К 50-летию Государственного ракетного центра «КБ им. академика В.П. Макеева»

Ю.Ж. Жириков, Ю.К. Заболотнов

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ СИСТЕМ ПОВСЕДНЕВНОГО И ПРЕДСТАРТОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (КСППО) РАКЕТ НА ПОДВОДНОЙ ЛОДКЕ

Разработка стратегических морских ракетных комплексов второго поколения с реализацией увеличенного количества ракетных шахт на подводной лодке и новых принципов организации залповой стрельбы боекомплектом в сокращенное время с минимальным интервалом между пусками потребовала автоматизации процессов повседневного обслуживания, предстартовой подготовки ракет и возврата в исходное состояние пневмогидросистем лодки после пуска.

Попытки возложить управление средствами повседневного и предстартового обслуживания ракет на разрабатываемую НИИ автоматики корабельную аппаратуру системы управления не имели успеха, так как выбранная институтом концепция создания системы на базе вычислительной машины собственной разработки с преимущественным обменом кодовой цифровой информацией не увязывалась с задачами управления распределенным множеством электромеханических устройств (клапаны, переключатели, запорные устройства и т.д.) и обработки релейных, аналоговых сигналов большого количества датчиков и сигнализаторов. Дело осложнялось и тем обстоятельством, что сам процесс задействования корабельных пневмогидросистем предстартового обслуживания ракет относился к категории потенциально опасных ситуаций.

Был сделан вывод, что при повышенных требованиях по надежности и безопасности, предъявляемых к аппаратуре управления комплексом этих систем, с учетом уровня развития вычислительных средств в управляющих системах того времени, реализация задач управления совокупностью пневмогидроустройств повседневного и предстартового обслуживания ракет на подводной лодке может быть осуществлена только в специализированной релейно-логической системе управления, функционирующей в соответствии с «жестким» алгоритмом. Разработка такого алгоритма («функционала» по терминологии специалистов КБ машиностроения) обусловливалась окончанием проектирования ракеты и подводной лодки, определением полного состава задач, исполнительных и контрольных элементов, соответственно приборная реализация аппаратуры управления определялась функционалом. Эти обстоятельства значительно сужали сроки ее создания по сравнению с другими составляющими ракетного комплекса. Последний фактор делал практически невозможной передачу разработки какому-либо специализированному предприятию. В результате было принято решение о разработке аппаратуры управления корабельными системами повседневного и предстартового обслуживания в КБ машиностроения. Трудность решения обусловливалась не только сложностью и новизной задачи, но и явным дефицитом в ракетном КБ специалистов по автоматике и приборостроению, отсутствием лабораторной, технологической и производственной баз как в КБ, так и на головном Златоустовском машиностроительном заводе. Принятию же такого решения во многом способствовала одна из отличительных особенностей КБ машиностроения — умение в интересах создания нового ракетного комплекса брать на себя и новые сложные задачи, активно расширять производственную структуру предприятия, умение организовать и свою деятельность, и работу смежников на безусловное достижение требуемых результатов.

Дефицит времени, отпущенного на разработку первой аппаратуры управления КСППО для комплекса с ракетами РСМ-25, предопределил параллельную, активно взаимосвязанную деятельность подразделений по всем направлениям работ, главными из которых были:

— создание алгоритма функционирования аппаратуры с парированием всех возможных нештатных ситуаций;

— выбор базовой структуры АУ КСППО с поэтапным ее уточнением по мере завершения разработки ракеты и подводной лодки;

— выбор схемотехнических и конструкторских решений в обеспечение высокой надежности исполнения режимов и эксплуатационных требований;

— согласование выбора исполнительных устройств, датчиков и сигнализаторов со специалистами ЦКБ МТ «Рубин» в обеспечение требуемых электротехнических характеристик сопряжения с аппаратурой управления;

— создание лабораторной базы и приборного производства на Златоустовском машзаводе.

Принятая схема организации работ обеспечила успешное завершение разработки, определила необходимые структурные преобразования в КБ и стала основой для последующих проектов.

Аппаратура управления КСППО комплексов второго поколения представляла собой релейно-контактную систему, обеспечивающую исполнение оптимального состава «жестких» автоматических режимов контроля состояния и коммутации исполнительных элементов пневмогидросистем с целью регулирования параметров повседневного состояния ракет, выполнения операций предпускового наддува двигателей и полостей ракет, парирования нештатных ситуаций и возврата в исходное состояние пневмогидросистем подводной лодки. Приоритетом во всех технических решениях была реализация самых высоких требований по безотказности исполнения заданных режимов функционирования, что достигалось не только дублированием всех элементов структуры системы, но и рядом оригинальных схемотехнических решений.

В соответствии с традициями КБ машиностроения по созданию и эффективному использованию моделирующих стендов комплексный стенд АУ КСППО обеспечивал не только отработку схемотехнических и конструкторских решений, электрического сопряжения аппаратуры с эквивалентами элементов пневмогидросистем, но и проверку, отладку функционала, моделирование нештатных ситуаций, отработку эксплуатационной документации и даже подготовку личного состава.

На Златоустовском машиностроительном заводе было создано приборное производство, оснащенное требуемым оборудованием для изготовления и проверки приборов. Особое внимание уделялось внедрению передовых техпроцессов и обеспечению высокого уровня входного контроля электрорадиоэлементов, методикам диагностики отказов, автоматизации процессов контроля функционирования аппаратуры в ходе изготовления.

Первая аппаратура автоматического управления средствами повседневного и предстартового обслуживания, реализованная в составе ракетного комплекса Д-5 на подводной лодке проекта 667А, по своим техническим и эксплуатационным характеристикам полностью соответствовала предъявляемым требованиям и послужила основой для создания АУ КСППО последующих комплексов второго и третьего поколений с ракетами РСМ-40, РСМ-50, PCM-52.

С целью дальнейшего повышения надежности, предупреждения и диагностики отказов в новых разработках последовательно внедрились: трехканальное исполнение аппаратуры с мажоритацией команды и сигнала на выходном модуле, релейно-логические автоматы, регламентный автомат автономных проверок аппаратуры с использованием принципа тестирования как логической части, так и межприборных, межсистемных линий связи, импульсный полупроводниковый регламентный автомат с развязкой по линиям реального управления, автоматический поиск неисправности с точностью до сменного блока и другие технические решения. Необходимое совершенствование конструкции приборов проходило в сложных условиях сведения к положительному результату достаточно противоречивых требований по повышению технологичности изготовления приборов, унификации узлов, сборок и корпусов приборов; по повышению эксплуатационной надежности и оперативной ремонтопригодности приборов, снижению их объемно-массовых характеристик. Результатами целенаправленной работы конструкторов явилось создание унифицированного ряда модулей, блоков, субблоков, базового конструктива приборов с учетом специфики изготовления и эксплуатации, что значительно повышало уровень надежности аппаратуры.

Приборостроители КБ машиностроения первыми в отрасли освоили реализацию мнемосхем основного пульта на люминофорных панелях, что значительно повысило уровень отображения и восприятия сложной динамики процесса управления.

Расширение состава задач, возлагаемых на аппаратуру управления КСППО, развитие отечественной элементной базы, широкое внедрение вычислительных машин в процессы управления обусловили перевод аппаратуры управления повседневным и предстартовым обслуживанием ракет РСМ-54 на принципиально новые технические решения: с построением приборов на базе микроэлектроники, с внедрением центральной цифровой вычислительной системы собственной разработки, с реализацией функционала программными средствами. Высокие показатели надежности АУ КСППО, достигнутые в релейно-логических вариантах предыдущих разработок, в новых схемах обеспечивались за счет трехканального исполнения аппаратуры с синхронным функционированием каналов, с разбивкой на уровни и с послойным восстановлением информации по каждому уровню. Были обеспечены эффективная защита от помех, сбоев в памяти, корректировка искажений в канале по информации двух других, проверка на достоверность поступающей в запоминающее устройство информации, реализация принципа «накачки» информации на вход объекта управления, оперативного контроля аналоговой и кодовой информации в ходе исполнения режима.

Указанные технические решения обеспечили не только сохранение высоких показателей надежности и использование аппаратуры управления КСППО ракет РСМ-54 в качестве базовой модели для АУ КСППО усовершенствованного варианта ракет РСМ-52, но и способствовали резкому подъему уровня автоматизации схемотехнических и конструкторских разработок, созданию совокупности автоматизированных рабочих мест на базе современных персональных ЭВМ, «сквозной» системы автоматизированного проектирования «КБ — завод», значительному расширению возможностей комплексного стенда отработки аппаратуры, а также внедрению ряда новых автоматизированных техпроцессов изготовления унифицированных сборок, в первую очередь, такого сложного процесса, как изготовление и проверка печатных плат. Следует особо отметить плодотворное сотрудничество, активную помощь КБ машиностроения от НИИ автоматики, особенно в освоении базовых конструктивов аппаратуры «УКА-80» и «УКА-80II» разработки института.

Внедрение указанных конструктивов обеспечило не только резкий подъем уровня унификации сборок и приборов, значительное расширение состава нормативных техпроцессов, но и консолидацию усилий заводов в производстве узлов и деталей унифицированных сборок, а также решение проблемы термостатирования приборов с микроэлектронным исполнением.

Развитие микропроцессорной техники, необходимость расширения функциональных возможностей составной части АУ КСППО — системы управления микроклиматом в ракетных шахтах подводной лодки с целью сохранения технических характеристик ракет в течение заданного срока эксплуатации, контроля и обработки температурных параметров составных частей ракеты в интересах решения задач адаптивного управления в полете, дальнейшее развитие базового конструктива приборов предопределили в комплексе с усовершенствованным вариантом ракеты РСМ-52 выделение из состава АУ КСППО специализированной системы управления микроклиматом, реализуемой на базе распределенного микропроцессорного магистрально-модульного исполнения с высокой степенью унификации кодового обмена и применением стандартных интерфейсов. Система управления микроклиматом в плане исполнения своей основной задачи — высокоточного упреждающего регулирования температурных параметров ракет в шахтах — является единственной постоянно действующей системой управления в составе ракетного комплекса, размещаемого на подводной лодке. Это позволяет использовать ее для решения ряда дополнительных задач: дублирующий контроль за «аварийными» сигнализаторами, эксплуатационно необходимое слежение за состоянием систем комплекса, решение задач «подсказки» оператору, тренировка личного состава и т.д.

Дальнейшая перспектива в разработках систем управления КСППО и микроклиматом ракет на подводных лодках связана с созданием аппаратуры распределенного магистрально-модульного микропроцессорного исполнения и с решением ряда новых задач, главными из которых являются:

— совершенствование средств отображения информации;

— разработка и внедрение нового конструктива аппаратуры с высокоэффективным термостатированием;

— переход на межсистемные кодовые линии связи с распределенным составом элементов пневмогидросистем;

— расширение функций постоянно действующей системы управления микроклиматом в направлении повышения уровня безопасной повседневной эксплуатации и боеготовности ракетного комплекса.

Правильность выбранных принципов структурной реализации, схемотехнических и конструкторских решений, безусловного приоритета в разработке надежности и безопасности аппаратуры подтверждает тот факт, что за тридцать лет эксплуатации аппаратуры управления корабельными системами повседневного и предстартового обслуживания в составе ракетных комплексов второго и третьего поколений на восьмидесяти двух подводных лодках шести проектов не было зафиксировано ни одного случая отказа аппаратуры в ходе боевого дежурства и проведения стрельб.