Полвека в авиации. Записки академика

Федосов Евгений Александрович

В конце концов мы пришли к выводу, что самым верным решением проблемы будет просто изготовление обтекателя наиболее совершенной формы из материала с наименьшим преломлением, а также уменьшая нагрузку на крыло, увеличивая площадь крыла. Но для этого нам понадобился — ни много ни мало — год упорнейшей работы.

Надо сказать, что при самонаведении на цель истребителя наблюдались те же раскачивания, с которыми столкнулись и мы, но протекали они менее динамично, поскольку масса самолета намного больше маленькой ракеты, и с ними легко справлялись. Нам же пришлось поломать голову…

По-своему решили аналогичную проблему «зенитчики». В это же время в КБ-1 создавалась первая самонаводящаяся зенитная ракета системы С-200 (та самая, которой был сбит наш самолет Ту-154М украинскими ПВО в 2001 году). Характерной особенностью работы «оборонки» середины 50-х годов, да и позже, было то,

что «зенитчики», которые тоже боролись с синхронной ошибкой, работали всего в паре километров от НИИ-2, но из-за режима секретности никакого обмена информацией между нами не было. И они пошли по другому пути — создавали матрицу ошибок на каждый конкретный обтекатель, а в полете специальный вычислительный блок в автопилоте компенсировал эту ошибку. Решение, конечно, «лобовое», громоздкое, но поскольку габариты зенитной ракеты вполне позволяли разместить вычислитель, то, видимо, в КБ-1 и не стали искать более простых путей. Мы же такими роскошными габаритами не располагали. Но примечательно, что позже и «зенитчики» использовали найденные нами решения, поскольку они наиболее рациональны в инженерном и технологическом плане.

В общем, с этими синхронными ошибками повозиться пришлось. Кстати, они возникали не только от обтекателя, но и от ошибок гиростабилизатора. В нашем институте этой проблемой занимался Авенир Константинович Неусыпин, мой однокашник по МВТУ, — только гироскопист по специальности, — который вскрыл эти ошибки и нашел способ избавления от них.

Еще одна проблема, которая очень остро встала перед нами при создании К-8, - это борьба с флюктуационной ошибкой. Когда цель облучается радиолокатором, то различные ее участки по-разному отражают эти сигналы. Так возникает флюктуация. Она зависит, от множества факторов: способа «подсветки» самолета, его поведения в полете, особенностей прохождения радиосигнала в воздушной среде и т. д. В итоге помимо регулярного отраженного сигнала, который используется для наведения ракеты на цель, возникает случайная составляющая. Она попадает на вход автопилота вместе с полезным сигналом и вызывает случайную ошибку наведения. Ее приходится учитывать при выборе боевой части, других компонентов ракеты. Методы борьбы с этими ошибками известны — фильтрация сигнала. Но всякая фильтрация неизбежно ведет к ухудшению динамики ракеты, то есть снижает скорость ее реакции на перемещение цели. Мощные фильтры могут «задушить» случайную составляющую, но ракета становится «вялой», инертной, и, естественно, возрастает вероятность динамических ошибок. Поэтому нам надо было найти компромисс между величиной фильтрации и конечным пролетом. Это и по сей день единственный способ уберечь ракету класса «воздух — воздух» от случайной ошибки, но тогда мы делали к нему лишь первые шаги, пытаясь отфильтровать сигнал.

Однако, чтобы двигаться в этом направлении, нам надо было изучить параметры флюктуации. Для этого пришлось ставить очень сложный летный эксперимент, когда в воздух одновременно поднимались три самолета: самолет-цель Ту-16, самолет-носитель Як-28 с радиолокационной станцией «Орел» главного конструктора Г. М. Кунявского и самолет-«ракета» Як-25, на котором размещалась головка самонаведения. Эти три машины надо было свести в пространстве и, управляя расстоянием между ними, фиксировать отраженный от цели флютуирующий сигнал.

Тогда я впервые столкнулся с летными испытаниями и понял, какое это дорогостоящее мероприятие, как сложно увязать между собой работу в небе трех самолетов через полетные задания, инструкции летчикам, команды с диспетчерского пункта и т. д. И все же нам удалось провести довольно большое количество экспериментов. Для записи их результатов использовались шлейфовые осциллографы. Километры фотопленки фиксировали случайный сигнал, ее требовалось проявить и определить статистические параметры флюктуации. Согласно теории случайных процессов следовало по каждой записи построить так называемую коррелляционную функцию и по ней вычислить спектральную плотность процесса, которая и служила основой для последующих расчетов: то есть, если знать эту спектральную плотность в разных условиях, то всегда можно достаточно реально смоделировать и учесть случайную составляющую отраженного от цели сигнала. Этот эксперимент мы вели весь летный период. Далее требовалось обработать экспериментальные записи и построить корреляционные функции. Мы же тогда не имели никаких приборов для обработки случайных процессов.

Но как раз в это время в НИИ-5, который работал на судостроительную промышленность, тоже изучали случайные составляющие сигналов корабельных радиолокационных станций. Там был создан механический коррелятор, на котором два оператора

прокручивали километры такой же фотопленки. С помощью рукояток, чем-то похожих на прибор управления зенитным огнем, один из них отслеживал положение записанной на пленке кривой, а движения рукояток передавались на электромеханический интегратор, который и вычислял корреляционную функцию. Этот коррелятор построил заведующий кафедрой МВТУ Л. Н. Преснухин. В настоящее время он член-корреспондент РАН. Он готовил к защите докторскую диссертацию и изучал человека как звено в системе слежения за целью. А оператор, который наблюдает за импульсом, отраженным от цели на экране локатора, как раз и фиксирует случайную флюктуационную ошибку. И вот, чтобы изучить проявление этой случайности, был спроектирован механический коррелятор, который изготовили в НИИ-5 в двух экземплярах. Один из них они оставили себе, а второй продали нам, поскольку я был хорошо знаком с автором прибора. Это позволило нам ускорить процесс обработки пленок и нахождения корреляционных функций.

Получив первые результаты, мы поняли, что имеем дело с явно нестационарным процессом (то есть у которого даже статистические, усредненные параметры меняются во времени). И никакой закономерности в формировании сигнала поймать не смогли, потому что случайны не только условия отражения — им сопутствует множество других факторов: как ракета будет подходить к цели, с какого ракурса, каким будет ее движение и т. д. В общем, изучаемый нами процесс оказался очень сложным и выявить его какие-то устойчивые характеристики и четкие зависимости невозможно. Поэтому от подобных попыток отказались, и, насколько мне известно, по сей день вся российская радиолокация так и не знает реальных закономерностей отражения радиосигнала от воздушной цели.

Забегая вперед, скажу, что в конце девяностых годов мы были в гостях в США, куда нас пригласила фирма «Хьюз». Состоялся очень откровенный разговор между нашими и их специалистами, создававшими ракеты класса «воздух — воздух». Я задал им вопрос:

— А как вы изучаете случайные ошибки и отраженные сигналы?

И к своей большой радости узнал, что и американцы не смогли справиться с этими задачами, хотя они тоже изучали прохождение сигнала через обтекатель и флюктуационные ошибки и ставили сложные и дорогие эксперименты. Но пришли к тому же, что и мы: игра не стоит свеч. Частично они флюктуационную ошибку «давили» фильтрами, а частично компенсировали ее увеличением веса боевой части, то есть сделали то же, что и мы. Конечно, если бы удалось установить закономерности отражения, можно было бы придумать и какой-то нестационарный фильтр, снизить вес боевой части, но до нуля эту ошибку все равно не доведешь.

В общем, в процессе летных испытаний К-8 задавала нам загадки неожиданные, сложные, и пришлось немало поработать, чтобы отгадать их и найти способы нейтрализации. К-8 была и первой ракетой класса «воздух — воздух», которая прошла летные испытания в летном центре ГНИКИ ВВС, так называемой Владимировке. Вместе с ней рождались первые телеметрические системы (передачи данных), системы слежения — кинотеодолиты, методы первичной и вторичной обработки телеметрической информации, то есть возникла целая наука летных испытаний, в которых наш институт, и в частности мой отдел, принимал очень активное участие. Ведущим инженером по летным испытаниям был Г. А. Кирюшин, который по несколько месяцев безвылазно сидел в степи, потому что Владимировка тогда была совершенно не похожа на нынешний Ахтубинск — город со всей присущей ему инфраструктурой. Вдоль дороги стояли простые вагончики, которые не защищали ни от жары, ни от холода, ни от пыли. В них почему-то развелось много клопов, заползала и другая степная живность… Условия были чисто фронтовые, но суровый быт уходил как-то на второй план, поскольку все мы были поглощены этими летными экспериментами и делали Историю — создавали первые ракетные системы.

В конце концов К-8 была принята на вооружение, да к тому же она породила целое семейство ракет Бисновата, которые в последующем создавались для других самолетов. К-8 — это наименование опытного изделия, когда же она пошла в серию, ее переименовали в Р-8. Потом на ее базе построили Р-80, которая от своего прообраза отличалась только большими размерами и была неким геометрическим подобием Р-8. Р-80 сделали для самолета Ту-128.

Дело в том, что в области перехвата для истребителей среди военных специалистов существовало две тенденции. Первая заключалась в создании барражирующего дальнего перехватчика, своего рода летающей зенитной батареи. Вторая основывалась на удлинении «поражающей руки» перехватчика, уходящего на «охоту» с участием наземной системы наведения. Истребитель становился как бы элементом мощной системы ПВО.