающийся успех отечественного авиаприборостроения.

Расширялся спектр функций, решаемых пилотажно-навигационным оборудованием в военной авиации.

Сверхзвуковые самолеты-истребители получили, кроме средств частичной автоматизации, радиотехническое оборудование дистанционного наведения в район цели с помощью наземного командного пункта управления и пилотажно-навигационных приборов с подвижными индексами. Это позволило впервые рассматривать самолет в качестве части авиационного комплекса, работающего в общем контуре наведения и управления полетом. Не только на тяжелых самолетах, но и на истребителях-бомбардировщиках и самолетах-разведчиках были установлены модификации систем счисления пути типа НИ-50. Для дальних самолетов под руководством С.В.Зеленкова были созданы высокоточные гиромагнитные курсовые системы типа КС и ТКС.

Типичный комплекс пилотажно-навигационного оборудования, принятый в 1957 году на вооружение дальней авиации (стратегического бомбардировщика Ту-95М), включал в себя: комбинированные указатели скорости КУС-1200, барометрические высотомеры ВД-20, вариометры ВАР-30, указатели числа М типа МС-1, сигнализаторы скоростного напора ССН-8, дистанционный авиагоризонт АГД-1, указатель угла тангажа УУТ, электрический указатель поворота ЭУП-53, гирополукомпас ГПК-52, автопилот АП-15, звездно-солнечный ориентатор БЦ-63, дистанционный астрономический компас ДАК-ДБ-5, астрономический компас АК-53П, авиационный перископический секстант СП-1М, авиационный хронометр 13-20ЧП.

В этот период были созданы первые отечественные автопилоты АП-31, АП-34Б, АП-44 для вертолетов.

На вооружение самолетов дальней авиации, а также боевых кораблей и береговых СИЛ военно-морского флота были приняты первые крылатые ракеты, оснащенные автопилотами, работающими совместно с системами навигации и наведения. Значительный вклад в создание систем управления крылатыми ракетами внес коллектив ЦНИИ "Гранит", Санкт-Петербург.

Пятый этап- 1965—1975 - пилотажно-навигационное оборудование характеризуется совершенствованием аналоговых электронных и электромеханических вычислительных устройств за счет использования полупроводниковых приборов, а также созданием первых электронных бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ) .

В 1964 под руководством В.И.Ланердина в ОКБ "Электроавтоматика", Санкт-Петербург была создана первая отечественная БЦВМ для поисково-прицельного комплекса "Беркут" базового противолодочного самолета Ил-38 и дальнего противолодочного самолета Ту-142.

В этот период на основе перехода от использования отдельных датчиков параметров к измерительно-вычислительным системам и комплексам совершенствовались средства измерения пилотажно-навигационных параметров, а в качестве штатных автономных навигационных измерительных систем начали использоваться платформенные инерциальные навигационные системы (ИНС) и инерциальные курсовертикали (ИKB).

В ОКБ "Электроавтоматика" были разработаны навигационные вычислительные устройства (НВУ, ЦНВУ, НВ-П) для различных классов военных и гражданских самолетов.

Навигационные комплексы обеспечивали, как правило, курсо-воздушно-доплеровское счисление пути на основе аналоговых вычислительных машин, в которые были введены данные текущего и следующего этапов маршрута. В этих системах предусматривалась автоматическая коррекция счисленных координат по данным радиотехнических систем ближней навигации.

К середине 1970-х годов существенно усложнилось пилотажно-навигационное оборудование истребителей. Так, например, реактивный истребитель третьего поколения - МиГ-23МЛ (изделие "23-12") был оснащен системой автоматического управления САУ-23АМ и навигационным комплексом, разработанным по программе "Полет-21-23" на основе радиотехнической системы ближней навигации РСБН-6С, инерциальной курсовертикали и системы воздушных сигналов. МиГ-23МЛ стал одним из наиболее удачных и эффективных истребителей третьего поколения в семидесятых-восьмидесятых годах.

Созданные в этот период сверхзвуковые многорежимные самолеты были сложными и нестационарными объектами управления. Обеспечение их устойчивости и управляемости, особенно при пилотировании летчиком, потребовало усовершенствования автоматизации, дополнения авиационных демпферов автоматами продольного и бокового управления и другими средствами. Революционное значение имели работы по созданию первой в мире четырежды резервированной системы автоматического управления САУ-4 для стратегического сверхзвукового ударно-разведывательного самолета Т-4 (Су-100), в которой - впервые в мире - взамен жесткой проводки предусматривалась реализация дистанционного управления рулями самолета по проводам.

В этот период - опять-таки, впервые в мире - в СССР начинает применяться комплексный подход к организации бортового оборудования. Это потребовало стандартизации межсистемных электрических аналоговых и цифровых связей, а также внедрения Норм летной годности самолетов и их бортового оборудования. Одновременно были разработаны первые в СССР командно-пилотажные (КПП) и навигационно-плановые (НПП) приборы и система директорного управления "Привод". Кроме того в рамках работ по теме "Полет-О" были разработаны первые в стране системы автоматического управления заходом на посадку по категории I ICAO (САУ-ЗП для самолетов Ан-10, Ан-12 и БСУ-3 для самолетов Ил-18 и Ту-134).

Средства управления полетом, созданные в этот период, обеспечивали автоматическое самолетовождение по запрограммированным маршрутам, автоматический и директорный заход на посадку, автоматическое управление при уходе на второй круг и некоторые другие новые функции. Для повышения надежности в средствах управления полетом было введено резервирование. В состав средств обеспечения безопасности полетов впервые были включены не только автоматы-сигнализаторы предельных углов атаки и перегрузки (АУАСП), системы активного ограничения углов атаки и перегрузок, сигнализаторы предельных значений углов крена и тангажа (БКК), но и комплексные системы сигнализации опасного сближения с землей (ССОС).

Значительным достижением отечественного авиаприборостроения стало создание в ОКБ "Электроавтоматика" навигационного комплекса на основе БЦВМ для первого в мире сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144.

В начале семидесятых была успешно решена задача низковысотного полета (блок траекторного управления и система автоматического управления). В конце семидесятых был создан первый цифровой вычислитель траекторного управления (ЦВТУ), который по сей день производится серийно и используется в составе ряда САУ. В этот же период была разработана первая в СССР система автоматического управления самолетом вертикального взлета и посадки САУ-36 палубного самолета Як-38.

Значительный вклад в национальное авиаприборостроение и в развитие пилотажно-навигационного оборудования в тот период внесли головные научно-исследовательские институты и опытно-конструкторские организации отрасли: ГосНИИАС, ЛИИ имени М.М.Громова, ЦАГИ имени Н.Е.Жуковского, МИЭА, МНПК "Авионика", Раменское приборостроительное конструкторское бюро, ОКБ "Электроавтоматика", НПО "Ленинец", Всесоюзный научно-исследовательский институт радиоаппаратуры, КБ "Луч" и другие. Расширялась география промышленных предприятий и серийных заводов. Крупными авиаприборостроительными предприятиями становились заводы в Перми. Уфе, Ульяновске, Чебоксарах, Борисове и в других городах.

В начале семидесятых годов в ОКБ "Электроавтоматика" были созданы прицельно-навигационные комплексы нового поколения, предназначенные для применения высокоточного оружия с лазерными и телевизионными системами наведения для истребителя-бомбардировщика третьего поколения МиГ-27 с двухканальным лазерным дальномером с подсветом луча "Клен-ПМ" и МиГ-27К с оптикоэлектронной системой для наблюдения за целью и подсвета цели лазерным лучом с большими углами прокачки "Кайра-1". Комплексы включали в себя бортовые цифровые машины "Орбита-10" и "Орбита-20", радиотехническую систему ближней навигации РСБН-11С "Коралл", инерциальную курсовертикаль ИКВ-8, систему воздушных сигналов СВС-П-72, доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса ДИСС-7, систему автоматического управления САУ-23Б. В это же время в ОКБ "Электроавтоматика" были созданы комплексы аналогичного назначения для самолета Су-17М4, модификации самолета-ракетоносца Ту-22 и вертолета-корректировщика Ми-24.

Шестой этап- 1975-1985 - пилотажно-навигационное оборудование характеризуется более широким применением электронных аналоговых и цифровых вычислительных устройств, комплексной организацией пилотажно-навигационного оборудования (информационные комплексы высотно-скоростных параметров, информационные комплексы вертикали и курса или базовые системы формирования курса и другое), расширением числа реализуемых пилотажно-навигационным комплексом функций, а также расширением номенклатуры источников пилотажной и навигационной информации.

Для самолетов ВВС в обеспечение применения новых видов средств поражения разрабатываются системы управления вооружением СУВ и ПрНК с широким использованием средств вычислительной техники, электронных систем отображения информации и оптико-электронных и радиолокационных обзорно-прицельных систем. В этот период в ОКБ "Электроавтоматика" были разработаны комплексы бортового прицельно-навигационного оборудования для истребителя МиГ-29, стратегического бомбардировщика Ту-160, штурмовика Су-25Т и вертолета Ка-50.

На самолетах гражданской авиации в этот период появились навигационные комплексы на основе бортовых цифровых вычислительных машин, в которых в течение полета хранится значительный объем информации, необходимой для безопасного автоматического самолетовождения по всему маршруту, а также обеспечивались программирование и автоматическое самолетовождение в зоне круга и в зоне ожидания, а также другие функции. Такими комплексами стали созданные в ОКБ "Электроавтоматика" пилотажно-навигационные комплексы "Пижма-2" для самолета Ил-86 и "Ольха-1" для самолета Як-42, построенные на основе бортовой ЦВМ "Орбита-20". Значительный вклад внесли в создание прицельно-навигационных комплексов на основе БЦВМ для военно-транспортных самолетов Ил-76, Ан-124, Ан-225 ученые и конструкторы НПО "Ленинец". Большим достижением явилось создание в восьмидесятые годы МНПК "Авионика" первого автопилота "Кремень" для пассажирского самолета местных воздушных линий Як-40, выполненного на интегральных микросхемах, а также разработка микроминиатюрной системы траекторного управления для легких и средних транспортных самолетов "Борт". Для первых опытных и серийных экранопланов в НИИ "Электроприбор" были разработаны автопилоты "Смена" различных модификаций.

Совершенствование средств управления полетом транспортных самолетов было связано в этот период с повышением их надежности. В 1970-1980 годах была разработана четырежды резервированная система автоматического управления полетом САУ-3 для тяжелых пассажирских и транспортных самолетов Ил-86, Ан-124 "Руслан", Ан-225 "Мрия", обладающая высокими техническими характеристиками. В восьмидесятые создана первая в СССР система автоматического управления посадкой по категории III ICAO для самолета Ил-62 - САУ-1Т-3-62. Еще до внедрения в эксплуатацию она обеспечила более 1000 успешных посадок.

Пилотажно-навигационное оборудование военных самолетов приобрело исключительно комплексную структуру. В число новых функций пилотажно-навигационного оборудования военных самолетов вошли: автоматическое наведение истребителя на воздушную цель с использованием бортового прицельного (радиолокационного и электронно-оптического) комплекса, автоматический полет на малых и предельно малых высотах с огибанием рельефа местности, автоматический режим выхода самолета для атаки наземной цели, автоматическое управление полетом ударного самолета при использовании высокоточного авиационного вооружения с электронно-оптическими (лазерными и телевизионными) системами наведения и другое. Дистанционное наведение истребителя в район цели стало обеспечиваться по командам не только с наземного, но и с воздушного командного пункта (самолет дальнего радиолокационного обнаружения и управления типа А-50), а также с другого однотипного истребителя (дальний истребитель-перехватчик МиГ-31).

Аналого-цифровые системы автоматического управления с цифровыми вычислителями траекторного управления (например, САУ-10 для самолета Су-27) были дополнены резервированными электрическими дистанционными системами управления (ЭДСУ) самолетов. Благодаря разработке высоконадежных ЭДСУ, в функции которых входит не только улучшение устойчивости и управляемости самолета, но и активное ограничение предельных режимов полетов, стало возможным создание высокоманевренных самолетов, не обладающих продольной статической устойчивостью по перегрузке.

Характерным для этого периода пилотажно-навигационным комплексом стал ПHK-10 самолета Су-27, состоящий из системы автоматического управления САУ-10, информационного комплекса вертикали и курса ИК-ВК на основе ИКВ типа Ц-050, информационного комплекса высотно-скоростных параметров ИК ВСП на основе цифровой системы воздушных сигналов СВС-2Ц и системы ограничительных сигналов СОС-2, навигационного комплекса на основе БЦВМ А-313 и РСБН, системы единой индикации СЕИ "Нарцисс".

На этом этапе развития пилотажно-навигационного оборудования существенно возросла точность определения координат места самолетов, расширился диапазон метеорологических условий, при которых обеспечиваются безопасные полеты.

Выдающимся достижением национального приборостроения стал полет 15 ноября 1988 года воздушно-космического самолета "Буран". Впервые в мире на всех этапах от старта, выхода на орбиту и орбитального полета, до входа в плотные слои атмосферы, предпосадочного маневрирования, захода на посадку и автоматического приземления практически функционировал пилотажно-навигационный комплекс, обеспечивший к моменту приземления боковую ошибку навигации, равную 1 м, и продольную ошибку выдерживания графика полета - около 1 секунды.

Крупным достижением стало создание ударного авиационного ракетного комплекса - стратегического бомбардировщика Tу-95MC, вооруженного крылатыми ракетами типа Х-55.

Седьмой этап- 1985-1995 - пилотажно-навигационное оборудование базируется на широком использовании цифровых вычислительных машин и созданных на их базе многомашинных вычислительных систем. Значительным достижением стало создание пилотажно-навигационного оборудования для транспортного самолета Ан-124 и сверхзвукового стратегического бомбардировщика Ту-160.

В основу авионики этого периода была положена структурная организация пилотажно-навигационного оборудования на базе вычислительных систем: вычислительной системы самолетовождения (ВСС), вычислительной системы управления полетом (ВСУП), автоматизированной системы повышения устойчивости и управляемости (автоматизированной системы штурвального управления) и других.

В качестве средств отображения пилотажно-навигационной информации в аппаратуре этого поколения используются системы единой индикации на основе цветных электронных лучевых трубок. Для оборудования гражданских и военных самолетов и вертолетов были созданы цветные системы электронной индикации. Это и другое цифровое оборудование вошло в состав комплексов стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования (КСЦПНО) гражданских самолетов Ту-204, Ил-96, Ил-114 Механические и электромеханические авиационные пилотажно-навигационные приборы приобрели значение резервных приборов. Большим достижением стало создание бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) на основе лазерных гироскопов.

Вычислительные системы самолетовождения этого поколения обеспечивают решение широкого круга задач в многочисленных режимах работы, в том числе задач оптимизации режимов полета самолета. ВСС хранят в себе значительные массивы пилотажно-навигационной информации по обширным районам полетов и обеспечивают высокоточную четырехмерную навигацию.

К новым источникам навигационной информации для навигационных комплексов относятся приемники спутниковых систем навигации и бортовая аппаратура микроволновых систем посадки, обеспечивающих при заданном уровне безопасности автоматическое управление при взлете и посадке. Средства обеспечения безопасности полетов были дополнены системами предупреждения о попадании в сдвиг ветра.

Для отображения пилотажно-навигационной информации в аппаратуре этого поколения используются системы единой индикации на основе цветных электронных лучевых трубок, в создание которых внесли значительный вклад ОКБ "Электроавтоматика", НИИ АО, УПКБ и другие организации. В результате созданы цветные системы электронной индикации, нашедшие применение в составе комплексов стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования (КСЦПНО) самолетов Ту-204, Ил-96, Ил-114.

Разработанные в восьмидесятых годах цифровые системы автоматического управления обеспечили не только полет в режимах сверхманевренности (САУ-10М самолета Су-35), но и первую в отечественной практике автоматическую посадку самолета Су-27К (Су-33) на палубу (САУ-10К). Тогда впервые в стране была решена проблема захода на посадку самолетов и вертолетов на авианосный корабль в штормовых условиях.

Значительный вклад в создание средств управления летательных аппаратов внесли специалисты МНПК "Авионика". В этот период были разработаны комплексные системы управления КСУ-915, КСУ-931, КСУ-515-57, КОТ-515-61, КСУ-61, КСУ-821 для самолетов-истребителей МиГ-29М, МиГ-29К, МиГ-31М, учебно-боевого самолета МиГ-АТ, а также комплексные системы автоматического управления перспективными самолетами различных классов и назначений КСУ-42М, КСУ-80, КСУ-54. КСУ-1-42, КСУ-130.

Опыт эксплуатации Су-27, МиГ-29, МиГ-31 и других самолетов, обладающих высоким боевым потенциалом, указал на проблему помощи летчику в решении сложных задач и преодолении "интеллектуального барьера", вставшего перед авиацией. В этих целях в ряде организаций (НИИ АО, ГосНИИАС и других) были созданы экспериментальные экспертные советующие системы, а в МНПК "Авионика" впервые были разработаны автоматическая система вывода самолета из штопора и комплексные системы управления маневренными самолетами.

В настоящее время разрабатывается и выпускается пилотажно-навигационное оборудование, в котором реализуется концепция интегрированных комплексов бортового оборудования, построенных на универсальных вычислительных системах с организацией обработки пилотажно-навигационной информации на нескольких последовательных уровнях.

Вопросы студентам:

1. С чего начинались навигационные комплексы?

2. Чем характеризовались комплексы перед Великой отечественной войной?

3. Приведите пример состава навигационного комплекса 50- годов.

4. Что такое пилотажно-навигационный комплекс? Приведите пример состава.

5. Какие задачи решались с помощью цифро-аналоговых пилотажно-навигационных комплексов?

6. Что такое «Полет-23»? Чем характеризуются комплексы 70-х годов?

7. Какие современные цифровые комплексы вы знаете?