Система диагностирования вооружения и военной техники за рубежом (2022)
В. Ковалёв
Руководство вооруженных сил (ВС) зарубежных государств заинтересовано в разработке и совершенствовании материально-технического обеспечения войск (сил), обращая особое внимание на боеготовность вооружения и военной техники (ВВТ). Важнейшим аспектом последней является диагностическое обеспечение, то есть совокупность принципов, методов и средств контроля технического состояния машин и их частей.
В зарубежной печати последних лет неоднократно упоминается о решении актуальнейшей научно-практической задачи технического обслуживания и ремонта ВВТ по техническому состоянию, основанной на комплексной системе их диагностирования. В связи с этим существенный интерес представляет изучение организационных, научных и технических мероприятий по созданию системы диагностирования (СД) ВВТ за рубежом.
Проблема надежности сложных образцов ВВТ впервые появилась в ходе Второй мировой войны. Поэтому в послевоенные годы по заданию руководства ВС США начали обрабатываться статистические данные о надежности изделий в интересах сокращения суммарных затрат на поддержание требуемой готовности и стоимости жизненного цикла вооружений.
Для достижения этой цели стали внедряться научные методы – математические модели надежности (безотказности и ремонтопригодности) вооружений и военной техники, а также системы технического обслуживания и ремонта (ТОИР).
В 1960 году на основе обобщения теории и практики надежности ВВТ появился военный стандарт США MIL-STD-470 «Требования к программе обеспечения ремонтопригодности систем и отдельных устройств», установивший требования к системе диагностирования как важнейшей части их ремонтопригодности. Впоследствии этот военный стандарт неоднократно совершенствовался, приводился в соответствии с другими нормативными документами и переиздавался в 1983 и 1989 годах.
В стандарте четко обозначены три типа задач системы диагностирования ВВТ – контроль работоспособности, поиск неисправностей и прогнозирование технического состояния, три варианта контроля – встроенный непрерывный автоматический контроль, периодический по программе или по требованию, а также виды систем диагностирования: по месту – встроенная (в изделие) или внешняя, по типу – автоматическая (свыше 90–95 проц. работ), полуавтоматическая (автоматизированная) и ручная с применением контрольно-измерительных приборов и схем (менее 10 проц. работ).
Задачи системы диагностирования по ремонту ВВТ было предложено разделить на местные (войсковая), полевые (в мастерских) и базовые (заводская).
Стремление сократить затраты на восстановление сложных изделий привело руководство ВС к необходимости использования эксплуатационной документации с алгоритмами диагностирования, где отражены последовательность проверок и их конечный результаты по типу «да-нет». Такая документация в виде инструкции по техническому обслуживанию и войсковому ремонту БМП М2 «Брэдли» появилась в армии США в 1970-е годы, а затем стала дополняться и заменяться современными электронными средствами.
По мнению руководства армии ФРГ, система технического диагностирования вооружений ХХI века должна выполнять следующие функции:
– достоверная оценка технического состояния объектов ВВТ;
– прогнозирование предотказного состояния составных частей объектов для планирования и своевременного проведения необходимых операций ТОИР;
– создание защищенной базы данных о техническом состоянии ВВТ подразделений;
– снижение требований к квалификации специалистов;
– сокращение численности личного состава ремонтно-восстановительных органов.
Разработка системы диагностирования ВВТ в зарубежных странах сопровождалась решением сложных организационных, оптимизационных и научно-технических задач. Организационные задачи заключались в создании межведомственных служб, а также взаимосвязанных международных, региональных и военных стандартов.
Например, в ВС США был провозглашен принцип «сначала диагностика, потом ремонт», поэтому для развития и совершенствования диагностики ВВТ в Пентагоне создано управление автоматических средств диагностирования (АСД) для координации и унификации разработок с управлениями министерства обороны и внешними организациями – НАСА и федеральным авиационным управлением.
Основные задачи этого органа: минимизация затрат на АСД при сокращении расходов на техническое обслуживание и ремонт ВВТ; программная и аппаратная совместимость при разработке систем диагностирования; повышение достоверности диагностирования.
Международными стандартами были определены общая терминология, единые методики диагностирования, унифицированные статистические и диагностические средства. К этим стандартам относятся рекомендации и требования Международной организации по стандартизации ISO (International Organization for Standardization), Международного союза электросвязи, Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission – IEC) и других ведомств, которые сотрудничают с национальными комиссиями различных стран. Комиссией IEC, например, разработан комплект стандартов, одним из которых установлены требования к контролепригодности (пригодности к диагностированию) сложных изделий.
Встраиванием АСД в интегрированную логистическую систему, а также глобальную систему управления тылом занимаются международные и национальные организации. Например, Европейская ассоциация аэрокосмической и оборонной техники (AeroSpace and Defense Industries Associations of Europe) создала регламент по разработке, сопровождению и передаче эксплуатационной документации в электронной и бумажной формах при решении задач интегрированной логистической поддержки жизненного цикла изделий.
Основу этого регламента составляет представление электронной документации в виде набора модулей данных в доступном для пользователей формате.
 |
| Портативный прибор внешнего автоматического средства диагностики (США) |
 |
| Мобильная система диагностирования ВВТ сухопутных войск США |
 |
| Система диагностирования кораблей ВМС |
Ориентируясь на международные стандарты и требования войск (сил), руководство НАТО и вооруженных сил ведущих зарубежных стран в последние десятилетия разработали серию военных стандартов и руководств по разрешению организационно-технических вопросов унифицированной системы диагностирования ВВТ.
В частности, в руководствах сухопутных войск серии AR 750 широко применяется анкетирование командного состава и технических специалистов с требованием предоставления информации по техническому облику АСД:
– деление на встроенные в образец (APATS) и внешние (OPATS) системы диагностирования;
– рациональное сочетание функционального диагностирования, при котором объект выполняет рабочие функции и тестового диагностирования посредством подачи эталонных сигналов на объект;
– определение глубины диагностирования, то есть деление объекта диагностирования на более мелкие части, требующие контроля состояния (как оказалось, стремление увеличить глубину диагностирования может снизить надежность и повысить стоимость системы);
– сочетание диагностического оборудования общего назначения и специализированного оборудования;
– рациональное сочетание задач диагностирования и прогнозирования;
– возможность ложного диагностирования и прогнозирования технического состояния по изменению физических параметров (электрического тока, давления, износа, теплового и частотного спектра и т. д.) и параметров надежности ВВТ;
– унификация системы диагностирования для различных ведомств и видов ВС;
– минимальное влияние СД на объекты диагностирования.
В ВС США автоматические средства диагностирования используются около 40 лет для мониторинга работоспособности и поиска неисправностей ВВТ (боевых платформ), и теперь известны результаты такой работы.
Первое поколение встроенных (бортовых) АСД зарубежных ВВТ 80-х годов прошлого века представляло собой диагностические системы с невысокой достоверностью. В начале XXI века появилось поколение встроенных АСД как часть программы МО США, объединяющей бортовую и внешнюю портативную аппаратуру в виде ноутбука для диагностики и ремонта ВВТ с использованием электронных технических руководств.
Высокая надежность и широкие возможности привели к увеличению потребительского спроса на такие системы.
К 2006 году, например, армия США имела 40 тыс. АСД на базе измерительно-управляющей системы (ИУС) версии 2 для 50 систем вооружения, в том числе для тактических колесных машин.
Первая эффективная встроенная автоматических средств диагностирования появилась на французском танке «Леклерк» в конце ХХ века как часть ИУС с бортовым компьютером, связанным с основными системами контроля и прогнозирования технического состояния агрегатов машины. Информация экипажу танка выводится на цветные дисплеи и дублируется речевым информатором.
Одно из новшеств – лазерная система контроля деформации ствола танковой пушки, позволяющая корректировать данные для стрельбы и прогнозировать ресурс ствола.
В соответствии с требованиями командования ВС США к программной и аппаратной совместимости ИУС с глобальной системой управления тылом в 2011 году появилась третья версия АСД ВВТ, которая успешно используется в жестких полевых условиях и на всех уровнях технического обслуживания для диагностики и ремонта сложных систем электроники в ракетных, авиационных, морских и автобронетанковых системах вооружения.
Последняя, четвертая версия АСД рассматривается как источник данных о состоянии ВВТ по программе СВМ+, предполагающей переход на обслуживание и ремонт ВВТ по техническому состоянию.
Наиболее совершенную АСД в составе автоматической информационной системы сопровождения эксплуатации (ALIS) имеет истребитель F-35. Основная ее задача заключается в максимальном увеличении промежутка между техническими обслуживаниями и переходом к обслуживанию самолета по состоянию.
Для этого система ALIS проводит мониторинг работоспособности бортовых систем, анализирует их техническое состояние, предсказывает возможные отказы и их последствия, выдает инструкции пилоту и наземным специалистам по их устранению, позволяет планировать техническое обслуживание самолета и заранее заменять критические узлы. Подобный подход к надежности и живучести ВВТ имеет место во многих нормативных документах ВС США и других ведущих зарубежных стран как «правило 6 сигм», что понимается как вероятность критического отказа не более 0,3 проц.
Первая внешняя система автоматических средств диагностирования ВС США появилась для испытаний электрических систем ВВТ в кузове-фургоне 5-т грузового автомобиля. Войсковые специалисты армии США продолжают ее использовать для диагностирования систем танков M1A1 «Абрамс», боевой машины пехоты M2 «Брэдли» и платформ на их базе.
В настоящее время в армии США эксплуатируется мобильная внешняя интегрированная АСД IFTE (Integrated Family of Test Equipment) нового поколения NGATS разработки компании «Боинг».
Система NGATS состоит из портативных приборов MSD-V3 или MSD-V4 и мобильного оборудования для проверки технического состояния и устранения неисправностей почти 60 наземных и воздушных образцов ВВТ. Прибор массой 6 кг имеет габариты 28 х 25 х 10 см, снабжен двумя аккумуляторными батареями и электромонтажным комплектом для подсоединения к объектам диагностирования. АСД размещена в двух кузовах-фургонах, установленных на грузовиках с мультилифтом, и имеет электрический генератор мощностью 60 КВт (на отдельном прицепе).
Оборудование состоит из АСД для радиоэлектронных (BSTV-V3) и оптико-электронных (EOTF) изделий, а также ЗИП для их обслуживания и полевого ремонта. В рекламе этой контрольно-проверочной машины отмечено, что заводское и специально разработанное оборудование позволяет производить проверку, обслуживание и несложный ремонт существующих и перспективных приборов и систем ВВТ СВ, в том числе всех модификаций танка «Абрамс», БМП «Брэдли», самоходных гаубиц «Паладин», ЗРК «Авенджер» и летательных аппаратов армейской авиации. Особый интерес представляет оборудование для диагностики оптико-электронных компонентов интегральной фотоники, которые, по данным зарубежной печати, все больше используются в системах ВВТ.
Системы диагностирования современных кораблей ВМС выполняют функцию мониторинга всережимных и комбинированных корабельных энергетических установок, объединенных систем разведки, связи, РЭБ, комплексов управления движением, оружием и живучестью. При этом суда длительное время находятся вне досягаемости специалистов и береговых средств контроля, в связи с чем, диагностирование осуществляется на ходу, то есть при качке и вибрации оборудования, что определяет повышенные требования к надежности и живучести средств.
Например, диагностирование ядерной энергоустановки атомных подводных лодок составляют: операции по обнаружению отложений на теплопередающих поверхностях парогенератора, попадания пара или газа в активную зону, вычисление нейтронно-физических и теплотехнических параметров активной зоны, контроль герметичности реакторных систем и вибрационных нагрузок, а также мониторинг других параметров различными физическими, химическими и статистическими методами с анализом данных и прогнозированием.
Система диагностирования современных кораблей ВМС состоит из встроенных средств диагностирования (СРд) судовых и носимых систем – бортовых комплектов переносных и стационарных СрД, объединенных спутниковой системой обмена данных с береговой базовой СД.
Насыщение кораблей новыми сложными системами, в том числе лазерными и робототехническими, а также строительство в США, Великобритании, Германии и других странах полностью электрифицированных кораблей с электроприводами механизмов значительно увеличило базу данных и усложнило обработку диагностической информации. Однако интенсивное развитие технологий искусственного интеллекта позволяет решить задачи технического диагностирования и прогнозирования, используя машинное обучение, компьютерное зрение и анализ больших данных.
Для диагностирования кораблей ВМС в ведущих зарубежных странах все больше применяется облачная обработка информации, анализ больших объемов данных на основе искусственного интеллекта и нейронных сетей. Облачные вычисления обеспечиваются спутниковой системой обмена данными между кораблями и базовой системой диагностирования.
Искусственные нейронные сети, которые вначале использовались для контроля состояния двигателей на судах военно-морских перевозок ВМС США с небольшим количеством персонала, накапливают информацию о неисправностях и диагностике кораблей, самообучаются и позволяют проводить мониторинг состояния и прогнозирования систем путем распознавания и классификации образов. Разработка и испытания в США, Китае и других странах безэкипажных кораблей большой автономности увеличивают актуальность их диагностирования.
В ВС Германии диагностирование ВВТ в системе интегрированной логистической поддержки жизненного цикла возложено на фирмы ESG (Elektroniksystemund Logistik GmbH) и «Рейнметалл дефенс», которые широко используют опыт создания встроенных СД для автомобилестроения. Параметры технического состояния техники и вооружений во время движения непрерывно контролируются и накапливаются, расшифровываются стандартными интерфейсами и служат для повышения безотказности, оптимизации сроков проведения и сокращения времени технического обслуживания и ремонта ВВТ. Информация передается в центральный банк данных, откуда рассылаются задания технического обслуживания и ремонта ВВТ и обеспечению ремонтно-восстановительных органов запасными частями.
Использование автоматических средств диагностирования на основе искусственного интеллекта реализовано, например, на американских тактических истребителях F-35 «Лайтнинг-2». Министерство обороны США заключило контракт с компанией «Аптейк текнолоджиз» на оборудование БМП M2A3 «Брэдли» АСД с использованием технологии искусственного интеллекта. Ожидается, что данный проект будет реализован в других наземных образцах ВВТ, что позволит сократить расходы на проведение технических осмотров боевых машин и эффективнее применять заложенный в технике ресурс.
Зарубежное военное обозрение. - 2022. - №7. - С. 36-40