Роль АСУ в обеспечении безопасности АКП

Безопасность полетов авиационного комплекса перехвата в первую очередь зависит от уровня подготовки летного состава и надежности авиационной техники. Однако безопасность полета истребителей в значительной степени определяется и качеством работы АСУ. На АСУ может быть возложено решение следующих задач безопасности полетов АКП:
• обеспечение и контроль достаточности запаса топлива для выполнения перехвата и возвращения на аэродром посадки (в случае реализации решения задачи наведения истребителя при полуавтономных действиях эта функция может быть осуществлена на борту;
• контроль за состоянием аэродромов и обеспечение смены аэродрома посадки при закрытии ранее назначенного;
• обеспечение безопасного взаимодействия АКП с ЗРК;
• оперативное выявление истребителей, терпящих бедствие, и организация помощи их экипажам;
• выявление и предотвращение выхода истребителей из поля команд;
• предотвращение попадания истребителей в опасные или запретные для полетов области;
• выявление и предотвращение опасных по возможности столкновения сближений истребителя с другими воздушными объектами;
• выявление целей, могущих обстрелять истребители;
• четкая организация передачи ответственности за обеспечение безопасности полета АКП от одного командного пункта (пункта наведения) другому.
Выше было показано, что решение первой и наиболее сложной задачи органически входит в алгоритмы назначения и реализации воздействий. Для обеспечения безопасности истребителей их взаимодействие с ЗРК малого радиуса действия целесообразно организовывать на основе разделения зон ответственности. При этом желательно не допускать пролета истребителей через зоны ответственности ЗРК, что, однако, не всегда возможно. Поэтому в случаях, когда это имеет место, командный пункт ЗРК должен располагать информацией о трассах полета АКП. Взаимодействие с ЗРК большого, а в ряде случаев и среднего радиуса действия не может быть организовано по принципу разделения зон ответственности. При этом особенно желательным является наличие на ЗРК автономной системы предотвращения поражения своих самолетов, а также совмещение пункта наведения с КП группировки ЗРК для обеспечения управления с одного пункта истребителями и ракетами, действующими в одной зоне. При решении остальных из перечисленных задач наиболее сложным является выявление возможности столкновений и обстрела АКП самолетами противника. Однако прежде чем переходить к их рассмотрению, следует подчеркнуть, что в основе обеспечения АСУ безопасности полетов АКП лежит необходимость непрерывного получения информации о координатах и параметрах движения АКП и их состоянии, а также возможность непрерывного управления их действиями. Решение этих сложных, особенно в условиях радиопротиводействия противника, задач достигается путем использования РЛС, работающих в различных диапазонах частот и многократного (на средних и больших высотах) перекрытия зон видимости РЛС. Для АКП наиболее действенным средством повышения качества их проводки радиолокационными пунктами является использование мощных систем передачи команд, выдающих и принимающих информацию (в том числе и индивидуальный номер истребителя) в узком луче и определяющих текущие координаты АКП, или системы активного запроса-ответа, обеспечивающей прием от своих самолетов не отраженного, а активного сигнала, значительно более мощного и несущего информацию о государственной принадлежности самолета, его индивидуальном номере и др. Качество сопровождения АКП может быть повышено и благодаря тому, что их маневры выполняются в соответствии с командами, вырабатываемыми АСУ. Для этого необходимо, чтобы по крайней мере в процессе выполнения АКП разворотов расчетные значения их координат с КП (ПН) выдавались на радиолокационные узлы.

Этапы и принципы решения задачи группового целераспределения

Этапы решения задачи. Критерий качества
Прошедшие войны свидетельствуют о том, что авиационные средства, как нападения, так и защиты, применяются в основном группами. Для средств нападения это обусловлено повышением эффективности массированных ударов, а также активного (огневого) и пассивного (помехи) противодействия средствам ПВО. Естественно, что групповое применение средств воздушного нападения требует обеспечения групповых действий АКП, поскольку лишь в этом случае может быть обеспечена массированность воздействий на одном-двух рубежах, что особенно важно в ситуациях, когда диапазон рубежей возможных воздействий ограничен. Большая сложность задачи группового целераспределения обусловлена следующими причинами. Во-первых, ей должно обязательно предшествовать решение задачи тактического группирования целей. Причем размеры формируемых групп, особенно при группировании строев типа "колонна", должны учитывать и возможности БРЛС. Во-вторых, необходимость обеспечения массированности, т. е. одновременности воздействия по цели с разных сторон несколькими АКП (группами), находящимися в различных каналах управления, требует на этапе ЦР назначения на цель истребителей таких каналов, для которых время ее перехвата отличается не слишком сильно. В обратном случае выигрыш в эффективности атаки из-за массированности воздействия будет снижаться ввиду неполного использования возможностей истребителей по рубежам перехвата. В-третьих, низкая точность определения количественного и качественного состава групповых целей и возможность назначения по ним АКП разных типов, а также вхождения в одну группу истребителей разного типа дополнительно усложняет решение. Эти обстоятельства приводят к практической невозможности решения задачи целераспределения классическими методами и требуют разработки эвристического метода, первым шагом которого является декомпозиция задачи.
Этапы целераспределения
Для этого весь процесс ЦР следует разделить на решение нескольких относительно независимых задач, выполняемых для каждого назначения последовательно. Такими задачами (этапами) являются:
• упредительный подъем АКП и ввод их в каналы управления; цель этого этапа - поддержание заданного соотношения сил между АКП, поднятыми в воздух, и обнаруженными целями;
• глобальное (ресурсное) ЦР, задачей которого является рациональное распределение поднятых АКП по целям;
• локальное (бортовое) ЦР - распределение самолетов, входящих в групповую цель между атакующими ее истребителями, а для каждого из них -рациональное определение типов используемых ракет и их распределение по назначенным для атаки самолетам противника.
Введение этапа упредительного подъема АКП позволяет, несмотря на низкую точность информации о вновь появившихся целях, поддерживать в процессе боевых действий возможное по соотношению сил противоборствующих сторон количество истребителей в нулевой готовности (т.е. находящихся в воздухе). Поскольку поднятые, но еще не назначенные истребители направляются навстречу основной массе целей, задержка в их назначении на конкретные цели не приводит к сколько-нибудь существенным потерям в рубежах их перехвата, но за счет увеличения наблюдательного времени позволяет перед назначениями уточнить характеристики целей и, следовательно, повысить качество целераспределения. Глобальное ЦР выполняется в одном из двух режимов: дальнего или ближнего распределения. Если относительно близко от АКП данного канала управления появляются цели, могущие их атаковать или сами являющиеся объектами, выгодными для атаки истребителями, то их назначение или перенацеливание осуществляется по логике ближнего ЦР. Если же таковых целей нет, то реализуется режим дальнего ЦР. Введение двух режимов решения задачи обусловлено возможностью использования при ближнем целераспределении упрощенной логики расчета, поскольку цели, находящиеся в стробе угрозы по отношению к данному АКП (или группе), уже проранжированы по степени их опасности и выгодности для атаки истребителями. Этапу ЦР АКП предшествует этап распределения целей между командными пунктами, управляющими действиями АКП и ЗРК, реализуемый старшим КП. Этот КП может обеспечивать выдачу указанным частям либо конкретных целей для организации по ним воздействий, либо всех целей, но с признаками уже назначенных по ним воздействий средствами других частей. Ниже будет рассмотрен последний случай.
Упредительный подъем истребителей
Фактическое количество самолетов противника, которые будут участвовать в налете, заранее не известно. Поэтому основные силы истребителей назначать на цели первого эшелона налета нерационально - за ним может последовать новый эшелон (или эшелоны). Разумнее ориентироваться на оцениваемые по разведданным максимальные для данной операции возможности противника. Достоверность определения текущего количества самолетов противника низкая (в основном из-за наличия ложных трасс и ошибок в определении численного состава целей. Если в отражении налета участвуют средства нескольких частей, то задание коэффициентов и самого опорного значения соотношения сил для каждого КП иап следует возложить на старший командный пункт. При этом на начальном этапе операции значение коэффициента ?и следует задавать большим, чем на ее последующих этапах. Это обеспечит в начале операции уничтожение целей преимущественно истребителями, т. е. на дальних рубежах, а полное использование возможностей ЗРК на более близких рубежах на последующих этапах отражения налета произойдет лишь в случаях, когда противник использует все свои средства или разведданные о них окажутся заниженными. Следует подчеркнуть, что весьма важная задача рационального расходования средств подчиненных частей в процессе отражения налета в условиях недостоверных данных о возможностях противника и степени их использования в данной операции является типично интеллектуальной задачей, и ее решение, по крайней мере в настоящее время и в ближайшем будущем, может обеспечить лишь боевой расчет старшего КП.
Глобальное целераспределение
Дальнее ЦР выполняется периодически и начинается с ранжирования сгруппированных целей в порядке убывания их коэффициентов приоритета обслуживания и приведения численных составов целей к опорному типу (для АКП эта операция выполняется на этапе их упредительного подъема и ввода в каналы управления). Затем отбираются каналы со свободными АКП, т. е. принятыми на управление и имеющими боекомплект, но еще не назначенными на цели или по каким-либо причинам освобожденными от выполнения воздействий. Для данного цикла дальнего ЦР отбираются старшие по коэффициенту приоритета обслуживания сгруппированные цели в количестве. Отобранные каналы управления и цели заносятся в соответствующие списки, и для каждого канала по всем этим целям заказывается решение штурманской задачи, в результате которого определяются возможность воздействия и минимальное время перехвата. Если для части каналов оказывается невозможным перехват ни одной из отобранных целей, то они из матрицы дальнего ЦР на данном цикле исключаются. Если это повторяется и в следующем цикле ЦР, то эти каналы назначаются по логике поиска лучшей цели. Затем из списка целей исключаются те из них, которые в данном цикле ЦР не могут быть обслужены АКП ни одного из отобранных каналов, списки целей и каналов управления для данного ЦР корректируются и составляется матрица дальнего целераспределения. Ее решение целесообразно осуществлять эвристическим ресурсно-последовательным методом. Ближнее ЦР. По каждому каналу отбираются цели (если таковые существуют), которые имеют значение времени меньше некоторого положительного и больше некоторого отрицательного порогового значения. Поскольку при ближнем ЦР время перехвата цели особого значения не имеет, так как близок момент пуска истребителем по ней ракет и поэтому координированная атака ее истребителями нескольких каналов нерациональна, качество ближнего ЦР определяется только степенью обслуженности опасной для АКП данного канала цели. Если эти истребители свободны или наводятся на другую цель, а на угрожающую цель ранее не назначено воздействие, на этапе, близком к атаке, осуществляется назначение воздействия или перенацеливание АКП данного канала на угрожающую цель. Если же угрожающая цель особой опасности для данного наряда АКП не представляет и принятие решения о целесообразности действий по ней части АКП наряда осуществляет его командир, используя информацию об угрожающей цели, переданной ему в составе тактической обстановки. При этом ранее представленная наряду истребителей задача не отменяется. В случаях, когда отобранная для данного канала управления цель опасности для АКП не представляет (цель "уходит" от истребителя), но является "выгодной" для атаки как по взаимному положению, так и по численному составу, а задача наряду еще не поставлена, осуществляется его назначение на данную цель или перенацеливание группы истребителей на нее, если коэффициент приоритета обслуживания ранее назначенной наряду цели меньше, чем у данной цели. Программу ближнего целераспределения следует подключать сразу после выявления угрожающих целей, которое осуществляется с некоторым темпом, соизмеримым с размерами строба угрозы. Кроме того, решение задачи ближнего ЦР должно предшествовать каждому включению программ дальнего ЦР, осуществляемому менее часто.

Координированное наведение на групповую цель нескольких АКП

Постановка задачи
Одновременность выполнения атак по маневрирующей цели может быть обеспечена двумя способами:
1) путем выполнения истребителями таких каналов на заключительном этапе наведения маневра (разворота или "змейки") с параметрами (радиусом или углом отворота), которые настолько увеличат время перехвата, что оно сравняется с этим временем в том канале управления, где оно максимально и без выполнения этого маневра;
2) путем введения на начальной стадии наведения этапа сбора АКП всех каналов в одну группу, после чего маневры целей уже не будут влиять на возможность выполнения массированной атаки. При этом начало наведения АКП, имеющих меньшее время перехвата, с аэродромов или из зон барражирования задерживается, а в случаях, когда в момент назначения воздействия форсаж у истребителей еще не был включен, для увеличения времени наведения целесообразно обеспечить задержку включения форсажа, поскольку это не только сможет обеспечить равенство (или уменьшение дисбаланса) времени перехвата в разных каналах управления, но и уменьшит расход топлива.
Первый способ прост в реализации, так как во всех каналах наведение на большей части траектории может осуществляться методом "перехват". Однако выполнение истребителями непосредственно перед выходом в атаку разворотов на 360° или интенсивных "змеек" может привести к нарушению массированное™ воздействия вплоть до срыва атаки, особенно если противник располагает информацией о действиях АКП. Второй способ требует разработки метода сбора истребителей в одну группу и за счет наличия этого этапа может по сравнению с первым способом при фактическом отсутствии маневра цели привести к некоторому, как правило незначительному, увеличению времени перехвата, но зато он создает возможность более эффективного выполнения скоординированной во времени и пространстве массированной атаки групповой цели. При этом координация в пространстве может осуществляться путем задания таких значений ракурсов атаки, которые при использовании на заключительном этапе наведения метода "маневр" для АКП двух каналов реализуют взятие цели "в клещи", а координация во времени достигается наличием этапа сбора АКП всех каналов в одну группу. Различие длины путей выхода АКП разных каналов управления в атаку легко может быть компенсировано соответствующим различием начальных положений АКП этих каналов в единой группе, обеспечивающим одинаковость времен их выхода в атаку. В основе решения как первой, так и второй задачи при перехвате целей, вероятность выполнения которыми маневров по курсу велика, лежит вероятностный подход к процессу наведения, при котором будущая траектория движения цели не является детерминированной, т. е. определяемой значением курса и скорости ее полета в данный момент, а задается некоторым законом распределения плотности вероятности углов отворота цели в каждый момент наведения. При этом вероятностный метод наведения при координированном наведении АКП нескольких каналов реализуется применительно уже не ко всему сектору З-Ц-I возможных маневров цели, как это имеет место при наведении одного АКП (группы), а только к его части - сектору ответственности АКП данного канала.
Принципы решения задачи координированного наведения
Приближенно можно полагать, что для обеспечения минимума времени перехвата маневрирующей цели при координированном наведении и постоянной плотности вероятности углов отворота цели для АКП каналов управления, имеющих зоны ответственности, курс перехвата в каждый момент времени должен быть направлен в точку встречи, соответствующую середине этой зоны, а для АКП каналов, не имеющих зоны ответственности в задаче 1, должно осуществляться обычное наведение методом "перехват"; в задаче 2 курс этих АКП может быть до некоторой степени произвольным, так как время перехвата для них все равно придется увеличивать. Такое формирование курсов наведения при решении задачи 1 будет приводить к тому, что АКП разных каналов управления, находящиеся в исходный момент недалеко друг от друга, в начале наведения будут либо слабо сближаться, либо даже расходиться. При решении задачи 2, напротив, АКП, в начале наведения находившиеся далеко друг от друга, начнут сближаться, что и требуется для их сбора в одну группу. Однако этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока вследствие сближения с целью АКП одного канала, имеющего наиболее неблагоприятные начальные условия, не станут доминирующими, т. е. имеющими максимальное время перехвата при любом маневре цели в секторе возможных ее маневров. Начиная с этого момента времени наведение АКП в данном канале управления в принципе следует выполнять вероятностным методом, а практически методом "маневр". В остальных каналах следует обеспечивать перехват цели при том же значении времени наведения, что и в доминирующем (опорном). Этого можно достичь путем задержки взлета или включения форсажа или (и) посредством увеличения длины траектории наведения, достигаемого тем или иным способом. Поскольку, как уже говорилось выше, целесообразно обеспечить не только равенство времени перехвата цели АКП всех каналов управления, но и их предварительный сбор в единую группу, с рассматриваемого момента времени целесообразно в координируемых каналах перейти на наведение методом "маневр" при заданном значении курса АКП на последней прямой, равном курсу перехвата АКП опорного канала.

Перспективные направления совершенствования методов управления боевыми действиями АКП

Обеспечение управления в условиях неполной информации
Управление боевыми действиями АКП происходит в условиях неполной и недостоверной информации о воздушной обстановке и тем более о намерениях противника. Несмотря на улучшение характеристик РЛС, обеспечение возможности наблюдения целей на фоне земной поверхности, появление новых методов обнаружения и сопровождения целей (например, метода многопозиционной локации) и возможности использования при решении рассматриваемой задачи средств радиоэлектронной разведки, в перспективе трудно ожидать повышения полноты, достоверности и качества радиолокационной информации. Объясняется это тем, что в будущем в структуре средств воздушного нападения возможно резкое возрастание роли стратегических крылатых ракет и баллистических ракет класса "воздух-поверхность". Это усложнит работу информационной подсистемы АСУ как вследствие малых размеров ракет и предельно малых высот полета стратегических крылатых ракет или высоких и переменных скоростей баллистических ракет, так и из-за большого количества ракет, которые могут одновременно находиться в радиолокационном поле системы. Следует также ожидать дальнейшего уменьшения эффективной отражающей поверхности самолетов-носителей за счет применения специальных аэродинамических форм и покрытий, поглощающих радиоволны. Кроме того, в перспективе возможно более интенсивное применение (в первую очередь самолетами-носителями ракет) помех разных видов, а также разнообразных ложных целей, ловушек и т. п. Все это сильно усложнит работу информационной подсистемы. При этом возрастет актуальность использования описанных выше методов повышения эффективности управления действиями АКП в рассматриваемых условиях. К этим методам относятся:
• широкое применение АКП для получения информации о воздушной обстановке в районах, не обеспеченных РЛ-информацией АСУ с использованием этой информации как поисково-ударными (в первую очередь при борьбе с массированными налетами стратегических крылатых ракет) и ударными группами АКП, так и наземными и воздушными АСУ;
• выявление триангуляционными и корреляционными методами областей сосредоточения помехопостановщиков с их последующим сопровождением;
• организация упредительного подъема АКП по информации оповещения о налете с решением задачи целераспределения лишь после подъема истребителей в воздух;
• обеспечение первоочередного уничтожения больших групп самолетов-носителей до пуска ими ракет с организацией массированного воздействия по ним нескольких групп АКП;
• использование вероятностных методов координированного наведения АКП на тактические группы средств воздушного нападения с организацией массированных воздействий;
• обеспечение при потере радиолокационным полем целей автоматического перенацеливания наводимых по ним АКП или продолжение решения поставленной задачи с организацией поиска потерянной цели.
Кроме этих методов, подлежащих дальнейшему совершенствованию, разрабатываются инженерные подходы к реализации математических методов решения задач управления в условиях неполной информации.
Пути повышения адаптивности методов управления к условиям их применения
Существуют три принципа автоматизированного управления боевыми действиями: программный, адаптивный и рефлексивный. Широко применяемый в настоящее время программный принцип управления основан на использовании некоторой детерминированной (в отдельных случаях - вероятностной) программы формирования команд управления. Эти программы включают большое количество параметров, численные значения которых могут быть близки к оптимальным в лучшем случае лишь в среднем по условиям данного театра военных действий или войны в целом. Правда, эти методы могут включать элементы самонастройки программ в соответствии с изменением внешних условий. Однако это регулирование производится лишь в тех случаях, когда могут быть получены соответствующие формулы, определяющие связи между изменением внешних условий и командами управления. Такие связи далеко не всегда могут быть формализованы, особенно в таких сложных условиях человеческой деятельности, как управление боевыми действиями, которое не только основывается на формализуемых положениях военной науки, но и широко использует интуицию и военное искусство. Более совершенным является адаптивный принцип управления, обеспечивающий учет конкретных особенностей работы АСУ в условиях данной части и данного района боевых действий и возможность настройки программ на изменяющиеся в ходе боя условия. В настоящее время эта настройка осуществляется боевыми расчетами соответствующих КП, задающих основные параметры (степень боеготовности, степень воздействия и т. п.) управления боем, определяющие на основании анализа обстановки рациональную степень автоматизации решения задач управления и в случаях необходимости корректирующие значения основных параметров программ управления боем (параметры зоны ответственности части, константы программ автоматического определения относительной важности целей и др.) в соответствии с замыслом командира по отражению налета. Однако для того чтобы этот замысел оказался эффективным, важно с достаточно высокой степенью достоверности спрогнозировать поведение противника в будущем. При этом оптимальное поведение противоборствующих сторон будет в весьма сильной степени зависеть от уровня информированности сторон о действиях противника. Это обусловлено тем, что методы и результаты решения задачи перехвата в условиях информированности о действиях противника лишь обороняющейся стороны (типовая ситуация ПВО) и в условиях взаимной информированности сторон, что может иметь место в прифронтовой зоне или при использовании противником самолетов типа AWACS, коренным образом различаются. В перспективе решение весьма сложной задачи противодействия противнику можно автоматизировать путем предварительного планирования за противника нескольких вариантов налета, учитывающих на основе разведданных сложившиеся условия противоборства сторон, с последующей автоматизированной оценкой на основе данных о реальном налете и о том, реализация какого из этих вариантов наиболее вероятна. Для решения этих задач, лежащих в основе рефлексивного принципа управления (т.е. отражающего возможности противника), целесообразно использовать методологию экспертных систем, методы искусственного интеллекта и математического программирования, теорию распознавания образов и принципы ситуационного управления. Продвижение вперед возможно лишь на пути использования человеко-машинных комплексов, поскольку это требует широкого привлечения экспертов (высококвалифицированных офицеров) для задания различных вариантов операций и оценки эффективности действий противоборствующих сторон, что может быть обеспечено лишь в процессе заблаговременного планирования боевых действий. Поэтому важно, чтобы моделирование обучало рациональным действиям боевые расчеты в сложных условиях боя, а также проводило обучение автоматизированных систем поведению в этих условиях. По существу, в соответствии с концепциями, изложенными в, речь идет о разработке метода совместного обучения боевого расчета и автоматики рациональному поведению в конфликтных ситуациях; метод реализуется как в режиме тренировок с активным участием лиц боевого расчета, так и (применительно к автоматике) в автоматическом режиме. Для облегчения решения этой весьма сложной задачи следует, во-первых, использовать априорную информацию о закономерностях оптимизируемого процесса управления (т.е. оптимизировать параметры ранее разработанного алгоритма управления, а не формировать в процессе обучения сам алгоритм) и, во-вторых, в максимальной степени использовать априорную информацию об условиях проведения операции, т. е. вести обучение применительно к условиям функционирования данной части (соединения).
При этом необходимо:
• разработать и реализовать в АСУ алгоритмы, обеспечивающие широкие возможности по имитации действий противоборствующих сторон с учетом реальных ограничений и характеристик как своих средств, так и средств противника;
• решить ряд сложных математических задач и на этой основе разработать и реализовать программу обучения автоматики в конфликтных ситуациях, что обеспечило бы поиск наиболее опасных для системы обороны способов, методов и режимов боевого применения средств воздушного нападения и наиболее рациональных методов противодействия этим средствам и способам;
• обеспечить возможность работы системы обучения как в автоматическом, так и в дуэльно-диалоговом (с участием боевого расчета со стороны обоих "противников") режиме для обучения и тренировки боевых расчетов, а также определения и постепенного уточнения искомых рациональных зависимостей параметров алгоритмов управления от условий боевого применения АСУ;
• гарантировать возможность документирования искомых зависимостей для контроля и их последующего использования в качестве начального приближения к искомому решению на аналогичных АСУ в других частях, действующих в сходных условиях;
• решить ряд организационных и юридических вопросов (например, как быть с документацией на программы, если для АСУ одного и того же типа, но в разных частях они оказываются неидентичными, а также и нестационарными, т. е. изменяющимися со временем и т. д.).
Обучение автоматики может быть процессом длительным, продолжающимся, возможно, в течение всего периода эксплуатации АСУ в данной части. Однако алгоритм обучения должен быть спроектирован так, чтобы на первых шагах этого процесса ("настройка"), реализуемых в ходе ввода АСУ в эксплуатацию в данной части и производимых по специальной инструкции, он давал наибольший эффект на пути к искомому оптимуму. Обучение автоматики целесообразно производить как в автоматическом режиме, так и в процессе тренировок боевого расчета. В последнем случае особенно желателен ввод нестандартных ситуаций (новых тактических приемов, маршрутов, маневров и т. п., в принципе, быть может, и не оптимальных для нападающей стороны, но в силу этого неожиданных для обороны), которые в автоматическом режиме учтены не будут.