Варианты модернизации пр.20380 "Стерегущий" [4]

А фирма Антонов еще не переехала с территории потенциального члена НАТО?! ПМСМ если еще нет, то судьба этой фирмы на наших просторах повторит судьбу ЮТЗ...

статья о Ка-27 из "Морской Радиоэлектроники" № 2002-03

Гусев Г.А., старший научный сотрудник, к.т.н.
ОПЫТ РАБОТЫ ПО ОБОСНОВАНИЮ ТРЕБОВАНИЙ К КОРАБЕЛЬНЫМ ВЕРТОЛЕТАМ.
НЕКОТОРЫЕ УРОКИ

К 100-летию со дня рождения основателя фирмы «Камов» Николая Ильича Камова

Был такой случай. Произошел он на аэродроме в песках Средней Азии еще в советское время. Стояли там вертолеты Ми-24. Хищные стальные птицы, со всех сторон увешанные оружием. Почти все летчики имели опыт боев в Афганистане. Люди серьезные. А на краю аэродрома одиноко пристроилась необычная машина вроде бы тоже вертолетного семейства. Только какая-то странная. Короткая, высокая, с растопыренными ногами. С ней возилась бригада летчиков и техников, прибывшая сюда в командировку вместе с кургузым вертолетом. Этот аэродром оказался идеальным местом для испытания машины на пылеустойчивость. Бригада жила сама по себе, мало общаясь с местным народом.
Однажды в столовой к столику с летчиками-испытателями подсел командир экипажа Ми-24. Поговорили, пошутили, как водится. А потом: «На чем вы летаете! Разве это боевая машина? Вот у нас боевые машины. Проверены в Афганистане!». Испытатель отвечает: "В Афганистане я не был. Тут я пас. А насчет вертолета нашего скажу, что на нем всегда собью тебя». Слово за слово, и дело приняло любопытный оборот. Заинтересовалось спором командование части. После серьезного разговора было принято решение провести показательный бой. На вертолетах установили фотокинопулеметы — не стрелять же всерьез! Время боя — выходной день. Собралось все население военного городка. По ракете вертолеты взлетели. Жаль, но рамки статьи не позволяют описать это потрясающее зрелище... Вначале кургузый ограничивался тем, что лениво уходил из под удара, а потом начал просто издеваться над противником.
Самым замечательным был финал. Когда машины сели, командир Ми-24 выскочил из кабины, подбежал к кургузому и, стуча ладонью по обшивке, громко закричал: «Покажите мне того, кто сделал эту машину! И покажите того, кто не пустил ее в Афганистан!»
Эта история произошла с корабельным вертолетом Ка-27. Сделал его коллектив Ухтомского вертолетного завода, носящего имя первого своего руководителя — Николая Ильича Камова. Недавно авиационная общественность отмечала 100-летие этого талантливого конструктора и замечательного человека. Ка-27 был задуман и сконструирован еще при жизни Николая Ильича. Потом эстафету принял Сергей Викторович Михеев, ныне — Генеральный конструктор завода, который и довел вертолет до состояния надежно работающей корабельной системы.
В этом эпизоде проявились, честно говоря, только некоторые летно-технические характеристики (ЛТХ) вертолета Ка-27. Современная боевая машина — это единый сплав всех его характеристик: и летно-технических, и характеристик оружия, и характеристик бортового оборудования, и пр., и пр. Недаром одно время было модно говорить «авиационный комплекс» Ка-27 или, скажем, Ту-16. Тем не менее, ЛТХ это хоть и недостаточное, но необходимое условие высокого качества боевой машины.
В целом, Ка-27 получился очень неплохим аппаратом. Его успех определился двумя факторами: блестящей работой коллектива фирмы «Камов» и качественным обоснованием тактико-технических требований (ТТТ) к вертолету, выполненным коллективом военных ученых.
Целью настоящей статьи является рассказ о некоторых уроках опыта обоснования ТТТ, которые и сейчас не утратили своей актуальности.
К началу 70-х годов теоретические вопросы исследования сложных объектов, относящихся к понятию «Большие технические системы", были уже достаточно разработаны. Имелся опыт их исследования. На практике же нередко приходилось сталкиваться с проблемой, как сейчас принято говорить, человеческого фактора. Сказались неизбежные минусы так почитаемой в научно-технических кругах узкой специализации работников. Новая, пока еще редкая специальность — системотехник должна, по замыслу, отличаться не только умением использовать знания специалистов разных профилей, но и координировать их работу в интересах общей цели. Главное оружие системотехника — железная логика и понимание философской стороны дела. Главная слабость — поверхностные знания в областях, в которых работают другие специалисты. Но тут ничего не поделать. Настоящая статья отражает опыт работы системотехников. Автор готов покорно выслушать обвинения в дилетантстве и изложении общеизвестных вещей, но все же автор надеется, что кому-то это будет полезно в его практической работе.
Так уж получилось, что создание Ка-27 совпало с научным и технологическим скачком развития мировой промышленности 50—60-х годов, справедливо названным научно-технической революцией. Эта революция сделала возможным реализацию почти любых желаний. Вопрос стал так: будет заказ, будут деньги — сделаем, что хотите (естественно, кроме абсурда). Это изменило саму философию подхода к строительству новой техники. Резко возросла ответственность авторов ТТТ, то есть военных ученых. Конечно, переход от одного подхода к другому произошел не вдруг и не везде, но тенденция определилась четко. Особенно в тех областях техники, где не было богатой предыстории. Это и есть случай с Ка-27.
Его предшественник — Ка-25 был, по сути дела, пробой пера. И в оценке возможностей корабельного базирования, и в оценке потенциальных возможностей решения различных задач. Мировой опыт боевого применения корабельного вертолета (KB) в тот время тоже был весьма скромный. А главное, он мало что давал для представления об облике будущего KB: другие корабли базирования, другие цели, другие взаимодействующие силы, наконец, другие средства, выделяемые из бюджета страны. Вопреки расхожему обывательскому мнению, что раньше мол денег не жалели на военные нужды, драться приходилось за каждую копейку.
Таким образом, нужно было принять решение, для каких задач строить новую машину, где ее разместить, будет это один аппарат или несколько разных, сколько их должно быть, каковы их размерности и облик. И главное — что все это даст флоту и какова цена затеи. Короче, стоит ли овчинка выделки...
На следующем моменте необходимо остановиться потому, что все еще возникают споры, должны ли заказчики летательных аппаратов (ЛА), т.е. военные, обосновывая ТТТ, заботиться о представлении облика будущей машины. Мол, военные должны просто задать те характеристики, которые им нужны для решения боевых задач, а авиаконструкторы ответят, могут они их получить или нет и почему. Говорят же: «В споре рождается истина!». К сожалению, не всегда. Большая часть характеристик ЛА жестко противоречивы. Можно, например, создать вертолет со скоростью 400 км/час и более, но все остальные характеристики его станут таковы, что машина пригодится разве что для авиашоу. Когда спорных характеристик не две-три, а десяток, никакое коллективное обсуждение не выявит истины. Нужен сложный расчет. Вклад характеристик в решение боевой задачи оценить просто. А вот взаимовлияние их можно рассчитать только одним способом: создать математическую модель ЛА и заставить ее «летать» в модели функционирования. Поэтому ответ на поставленный вопрос таков: не создав образа реальной машины, не найти компромисса между характеристиками.
Далее необходимо рассмотреть один вопрос, связанный с построением математической модели ЛА. Обоснование Ка-27 происходило во время взрывного распространения математического моделирования в исследовательских и проектных работах. Как часто бывает, проблемы возникали не столько в вопросах теории моделирования, сколько на путях практической их реализации. Были модели не только удачные. Сейчас приходится об этом говорить, потому что современные ЭВМ своими возможностями как бы замаскировали недостатки некоторых моделей. Тем более что и неудачные модели работают и хорошо отлажены. Поэтому не сразу заметно, что они существенно ограничивают возможности исследователя. Даже теперь.
Исторически сложилось так, что первые модели были созданы на самолетостроительных фирмах. Перед специалистами фирм стояла задача — найти рациональную конструкцию в пределах диапазона характеристик, заданных тактико-техническим заданием. Отсюда появилось естественное стремление построить модель F, которая позволила бы получить множество значений X, характеризующих конструкцию ЛА при заданном наборе значений Y, заданных в ТТТ характеристик:
X = F(Y) (1)
Расчет по такой модели привлекал следующим. На аргументы накладывались простые двухсторонние ограничения, взятые из ТТТ, что позволяло рассматривать конкурирующее множество допустимых решений как удовлетворяющее заказчика. Иначе: все поле решений есть поле творчества фирмы, возможность выбрать вариант, более для нее удобный.
Еще любопытная деталь. Элементы модели разрабатывали сложившиеся коллективы специалистов. Отсюда в расчетном алгоритме не случайно появились блоки аэродинамики, общей компоновки, шасси, силовой установки, спецоборудования и т.д. В результате получалась хоть и громоздкая, но весьма добротная модель, по уровню расчетов близкая к техническому проекту.
Удачный опыт перекочевал в военные организации, где использовался для обоснования ТТТ. Пока речь шла об эволюционном развитии какого-то направления, модель успешно справлялась с работой. Первый сбой произошел при обосновании нового KB (будущего Ка-27). Исследование техники почти с чистого листа резко расширило ограничения на аргументы У. Усложнилась критериальная функция модели функционирования ЛА. ЭВМ остановилась. Не хватало памяти, время расчетов превысило все разумные пределы. Основная причина оказалась в том, что в модели Р неизбежны процессы последовательного приближения, захватывающие весь расчетный алгоритм. Рассмотрим упрощенный для наглядности пример. Можно создать модель f, которая позволит рассчитать максимальную скорость Vmax полета ЛА, зная компоновку и размерность аппарата (обозначим их полетной массой G) и мощность силовой установки N:
Vmax = f(G,N). (2)
В модели /"предусмотрен блок расчета аэродинамических характеристик А. С его помощью строятся кривые Жуковского N(G, А), позволяющие определить Vmax. Естественно, что если справедливо равенство (2), то справедливо и преобразованное равенство:
G = f(Vmax, N). (3)
В нем, также как в (1) в правой части есть характеристика ЛА. Но при этом аэродинамический блок модели Г на практике не удается преобразовать к виду, позволяющему входящий в него аргумент G вынести в левую часть равенства (3). Выход один — построение классической рабочей формулы G = Psi(G) и расчет по методу последовательных приближений. Если же в правой части уравнения (1) не одна характеристика, как в примере (3), а несколько, то придется делать итерацию в итерации... Это серьезное испытание не только для ЭВМ 60-х годов.
Поэтому было принято решение строить модель F так, чтобы независимыми переменными правой части X были только конструктивные параметры. В левой части уравнения — вектор характеристик У:
Y=F(X); (4)
С философской позиции это было копирование реальной постройки ЛА. Ведь в сборочном ангаре завода стоит просто металлическое сооружение, которое еще не летало, и истинные характеристики которого еще не известны. Есть только их мысленный образ в головах создателей. Так и здесь. Задаются численные значения параметров (множество X) и получается математический образ технического облика ЛА. Как он «летает», может показать только модель функционирования. Критики такого подхода замечают, что при этом могут создаваться ЛА, вовсе не умеющие летать. И опасаются, не затянется ли тогда поиск оптимального решения до бесконечности. Но эти опасения напрасны. Надо только правильно задать начальные значения аргументов, чтобы процедура поиска не остановилась на первом шаге. Обычно вводятся параметры любого реального ЛА. Далее аргументы никогда не станут абсурдными. Более того, никогда не станут хуже нулевой точки. За этим «следит» система сложных внутренних ограничений, «вырезающая» запретные области многомерного пространства поиска. Техника этого процесса хорошо известна.
Что получили в результате? Модель F сразу дала выигрыш по времени расчета одной точки (одно формирование облика ЛА) по сравнению с моделью F в 40 раз. А затем после некоторых частных усовершенствований еще в 2 раза, то есть в целом почти на два порядка. При этом точность расчета многих элементов ЛА удалось даже увеличить.
Есть один спорный вопрос. Какой уровень научно-технического развития следует заложить в модель? Многие считают — перспективный, уровень будущего. Иначе, говорят они, у промышленности не будет стимула развиваться. Есть другой взгляд, которого придерживается и автор. В модель лучше вкладывать достигнутый уровень техники. Или гарантированно достигаемый на момент строительства реального ЛА. Логика такова. Если в технике не произошел революционный скачок, то высокая эффективность новой машины достигается не столько за счет какой-то технической новинки, сколько за счет оптимального решения компоновки и выбора оптимальных параметров. Тот же Ка-27 превосходил своих аналогов, хотя электронное оборудование его было менее совершенным. Потому что он был оптимальным. Далее. При таком обосновании легко доказать, что ТТТ безусловно реализуемы. Тогда конкурирующие фирмы борются не за приближение к требованиям военных, а за то, чтобы их превзойти на возможно большую величину. При этом неизбежный технический риск фирма добровольно берет на себя. При другом подходе фирма-исполнитель, доказывая «нереальность», "фантастичность» требований, добивается уступок в выгодном для себя направлении. Это связано, например, с желанием за деньги заказчика подготовить ЛА для продаж иным покупателям. Бывают и другие тоже не афишируемые причины.
Следующий вопрос связан с выбором критериев. Часто приходится видеть интересные работы по сравнению ЛА, в которых используется серьезный математический аппарат. Это априори вызывает доверие к результатам. Но в начале работы, как правило, можно встретить фразу: «В качестве критерия примем...». Вольность в слове «примем» делает бессмысленным дальнейшие точные расчеты. Не спасают положения и так называемые общепринятые критерии, даже если они имеют собственные имена. Они разрабатывались применительно к конкретным случаям и общепринятость их не более чем декларация. А форма критериев, в которых в числителе «зло», а в знаменателе «добро», не раз подвергалась осмеянию.
Коллектив ученых, об опыте которого идет речь, пытался и небезуспешно заменить выбор обоснованием. Суть разработанной методологии кратко заключается в следующем.
Любой критерий позволяет отражать не истину, а только некоторое приближение к ней. Другими словами, исследователь всегда совершает ошибку. Большую или меньшую. Поэтому, обоснованным можно считать критерий, при котором ошибка исследования будет минимальной. Была разработана методология оценки возникающей неопределенности применительно к каждому критерию дерева критериев. Оценивается неопределенность привычным показателем— энтропией. Источников неопределенности два. Первый — степень знания (вернее незнания) внешних факторов функционирования ЛА. Второй — степень критичности показателя эффективности к исследуемым параметрам вблизи экстремальной точки. Критерий, соответствующий минимуму энтропии, считается обоснованным, потому что позволяет исследователю минимизировать ошибку в понимании образа и возможностей оптимального ЛА.
Один из ключевых вопросов, возникающих при взгляде на будущий ЛА, заключается в том, как его делать — одно-целевым (ОЦ) или многоцелевым (МЦ). Противоречие очевидное: чем больше задач решает ЛА, тем менее эффективен он в каждой задаче. Поэтому поступали осторожно: создавался ЛА какого-то одного назначения, а впоследствии на его базе строились машины для других целей. При этом часто оказывалось, что даже незначительная переделка готовой конструкции приводила к чрезмерным затратам и ухудшению характеристик. Начиная с KB Ка-27, стала реализовываться другая концепция.
Если доказана возможность и целесообразность создания МЦ ЛА для решения f задач из желательного круга k задач, то и ТТТ, и проект ЛА сразу предусматривают возможность создания такого МЦ аппарата, ДАЖЕ, ЕСЛИ ПЕРВОНАЧАЛЬНО по экономическим или иным соображениям он БУДЕТ СТРОИТЬСЯ В ОДНОЦЕЛЕВОМ ИСПОЛНЕНИИ. Может оказаться, что требования к ОЦ ЛА столь отличаются друг от друга, что t << k. Тогда рассматривается возможность создания многовариантного (MB) летательного аппарата. Он отличается от МЦ ЛА тем, что для каждой задачи создаются одноцелевые ЛА, но на базе единых основных, наиболее дорогих в производстве и эксплуатации элементов. Для вертолетов — это несущая система, трансмиссия, силовая установка, система управления, шасси, основная схема фюзеляжа. Чем шире данный перечень, тем меньше затраты на создание MB ЛА, но тем больше у него недостатков МЦ ЛА. Наиболее жизнеспособной оказалась схема, когда создается MB ЛА, у которого некоторые варианты являются двух- трехцелевыми.
Для оптимизации облика ЛА строятся модели функционирования, совмещенные с моделью F (рис.1).
В результате получаются зависимости критериев U от параметров X. Следующим шагом определяются предельные потенциальные возможности данного типа ЛА решать поставленные задачи. Они оцениваются показателями Ui оц max , i {{(!!приналежит!!) [1, k] одноцелевых аппаратов, превзойти которые невозможно на данном уровне развития техники.

На рис. 2 для иллюстрации изображены критериальные функции для трех боевых задач Ц = Ui(G), i= 1,2,3. Показатели эффективности представлены в нормированном виде — отнесены к своему максимуму Ui оц max. Это позволяет сравнивать эффективности несовпадающих задач несмотря на то, что они могут быть выражены в разных физических величинах. На рисунке изображен одномерный вектор X{G}. Видно, что любой ЛА из диапазона от Gmin до Gmax решает все три задачи. При этом всегда у какой-то задачи Uimin Оптимальным признается такой Смц оп, для которого (Uimin)max.
Реально вектор X всегда многомерный, что затрудняет его наглядное изображение. Даже для двухмерного X {G, Vmax} картина сразу усложняется (рис. 3). Отмеченная область S является областью допустимых решений при оптимизации трехцелевого ЛА.
После нахождения оптимального ЛА сравниваются абсолютные значения эффективности Ui мц решения каждой из t задач с граничными значениями Ui гр , еще представляющими интерес для взаимодействующих сил флота. Если хотя бы по одной задаче Ui мц < U i гр , то признается невозможность создания такого многоцелевого аппарата. Тогда либо отказываются от «трудной» задачи, либо ставится вопрос о создании специального одноцелевого летательного аппарата.
Ка-27 был первым вертолетом, ТТТ к которому были обоснованы по схеме многовариантного ЛА. За рубежом сообщения о похожем подходе появились на 15 лет позже. Вначале Ка-27 появился в противолодочном варианте, хотя его основные параметры уже тогда позволяли сделать корабельные поисково-спасательный и транспортно-боевой варианты. Они и появились позже. При изготовлении других вариантов исходили из того, что есть. Как по старой концепции.
Что все это дало? Сначала удалось провести сквозную оптимизацию вертолета на фоне боевого функционирования группы KB, затем — на фоне группы разнородных вертолетов. Следующий шаг— на фоне парка разнородных вертолетов. Теперь рассматривается возможность оптимизации на фоне парка разнородных летательных аппаратов. Все это есть один из путей повышения обоснованности ТТТ
Нередко можно слышать сомнение, стоит ли совершенствовать модели в описанном направлении, если современные ЭВМ не сопоставимы с машинами прошлого. Думается, что ответ может быть таким. Если возможности ЭВМ беспредельны, то, вероятно, не стоит тратить время. Но поскольку всегда существует какой-то предел, лучше новые возможности вычислительной техники тратить на увеличение степени изученности исследуемой задачи, чем на преодоление допущенных промахов или на повышение комфорта исследователя. Это не домашний компьютер.

// Рис. 1. Блок-схема модели оптимизации ЛА

// Рис.3. Двухмерное изображение процесса определения оптимальных характеристик

// Рис.2. Графическая интерпретация обоснования многоцелевого комплекса

// Рис. 1. Блок-схема модели оптимизации ЛА

// Рис.2. Графическая интерпретация обоснования многоцелевого комплекса

// Рис.3. Двухмерное изображение процесса определения оптимальных характеристик

А ведь мысль прозвучала, но любители легких недо-вертолетов на нее не обратили внимания.

Мы обсуждаем конструкцию корабля, и adv правильно заметил, дело не в том какой именно вертолет будет на корабле, а в том какой будет ангар.
Условно говоря если у нас есть линейка оружия, то модернизационный потенциал оценивается возможностью поставить то ли иное вооружение. Различающееся характеристиками, а значит габаритами и прочим.

Так вот если мы В ПРЕДЕЛЕ делаем в качестве ангара конуру, то жить в ней сможет только дельтаплан. А если мы МОЖЕМ поставить ангар под тот же Ка-27, то при необходимости можем поставить туда и легкий вертолет.

Скажете, надо ли ангар ставить? Говорю - можем поставить, а можем убрать. Согласитесь лучше иметь возможность, чем не быть способным

а как уважаемая публика относится к идее оснащения корвета кормовыми аутригерами, соответствующим увеличением площади ВППл, установке второго ангара и второго Ка-27? Есть какие-нибудь обнадеживающие сведения о мореходных качествах подобных "гадких утят", построенных в последнее время на западе? На мой взгляд у такого корабля будут преимущества перед катамараном - не надо высоко задирать мост для избежания ударов его о волны...

а когда, если не секрет, Алмаз успел такое предложить? Что-то подобных предложений мне не попадалось на глаза.

общие вопросы ПЛО отвлеченные от темы модернизации пр.20380 обсуждение здесь Надводный корабль vs. Подводной лодки

Заполучил недавно книжку про МРК 1234 (кажеться 20380 и их тоже должен заменить) Так из МРК формировали КУГ в средиземке, на Курилах!!! И в южно-китайском море. Это при их мореходности и автономности!!! Только им требовался лидер для ПВО ПЛО и РТБ при действиях в удалении от свих берегов. При этом они постоянно получали ЦУ от Ка-25РЦ и Ту-95РЦ в режиме "Успех", пока не знаю что это такое, но думаю близко к реальному масштабу времени.

Так что я теперь еще более укрепился в своем мнение о необходимости 16 ячеек УВПУ по КР и РТ на корвете в пределах водоизмещения в 2500. Раз уж сделали его таким, да еще и поставили "взрослый" ГАК то использовать его надо на полную, то есть поставить на него РТ, да и КР "взрослые" карман не сильно оттянут. Вертолет нужен, но средний. для разъездов и таскания ОГАС с десятком буев и одной ПЛАТ, уже считал, что Ка-65 справляется. Ну и самооборну ПВО до ума довести надо, то есть поставить второй ЗРАК в корму или пару Пальм по бортам. С пальмами конечно не айс, но они вроде лезут в погон АК-630 и по массе не сильно больше. В крайнем случае можно спонсончики сделать небольшие. Можно заикнуться о трех-четырех ЗРАК, но губу закатаю сам.

К слову на счет фрегата! На него надо не менее 24 ячеек УВПУ, а лучше 32 и 2 вертолета, можно даже Ка-27, он узенький как раз в ширину два узеньких ангара впишуться. Мне плевать, что на фрегаты такое не ставят, тем хуже для тех кто не ставит Тем более многие забугоные фрегаты в районе 5К тонн, а Горшков всего 4,5.

обсуждение общих вопросов ПЛО не связанных с темой модернизации пр.20380 перенесено в Надводный корабль vs. Подводной лодки