Развитие самолётных ЭВМ в ВВС США
Майор-инженер В. Владиславский, Продолжая гонку вооружений и исходя из требований стратегии "реалистического устрашения", Пентагон уделяет значительное внимание развитию авиации как одному из основных средств проведения стратегических и тактических операций. С этой целью командование ВВС США осуществляет целый комплекс мероприятий, одним из которых является увеличение боевых возможностей самолетов за счет совершенствования бортовых радиоэлектронных систем, роль которых непрерывно возрастает. По мнению американских специалистов, основным элементом любой такой системы является электронная вычислительная машина (ЭВМ), обеспечивающая обработку всех данных, поступающих в нее от источников информации, и расчет по ним необходимых выходных параметров. По данным зарубежной печати, ЭВМ находят все большее применение в бортовых самолетных системах. Сообщается, например, что к началу 70-х годов на вооружении ВВС США состояло более 2000 бортовых ЭВМ. Американские военные специалисты подразделяют самолетные ЭВМ на четыре поколения. Самолетные ЭВМ первого поколения (1946-1956 годы) обладали небольшим быстродействием и могли решать в основном только одну задачу. В их схемах широко применялись радиолампы, и по своей конструкции они были громоздкими, имели значительный вес и потребляла большое количество электроэнергии. Например, самолетная ЭВМ ADV обеспечивала только решение задачи управления самолетом. В схеме ЭВМ были использованы 481 радиолампа и 3364 полупроводниковых диода. Скорость проведения расчетов - 5 тыс. операций в секунду. Вес машины около 100 кг, занимаемый объем 140 дм3, потребляемая мощность 1,5 кВт. В ЭВМ второго поколения (1956-1964 годы) применялись транзисторы, что позволило уменьшить размеры машин, их вес и потребляемую мощность. Они имели сравнительно небольшое быстродействие и были способны решать только одну задачу. Примером ЭВМ второго поколения может служить самолетная ЭВМ AN/ASN-24(V), разработанная фирмой "Дженерал пресижн" в 1963 году. Такие ЭВМ установлены на военно-транспортных самолетах С-141А и используются для выполнения навигационных расчетов. Они обеспечивают автоматический сбор информации, ее обработку и расчет текущих координат самолета, путевой скорости, скорости ветра, маршрута, а также курса полета и расстояния до цели (аэродрома посадки). Вес ЭВМ около 50 кг, объем 34 дм3, а потребляемая мощность 420 Вт. ЭВМ третьего поколения (1964-1971 годы) выполнены на интегральных схемах с малым и средним уровнем интеграции. Каждая интегральная схема с малым уровнем интеграции эквивалентна 10-50 дискретным элементам, а интегральная схема со средним уровнем - 50- 100. Это позволило повысить быстродействие и надежность функционирования ЭВМ среднее время наработки на отказ составляет 5-8 тыс. ч), уменьшить вес, габариты и потребляемую мощность. Например, ЭВМ TDY-214 (фирма "Теледайн") обеспечивает выполнение расчетов со скоростью 100 тыс. операций в секунду. Ее вес 2 кг. занимаемый объем 23 дм3, а потребляемая мощность всего 20 Вт. ЭВМ TDY-214 имеет модульную конструкцию и в зависимости от количества модулей используется на самолетах и космических летательных аппаратах для различных целей. В конце 60-х - начале 70-х годов в США были созданы первые ЭВМ четвертого поколения, выполненные на больших интегральных схемах (БИС). Применение БИС (каждая из них эквивалентна более чем 100 дискретным элементам), как отмечают американские специалисты, позволило значительно повысить быстродействие и надежность ЭВМ, а также уменьшить их габариты, вес, потребляемую мощность и стоимость. Например, ЭВМ BR-1018 фирмы "Бапкер-Рамо" обеспечивает выполнение расчетов со скоростью 200 тыс. операций в секунду Ее вес около 2 кг, занимаемый объем 1,1 дм3, потребляемая мощность 35 Вт. Она используется в системах управления полетом ИСЗ и баллистических ракет, а также в навигационных системах самолетов. Применение БИС позволило создать ЭВМ, которые имеют габариты, вес и мощность ЭВМ первого и второго поколении, но работают в мультипроцессорном режиме, то есть с двумя, тремя и более вычислителями. Такие ЭВМ обеспечивают решение одновременно нескольких задач. Американские, специалисты отмечают, что сложность задач, решаемых современными Сортовыми ЭВМ, значительно возросла. Например, если ЭВМ 60-х годов решали задачи инерциальной навигации, астроориентации, управления полетом и посадкой самолета, то современные ЭВМ дополнительно обеспечивают решение таких задач, как прицеливание и пуск ракет, бомбометание, управление огнем бортовых пушек, управление аппаратурой радиоэлектронной борьбы, контроль исправности систем самолета, преобразование и отображение данных. Примером такой ЭВМ является универсальная ЭВМ СС-1 серии 4Р фирмы "Интернэшнл бизнес машинз". Ее предполагается использовать в самолетной системе дальнего радиолокационного обнаружения воздушных целен, управления и наведения истребителей-перехватчиков "Авакс"1. ЭВМ работает в мультипроцессорном режиме и может обеспечить решение следующих задач: сбор и обработка данных воздушной обстановки, поступающих от различных источников информации, распределение сил и средств ПВО по целям н выдача данных наведения истребителям-перехватчикам, отображение тактической обстановки, хранение необходимой информации, формирование и декодирование поступающих сообщений, контроль за работой аппаратуры и некоторые другие. Каждый вычислитель машины обеспечивает выполнение расчетов со скоростью около 1 млн. операций в секунду, при этом время выполнении операций сложения составляет 0,5 0.9 мкс, умножения - 3,4 мкс, деления - 8.3 мкс. Емкость запоминающего устройства, выполненного на магнитных сердечниках, 112 тыс. 32-разрядных слов. Вес машины 395 кг, занимаемый объем 950 дм3, потребляемая мощность 2,72 кВт. По сообщениям иностранной печати, ЭВМ четвертого поколения находят все более широкое применение для решения новых и сложных задач радиоэлектронной борьбы. В станциях радиотехнической разведки ЭВМ позволяет автоматизировать процессы сбора и обработки разведываемых сигналов, распознавания РЛС, управления оружием и аппаратурой постановки активных и пассивных помех. Примером такой машины является созданная недавно фирмой "Лорал электроник систем" ЭВМ МРР-1. Она анализирует характеристики обнаруженных сигналов, сравнивает их с данными, заложенными в ее память, распознает принятые излучения и выдает данные о всех разведанных РЛС противника. С помощью полученной информации экипаж самолета определяет тип и назначение каждой разведанной РЛС. а также примерный пеленг и дальность до нее. Кроме того, ЭВМ обеспечивает наведение ракет класса "воздух - земля" на наземные РЛС противника и управление другими бортовыми средствами радиоэлектронной борьбы. При этом в режиме наведения ракеты информация о цели (пеленг, дальность и параметры сигналов РЛС) из ЭВМ поступают в систему наведения ракеты. По заявлению представителен фирмы, ЭВМ МРР-1 способна работать при большой плотности сигналов РЛС - 250 тыс. импульсов в секунду. Вес ЭВМ около 9 кг, потребляемая мощность 180 Вт. Малые и средние современные ЭВМ имеют такие характеристики, которые несколько лет назад были свойственны лишь большим универсальным машинам, например представление чисел с плавающей запятой, прерывание работы ЭВМ по нескольким приоритетным уровням, наличие блоков регистров, выполнение операции умножения и делении с большой скоростью, наличие независимых вычислителей для управления вводом и выводом данных из периферийных и запоминающих устройств, микропрограммное управление. Одной из таких ЭВМ является ЭВМ LC-4516D фирмы "Литтон", которую предполагается использовать на разрабатываемом сверхзвуковом стратегическом бомбардировщике В-1 для решения задач радиоэлектронной борьбы. По сообщениям иностранной печати, эта машина обеспечивает выполнение расчетов со скоростью 386 тыс. и 255 тыс. операций в секунду для 16- и 32-разрядных слов соответственно. В ней применяется запоминающее устройство (ЗУ) на магнитных сердечниках, емкость которого может быть от 8 до 32 тыс. слов. Объем, занимаемый ЭВМ, 10,3 дм3, потребляемая мощность 25 Вт. Характерной особенностью самолетных ЭВМ четвертого поколения как отмечается в иностранной печати, является их модульная конструкция. Модульное конструирование обеспечивает сравнительно высокую гибкость при выполнении ЭВМ конкретных задач и позволяет наращивать их возможности при расширении круга решаемых задач. Кроме того, это позволит также быстро находить неисправности и устранять их путем замены отказавшего модуля (автоматически или вручную). В современных самолетных ЭВМ наиболее широкое применение нашли традиционные ЗУ на магнитных сердечниках, которые имеют высокую надежность и относительно небольшие размеры н стоимость Например, один модуль ЗУ LCM-800 имеет емкость 8 или 16 тыс. 16-разрядных слов и занимает объем 0,945 дм3 (15x12,6х5 см). Однако в последнее время все большее распространение получают ЗУ на тонких магнитных пленках и на полупроводниках. ЗУ на тонких магнитных пленках, стоимость которых незначительно превышает стоимость ЗУ на магнитных сердечниках, широко используются в самолетных ЭВМ. Американские специалисты объясняют это тем, что по сравнению с ЗУ на магнитных сердечниках они имеют лучшую защиту от различных излучений, более высокое быстродействие, меньшую потребляемую мощность и обеспечивают сохранение информации при отказах источника питания. Кроме того, к достоинствам этих ЗУ относятся: использование малых токов намагничивания наличие небольших контактных соединений, возможность создания в дампом объеме большой емкости и малая стоимость. Такие ЗУ имеются в ЭВМ D-216, созданных фирмой "Отонетикс" для использования на различных самолетах ВВС и в системе наведения ракеты "Посейдон" в ВМС США D-216 обеспечивает хранение от 8 до 64 тыс. 16-разрядных слов. ЭВМ с ЗУ емкостью 16 тыс, слов весит 9 кг н потребляет мощность 65 Вт.и Все большее распространение получают и ЗУ на полупроводниках стоимость которых, но данным зарубежной печати, в расчете на 1 бит информации равна, а иногда даже меньше стоимости ЗУ на магнитных сердечниках. Такие ЗУ имеют большое быстродействие и малые габариты Используются они, например, в соз-данных фирмой "Тексас" ЭВМ ТI960Е и ТI980В. Первая применяется для сопряжения работы самолетных ЭВМ а вторая - для обработки данных Емкость их ЗУ составляет 65 тыс. слов Однако иностранные специалисты считают, что ЗУ на полупроводника* имеют один существенный недостаток - потерю информации при выходе из строя источника питания. Для устранения этою явления па борту самолета должен применяться резервный источник постоянного тока, который бы включался при выходе из строя основной сети. Как отмечается в иностранной печати, дальнейшие работы в области создания более совершенных ЗУ привели к разработке ЗУ на связанных зарядах и магнитных доменах. В настоящее время американские специалисты изучают возможность широкого использования таких ЗУ. Важным вопросом, возникающим при создании самолетных ЭВМ, является их математическое обеспечение. Американские специалисты указывают, что сложность и обилие задач, решаемых самолетными ЭВМ, потребовали наличия соответствующего математического обеспечения, основной составной частью которого являются программы работы ЭВМ. Если в начале 60-х годов расходы на математическое обеспечение составляли 20-40 проц. затрат на разработку и изготовление ЭВМ, то в конце 60-х годов - начале 70-х годов они достигли уже 200-300 проц. Как отмечается в иностранной печати, одной из причин высокой стоимости математического обеспечения является то, что его разрабатывают после создания аппаратной части ЭВМ, а это приводит к значительным затратам сил, средств и времени. Например, для программирования комплексов типовых задач самолетных ЭВМ и на разработку их математического обеспечения требуется около 20 месяцев, а на изменение программы, содержащей 800-1000 команд, необходимо 1-2 месяца. Для снижения затрат на математическое обеспечение ЭВМ, а также для сокращения сроков принятия их на вооружение специалисты фирмы "Коллинз" в 1972 году предложили новый метод создания математического обеспечения, который получил название "Кэпс" (CAPS - Collins Adaptive Processing System). Он предусматривает разработку сначала математического обеспечения, а затем аппаратной части ЭВМ. Как сообщается в иностранной печати, при создании самолетных ЭВМ методом "Кэпс" соблюдается следующая последовательность: по требованиям, предъявляемым к математическому обеспечению н аппаратной части ЭВМ, составляют список функций машины, оценивая при этом количество и скорость поступления данных от источников информации; производят расчет потребной памяти и быстродействия ЭВМ; разрабатывают несколько вариантов математического обеспечения и аппаратной части ЭВМ и выбирают оптимальное сочетание; выполняют окончательную параллельную доводку математического обеспечения и аппаратной части ЭВМ. Американские специалисты отмечают, что применение метода "Кэпс" позволило им значительно сократить сроки разработки ЭВМ, повысить точность составления программ и определения необходимого числа команд, что позволяет заранее оценить необходимую емкость запоминающего устройства и в случае необходимости уменьшить ее за счет изменения команд. Сообщается, например, что на создание с помощью этого метода ЭВМ навигационной системы ANS-70A для самолета DC-10 потребовалось всего полгода, то есть в два раза меньше времени, чем при старом методе. Метод "Кэпс" был использован и при разработке других ЭВМ, например для учебно-тренировочного самолета Т-39 и системы управления полетом самолета Боинг 747. В настоящее время в США ведутся работы по стандартизации математического обеспечения, которая сводится к разработке стандартных модулей программ. Наличие таких модулей, как отмечается в американской печати, позволит составлять рабочие программы в зависимости от выполняемых ЭВМ функций и вносить в них необходимые изменения при минимальных затратах средств и времени. По данным иностранной печати, в ближайшие пять - семь лет количество самолетных ЭВМ в ВВС США возрастет до нескольких десятков тысяч. При этом отмечается, что круг решаемых ими задач значительно расширится. Дальнейшее развитие бортовых самолетных ЭВМ будет идти по пути увеличения их быстродействия и надежности, уменьшения их веса, габаритов, потребляемой мощности и стоимости. Большое внимание при этом будет уделено стандартизации и унификации узлов самолетных ЭВМ и их математического обеспечения. 1 Подробнее об этой системе см. "Зарубежное поенное обозрение", 1975, № 6, с 58 Ред. Зарубежное поенное обозрение", 1975, № 12, с 63-68 Смотрите также | |
|
| |
| Просмотров: 3254 | | |
| Всего комментариев: 0 | |