Средства измерения характеристик ракетно-космической техники пошли по нисходящей траектории
Для создания перспективных образцов вооружения и спецтехники, модернизации существующих систем необходимо совершенствование испытательной и экспериментальной базы. Без нее не будет ни инновационной продукции ОПК, ни научно-технологического рывка.
Неотъемлемая часть испытательных комплексов для создания ракетно-космической техники (РКТ) на протяжении всей истории ее существования – средства траекторных измерений. Они, начиная с простейших приборов визуального наблюдения, кинотеодолитов, по мере развития оптоэлектроники и радиолокации превращались во все более точные системы, объединяющие сложнейшую аппаратуру. Однако в последнее десятилетие их развитие остановилось.
Советские комплексы
“Станции, обеспечивавшие испытательную трассу Мирный – Камчатка, были сняты с вооружения и утилизированы”
Совершенствование ракетного вооружения напрямую связано с большими объемами летных испытаний и предъявляет растущие требования к радиоэлектронным системам и комплексам. Всесторонняя оценка качества РКТ, ее боевых и летно-технических характеристик осуществляется по результатам экспериментальной отработки. Заключительный этап – летные испытания. На них подвергается всесторонней проверке работоспособность систем и агрегатов РКТ в условиях радиоэлектронного противодействия, оценивается соответствие проверяемых показателей заданным ТТХ, формируется решение о возможности принятия образцов на вооружение и в штатную эксплуатацию. В основе всего этого – получаемая измерительная информация.
То есть испытательная база в значительной степени определяет качество и эффективность разработки, достоверность технических характеристик опытных образцов. Отсутствие комплексов, обеспечивающих получение эталонных траекторных измерений, делает просто невозможным дальнейший научный прогресс в создании ВВТ.
Для достоверного анализа летных качеств аппаратов и соответствия реально получаемых ТТХ предъявляемым требованиям необходимо иметь высокоточные данные, позволяющие:
- выявлять отклонения реальной траектории от заданной (эталонной);
- классифицировать и оценивать ошибки системы управления;
- рассчитывать эффективность функционирования испытываемых аппаратов;
- устанавливать причины сбоев.
Анализ получаемой при этом информации позволяет вносить обоснованные изменения в конструкторско-технологическую документацию, осуществлять доработки экспериментального образца для проведения повторных испытаний.
Все это, казалось бы, лежит на поверхности. Но интенсивное развитие РКТ предъявляет еще более жесткие требования к точности и оперативности определения параметров движения. Особое внимание при этом уделяется возможности создания легкой и малогабаритной бортовой аппаратуры с низким потреблением энергии, высокой надежности и простоте эксплуатации наземных станций. Сказываются также интеграция бортовых систем различного назначения, необходимость внедрения новых измерительных, вычислительных и информационных технологий, миниатюризация КА, защита от несанкционированного доступа и т. д.
Однако используемые сегодня стационарные испытательные комплексы разработаны и изготовлены несколько десятилетий назад, еще в советское время. Они не соответствуют современным требованиям по точности измерения траекторий и количеству сопровождаемых объектов.
Из-за физического и морального старения испытательных комплексов их метрологические характеристики деградируют. Ожидается, что уже на рубеже 2020 года начнется необратимое снижение основных показателей эффективности. Например, большие надежды при испытаниях РКТ возлагались на комплекс траекторных измерений космического базирования, использующий сигналы спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Однако по таким определяющим показателям эффективности, как точность измерений и достоверность оценки на их основе летно-технических характеристик, он существенно уступает соответствующим характеристикам РТС "Вега", которая почему-то была снята с вооружения и утилизирована еще в конце 90-х. Парадокс!
"Вега" с пробегом
Радиотехнические многопараметрические системы высокоточных измерений обеспечивают испытания ракет-носителей космических и других летательных аппаратов. НИИРИ создал ряд подобных систем, в том числе высокоточные, фазометрические типа "Вега", "Вега-А", "Вега-АП", "Вега-Н(К)", "Вега-НО(КО)". Разработка первой "Веги" велась еще с начала 60-х годов. В дальнейшем в связи с усложнением задач она неоднократно модернизировалась. В середине 70-х возникла потребность значительно повысить точность измерений и в июле 1975 года начата ОКР "Вега-Н". Была разработана высокочувствительная система приемных пунктов, основным звеном которой стала дополнительная станция с увеличенной до 2,7 метра в диаметре антенной, параметрическим усилителем высокой частоты "Октябрь". Изготавливались две модификации: "Вега-Н" – для реконструкции имеющихся пяти систем "Вега-АП", "Вега-К" – для оборудования четырех новых объектов.
Оснащение ими всех полигонов и космодромов сыграло заметную роль в отработке многих ракетных и космических программ Советского Союза и России. Последняя модернизация системы проведена при подготовке ракетного комплекса "Тополь-М" к полигонным испытаниям. Что удалось сделать? ЭВМ ЕС-1033, СМ-2, СМ-4, входящие в состав системы "Вега", заменены на три ПЭВМ, соединенных в локальную вычислительную сеть. Разработаны программно-аппаратные интерфейсы для соединения ЛВС с системами управления и обработки информации. Все программно-математическое обеспечение перенесено в операционную среду QNX. Создана новая модель ошибок, а геодезическое и юстировочное оборудование модернизировано.
“Благодаря качественной полигонной базе и точности средств измерения хватило всего четырех пусков "Тополя"”
Напомним, что "Тополь-М" – первая межконтинентальная баллистическая ракета, разработка которой была завершена в России после распада СССР. В шахтном варианте базирования принята на вооружение в 2000 году. В последующем десятилетии "Тополь-М" должна была стать основой вооружения РВСН. Планировалось шесть испытательных пусков "Тополя-М". Для этого, кроме подготовки РТС "Вега", на оптических средствах КТС-1, ФРС-2 провели профилактический ремонт. Телеметрический комплекс, система сбора и обработки измерительной информации также прошли подготовку. В результате уже после четвертого испытательного пуска "Тополь-М" был принят на вооружение. То есть благодаря качественной полигонной базе и точности средств измерения хватило всего четырех пусков ракеты, что сэкономило средства, силы и время.
В дальнейшем 20 апреля 2004 года проведен испытательный пуск "Тополя-М" на максимальную дальность (11 тыс. км), хотя технически осуществить это было крайне сложно, поскольку точка падения находилась в Тихом океане. Для подтверждения результатов задействовали судно "Маршал Крылов", пуск признан успешным.
Однако на этом развитие полигонных измерительных комплексов и их подготовка к испытаниям перспективных образцов РКТ фактически закончились. РТС "Вега", расположенные на пунктах в Мирном, Северодвинске, Воркуте, Норильске и Якутске, которые полностью обеспечивали испытательную трассу Мирный – Камчатка, были сняты с вооружения и утилизированы.
Не нашлось замены и оптическим средствам КТС, ФРС, сыгравшим важную роль при полигонных испытаниях ракетных комплексов. С тех пор прошло почти 15 лет. Что в итоге?
В первую очередь это отразилось на полигонных испытаниях ракеты "Булава". Несовершенство лабораторно-испытательной базы полигонов пришлось компенсировать увеличением числа опытных пусков. К этому добавилась проблема эффективной замены РТС "Вега". Ее разработчиком было ОКБ 692 (Харьков), изготовителем наземной аппаратуры – Киевский радиозавод, а бортовой – Черниговский радиоприборный. То есть в дело вмешалась еще и политика.
Тем не менее в 2015 году были подготовлены необходимые документы для открытия НИОКР "Разработка технологии создания высокоточной однопунктной шестипараметрической системы траекторных измерений на основе новых технологий измерения дальности и угловых координат в беззапросном режиме" (шифр ФКТИ). Цель – создание комплекса наземных и бортовых средств, обеспечивающих повышение точности, надежности и достоверности навигационных определений на борту летательного аппарата в беззапросном режиме. Это могло обеспечить:
- измерение параметров движения при полигонных испытаниях и штатных запусках баллистических ракет, ракет-носителей, многоразовых ракетно-космических систем;
- определение параметров движения при полигонной отработке боевого оснащения ракетных комплексов стратегического назначения РВСН и ВМФ;
- контроль параметров траектории отделяющихся головных частей в начале пассивного участка их полета при проведении летных испытаний ракет с моноблочными и разделяющимися головными частями;
- оперативное прогнозирование отклонений координат падения ГЧ от расчетных и координат начала участка торможения орбитальных ракет;
- прием и регистрацию сигналов о прохождении на борту ракеты команд;
- измерение параметров движения возвращаемых ракетных блоков (ВРБ) после разделения.
Как видим, спектр возможностей широчайший. Однако открытие НИОКР не состоялось. На сегодня в инициативном порядке выполнен ряд работ. В частности, сделан проект ТТЗ на НИОКР. Разработаны новые теоретические положения и методы, которые позволили большинство функций перенести на математику. Создаются технологии измерения дальности и угловых координат, прикладного математического аппарата обработки измерительной информации на основе современной отечественной элементной и производственной базы.
Можно добавить, что создан лабораторный стенд и проведены экспериментальные исследования по отработке программно-математического аппарата и универсальных схем фазометров для измерения разности фаз когерентных сигналов в диапазоне 1,0–3,5 МГц.
Положительный эффект заключается в том, что при разработке фазометрического комплекса используются новые методы и технологии измерения дальности и угловых координат в беззапросном режиме. В результате основная нагрузка ложится не на разработку и модернизацию этих средств, а на совершенствование программно-математического обеспечения.
Все это позволяет в несколько раз снизить массогабаритные характеристики и стоимость системы при сохранении точности и надежности измерения параметров движения. ОКР "ФКТИ", будучи проведенной полностью, обеспечит точность траекторных измерительных комплексов, превосходящую достигнутый на сегодня в отечественных и зарубежных системах уровень.
И последнее. Главное управление вооружения ВС РФ и управление Департамента МО РФ по обеспечению ГОЗ провели экспертизу и подтвердили целесообразность открытия ОКР "ФКТИ". Остается принять соответствующее решение.
Один рубль, вложенный в развитие полигонного измерительного комплекса, возвращается государству стократ за счет мультипликативного эффекта и сокращения количества испытательных пусков. Так что современная "оборонка" – это не только расходы, но и прибыль для государства, в том числе за счет продаж за рубеж разрешенных образцов ВВТ.
Заголовок газетной версии – "Полигон деградации".
Игорь Гладков, доктор технических наук, член-корреспондент Российской академии космонавтики им. Циолковского
Опубликовано в газете "Военно-промышленный курьер" в выпуске № 48 (761) за 11 декабря 2018 года
