Архитектурный прием
24.01.2011
Когда говорят об инновационном развитии в России, забывают, что инновации не только решают какие-то проблемы, но и сами по себе являются вызовом. Подчас внедрение нового оборудования и систем в вертолетной отрасли – причина непроходящей головной боли и стресса для летного состава и техников. Не меньше хлопот появляется у производителей и продавцов.
Неудивительно, что одно из направлений авиационной радиоэлектроники – создание систем управления с открытой архитектурой – еще не коснулось российского вертолетного хозяйства, а уже заведомо вызывает опасения у разработчиков и эксплуатантов.
Эта тема уже не новая для большой авиации. Использование открытой архитектуры систем управления в вертолетостроении означает, что модернизация техники будет достигаться скорее посредством обновления программного обеспечения, чем заменой блоков аппаратуры.
Знакомый нам комплект оборудования летательных аппаратов состоит из нескольких систем, каждая со своим блоком, требующим своего интерфейса, энергопитания и охлаждения. С ростом сложности авиационной электроники появились проблемы: стало все труднее сопрягать разномастное оборудование без существенного увеличения его веса и потребления энергоресурсов.
Разработчики стараются уменьшать затраты на сопряжение систем, снижать вес оборудования, обеспечивая таким образом топливную эффективность вертолетов. Среди подходящих и готовых для решения подобных задач механизмов наиболее приемлемыми стали системы управления с так называемой открытой архитектурой.
У системы нет единого хозяина, она основана на общих промышленных стандартах и позволяет разработчикам, конкурирующим между собой, развивать ее составляющие, увеличивая тем самым функциональные возможности системы. В авиации данный подход заключается в применении интегрированной модульной авиационной радиоэлектроники (IMA) и состоит в том, что новые функциональные возможности таких систем обеспечиваются их обычным перепрограммированием.
Пока трудно представить, чтобы разные вертолетные фирмы согласились на использование систем с открытым кодом, тем более в отношении военных заказов. Но для бизнес-авиации это может стать необходимостью. Что касается принципа перепрограммирования и единой архитектуры, то здесь никаких возражений вроде бы нет. Но представьте себе здоровую реакцию российских промышленных модераторов, когда придется вкладывать средства и развивать то, что не сможет принадлежать конкретному ОАО, – имеются в виду работы над приложениями программного продукта с открытой архитектурой.
Но рыночные перспективы такого подхода – это удовлетворение индивидуальных потребностей авиационных операторов при гораздо более низких издержках производства, чем обычно.
Использование модульности авиационных интегрированных систем управления уже позволило ведущим изготовителям авионики стандартизировать свои продукты для каждого отдельного типа летательного аппарата. Благодаря упрощению модернизации и минимизации числа «разнокалиберных» блоков на борту достигается желаемое сокращение эксплуатационных расходов.
Новое поколение сетей передачи данных, специально разработанная для Airbus А380 система связи между бортовыми компьютерами, датчиками, приводами в режиме реального времени (AFDX) подтвердили на практике эффективность интегрированных авиационных систем управления. Теперь протокол AFDX используется на новых самолетах – американском Boeing 787 Dreamliner и российском SSJ100.
Пока российские практики скептически оценивают надежность таких систем применительно к вертолетам, памятую об отказах более простого бортового электронного оборудования.
«Системы с единым цифровым управлением можно было бы считать удачным решением, если бы можно было на 100% гарантировать мирное небо без средств электромагнитного поражения и отсутствие атмосферного электричества», – говорит Валерий Карпов, бывший военный пилот, летчик-снайпер.
Однако российские разработчики медленно, но верно двигаются в том же направлении. По словам руководителя отдела разработки БРЭО компании «Транзас» Дмитрия Дрягина, «в России существует комплекс вычислительной техники и программного обеспечения к нему, в определенной степени совмещающий ряд функций бортового оборудования, в том числе и навигационного. Он с успехом применяется на новейшем ближнемагистральном лайнере Ан-148, который стал рекордсменом по экономичности в своем классе. Собственно, в этом продукте заложена часть философии открытой архитектуры».
Аналогичный подход был выбран для обеспечения развития вертолетов следующих поколений такими компаниями, как Garmin, Sagem, Honeywell, Elbit, Rockwell Collins и Thales. Последняя разработала объединенный вертолетный набор TopDeck, он был выбран компанией Sikorsky для оборудования вертолета S-76D. На четыре масштабируемых дисплея в кабине выводится все, что касается управления полетом: данные автопилота, состояние систем управления, двигателей, датчиков и др.
Однако следует представить и преимущества. Открытая архитектура TopDeck позволила разработчикам из Sikorsky сократить связь между аппаратными средствами и программным обеспечением, а также снизить вес ЛА и расход топлива. Таким образом, увеличивается весовая отдача вертолета. Для пилота это также большое благо: там, где раньше было необходимо управлять сложными в понимании интерфейсами, теперь можно положиться на объединенную систему. Благодаря независимости аппаратных средств и программного обеспечения используется больше функций в авиационном наборе, исключая переделку пульта управления. В TopDeck реализована концепция виртуальных пультов. Интуитивное движение курсором, очень похожим на компьютерную мышь, дает возможность пилоту получать доступ к любой функции, а также осуществлять контроль любой системы – летчик должен лишь выбирать демонстрируемые системой варианты.
Но самое главное достижение – коммерческое. Теперь нет никакого определенного графика для проведения дополнительных модернизаций программного обеспечения. Все основано на требованиях рынка. Время, необходимое для обеспечения вертолету дополнительных функций, может меняться в зависимости от глубины модификации в электронной системе, однако оно несопоставимо короче аппаратной переделки.
Понимание пилотом работы системы ускорилось из-за мультимедийного интерфейса, поэтому и на обучение работы с архитектурой TopDeck пилоты также тратят меньше времени, чем при модернизации оборудования.
По пути внедрения IMA пошла и компания Eurocopter. Но установка обновлений программного обеспечения на такой вертолет, как EC 225, требует большого количества данных. В этой связи Eurocopter разработала новый процесс, который включает в себя проверки конфигурации на соответствие JAR-145, снижая риск ошибки оператора. Предусмотрены два типа обновления программного обеспечения: исправление ошибок в системе и выполнение дополнительных функций.
В материалах компании говорится, что «пакет, основанный на принципе независимости программного обеспечения и аппаратных средств, может конфигурироваться практически для любого вертолета исходя из требований к нему». Любые перспективные изменения функций вертолета без его специальной модернизации могут быть достигнуты с помощью загружаемого в аппаратные средства программного обеспечения.
Принцип общей архитектуры авионики используется и в оборудовании от Rockwell Collins, установленном на ряде американских армейских вертолетов, а также на вертолетах береговой охраны США MH-60T.
Компания Honeywell пошла аналогичным путем, развивая принцип открытой архитектуры в семье авиационных приборов Primus Epic. В октябре 2009 года компания объявила, что эти продукты уже имеют свыше четырех миллионов часов наработки на 17 типах самолетов и вертолетов.
Сердце архитектуры Primus Epic – центральная плата, соединяющая различные модули системы управления.
Honeywell утверждает, что такая архитектура обеспечивает «беспрецедентную степень интеграции и масштабируемости системы», данные, полученные любым ее блоком, становятся общедоступными. Это устраняет многие проблемы беспрепятственного прохождения данных по сети и делает ее «бесшовной».
Продукт является стандартным для среднего многоцелевого вертолета AW139, а также для модернизации кабины пилотов Ми-8/17. КБ им. М.Л. Миля уже сертифицировало кабину под западную систему.
Теперь фирма Honeywell объединилась с компанией Sagem Avionics, чтобы предлагать комплекс обновлений для вертолетных кабин. Они будут основаны на комплексной системе кабинных дисплеев Sagem (ICDS) и оказывать в качестве опций широкий спектр услуг от Honeywell в области связи, навигации, наблюдений.
В заявлении о соглашении с Honeywell в 2009 году об объединении в команду компания Sagem Avionics подчеркнула, что открытая архитектура ICDS позволила интегрировать множество вертолетных компонентов, сделанных обеими компаниями.
Россия пока не слишком близко находится к решению этого вопроса. Тем не менее разработки по этой тематике ведутся, однако то оборудование, которое поставляется на «борт», пока нельзя в полном смысле назвать модульным.
«Фактически пока российские комплексы авионики – это разрозненные элементы разных систем. Если говорить о перспективе, то где-то в будущем, конечно, такую единую архитектуру можно представить в качестве красивого решения. На сегодня это пока не очень востребовано, притом что для таких решений у нас есть два вычислителя, на их базе можно запускать приложения, которые предлагает реализовать ГосНИИ ГА. Существует и прототип операционной системы реального времени, эту систему мы готовим для внедрения на своих устройствах. В ее основе – известная система с серьезно доработанным ядром. Но если быть не предвзятым, то в основном все зависит от вертолетного рынка – будет спрос, будет и внедренная технология», – заключает Дмитрий Дрягин.
