Н.А. Семихатов

ОПЫТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ-РАЗРАБОТЧИКОВ ПРИ СОЗДАНИИ МОРСКИХ РАКЕТНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Создание ракетно-космической техники достаточно сложно как технически, так и организационно и требует весьма широкой кооперации академических научных учреждений, отраслевых НИИ и КБ, разработчиков и заводов-изготовителей. Эта особенность данной области техники может быть объяснена объективной необходимостью решения очень широкого круга научных (от фундаментальных до прикладных), инженерных, производственных и организационных проблем и задач. Учитывая непрерывное и неравномерное развитие всех упомянутых направлений для постоянного поддерживания высокой эффективности ракетно-космических комплексов, необходимо регулярно отслеживать все новые достижения в науке и технике и организовывать их внедрение в создаваемые комплексы, так как в данной области техники разработки стареют морально и технически каждые 7 - 10 лет и становятся недостаточно эффективными.

Для того, чтобы создать на требуемом уровне современный ракетно-космический комплекс, в него необходимо заложить самые последние достижения таких основоп-лагающих наук, как аэродинамика и космическая механика, теория прочности и законы автоматического управления, теория космического приборостроения и законы функционирования больших вычислительных систем, теория информатики и законы горения, а также последние достижения науки и техники в создании и использовании самых лёгких, прочных и термостойких композиционных материалов, теории и практики создания больших и быстродействующих интегральных схем высокой надёжности, теории и практики создания и использования в очень тяжелых эксплуатационных условиях сложных полимерных материалов и другие научные, инженерные и производственные достижения мировой и отечественной науки и техники. Без использования этих и других знаний и достижений невозможна разработка эффективной ракетно-космической системы. Именно поэтому принято говорить, что ракетно-космическая техника является высоконаукоёмкой областью деятельности современного человечества. Эта научная насыщенность процесса создания ракетно-космических систем требует высочайшего уровня инженерных знаний по конструированию и новых подходов к сложнейшей системе отработки разработанных комплексов. Совершенно очевидно, что выполнить все поставленные задачи можно только с широчайшим использованием мошной вычислительной техники, при оснащении проектантов и разработчиков автоматизированными рабочими местами с применением персональных вычислительных машин, включенных в общую разветвлённую сеть ЭВМ, с использованием машинных расчётов на ЭВМ, применением математического, полунатурного и натурного моделирования и других самых современных приёмов проектирования больших и сложных комплексов.

Высокая сложность ракетно-космических систем и их значительная стоимость, а также небезопасность в самом широком смысле этого слова некоторых испытаний и пусков ракет приводит к необходимости построения процесса создания (включая отработку и эксплуатацию) комплекса таким образом, чтобы практически всё возможное было отработано в наземных условиях и чтобы свести к минимальному технических и экономически обоснованному уровню риска реализацию аварийных ситуаций в полете. Учитывая возможность участия человека в космических полетах, ряд наиболее важных подсистем следует резервировать с целью обеспечения требуемого общего очень высокого уровня надёжности безаварийного функционирования комплекса.

Необходимо отметить, что на уровень безотказности системы существенно влияют как культура производства на заводах-изготовителях, так и идеологическая подготовленность коллективов. В связи с этим при решении общих проблем по созданию того или иного ракетно-космического комплекса большое внимание в коллективах должно уделяться развитию высокой культуры, самодисциплине и ответственности, высокой профессиональной подготовке как коллектива в целом, так и каждого его члена на своем рабочем месте. Все это, конечно, приводит к усложнению и удорожанию комплекса. в целом, однако эти затраты на обеспечение безопасности полётов ракетно-космических систем следует считать оправданными.

Для создания ракетно-космической техники современного уровня, кроме узкопрофессионалов, требуются грамотные профессионалы-управленцы в области науки, разработки, изготовления и эксплуатации систем. Широта стоящих перед этой отраслью проблем объективно требует, чтобы вся разработка велась сплочённым, понимающим друг друга коллективом высшего звена руководителей в конкретных предметных областях во главе с признанной фигурой-лидером. Если такой руководящий коллектив единомышленников и одержимых этой идеей людей создан, то можно гарантировать, что общее дело будет выполнено успешно. Исторические примеры подтверждают эти утверждения, стоит только вспомнить работу творческих коллективов, во главе которых стояли такие выдающиеся личности, как академики С.П. Королёв, А.Н. Туполев, С.В. Ильюшин, А.С. Яковлев, В.П. Макеев и др.

Фактический лидер творческого коллектива является тем цементирующим и организующим звеном, вокруг которого и собирается весь творческий руководящий состав в конкретных предметных областях. Искусство каждого руководителя этого уровня состоит в том, чтобы все работали творчески, в атмосфере взаимопонимания и взаимной выручки, при полном доверии и самостоятельности в своей области деятельности; везде должен царить дух взаимного уважения, одержимости и ответственности за безусловное выполнение взятых всеми вместе сложнейших обязательств. Только в этом состоит прелесть творчества и можно получить удовлетворение от выполнения такого сложного и ответственного дела. Перед таким творческим коллективом руководителей ставилась сложнейшая национальная задача, и у него был только один ответ - поручение Родины будет выполнено. Любые фальшь и неуважение друг к другу среди этой творческой группы руководителей приведут к срыву работ, внутренней неудовлетворенность работой и, в конечном счёте, к деградации творческого коллектива.

Исходя из всего сказанного, я считаю, что мне в жизни крупно повезло, так как я сначала работал в «системе» С.П. Королёва, а затем В.П. Макеева. Хотелось бы, чтобы и следующие поколения такого типа руководителей (лидеры высшего уровня) реализовали в себе и в своих коллективах всё лучшее, что характерно было для старшего, к великому сожалению, уходящего или уже ушедшего от нас поколения, и обладали при этом современным уровнем знаний и той же бескорыстной одержимостью в реализации выбранного жизненного пути. Взаимодействие КБ машиностроения как головной организации по комплексу с НПО автоматики как головной организацией по системам управления и другими организациями-смежниками, принимающими участие в создании ракетных комплексов, носит весьма многосторонний характер, охватывает научно-поисковые, технические, организационные и многие другие аспекты совместной деятельности и имеет конкретные формы выражения этой деятельности на всех этапах разработки, отработки и эксплуатации комплексов.

Учитывая всё ужесточающиеся от комплекса к комплексу требования Заказчика на основные тактико-технические характеристики, разработчикам приходится каждый раз использовать из проводимых всеми организациями научно-исследовательских фундаментальных и прикладных научно-исследовательских работ новые научные технические, конструкторские, технологические и эксплуатационные решения. Без этих совершенно необходимых опережающих научно-исследовательских работ не представляется возможным создание современного эффективного ракетного комплекса. В связи с постоянным усложнением от комплекса к комплексу практически всех входящих в него систем очень важное значение приобретают уровень безотказности комплекса и удобство его эксплуатации у Заказчика.

Как специалист, работающий в области системы управления, хотел бы остановиться на принципиальных и наиболее сложных вопросах, возникающих перед разработчиками. Высокая сложность и новизна морских ракетных комплексов при большом количестве взаимно противоречащих друг другу требований Заказчика обусловливает необходимость весьма тесного взаимодействия между разработчиками комплекса и систем управления, при поиске направлений разработки комплексов и их систем управления, обеспечивающих оптимальное (или близкое к оптимальному) сочетание требований к ракете и ее системе управления и путей их реализации.

Специфическими требованиями к системам управления являются старт ракеты с подвижного основания с ненулевыми начальными условиями при весьма неблагоприятных динамических характеристиках ракеты как объекта управления. При этом по своим эксплуатационным возможностям комплекс должен обладать свойствами всепогодности и инвариантности к месту старта и в определенных пределах к точности знания его параметров, и в этих условиях должна обеспечиваться заданная Заказчиком точность. Дополнительная сложная задача для разработчиков аппаратуры - предъявление весьма жёстких требований к ее массе, в частности, к габаритным и компоновочным параметрам. Учитывая особенность этого вида комплексов, аппаратура управления должна обеспечивать практически автоматическое проведение регламентных проверок, предстартовой подготовки и старта всех ракет, предназначенных к пуску. Такой комплекс требований и специфические условия эксплуатации требуют от разработчиков не только знаний науки и техники по определенным отраслям, но и высочайшего профессионализма в своей предметной области. Усложнение стоящих перед разработчиками задач в большинстве созданных НИИ автоматики комплексов потребовало использования таких неординарных решений, которые в ряде случаев опережали уровень американской техники на 6 - 13 лет. Это свидетельствует о том, что в этой области техники российские специалисты и отечественная техника занимали передовые позиции не только в России и СНГ, но и в мире. В разработанных НПО автоматики системах управления морских ракетных комплексов впервые в отечественной практике в бортовой аппаратуре была применена вычислительная машина, а также впервые в мировой практике использованы принципы коррекции траектории движения ракеты в полете, аппаратурное и программное обеспечение автоматической реконфигурации при возникновении в системе отказов и др.

Предъявляемые Заказчиком требования к ракете, её конструктивно-технологические особенности и выбранные принципы управления полетом в основном определяют структуру бортовой аппаратуры ее системы управления. В первом поколении ракет ВМФ удавалось выполнить все возложенные на систему управления функции и задачи аналоговой аппаратурой. Однако с некоторых пор комплекс требований и объем выполняемых задач настолько возросли, что используемые ранее аналоговые принципы построения оказались уже непригодными.

В этой связи необходимо отметить важность проводимых исследований всеми разработчиками системы управления с участием КБ машиностроения как головной организации по комплексу по переходу от аналоговых к цифро-аналоговым и затем к полностью цифровым системам, построенным с использованием достижений вычислитель-ной техники с широким внедрением в них теории автоматического управления и преобразования информации. Это позволило создать новый тип систем управления, не уступающих по своему техническому уровню соответствующим системам США.

Достаточно длительное время в цифроаналоговых и полностью цифровых системах в бортовых вычислительных комплексах использовались мономашины, выполняющие все вычислительно-преобразовательные функции. Вычислительно-преобразовательные функции обеспечивались приборами, построенными на широком применении интегральных микросхем. Массовое использование таких схем, обладающих конечной величиной надёжности, вызвало отказы приборов и определённые трудности в обеспечении заданного уровня безотказности функционирования системы. Возникла необходимость разработки достаточно разветвленной и сложной системы мер повышения надёжности. Эта комплексная программа включала меры по конструктивно-технологическому повышению надежности интегральных микросхем во время их производства и приемосдаточного контроля, Создавались специальные методики проведения неразрушающего контроля, применялись методы термо- и электротермотренировки схем, готовых приборов и в целом системы управления, для выявления и устранения наиболее ненадёжных элементов использовались принципы различных видов резервирования наиболее слабых мест системы.

Мономашины применялись до тех пор, пока их возможности соответствовали комплексу требований и задач, предъявляемых к системе управления ракеты.

В настоящее время сложность и разнообразие вычислительно-преобразовательных и управляющих задач потребовали использования более гибкой структуры бортового цифрового вычислительного комплекса многомашинного типа. В такого рода системах в цифровой комплекс уже могут входить как несколько одинаковых или различных по своим возможностям вычислительных машин, так и набор специальных функциональных вычислительных устройств. Такая сложная структура бортового вычислительного комплекса позволяет более гибко и эффективно решать все задачи, стоящие перед системой управления данного комплекса, однако совершенно очевидно, что по аппаратурному и программному обеспечению такой вычислительный комплекс стал существенно сложнее. Применение таких систем позволило в новых разработках постоянно наращивать состав и сложность решаемых задач и обеспечить выполнение систематически возрастающих требований к точностным, техническим и эксплуатационным характеристикам ракетного комплекса ВМФ.

Реализация аппаратуры на самой современной, в основном бескорпусной элементной базе с использованием разработанных НИИ автоматики и внедрённых уже в ряде заказов оригинальных конструктивно-технологических методов создания аппаратуры обеспечила требуемый рост основных характеристик даже с некоторым снижением объёмно-массовых характеристик аппаратуры, снижением энергопотребления и дальнейшим улучшением показателей микроминиатюризации приборов.

В работах НИИ автоматики над системами управления последующих ракетных комплексов прорабатываются вопросы использования больших интегральных микросхем повышенной степени интеграции, полузаказных микропроцессорных комплектов на базе больших матричных кристаллов и широкого внедрения заказных интегральных схем частного применения.

В связи с относительно большой длительностью разработки и освоения устойчивого серийного производства элементной базы обычно её создание начиналось с опережением на 3-5 лет по сравнению с началом опытно-конструкторских работ по ракетному комплексу. Однако в последнее время все перспективные работы по опережающему созданию новой элементной базы практически остановлены из-за прекращения их финансирования. Это обстоятельство во многом ограничивает возможности развития приборостроительной отрасли и неминуемо приведёт в самом недалёком будущем к снижению технического уровня разрабатываемых систем управления, следовательно, и всего ракетного комплекса.

Одной из самых болезненных задач в проектировании ракетного комплекса ВМФ является компоновка аппаратуры бортовой системы управления в соответствующих отсеках ракеты. Разработка НИИ автоматики электронных приборов на основе оригинальных конструкторско-технологических решений с широким использованием унификации и бескорпусной элементной базы, с одной стороны, и методов автоматизированной разработки аппаратуры при соответствующих принципах конструирования КБ машиностроения приборных отсеков, с другой стороны, позволили оптимизировать объемно-массовые характеристики бортовой аппаратуры ракеты.

По принятому между предприятиями распределению работ НИИ автоматики также разрабатывает контрольно-испытательную аппаратуру в корабельную часть системы управления ракетного комплекса, которая обеспечивает регламентные проверки бортовой аппаратуры, и в соответствии с разрабатываемой КБ машиностроения схемой взаимодействия корабельных систем, участвующих в подготовке ракетного комплекса, автоматизированную предстартовую подготовку и пуск ракет, предназначенных к старту. Поскольку эта комплексная работа включает в себя массу противоречий (как технических, так и эксплуатационных), требуется особенно тесное и эффективное взаимодействие головной организации по разработке ракетного комплекса с головной организацией по созданию системы управления.

С начала семидесятых годов и эта аппаратура разработки НИИ автоматики также базируется на широком использовании цифровой вычислительной техники и передовой элементной базы. Все взаимодействие как между. системами, участвующими в подготовке ракет, так и внутри системы управления осуществляется по унифицированным кодовым линиям связи с высокой пропускной способностью.

В целом ряде случаев в разработках НИИ автоматики используются волоконно-оптические линии связи, не подверженные воздействию электромагнитных помех, принципиально непожароопасные, обладающие повышенным и пропускной способностью и достоверностью передачи информации. Разработка современных систем управления ракетных комплексов не может быть выполнена без широкого использования аналого-цифрового моделирования и автоматизированного процесса проектирования (разработка технической документации), изготовления, контроля и отработки. В настоящее время автоматизированы практически все виды работ по созданию системы управления в целом и составляющих ее элементов и подсистем. Все средства автоматизации объединены на предприятии в единый комплекс «Карат» для их согласованного развития с целью обеспечения работ по проектированию системы практически в сквозном автоматизированном режиме. С помощью аппаратуры, входящей в комплекс «Карат», соз-дается более 63% технической документации машинным способом. Это функционально-логические схемы, схемысопряжения, электрические схемы, карты рабочих режимов, конструкторская и технологическая документация, управляющие электронные массивы для приборов, а также для программно-управляемого оборудования изготовления, контроля и отработки. Для более предметного представления комплекса «Карат» можно привести некоторые цифры: в системе функционируют 115 систем автоматизированного проектирования, рабочих мест унифицирован-ной конфигурации и специально разработанных предприятием, 68 единиц программно-управляемого оборудования, 16 больших цифровых вычислительных машин и т.д.

Комплекс «Карат» включает в себя сквозную систему автоматизированного проектирования, функциональные гибкие автоматизированные производства микросборок и печатных плат, монтажно-сборочных работ, механообработку, литьё под давлением и автоматизированную систему контроля, содержащую автоматизированные средства входного контроля элементной базы и комплектующих приборов, контроля микросборок, печатных плат, блоков, приборов, автоматизированную систему испытаний и отработки, в которую входят испытательные и отработочные позиции предприятия (типа сложных комплексов от-работки аппаратуры и программ), систему управления непосредственно комплексом «Карат» и банк данных предприятия на сети электронно-вычислительных машин с суммарных объемов более 25 Мбайт. Все это существенно повышает технический уровень создаваемых систем, сокращает сроки разработки и повышает их качество.

Следующим весьма принципиальным вопросом в создании системы управления является экспериментальная аппаратурная и программная отработка комплекта аппаратуры. Высокие надежность и технический уровень разрабатываемых систем управления (да и ракетных комплексов в целом) обеспечиваются как автоматизацией всего процесса разработки, так и эффективной системой наземной экспериментальной отработки, созданной с использованием опыта всех предыдущих разработок и мирового уровня этой отрасли техники.

С целью обеспечения достаточно полной отработки каждой входящей в ракетный комплекс подсистемы составляются специальные комплексные и частные планы экспериментальной отработки. (Комплекс в целом тоже имеет свою аналогичную программу.) Для получения наиболее достоверных результатов вся отработка также широко автоматизировано и проводится в условиях, наиболее приближенных к реальной эксплуатации комплекса оружия.

Необходимо отметить ещё одно очень важное направление деятельности головной организации по комплексу, охватывающее сферу организационно-технического руководства всей разработкой, - деятельность Совета главных конструкторов. Обычно на Совете главных конструкторов рассматриваются принципиальные направления разработки, комплексные вопросы стыков различных подсистем, а также другие организационно-технические и экономические вопросы. Как показывает многолетний опыт, эффективность работы Совета главных конструкторов находится в прямой зависимости от уровня организационной работы аппарата Совета и от «климата», в котором идёт рассмотрение всех вопросов. Можно прямо сказать. что члены Совета - главные конструкторы разработки должны быть единомышленниками, очень аккуратно относящимися к вопросам взаимного уважения и никогда не нарушающими благожелательный тон обсуждений.

Большой вклад в создание систем управления морских ракетных комплексов и в работу Советов главных конструкторов внесли коллективы разработчиков под руководством В.П. Арефьева, В.С. Кузьмина и др. Очень много пришлось потрудиться разработчикам НИИ автоматики при создании нового подхода к разработке алгоритмов управления и их программной и приборной реализации, при оптимизации параметров системы и т.д. Это все потребовало теснейшего взаимодействия разработчиков систем управления с создателями комплексов. Необходимо отметить, что на протяжении всего рассматриваемого периода существования Уральской школы разработчиков между всеми их уровнями (от исполнителя до главных и генеральных конструкторов) всегда сохранялся и развивался дух творческого содружества, высокий уровень ответственности и творческого горения.

Люди были одержимы желанием во что бы то ни стало выполнить требования Заказчика наилучшим способом. Это роднило и сплачивало людей и целые коллективы.

Если генеральный конструктор сумел овладеть этими неписанными правилами, то работа Совета и вся разработка комплекса осуществляются весьма эффективно и на высоком техническом и организационном уровне, что подтверждается высокими оценками Заказчика разработанных этой «морской», «уральской» кооперацией ракетных комплексов ВМФ.