Вопросы модернизации навигационного обеспечения экспортных самолетов предыдущих поколений
Статья посвящена недостаткам навигационных систем отечественных самолетов предыдущих поколений, которые до сих пор стоят на вооружении некоторых стран дальнего зарубежья. Показано влияние этих недостатков на эффективность выполнения боевых задач и безопасность полетов. В статье на основе анализа стоимости современных летательных аппаратов, технических возможностей навигационных систем летательных аппаратов предыдущих поколений, современных боевых задач, показывает необходимость поиска новых способов модернизации эксплуатируемых летательных аппаратов. Предлагаются следующие варианты модернизации навигационных систем самолетов предыдущих поколений: применение спутниковых технологий; интегрирование сигналов наземных и спутниковых радионавигационных систем; комплексирование сигналов бортовых систем навигации; внедрение интегрированных бортовых систем, работающих по сигналам наземных и спутниковых радионавигационных систем совместно с сигналами нерадиотехнических систем.
Ключевые слова: навигационные системы; спутниковые технологии; интегрированные бортовые системы навигации
Аэронавигационное обеспечение оказывает значительное влияние на безопасность полетов. Известно, что в основе авиационных инцидентов лежат те же причины, что и при авиационных происшествиях, однако, учитывая более частый характер инцидентов, можно утверждать, что их статистические характеристики содержат более полную и достоверную информацию о безопасности полетов. Основываясь на информации об авиационных инцидентах, связанных с аэронавигационным обеспечением, можно определить показатель безопасности воздушного движения как риск инцидентов с воздушными судами (ВС) по формуле [1]:
где:
Q u ано - риск инцидентов с летательными аппаратами (ЛА) при аэронавигационном обеспечении;
n u ано - количество инцидентов с ЛА, связанных с недостатками в аэронавигационном обслуживании;
Т - налет ЛА, выполненный за год.
С 1990 г. в Российской Федерации зафиксировано 397 авиационных инцидентов с ВС, обусловленных недостатками служб в обеспечении полетов, в том числе 167 инцидентов, связанных с аэронавигационным обеспечением. Среднегодовое количество инцидентов, связанных с аэронавигационным обеспечением, в 2000 - 2004 г.г. составляло 14,4 инцидента в год, а в 2005 г. - 11 инцидентов.
Исходя из задач повышения безопасности полетов и эффективности применения самолетов военного назначения, учитывая внедрение в мировую практику перспективных стандартов по точности выдерживания навигационных характеристик, в настоящее время возросли требования к радионавигационным системам, установленных на борту ЛА.
На самолетах третьего и четвертого поколений, эксплуатируемых в странах дальнего зарубежья, используются радиотехнические и нерадиотехнические средства навигации. Однако ни одно отдельно взятое навигационное средство не может удовлетворить требованиям к большинству ЛА ни по применению в различных условиях навигационной обстановки, ни по точности определения навигационных параметров, и ни по непрерывности навигационного обеспечения. Это влияет, как на безопасность полетов, так и на эффективность применения ЛА. Численные значения точности определения координат и параметров движения ЛА (среднеквадратическая погрешность) с помощью таких систем изменяются в широких пределах. В табл. 1. показаны погрешности измерений традиционных системах навигации [2, 3, 4, 5].
В настоящее время авиационные задачи становятся более сложными и поскольку требования к точности определения координат и параметров движения ЛА зависят от характера решаемых задач, на борту современных ЛА применяются новые навигационные системы, основаны на использовании спутниковых систем навигации (ССН), например, GPS и ГЛОНОСС. Эти навигационные системы обеспечивают высокую точность определения координат ЛА и параметров его движения. Технические характеристики GPS и ГЛОНАСС представлены в табл. 2 [5, 6, 7].
Увеличить fadi072009-002.gif (22кб)
При такой точности современные самолеты военного назначения могут выполнить все возлагаемые на них задачи, а именно полет по маршруту, воздушный бой, нанесение ударов по наземным целям, возврат на аэродром, заход на посадку.
В наши дни советская военная техника, и особенно советская авиационная техника, является самой большой частью технического вооружения Вооруженных Сил многих стран. До сих пор на вооружении стоят такие самолеты как МиГ-21, МиГ-23, МиГ-25, МиГ-29, Су-24. Чтобы удовлетворить возросшие требования к Военно-воздушным Силам стран импортеров необходимо, чтобы они имели современную авиационную технику. Однако часто из-за недостаточного финансирования Вооруженных Сил трудно закупить новую авиационную технику в условиях, когда стоимость современного самолета составляет более 20 миллионов долларов. Так для примера на рис. показано изменение стоимости американских самолетов по годам [8].
Увеличить fadi072009-003.gif (32кб)
Рис. Стоимость закупки одного самолета
Анализ цен современных ЛА, технических возможностей навигационных систем ЛА предыдущих поколений, современных боевых задач, показывает необходимость поиска новых способов модернизации эксплуатируемых ЛА.
Для удовлетворения возросших навигационных требований предлагаются следующие варианты модернизации навигационных систем самолетов предыдущих поколений:
1. Применение спутниковых технологий. На борту ЛА предыдущих поколений можно внедрить приемники спутниковых систем навигации GPS/ ГЛОНАСС. При интегрировании сигналов этих систем можно получить необходимую точность для выполнения потребных задач. В табл. 3 представлены практические результаты улучшения параметров полета от эффекта применения спутниковой аппаратуры для самолетов Гражданской авиации, по сравнению с самолетами необорудованными спутниковой аппаратурой навигации [9].
Увеличить fadi072009-004.gif (18кб)
Этот способ имеет недостатки, так как сигналы ССН не все время доступны, а во время военных действий, возможно наличие искусственных помех.
2. Интегрирование сигналов наземных и спутниковых радионавигационных систем. До настоящего времени широко используемыми радионавигационными системами являлись наземные радионавигационные системы. Однако их дальнейшее применение не позволяет удовлетворить возрастающим требованиям к навигационному обеспечению самолетов военного назначения. Совместная обработка навигационных параметров на уровне измерений от трех любых радионавигационных сигналов (один спутник и две наземные станции, два спутника и одна наземная станция и т.д.) может повысить точность навигационных определений. Избыточность навигационных измерений в едином радионавигационном поле позволит также осуществлять контроль качества радионавигационных систем (РНС) практически в реальном масштабе времени. Использование единого радионавигационного поля позволит обеспечить выполнение требований к навигационному обеспечению ЛА военного назначения, а также повысить вероятность непрерывного навигационного обеспечения и осуществить возможность взаимного контроля РНС космического и наземного базирования. Однако эффективность этого метода зависит от наличия искусственных помех [7, 9].
3. Комплексирование бортовых систем навигации. В состав навигационных измерителей ЛА предыдущих поколений входят нерадиотехнические измерители (инерциальные ИНС, система курсовертикали СКВ, система воздушных сигналов СВС) и радиотехнические системы (ДИСС, РСБН, РСДН). Обработка сигналов этих систем с помощью методов оптимальной фильтрации позволяет повысить точность и надежность их сигналов [4, 7, 9].
4. Внедрение интегрированных бортовых систем, работающих по сигналам наземных и спутниковых радионавигационных систем совместно с сигналами нерадиотехнических систем (ИНС, СКВ, СВС). Выигрыш от совместной обработки сигналов этих систем становится более ощутим в условиях усложненной помеховой обстановки, а также в условиях отсутствия сигналов спутниковых систем [7, 9].
Исходя из представленной выше информации, можно сделать следующие выводы:
- необходимо провести модернизацию самолетов предыдущих поколений для удовлетворения современным требованиям;
- внедрение приемников спутниковых радионавигационных систем на самолетах предыдущих поколений позволит повысить точность определения навигационных параметров, что обеспечит выполнение боевых задач;
- применение способа интеграции наземных и спутниковых радионавигационных систем повысит надежность навигационных измерений, а также повысит вероятность непрерывного навигационного обеспечения, что приведет к улучшению показателей безопасности полетов;
- интеграция радиотехнических (наземных и спутниковых) и нерадиотехнических (ИНС, СКВ, СВС) систем навигации повысит помехоустойчивость, надежность и непрерывность навигационного обеспечения.
Литература
1. Распоряжение Правительства РФ от 29 декабря 2007 г. № 1974-р
2. Рябцов А. Л., Нартов В. Я., Яковлев А. И. Бортовые средства радионавигации. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н. Е.Жуковского, 1993.
3. Ярлыков М. С., Болдин В. А., Богачев А. С. Авиационные радионавигационные устройства и системы. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н. Е.Жуковского, 1980.
4. Меркулов В. П. Пилотажно-навигационные комплексы летательных аппаратов. Рига: Изд. РВВАИУ им. Я. Алксниса, 1990.
5. Бакулев П. А., Сосновский А. А. радионавигационные системы. М.: Изд. «Радиотехника», 2005.
6. Липкин И. А. Спутниковые навигационные системы. М.: Вузовская книга, 2001.
7. Соловьев Ю. А. Спутниковая навигация и ее приложения. М.: Вузовская книга, 2001.
8. Ростопчин В. В. Пятое поколение боевой авиации: перспектива или тупик? Часть 1. http://www.avia.ru .
9. Решение о межгосударственной радонавигационной программе государств-участников содружества независимых государств на 2001-2005 годы (Москва, 16 Марта 2001 г.).( http://www.ssga.ru ).
Questions about modernization navigation measurements for used aircrafts previous generations
Fadi Zayoud, V. V. Polyakov, V. V. Vorobyev,
(Military Air Academy named by N. Zhukovsky and Yu. Gagarin)
This paper explains disadvantages of navigation systems which used on board of aircrafts previous generations. Where, up to now, these aircrafts have been used in the military forces in many countries, in addition this paper considers the effect of these disadvantages on the flight safety and efficacy of execution military tasks. Depending on analyze of modern aircrafts costs, technical characteristics navigation systems of aircrafts previous generations, modern military tasks; this paper considers the importance of research new methods modernization used aircrafts. Also in this paper have presented the following choices for modernization navigation systems which used on board of aircrafts previous generations: utilization of satellite technology; integration of signals land-based and satellite radio navigation systems; interconnecting signals of air-borne navigation systems; implementation of integrated air-borne navigation systems, which receive signals from land-based and satellite radio navigation systems in addition to signals nonradio-technical systems.
Keywords: navigation systems; satellite technology; integrated air-borne navigation systems