Integrarea Sistemelor de Avionica Si Arme la Bordul Aeronavelor Moderne

Consideratii privind sistemele integrate de avionica si armament moderne pentru aeronave.

CUPRINS:

Definirea unor notiuni si concepte generate de evolutia tehnologica in domeniul aeronautic.

Abordarea sistemica a proiectarii si realizarii sistemelor de avionica si armament de aviatie .

Conceptul de inginerie a sistemelor si tehnologia de integrare.

Comunicatia seriala MIL-STD-1553, elementul esential in arhitectura sistemelor integrate.

Cerinte operationale pentru sistemele integrate de avionica si armament cu destinatie pentru elicoptere.

Arhitectura sistemelor de avionica si armament pentru elicoptere.

7. Centrul pentru Integrarea Sistemelor de Avionica si Armament de Aviatie

1. Definirea unor notiuni si concepte generate de evolutia tehnologica in domeniul aeronautic

Saltul tehnologic si de performanta este deosebit.

Este edificator sa exemplificam prin mutatiile aparute in constructia de aeronave, respectiv renuntarea in buna masura la aplicarea solutiilor vechi de pilotaj utilizand comenzile de zbor in exclusivitate mecanice si hidraulice, la afisarea informatiilor de zbor pe o multitudine de instrumente electro-mecanice, analogice, care solicita in permanenta echipajul de zbor, la metodele de navigatie pe baze aerodinamice si sa subliniem ca au fost aplicate conceptele noi de pilotaj, respectiv “fly by wire” sau mai nou “fly by light”, folosind comenzi electrice sau cu transmisie de date prin fibre optice, un grad mare de automatizare a zborului precum si afisarea parametrilor de zbor in cabine de tip “glass cockpit”, pe display-uri multifunctionale , head-up display-uri si altele, care prezinta sintetic si intr-o forma imediat accesibila echipajului datele necesare la momentul oportun.

Introducerea sistemelor de navigatie inertiala, cresterea preciziei si sigurantei in functionarea acestora, conjugarea lor cu sistemele de navigatie GPS, au condus la obtinerea unor performante de navigatie deosebite , in orice conditii meteorologice.

Toate aceste elemente, la care daca adaugam automatizarea zborului, gestionarea si comanda asistata de calculatoarele de bord, au facut ca efortul depus de echipaj in timpul zborului sa se diminueze substantial, iar misiunea sa la bord sa se schimbe.

Astfel, din elementul cu sarcini atat de executie cat si de decizie in sistemul “om-masina”, echipajul devine cu preponderenta un element de decizie la bord, fiind degrevat in mare parte de sarcinile dificile de pilotaj si navigatie, mai ales in zone aglomerate si in conditii meteo grele.

In acest context tehnic si tehnologic, in domeniul aeronautic de specialitate au aparut notiuni noi, care redefinesc si regrupeaza echipamentele de bord ambarcate, respectiv:

avionica (de la “avionics” in engleza) care incorporeaza in definitia sa in principal echipamentele de navigatie, radionavigatie, radiocomunicatie, display-uri multifunctionale si elementele de interfata om-masina;

sisteme de avionica (de la “avionics systems” in engleza), care incorporeaza intr-o arhitectura functionala echipamente de avionica;

sisteme de avionica integrate( “avionics integrated systems”), cand in arhitectura sistemului se incorporeaza un calculator de bord, care se constituie in elementul principal al sistemului de avionica menit sa gestioneze elementele componente dupa un program stabilit-soft sau Program Operational de Zbor-OFP (Operational Flight Program-in engleza), incorporat in structura calculatorului; acesta asigura functionarea sistemului conform unor cerinte prestabilite.

La aeronavele militare se adauga si notiunile legate de arme, respectiv:

armamentul (“weapon” sau “armament” in engleza), care incorporeaza in definitia sa tipurile de arme (tunuri de bord, rachete, proiectile reactive nedirijate , precum si lansatoarele de capcane termice);

sisteme de armament (“weapon /armament systems”) care incorporeaza intr-o arhitectura functionala mai multe tipuri de arme;

sisteme de armament integrate, cand in arhitectura sistemului, elementul central este calculatorul de bord cu soft-ul afferent (de regula un segment al OFP), care gestioneaza tragerile si lansarile, logica de lansare si aservire a armelor, securitatea lansarii si corectiile de tragere.

Performanta sistemelor de avionica si armament din componenta unei aeronave este DECISIVA pentru capabilitatile operationale ale acesteia.

La aeronavele moderne, acest segment unanim recunoscut de catre specialisti, se apreciaza ca are cea mai mare pondere in pretul aeronavei, respectiv cca. 50-70%.

2.Abordarea sistemica a proiectarii si realizarii sistemelor de avionica si armament de aviatie .

Aeronavele moderne, atat cu destinatie pentru utilizare in sectorul civil cat si in cel militar, pentru a raspunde performantelor cerute, sunt necesar sa fie echipate cu echipamente de avionica si armament avansate, care sa asigure in plus fata de functiunile asigurate de catre sistemele vitale ale aeronavei, precum : propulsie, comenzi, combustibil, climatizare, etc. si unele functii suplimentare indispensabile indeplinirii cu succes a misiunilor, respectiv: navigatia, comunicatia, utilizarea armamentului si altor sisteme specifice, conducand la cresterea complexitatii aeronavei, in conditiile restrictiilor de spatiu disponibil si masa impuse de forma si de performantele aerodinamice ale aeronavei.

Solutionarea acestor cerinte prin metoda clasica a instalarii independente, a echipamentelor din componenta sistemelor de avionica si armament, respectiv cu cablaje si sisteme de protectie dedicate, nu mai este

de actualitate in toate cazurile, avand repercursiuni nefavorabile asupra bilantului de masa al aeronavei si asupra fiabilitatii acesteia.

Raspunsul la aceste probleme a constat in abordarea sistemica a proiectarii si instalarii echipamentelor de avionica si armament, respectiv in regim integrat, comandate de unul sau mai multe calculatoare de bord, asigurand facilitatea ca elementele componente ale sistemului sa poata fi dispuse intr-o arhitectura distribuita in intreaga aeronava si totodata posibilitatea de comunicatie coerenta intre acestea.

Aceasta maniera de abordare a proiectarii sistemelor de avionica a urmarit atingerea urmatoarelor obiective:

reducerea cantitatii cablajului electric si implicit a greutatii kit-ului de instalare a echipamentelor ;

cresterea fiabilitatii aeronavei prin eliminarea riscurilor de defectare la nivelul cablajelor si implicit sporirea gradului de supravietuire in camp tactic pentru aeronavele militare;

asigurarea unor capabilitati rapide de diagnosticare si depanare ;

sporirea comonalitatii intre sisteme.

In scopul satisfacerii acestor obiective, Departamentul de Stat pentru Aparare al SUA a dezvoltat trei standarde, respectiv:

MIL-STD-1553B, protocol si interfata pentru transmisie multiplexata de date pe magistrala seriala ;

ADA-un limbaj comun de programare pentru aplicatii militare;

MIL-STD-2167, metodologia de dezvoltare si calificare a soft-ului pentru aplicatii militare.

Aceste standarde sunt aplicate si respectate nu numai in SUA ci si in alte state performante in domeniul integrarii de sisteme, iar prin aplicarea lor se asigura urmatoarele facilitati:

a) realizarea de sisteme cu arhitectura distribuita care au urmatoarele avantaje imediate:

distribuirea maselor in intreg volumul disponibil al aeronavei;

asigurarea redundantei prin distribuirea de unitati cu functii similare in locatii diferite;

posibilitatea distribuirii softului in mai multe locatii in cadrul sistemului, asigurand redundanta;

localizarea fizica a componentelor sistemului nu mai devine critica;

problemele de interferenta si compatibilitate electromagnetica sunt solutionate;

b) asigurarea redundantei in comunicatie avand in vedere ca magistralele seriale de date 1553 sunt dublate iar in caz de eroare de transmisie pe una dintre ele, se face transferul automat pe cealalta ramasa operationala;

c) reducerea cablajelor, diminuarea maselor si sporirea supravietuirii in camp tactic, intrucat conform definitiei magistralelor de transmisie date 1553, este nevoie numai de doua cabluri protejate pentru fiecare terminal comandat la distanta, unul dintre acestea fiind posibil sa fie pozat pe partea opusa a aeronavei(astfel se asigura protectia la intreruperea comunicatiilor datorate avariilor suferite pe campul de lupta);

d) terminalele comandate la distanta sunt protejate la eventualele scurt-circuite produse pe bus, precum si la zgomote intru-cat sunt cuplate la magistralele 1553 prin transformatoare de adaptare.

3.Conceptul de inginerie a sistemelor si tehnologia de integrare.

Capacitatea si capabilitatea de a efectua activitati de dezvoltare de

sisteme si in mod deosebit in domeniul militar (System engineering-termenul consacrat pe plan mondial), sunt rezultatul unui proces deosebit de complex si performant, fiind in prezent la indemana unui grup restrans de state si firme specializate, respectiv SUA-Lockheed Martin, Boeing, Europa de vest-BAE-SAAB si Aerospatiale-Matra, Israel-Elbit Systems Ltd.

Acest proces de dezvoltare pentru sisteme de avionica si armament integrate are la baza cerintele si procedurile stipulate in standardele amintite mai sus, respectiv, MIL STD – 1553/B privind comunicatia digitala pe mux-bus, MIL STD – 2167 privind dezvoltarea si calificarea software si limbajul de programare ADA.

Aceste cerinte sunt reluate in standarde si proceduri interne de dezvoltare pentru sisteme integrate la fiecare firma specializata in acest domeniu.

Reglementarile precizate mai sus au aplicabilitate atat in aviatie cat si in alte domenii de activitate si definesc in principal activitatile de dezvoltare pe cele doua componente esentiale ale sistemelor, respectiv segmentul hardware (H/W) si cel software (S/W).

Procesul de dezvoltare se adapteaza pentru a raspunde complet cerintelor operationale formulate de catre client si incepe cu analiza si transpunerea acestor cerinte la fiecare nivel si disciplina a programului, pe baza de specificatii tehnice care sa asigure trasabilitatea.

Procesul de dezvoltare de sistem are un caracter pluridisciplinar, iar pe timpul derularii acestuia se efectueaza teste la nivelul fiecarui element si nivel al programului precum si teste finale de integrare cu sistemul in definitia sa completa.

Sincronizarea tuturor partilor (disciplinelor) implicate in procesul de dezvoltare de sistem se face de catre managementul programului cu ocazia unor puncte de decizie prestabilite .

Etapele de dezvoltare de sistem sunt urmate de un proces de aprobare si inghetare de configuratie corespunzatoare maturitatii atinse si satisfacerii utilitatii stabilite pentru fiecare in parte si se finalizeaza cu inghetarea configuratiei sistemului in ansamblul sau.

Principalele etape care sunt necesar a fi parcurse pe timpul procesului de dezvoltare de system (system engineering) pentru componenta H/W si respectiv pentru cea S/W atat la nivelul echipamentelor independente (LineReplacable Units-LRU-s, in terminologia integratorilor de sisteme) cat si la nivelul sistemului in ansamblul sau, sunt urmatoarele:

Analiza Cerintelor Operationale formulate pentru sistem;

Proiectarea preliminara;

Proiectarea de detaliu;

Implementarea proiectarii;

Integrarea si testarea;

Livrarea la beneficiar;

Asigurarea suportului logistic.

Asa cum mentionam mai sus, procesul integrarii de sistem are doua componente principale, respectiv una H/W si alta S/W.

Acestea se dezvolta separat si se regasesc apoi impreuna atat la nivelul elementelor de system (LRU-s) cat si la nivelul sistemului in definitia sa completa, asigurand functionalitatea si parametrii stipulati in cerintele operationale ale beneficiarului.

Acest principiu se aplica si la nivele de jos ale sistemului, respectiv la echipamentele independente LRU-s, care au componente hard (Shop Replacable Unit – SRU in uzanta generala a integratorilor de sisteme) si module S/W destinate sa asigure implementarea functionariiarii;

Integrarea si testarea;

Livrarea la beneficiar;

Asigurarea suportului logistic.

Asa cum mentionam mai sus, procesul integrarii de sistem are doua componente principale, respectiv una H/W si alta S/W.

Acestea se dezvolta separat si se regasesc apoi impreuna atat la nivelul elementelor de system (LRU-s) cat si la nivelul sistemului in definitia sa completa, asigurand functionalitatea si parametrii stipulati in cerintele operationale ale beneficiarului.

Acest principiu se aplica si la nivele de jos ale sistemului, respectiv la echipamentele independente LRU-s, care au componente hard (Shop Replacable Unit – SRU in uzanta generala a integratorilor de sisteme) si module S/W destinate sa asigure implementarea functionarii SRU-s in cadrul LRU-s conform cerintelor din specificatiile tehnice de echipament.

La echipamentele independente, integratorii de sisteme folosesc notiunea de Firmware (F/W), care defineste relatia H/W-S/W la nivelul fiecarui LRU.

Principalele documente si specificatii tehnice general acceptate si editate de integratori, care stau la baza desfasurarii procesului de dezvoltare a sistemelor integrate de avionica si armament, sunt urmatoarele:

a) Specificatia Cerintelor Operationale – ORS (Operational Requirements Specification), care se redacteaza dupa analiza detaliata a cerintelor beneficiarului si defineste modurile si submodurile de lucru ale sistemului, logica de tranzitie intre acestea , obiectele sistemului, elementele de interfata om-masina si actiunile rezultate in urma actionarii acestora, logica sistemelor de navigatie, comunicatie, armament, avertizare si contramasuri electronice si a altor subsisteme componente, logica selectarii armelor, a aservirii acestora la liniile de vizare disponibile in sistem, logica implementarii corectiilor de tragere, aspectele de lansare si tragere in securitate cu armamentul de bord si cele conexe de asigurare a securitatii zborului.

Acest document este elaborat de catre echipa operationala a programului de integrare a sistemului, formata din piloti care detin si calificare tehnica superioara.

b) Specificatia Tehnica de Sistem – ASS (Avionics System Specification), care defineste elementele componente ale sistemului (echipamente de navigatie, comunicatie, afisare, armament, etc), performantele, relatiile si cerintele functionale dintre acestea pentru a satisface cerintele definite in ORS.

Pentru echipamentele care intra in componenta sistemului de avionica se redacteaza Cerintele Preliminare de Dezvoltare – PIDS (Prim Item Development Specification) iar din acestea deriva cerintele pentru SRU, respectiv subansamblurile componente, sub forma CIDS (Critical Item Development Specification).

Modul de functionare al LRU cu soft-ul sau intern este descris in Specificatia Cerintelor Functionale de Echipament – FRS (Functional Requirements Specification).

De regula echipamentele care intra in componenta sistemului sunt disponibile pe piata, iar acolo unde acestea nu se adapteaza in totalitate cerintelor formulate de catre client, ele sunt modernizate, fie prin actualizari S/W, fie F/W, intru-cat fabricantii autorizati le realizeaza modular, cu posibilitati ulterioare de dezvoltare .

c) Specificatiile de interfata electrica si de instalare mecanica- ICD (Interface Control Document)

d) Specificatiile de transfer de date – DER – Data Exchange Requirements si Specificatiile Cerintelor Functionale ale echipamentelor din componenta sistemului.

e) Specificatia elementelor de interfata dintre echipamente si softul central al sistemului – IRS (Interface Requirements Specification), conform cerintelor stipulate in PIDS .

Pe baza specificatiilor rezultate mai sus, respectiv, ORS, FRS, ICD si IRS se trece la dezvoltarea segmentului software pentru sistemul integrat-Programul Operational de Zbor (OFP), care parcurge principalele etape enumerate mai jos:

a) Redactarea Specificatiei Cerintelor pentru Software-SRS

(Software Requirements Specification);

b) Proiectarea preliminara S/W, prin care se definesc cele doua aspecte principale ale arhitecturii S/W, respectiv, structura statica (impartirea pe segmente S/W) si cea dinamica, respectiv corelatia dintre acestea si sarcinile de indeplinit (task-uri); la acestea se adauga si definirea obiectelor S/W incluzand tipurile de date ce se utilizeaza si specificatia elementelor ce sunt furnizate drept rezultate ale procesului S/W;

c) Proiectarea S/W de detaliu, care are drept obiect urmatoarele :

Rafinarea arhitecturii S/W la nivel de unitati S/W;

Definirea intrarilor si iesirilor unitatilor S/W, a algoritmilor, constrangerilor si limitarilor;

Trasabilitatea proiectarii cu cerintele S/W, respectiv SRS.

d) Codificarea si testarea unitatilor S/W, care constau in scrierea tuturor unitatilor S/W in limbajul de programare ADA, conform design-ului si testarea fiecarei unitati S/W in privinta corectitudinii programarii; dupa aceasta etapa unitatile S/W sunt gata pentru a fi integrate in module, conform definitiei rezultata dupa proiectarea de detaliu.

e) Integrarea softului in ansamblul sau (OFP-Operational Flight Program), prin crearea unei structuri functionale de module software, care compun un bloc S/W (este utilizata si denumirea de versiune S/W), gata pentru testare si implementare in memoria procesorului central al calculatorului de bord;

f) Testarea si validarea OFP, pentru a verifica incadrarea in cerintele stabilite prin SRS ;

g) Testarea OFP la sol si in zbor, in ansamblul sau, in conditiile specifice de functionare la bordul aeronavei.

h) Validarea OFP si inghetarea versiunii pentru productia de serie.

Dezvoltarea softului (OFP) se face conform procedurii si cerintelor stipulate in MIL-STD-2167A, iar testarea se face conform MIL STD-2168, standarde care sunt unanim aplicate de catre integratorii de sisteme recunoscuti pe plan mondial.

Prezint mai jos, schematic, fluxul activitatilor de dezvoltare de sistem din punct de vedere al specificatiilor tehnice ce se redacteaza si al disciplinelor angrenate in acest proces complex:

a)Fluxul de elaborare a specificatiilor tehnice:

b)Fluxul activitatilor de dezvoltare de sistem:

4.Comunicatia seriala MIL-STD-1553/B, element esential in arhitectura sistemului integrat.

Pentru a fi posibila functionarea tuturor echipamentelor din componenta sistemului de avionica si armament in regim integrat este necesar sa fie asigurata comunicatia intre acestea si calculatorul central, respectiv legatura si transferul unei cantitati mari de informatii, in timp real, conform necesitatilor de moment dictate de comenzile transmise de echipaj, in stransa corelatie cu situatia din mediul exterior al aeronavei si cu starea elementelor componente, pe baza cerintelor implementate prin softul sistemului, respectiv Programul Operational de Zbor.

Pentru satisfacerea acestui obiectiv majoritatea integratorilor de sisteme de avionica si armament utilizeaza si implementeaza cu deosebire comunicatii seriale digitale multiplexate pe magistrale de date, conform prevederilor MIL STD – 1553/B.

Standardul descrie o metoda de comunicatie si cerintele electrice de interfata pentru subsistemele conectate la acest tip de magistrala de date.

Magistrala in sine este alcatuita dintr-o pereche de doua conductoare electrice izolate electric intre ele si ecranate, la care echipamentele se cupleaza de regula prin transformatoare de adaptare, pentru a se asigura protectia in situatie de scurtcircuit la nivelul unui anume echipament conectat la magistrala.

a) Definitiile de baza utilizate in standardul 1553/B

Terminalul – este un modul electronic necesar pentru a interfata un subsistem cu magistrala de date;

Controlorul transmisiei pe magistrala de date – este terminalul care asigura actualizarea informatiilor si transferul acestora pe magistrala (“BC”- bus controller)

Terminal cu comanda la distanta (Remote Terminal-“RT”-in notatia din sensul standardului) – este orice terminal care nu functioneaza in regim de bus-controler ;

Comanda/Raspuns – Mod de operare specific unui sistem de magistrale de date constand in aceea ca un “RT” primeste si transmite date numai cand primeste aceste comenzi de la “BC”;

Rata de transmisie- Capacitatea maxima de transmisie pe magistrala este de 1 Mb pe secunda ;

Dimensiunea cuvantului- In acest standard de comunicatie dimensiunea cuvantului este de 16 biti, la care se adauga un impuls de sincronizare pe 3 biti si un bit de paritate, deci in total 20 de biti ;

Fluxul de informatie pe magistrala se compune din mesaje de trei tipuri, respectiv: comenzi, date si status.

Circulatia datelor pe magistrala se face ciclic, de regula cu doua frecvente, respectiv cu una pentru transmisiile cu viteza mare, pentru care se defineste ciclul minor de comunicatie si alta mai mica, pentru care se defineste ciclul major, a carei perioada este un multiplu al perioadei ciclului minor, cuprinzandu-l si pe acesta .

Bus-controlerul pregateste pentru fiecare ciclu o lista de masaje care urmeaza sa fie transmisa pe magistrala, respectiv pentru fiecare ciclu minor si pentru ciclul major al magistralei; timpul de transmisie pentru ciclul minor si respectiv pentru cel major este programat S/W in Bus-controler.

b) Managementul comunicatiei pe magistrala

Interfata intre Bus-controler si magistrala este de regula o memorie impartita cu dublu acces (Dual Port Ram-DPR), in care Bus-controlerul scrie lista mesajelor ce urmeaza sa fie transmisa pe magistrala,

iar la terminarea scrierii comanda elementul de interfata al magistralei (Data Device Corporation Hybrid) sa citeasca mesajele din memorie si sa le transmita pe magistrala la adresele respective.

Daca bus-controlerul este instiintat ca au aparut erori in transmisie, el comuta automat transmisia pe magistrala de rezerva.

Totodata, Bus-controlerul asigura sincronizarea tuturor terminalelor conectate la magistrala si de asemenea monitorizarea acestora (daca au fost defecte de comunicatie urmareste daca comunicatia s-a restabilit).

Numarul maxim al terminalelelor ce pot fi conectate si controlate pe mux-bus 1553 este 30.

c) Magistralele de date 1553/B in arhitectura sistemelor integrate.

In arhitectura sistemelor integrate se afla doua sau mai multe magistrale de date 1553, la care sunt conectate echipamentele componente; in cazul aeronavelor militare de regula se utilizeaza un set de magistrale dedicat comunicatiei cu echipamentele de avionica si un alt set dedicat comunicatiei cu armamentul de bord.

In situatia in care sistemul integrat este foarte complex, se folosesc mai multe magistrale de date iar Bus – controlerele sunt special concepute pentru a permite utilizarea datelor disponibile pe o magistrala si in celelalte magistrale, functie de necesitati.

Astfel, in cazul elicopterului AH-64 D “Longbow Apache”, se foloseste un set de patru magistrale de date 1553/B, fiecare cu cate doua BC (unul de baza si unul pentru a asigura redundanta in situatia in care cel de baza se defecteaza), structurate astfel:

un set de magistrale destinat controlului sistemelor de baza ale elicopterului;

un set destinat controlului sistemelor de radio-comunicatie;

un set pentru controlul navigatiei;

un set dedicat sistemelor de armament.

Bus controlerele au fost modificate pentru a asigura utilizarea datelor disponibile pe o magistrala in oricare alta, functie de necesitati.

In arhitectura sistemelor integrate se utilizeaza si alte tipuri de comunicatii seriale simplex sau half-duplex, in standard ARINC, RS-422,

care sunt mai putin complexe decat cele de tip 1553 si care se preteaza a fi aplicate cand necesitatile de comunicatie sunt mai putin elaborate.

5.Cerinte operationale pentru sistemele de avionica si armament cu destinatie pentru elicoptere

a)Consideratii generale privind utilizarea elicopterelor

Este un fapt cert ca elicopterul, datorita caracteristicilor sale de manevra deosebite fata de avion, si in principal datorita capabilitatii de decolare-aterizare pe verticala si de pe terenuri neamenajate, posibilitatii de a ajunge in locuri greu accesibile in diferite configuratii ale reliefului si capabilitatii de a executa zbor stationar de lunga durata, a devenit o aeronava cu o paleta larga de utilizari, fiind uneori de neinlocuit atat in domeniul civil cat si in cel militar.

Dintre principalele utilizari ale elicopterului in domeniul civil putem enumera, pe langa cele simple de taxi aerian, pe acelea constand in interventii mai complexe cu echipare corespunzatoare pentru prestare de servicii in domeniul sanitar, in domeniul electroenergetic (reparatia liniilor de inalta tensiune), in domeniul agricol (tratamente fitosanitare), in domeniul public al controlului circulatiei rutiere sau pentru interventiile de cautare si salvare in situatii de calamitati naturale.

Si in domeniul militar, utilizarea elicopterului s-a extins in permanenta, acesta fiind prezent in arsenalul tuturor armatelor moderne si fiind capabil sa execute o gama larga de misiuni, datorita capabilitatii sale de a ajunge in locuri greu accesibile si de zbor la joasa inaltime, la mica si mare viteza, folosind obstacolele din teren.

Principalele misiuni alocate elicopterelor militare sunt:

legatura si transport personal si materiale;

evacuare personal si tehnica de lupta din locuri greu accesibile;

cautare, salvare si recuperare personal aflat in dificultate, pe uscat si pe mare;

cercetarea campului de lupta;

sprijinul operatiilor trupelor terestre si ale marinei militare prin:

-combaterea fortei vii;

-distrugerea tehnicii de lupta blindate si a amenajarilor genistice ale inamicului;

-cautarea, localizarea si lovirea navelor de suprafata si a submarinelor.

Pentru indeplinirea acestor misiuni se utilizeaza elicoptere specializate, care se pot clasifica in cateva grupe principale, respectiv:

elicoptere utilitare, destinate transportului de materiale si tehnica de lupta, echipate de regula si cu trolii de bord si dispozitive de acrosare si transport sarcini in exteriorul aeronavei;

elicoptere specializate pentru misiuni de cautare si salvare a personalului aflat in situatii dificile si de asigurare a unor interventii medicale de urgenta la bord; (se mai regasesc si sub denumirea de elicoptere de evacuare medicala – MEDEVAC);

elicoptere de atac, specializate pentru sprijinul trupelor terestre, in principal cu destinatie antitanc si cercetare in timp real;

elicoptere navale, pentru cercetare, localizare si lupta antisubmarin;

elicoptere multifunctionale, acelea care pot efectua atat misiuni utilitare, de cautare si salvare cat si de atac.

Dotarea cu diferite tipuri de elicoptere pe plan international se face functie de doctrina fiecarei armate si evident functie de puterea economica a fiecarui stat.

Tendinta generala in lume la ora actuala este de a avea in dotare elicoptere de atac sau mai de curand elicoptere multifunctionale, avand in vedere faptul unanim recunoscut ca aceste aeronave sunt deosebit de eficace in lupta antitanc.

Din punct de vedere al echiparii cu sisteme de avionica si armament cele doua categorii de elicoptere, respectiv de atac si multifunctionale, sunt relativ apropiate si nu voi face mai departe, distinctii intre acestea, pe timpul detalierii subiectului.

Din punct de vedere al platformei, respectiv al celulei, motoarelor si instalatiilor de baza, aceste categorii de elicoptere sunt de regula de talie mijlocie, respectiv cu masa maxima de decolare cuprinsa intre 5 si 8 tone, elicopterele de atac deosebindu-se prin accea ca au o suprafata frontala redusa, posturile de pilotaj dispuse in tandem si au aplicate dispozitive si tratamente exterioare adecvate pentru a diminua cat mai mult amprenta radar si infrarosu, cerinta de baza pentru a creste sansele de supravietuire in campul de lupta.

Componenta de baza a elicopterelor de atac si multifunctionale este insa sistemul de avionica si armament ambarcat, a carui performanta este determinanta pentru eficacitatea operationala a aeronavei.

b)Cerinte operationale pentru sistemele de avionica si armament imbarcate pe elicopterele de atac.

Sistemele de avionica si armament cele mai avansate, operationale pe elicoptere la acest moment, sunt de tip integrat, cu utilizarea de elemente de interfata om–masina ergonomice, console la postul de pilotaj si afisarea informatiilor pe display-uri multifunctionale instalate la postul de pilotaj sau direct pe casca pilotilor.

Cerintele de baza pentru sistemele acestor categorii de aeronave sunt, in general, urmatoarele:

Instalarea unui subsistem de armament performant, capabil sa loveasca cu precizie tintele inamice, cu tir de la mare distanta, respectiv din afara distantei eficace de lovire a blindatelor si trupelor terestre ale inamicului;

Instalarea unui subsistem de cercetare electronooptic si/sau radar, capabil sa opereze ziua si noaptea si care sa permita detectia si recunoasterea tintelor la distante mai mari decat bataia eficace a armamentului de bord;

Instalarea unor subsisteme care sa permita navigatia precisa si zborul ziua si noaptea, la joasa inaltime, urmarind configuratia solului, indiferent de conditiile meteo;

Instalarea unor echipamente care sa mareasca sansele de supravietuire in campul tactic, si sa interzica tirurile fraticide.

Din aceste cerinte de baza, deriva urmatoarele cerinte specifice privind componenta si structura subsistemelor sistemului de avionica si armament integrat, respectiv:

instalarea de sisteme de navigatie de mare precizie, de regula unul autonom (inertial INS, in majoritatea cazurilor si mai rar Doppler) conjugat cu GPS;

afisarea automata la bord pe unul sau mai multe display-uri color multifunctionale – MFCD, a hartii digitale a zonei survolate, impreuna cu toate datele necesare pentru desfasurarea misiunii;

harta digitala a zonei de operatii, pregatita la sol, la mai multe scari, se stocheaza pe hard-disc si apoi se pastreaza depozitata in permanenta la bordul aeronavei; misiunea de zbor, cu toate datele tactice (tinte, locuri de dislocare trupe amic-inamic, linia frontului) si cele necesare desfasurarii zborului, se pregateste la sol, se incarca pe o discheta care este preluata de catre pilot, care la randul sau, transfera datele de pe aceasta in sistem;

afisarea datelor necesare pentru zborul in IFR pe display-uri multifunctionale (monocrome MFD sau color MFCD) si pe sisteme de vizualizare pe casca, pentru a asigura zborul la joasa inaltime, cu privirea afara;

instalarea unuia sau a doua calculatoare centrale de bord (al doilea de regula pentru redundanta in situatia defectarii celui de baza), pentru a efectua calculele de navigatie, corectiile balistice de tragere cu armamentul de bord, a implementa logica selectarii armamentului si securitatea tragerilor, generarea simbologiei pentru display-uri si integarea sistemelor de arme si avionica precum si a senzorilor din definitia de baza a aeronavei;

asigurarea unei interfete ergonomice om-masina, care sa reduca la minim nivelul de solicitare al echipajului la bord pentru indeplinirea misiunii; in componenta acestuia intra si subsistemul de comenzi unificat pe mansele de pas ciclic si colectiv, HOCAS (Hands On Colectiv And Stick), care asigura posibilitatea comandarii sistemului de avionica si de armament direct de pe comenzile de zbor, pentru a facilita echipajului efectuarea zborului la joasa inaltime in siguranta (pilotului i se asigura facilitatea de a privi numai afara pentru a zbura in siguranta fara a fi nevoit sa paraseasca comenzile de zbor sau sa isi abata privirea in cabina pentru a opera sistemul);

instalarea la bord a unor sisteme vizuale si auditive de alarma a echipajului in situatii de avarie, la aparitia de obstacole periculoase pentru securitatea zborului, la iradiere laser, radar si la apropierea de aeronava a rachetelor autodirijate lansate de catre inamic;

instalarea de sisteme de contramasuri electronice, de bruiaj radar si anti-infrarosu (impotriva rachetelor aer/aer autodirijate) si lansatoare de capcane termice;

instalarea de sisteme de identificare amic-inamic-IFF (Identification Friend and Foe) si interogatoare de recunoastere a apartenentei statale (de regula aceste sisteme se instaleaza si functioneaza in regim neintegrat, fiind vitale pentru supravietuirea in camp tactic);

instalarea a cel putin doua statii de radio-comunicatie (una de baza si alta de avarie), cu emisie secretizata si data link pentru a transmite la sol datele de cercetare achizitionate in timp real prin intermediul dispozitivului electrono-optic; setarea parametrilor, selectarea statiilor radio si comanda acestora sa poata fi facuta prin consolele de la postul de pilotaj, automat de catre calculatorul de bord sau manual in regim de avarie, de pe panourile de comanda dedicate;

echiparea personalului navigant cu casti de zbor specializate pentru zborul la joasa inaltime, ziua si noaptea, care sa permita observarea mediului exterior, afisarea informatiilor vitale pentru zbor pe display-urile de zi si de noapte atasate pe casca; pe timpul zborului de noapte sa sigure intensificarea luminii reziduale provenita de la Luna si stele, prin refexie pe frunze si iarba, si totodata, un camp vizual cat mai larg; de asemenea casca trebuie sa permita aservirea tunului turelet si a dispozitivului electrono-optic, automat, la linia de vizare a pilotului; cele mai avansate casti pentru elicopterele de atac sunt cele integrate, insa se mai folosesc pentru noapte solutiile de casca individuala pe care se ataseaza o montura pentru ochelari de vedere pe timp de

noapte (NVG – Night Vision Goggels, generatia a-II-a si mai nou generatia a-III-a) si pentru display-urile de zi si de noapte;

instalarea unui sistem de armament performant, bazat in principal pe urmatoarele elemente:

tun turelat, calibrul 20 sau 30 mm, cadenta de tragere intre 750-850 lovituri/min. si bataia eficace de cca. 1000m, cu teava aservita automat la linia de vizare a castii de zbor sau a dispozitivului electrono-optic; tunul este destinat combaterii fortei vii, a vehiculelor usor blindate si autoapararii in eventualitatea luptei aeriene apropiate;

proiectile reactive nedirijate, calibrele 70, 80 si mai rar 57 mm, dispuse in doua la patru lansatoare, pentru combaterea fortei vii, distrugerea amenajarilor genistice si fortificatiilor inamicului, precum si a vehiculelor usor blindate; bataia eficace a acestora este intre 2-5 Km;

doua-patru rachete aer-aer autodirijate cu bataie scurta, pentru autoaparare impotriva elicopterelor si avioanelor usoare, cu aservirea capului de dirijare inainte de lansare la linia de vizare a castii pilotului;

8-16 rachete antitanc, dirijate prin fir, fibra optica sau pe fascicul laser reflectat, cu bataia intre 6-10 Km, si puterea de penetrare intre 700-1000 mm blindaj reactive;

Complexitatea si dificultatea misiunilor atribuite elicopterelor de atac sunt deosebite intrucat aceste aeronave si echipajele lor opereaza intru-un mediu deosebit de ostil, la joasa inaltime, ziua si noaptea si in conditii meteo grele sau de mediu specific campului de lupta, in prezenta obstacolelor din teren si a amenintarilor tactice multiple, respectiv trupe si

vehicule terestre, radare si rachete sol-aer si respectiv elicopterele si avioanele inamice.

In aceste conditii si avand in vedere si complexitatea sistemelor de avionica si armament ambarcate, sarcina echipajului de zbor este deosebit de grea.

Cu toate facilitatile introduse de performanta sistemelor ambarcate, complexitatea campului de lupta si a misiunilor elicopterelor de atac dicteaza necesitea specializarii personalului navigant la bord, pe doua segmente de baza:

pilot – cu sarcina nemijlocita de pilotaj si manevra a aeronavei, la joasa inaltime, de pe HOCAS, pe baza datele afisate pe casca si de autoaparare in situatia aparitiei unor amenintari exterioare, prin utilizarea tunului de bord si a rachetelor aer-aer;

tragator – cu sarcina de a asigura navigatia la obiectiv, comunicatia, descoperirea si identificarea tintelor (in principal tancuri) achizitia datelor si distrugerea acestora prin lansarea rachetelor antitanc;

Posturile de pilotaj ale elicopterelor de atac se amenajeaza corepunzator acestor cerinte de departajare a sarcinilor la bord si in principiu elementele suplimentare care apar la postul tragatorului sunt comenzile pentru rachetele antitanc si dispozitivul electronooptic; ca regula

de baza aceste doua sisteme nu pot fi comandate decat de la postul tragatorului.

In situatia in care tragatorul nu mai este apt sa execute misiunea, pilotul dispune de toate elementele necesare efectuarii zborului inapoi la baza precum si pentru autoaparare; in situatia ranirii pilotului, tragatorul dispune de asemenea, de toate elementele necesare pilotarii aeronavei, precum si pentru autoaparare .

6. Arhitecturi de sisteme de avionica si de armament integrate pentru elicoptere de atac sau multifunctionale.

Asa cum mentionam si in capitolele anterioare, inima sistemului de avionica si armament integrat este calculatorul central de bord, cu softul aferent – OFP scris in memoria flash a procesorului principal iar elementul esential al sistemului este comunicatia intre calculator si subsistemele componente ale sistemului – terminalele de avionica si armament, de baza pe mux-bus 1553 si cu utilizarea functie de specificul echipamentelor ambarcate si a comunicatiilor seriale RS-422, ARINC, etc.

Arhitectura sistemului integrat se defineste functie de numarul de calculatoare ambarcate, de numarul de magistrale de date 1553 utilizate si unele cerinte specifice de comunicatie dictate de elementele din componenta sistemului integrat.

In figura, anexata, se prezinta o arhitectura simpla de sistem integrat bazat pe un calculator si o magistrala seriala 1553.

Sistemul este destinat echiparii unui elicopter mijlociu, in scopul asigurarii navigatiei de precizie, ziua si noaptea si la joasa inaltime, reducerii incarcarii activitatii echipajului la bord prin integrarea senzorilor, a sistemelor de navigatie, radio navigatie si radiocomunicatie si afisarea sintetica a datelor pe displayuri multifunctionale.

Calculatorul principal de bord (Helicopter Multi-Role Computer-HMRC), comunica cu sistemele de navigatie si radionavigatie pe o magistrala seriala 1553 iar cu senzorii de la bord, echipamentul IFF si displayurile multifunctionale prin legaturi seriale RS 422 si ARINC.

Consolele de bord (Cockpit Interface Unit- CIU) asigura interfata sistemului cu echipajul de zbor, respectiv, posibilitatea initializarii sistemului, incarcarii misiunilor de zbor pregatite la sol, controlul statiilor de radio si redundanta functiilor de navigatie si afisaj pe display-ul dedicat, la defectarea calculatorului principal.

In acest caz particular, o singura magistrala 1553 este suficienta, intrucat sistemul nu integreaza si subsisteme de armament.

In figura, anexata, se prezinta o arhitectura de sistem integrat de avionica si armament, pentru elicopter de atac sau multifunctional, care se bazeaza pe doua calculatoare de bord identice, unul de baza si unul pentru situatie de avarie a celui principal, ambele conectate la doua magistrale seriale 1553, una dedicata comunicatiei cu echipamentele de avionica si cealalta cu cele de armament.

Elementele de interfata ale sistemului cu postul de pilotaj sunt cate una pentru fiecare magistrala 1553 iar controlul modurilor principale ale sistemului, selectarea si operarea sistemului de arme se face de pe HOCAS si respectiv GRIPS (comenzile dedicate pentru controlul armamentului si sistemului de cercetare si achizitie electronooptic).

Comunicatia cu sistemele de afisaj (displayurile multifunctionale) se asigura prin legaturi seriale si linii video in standard RS 170.

Comunicatia cu subsistemele de armament se face pe o magistrala 1553 dedicata pentru armament iar la nivelul lansatoarelor sunt instalate interfete (SIU-Store Interface Unit) ce fac posibila comunicatia cu armele nonstandard 1553 .

In figura alaturata, se prezinta o arhitectura de sistem integrat avansat de avionica si armament pentru elicopter de atac sau multifunctional.

Se utilizeaza doua bus-controlere independente si conectate impreuna la magistralele de date, unul de baza si altul de rezerva, precum si doua generatoare de simbol independente, unul care deserveste displayurile multifunctionale si altul dispozitivul de cercetare electrono-optic si display-urile instalate pe castile de zbor.

In aceasta situatie, partea de control a comunicatiei pe mux-bus 1553 este despartita din punct de vedere hard si soft de cea grafica, realizandu-se astfel o arhitectura in care elementele de comanda specifice pana acum

calculatorului multirol si aflate in componenta nemijlocita a acestuia, se afla acum intr-o arhitectura distribuita hard si soft.

Se utilizeaza numai echipamente compatibile comunicatiei pe mux bus 1553 iar comenzile de la panourile de bord si alte elemente de interfata om-masina sunt de asemenea interfatate in standard 1553.

In acest fel se asigura o mai mare flexibilitate si redundanta in instalarea si functionarea sistemului integrat, se reduce greutatea cablajului si se asigura cresterea sanselor de supravietuire in camp tactic fiind posibila cablarea echipamentelor pe cate doua trasee independente pe aeronava.

7. Centrul de Integrare pentru Sisteme de Avionica si Armament de Aviatie

Acest capitol descrie modul de lucru, de organizare tehnică și mijloacele necesare integrării de echipamente, arme și alte subsisteme în Sisteme Integrate de Avionică și de Armament de Aviație (denumite prescurtat SIAA). Este destinat clarificării aspectelor tehnice și de personal necesar a fi cunoscute pentru luarea unei decizii fundamentate în legătură cu înființarea unui viitor Centru de Integrare de Sisteme de Avionică și de Armament de Aviație (denumit prescurtat CISAAA).

Studiul este bazat pe standardele procedurale MIL pentru sisteme, software, audit de proces și management ingineresc aplicate la sisteme și echipamente de aviație, precum și pe experiența de lucru a specialiștilor romani care au participat la dezvoltarea sistemelor de avionică și armament modernizate pentru avionul MIG 21 și elicopterul IAR 330H PUMA (respectiv LANCER și SOCAT).

Subliniez că aceste sisteme au fost dezvoltate în conformitate cu aceste standarde.

Practica internațional acceptată pentru astfel de sisteme mari este ca ansamblul de proceduri și standarde cărora li se conformează să fie menținut pe toată durata exploatării sistemelor.

În caz contrar, schimbarea standardelor tehnice și de proceduri impun refacerea întregii documentații a sistemului, recalificarea și omologarea sistemului, eventual cu modificări tehnice pentru conformitate, refacerea modurilor de lucru, ș.a.m.d.

Prin urmare costurile, efortul și durata acestor activități sînt mari și nu pot fi justificate prin îmbunătățirea performanțelor sistemului.

Dimpotrivă, există riscuri majore de apariție a unor neconcordanțe în sistem care pot conduce inclusiv la accidente în exploatare.

Studiul sintetizează cerințele și modul de lucru pentru integrarea de SIAA, acoperind toate tipurile necesare de activități.

Standardele menționate descriu complet și în detaliu, pe specialități, tipuri de activități, documente, cerințe, etc. procesele implicate și trebuie considerate ca referință în acest scop.

Lista standardelor MIL aplicabile

(în ordinea crescătoare a numărului MIL-STD)

MIL-STD-196D – Joint Electronics Type Designation System

19 Jan 85

MIL-STD-275E(1) – Printed Wiring for Electronics Equipment

8 Jul 86

MIL-STD-454N – Standard General Requirements for Electronic Device

30 Jun 92

MIL-STD-461D – Electromagnetic Emission and Susceptibility

11 Jan 93 Requirements for the Control of Electromagnetic Interference

MIL-STD-462(6) – Electromagnetic Interference Characteristics

15 Oct 87

MIL-STD-470B – Maintainability Program for system and Equipment

30 may 89

MIL-STD-471A – Maintainability Verification/Demonstrating Evaluation

8 Dec 78

MIL-STD-490A – Specification Practices

4 Jun 85

MIL-STD-499A – System Engineering

1 May 74

MIL-STD-680B – Standardization Program Requirements for Defense

1 Mar 90 Acquisitions

MIL-STD-721C(1) – Definitions of Terms for Reliability and

23 Oct 91 Maintainability

MIL-STD-756B(2) – Reliability Modeling and Prediction

31 Aug 82

MIL-STD-781D – Reliability Design Qualification and Production

17 Oct 86 Acceptance Tests: Exponential Distribution

MIL-STD-785B(2) – Reliability Program for Systems and Equipment

5 Aug 88 Development and Production

MIL-STD-808 – Finish, Protective and Codes for finishing schemes for

30 Jul 87 ground and ground support equipment

MIL-STD-810E(1) – Environmental Test Methods and Engineering

9 Feb 90

MIL-STD-881B – Work Breakdown Structures

25 Mar 93

MIL-STD-882C – System Safety Program Requirements

19 Jan 93

MIL-STD-965B – Parts Control Program

22 Jan 93

MIL-STD-970 – Standards and Specifications, Order of Preference

1 Oct 87

MIL-STD-973(1) – Configuration Management

1 Dec 92

MIL-STD-1388-2B – DoD Requirements for a Logistic Support Analysis

21 Jan 93

MIL-STD-1472D(2) – Human Engineering Design Criteria

30 Jun 92

MIL-STD-1519(2) – Test Requirements Document

26 Feb 88

MIL-STD-1521B(1) – Technical Reviews and Audits for Systems

19 Dec 85

MIL-STD-1535A – Vendor Quality Assurance Requirements

1 Feb 74

MIL-STD-1543B – Reliability Program Requirements

25 Oct 88

MIL-STD-1547B – Parts, Materials and Processes for space and Launch

1 Dec 92 Vehicles, Technical Requirements

MIL-STD-1553B – Digital Time Division Command/Response Multiplex Data Bus

MIL-STD-1562W – Lists of Standard Microcircuits

25 Sep 91

MIL-STD-1568B – Materials and Processes for corrosion prevention

28 Feb 89 Control in Aerospace Weapon Systems

MIL-STD-1586A – Quality Program Requirements for space and Launch

15 Jun 89 Vehicles

MIL-STD-1587C – Materials and Process Requirements for Air Force

21 Jul 92 Weapon Systems

MIL-STD-1629A(2) – Procedures for performing a Failure Mode Effects

28 Nov 84

MIL-STD-1686B – Electrostatic Discharge Control Program for Protection

31 Dec 92 of Electrical and Electronic Parts, Assemblies, and

Equipment

DoD-STD-1766A – Nuclear Hardness and Survivability Program

1 Dec 86 Requirements for ICBM Weapon Systems

MIL-STD-1783 – Engines

MIL-STD-1790B – Data Requirements Associated with Technical Manual

10 Apr 91 Acquisition and Maintenance

MIL-STD-1796 – Avionics

MIL-STD-1798 – Mechanical System

MIL-STD-1803 – Software

MIL-STD-1806 – Marking Technical Data Prepared by or for the

1 Feb 90 Department of Defense

MIL-STD-1815A – Ada Programming Language

22 Jan 83

MIL-STD-1818(2) – Electromagnetic Effects Requirements for Systems

25 Nov 92

MIL-STD-1836 – Standardization and Control Program

1 Jun 88

MIL-STD-1839 – Calibration and Measurement Requirement

28 Oct 88

MIL-STD-1840B – Military Standard Automated Interchange

3 Nov 92

MIL-STD-1843 (USAF) – Reliability Centered Maintenance for Aircraft,

8 Feb 85 Engines, and Equipment

MIL-STD-2118(1) – Flexible and Rigid-flex printed-wiring for Electronic

12 May 86 Equipment Design Requirements for

MIL-STD-2155 – Failure Reporting, Analysis and Corrective Action

24 Jul 85

MIL-STD-2165A – Testing Program for Electronic Systems and Equipment

1 Feb 93

DoD-STD-2167A – Defense System Software Development

29 Feb 88

DoD-STD-2168 – Defense System Software Quality Program

29 Apr 88

MIL-STD-45662A – Calibration System Requirements

1 Aug 88

MIL-A-87221 – Aircraft Structure

MIL-A-87244 – Avionics

MIL-B-5087B(3) – Bonding, Electrical and Lighting Protection, for

24 Dec 84 Aerospace System

MIL-D-5480E – Data, Engineering and Technical Preproduction

15 Jun 70 Requirements

MIL-D-8510B(2) – Drawings, UN dimensioned, Reproducible,

26 Mar 65

MIL-D-23140D – Drawings, Installation Control, for Shipboard

30 Apr 92 Electronic Equipment

MIL-STD-28003A – Digital Representations for Communications of

14 Aug 92 Illustration Data: CGM Application Profile

MIL-E-5400T – Electronic Equipment, Airborne, General Specifications

9 May 86

MIL-H-46855B(2) – Human Engineering Requirements for Military

5 Apr 84 Equipment and Facilities

MIL-I-45208A(1) – Inspection System Requirements

24 Jul 81

MIL-M-7298D – Manuals, Commercial Off-the-Shelf

1 Feb 88

MIL-M-28001B – Markup Requirements and Generic Style Specifications

26 Jun 93 for Electronic Printed Output and Exchange

MIL-M-38784(3) – Manuals, Technical: General Style and Format

9 Dec 92 Requirements

MIL-Q-9858A(2) – Quality Program Requirements

23 Jul 93

MIL-T-2880E – Test Equipment for use with Electrical and Electronic

4 Jan 94 Equipment, General Specification for

MIL-T-31000(2) – Technical Data Packages, General Specification for

30 Sep 91

Lista de abrevieri

Scopul și atribuțiile CISAAA

Scopul CISAAA

Sistemele integrate de avionică și de armament de aviație (SIAA) reprezintă o noutate pentru Aviația Militară din țară, atît din punctul de vedere al concepției tehnice, cît și din cel al exploatării și ducerii acțiunilor de luptă.

Fiind vorba despre sisteme integrate, ale căror elemente sînt permanent în strînsă interacțiune, procesul de dezvoltare și de modernizare diferă în mod radical de cel al aeronavelor dotate cu aparate de bord și arme independente.

Complexitatea sistemelor și a proceselor este prețul tehnologic pentru saltul din domeniul capabilităților tactice ale aeronavelor dotate cu astfel de sisteme.

Destinația CISAAA este asigurarea în țară a capabilităților de modernizare pentru astfel de sisteme, în special pentru cele deja existente pe avionul MIG 21 LANCER și elicopterul PUMA SOCAT precum și de a participa activ la dezvoltarea altor sisteme integrate avansate de avionică și de armament de aviație.

Pe durata de serviciu a unui sistem integrat de avionică și de armament de aviație este posibil să apară nevoia de modernizare a sistemului cu scopul de a-i îmbunătăți măsurabil caracteristicile tehnico-tactice, fiabilitatea sau mentenabilitatea. Din perspectiva îmbunătățirii sistemului aceste modificări se pot clasifica astfel:

Îmbunătățire directă: reproiectarea unuia sau mai multor elemente din sistemul de avionică sau de armament.

Îmbunătățire indirectă; se disting două categorii:

Adăugarea, înlocuirea sau modificarea unui element din SIAA .

Înlocuirea sau modificarea unui proces tehnologic existent.

Atribuțiile și competențele CISAAA

Principalele atribuții ale CISAAA se referă la executarea modernizărilor de tipul 1 și 2a și asistență tehnică acordată fabricanților pentru cele de tipul 2b.

În atribuțiile CISAAA intră:

Expertiză în identificarea și analiza problemelor descoperite la SIAA existente, împreună cu specialiștii din exploatare și cu personalul navigant.

Formularea conceptelor tehnice alternative și a considerațiilor despre avantajele-dezavantajele diverselor soluții tehnice pentru dezvoltare-modernizare.

Elaborarea analizelor despre introducerea tehnologiilor adecvate.

Analize privitoare la sprijinul logistic pentru SIAA.

Proiectarea-reproiectarea în domeniile hardware și software pentru SIAA

Elaborarea și actualizarea documentației inginerești.

Fiabilitate și asigurarea calității.

Produse-procese relevante pentru SIAA.

Evaluarea, verificarea, testarea și validarea pentru hardware, software și firmware pentru SIAA.

Definirea, planificarea și executarea la sol (în laborator și pe aeronavă) și în zbor a testelor și măsurătorilor necesare SIAA, precum și analiza și interpretarea rezultatelor.

Descrierea procesului de dezvoltare de SIAA

Descrierea generică a unui sistem integrat de avionică și armament de aviație

Sistemul se găsește instalat la bordul unei aeronave și este destinat îndeplinirii sarcinilor automatizate de navigație și de indeplinire a misiunii.

Un SIAA este compus din urmăroarele categorii de elemente:

hardware:

calculator (calculatoare) de bord

senzori (de navigație, de culegere a informațiilor tactice, etc.)

magistrale de comunicație

echipamente de interfață om-mașină (indicatoare, sisteme de afișare, butoane și tastaturi, echipamente de avertizare, etc)

subsisteme de armament

echipamente de comunicație, de recunoaștere, etc.

firmware:

prin aceasta se înțelege ansamblul integrat compus din orice echipament digital și software-ul intern al acestuia

software:

prin aceasta se înțelege Programul Operațional de Zbor (OFP- Operational Flight Program) care este ansamblul de programe (software) executate de calculatorul de bord și care indeplinește următoarele sarcini principale:

controlează funcționarea fizică și fluxurile de date ale tuturor echipamentelor, armelor și subsistemelor aflate la bord

asigură citirea și integrarea datelor de la senzori

îndeplinește toate sarcinile de navigație, conducere și coordonare a misiunii,

preia toate comenzile echipajului, le interpretează și execută

afișează pentru echipaj toate stările, modurile de lucru și parametrii componentelor SIAA, datele de navigație, misiune, armament, etc.

este principalul mijloc prin care echipajul controlează componentele SIAA.

Tipuri de modificări

Atît dezvoltarea unui SIAA cît și modificările ulterioare asupra unui SIAA existent sînt reglementate de același set de standarde și instrucțiuni.

Modificările din categoriile care fac obiectul activității CISAAA pot fi clasificate și din punctul de vedere al complexității procesului de dezvoltare.

În ordinea crescătoare a complexitătii etapelor implicate, se disting următoarele tipuri de modificări ce se pot face pe durata serviciului unui SIAA:

modificări exclusiv de software

modificări funcționale ale unui echipament (subsistem) deja integrat în sistem

integrarea unui nou echipament, subsistem intern (fără influențe asupra aerodinamicii aeronavei)

integrarea unui nou echipament, subsistem extern (acroșat, cu influențe asupra aerodinamicii aeronavei), de exemplu un nou tip de armă.

Etapele de parcurs și documentele elaborate sînt în principiu aceleași, oricare ar fi modificarea adusă sistemului.

În cazul modificărilor în sistem, de la caz la caz și în urma unor analize documentate, unele dintre etapele dezvoltării SIAA pot fi omise sau reduse în volum.

Documentele și analizele justificative pentru reducerea procedurilor de calificare trebuie să fie aprobate de către beneficiarul final.

Ele fac parte constitutivă din ansamblul documentelor de calificare și certificare a SIAA și aeronavei pe care acesta e instalat.

Cu titlu de exemplificare:

Modificările de ultimul tip (4) impun parcurgerea completă a tuturor etapelor procesului de dezvoltare.

Pentru modificările de primul tip (1), software-ul de bord trebuie recalificat, sistemul reverificat și toate documentele relevante trebuie actualizate și aprobate (de la ORS, FRS, SRS, SDD și pînă la manualele de zbor sau exploatare).

Participanții la procesul de dezvoltare

La dezvoltarea unui SIAA sau pentru modernizarea unuia existent participă următoarele grupe de specialitate :

Parte din grupurile menționate mai sus nu sînt implicate continuu pe toata durata desfășurării unui program, ci doar în anumite faze ale acestuia.

Etapele procesului de dezvoltare

Dezvoltarea unui SIAA este un proces predefinit, complet organizat și controlat, specificat în detaliu de standardele menționate mai sus.

În caz de conflict între cerințele beneficiarului și standarde, cerințele beneficiarului au prioritate.

Beneficiarul poate doar adăuga cerințe, dar nu are dreptul să elimine cerințe din standarde.

Pentru fiecare program de dezvoltare, procesul poate fi adaptat pentru a îndeplini cerințele specifice programului respectiv.

Procesul de dezvoltare începe cu o definire documentată a cerințelor pentru fiecare nivel al programului și pentru fiecare specialitate implicată.

Sincronizarea între toate părțile și specialitățile implicate în procesul de dezvoltare se face printr-o serie de activități specificate în standardele menționate mai sus.

Toate elementele dezvoltate urmează proceduri standard de aprobare și omologare.

Procesul se încheie cu testarea fiecărui element din program și teste de integrare pentru sistem, ca un întreg.

Condiția de început a procesului este existența unui contract între beneficiarul final (M.Ap.N.) și CISAAA.

Din acest moment se desfășoară trei categorii de activități:

Figura 1

Pentru a descrie fluxul operațiilor fiecărui tip de activități în parte cea mai buna solutie este urmărirea secvenței documentelor de definire care se întocmesc, așa cum sînt ele prezentate în figura 2.

Lista documentelor de definire a cerințelor

SOW – Plan de activități (Statement of Work)

ORS – Specificația Cerințelor Operaționale (Operational Requirements Specification)

SSD – Specificatia și Arhitectura de Sistem (System Specification and Design)

FRS – Specificația Cerințelor Funcționale (Functional Requirements Specification)

IRS – Specificația Cerințelor de Interfață (Interface Requirements Specification)

ICD – Documentul de Control al Interfețelor (Interface Control Document)

SRS – Specificația Cerințelor Software (Software Requirements Specification)

Figura 2

Diagrama de mai sus este valabilă atît la nivel de sistem, cît și pentru orice subsistem.

Fluxul de dezvoltare pentru SIAA sau de integrare de noi elemente într-un SIAA existent este prezentat în diagrama de mai jos.

Punctele și etapele din diagrama de mai sus sînt detaliate în tabelele care urmează.

D – definitivat

L – livrat

În cazul modificărilor în sistem, este necesară, de asemenea, parcurgerea fluxului de dezvoltare prezentat, doar că în acest caz trebuie analizat cum aceste modificări vor influența fiecare etapă și, de la caz la

caz, vor putea fi omise anumite etape, vor trebui completate-modificate alte etape iar altele vor trebui refăcute complet.

Instrumente de control ale beneficiarului

Beneficiarul are dreptul și obligația de a controla procesul de dezvoltare de SIAA. În acest scop are la dispoziție două categorii de instrumente de control:

Faze de control

Aprobarea de documente interne ale procesului

Faze de control ale procesului de dezvoltare a SIAA

Pentru a se asigura coerența procesului de dezvoltare a unui SIAA este necesar ca fiecare fază de dezvoltare să se încheie prin organizarea unor întîlniri de analiză a stadiului respectiv de dezvoltare.

Modurile de organizare a acestor întalniri precum și responsabilitățile ce revin părților implicate sunt reglementate prin standarde ( exemplu MIL-STD 1521B ).

Schematic, principalele etape de analiză a evoluției dezvoltării unui SIAA sunt urmatoarele:

În funcție de stadiul de dezvoltare a SIAA, vor fi organizate analizele și auditurile următoare:

Analiza cerințelor sistemului ( SRR)

Analiza proiectului sistemului (SDR)

Analiza specificațiilor software (SSR)

Analiza proiectului preliminar (PDR)

Analiza critică a proiectului (CDR)

Analiza pregătirii testării (TRR)

Auditul configurației funcționale (FCA)

Auditul configurației fizice (PCA)

Analiza omologarii oficiale (FQR)

10.Analiza pregatirii productiei (PRR)

Analizele si auditurile prezentate mai sus vor fi desfășurate conform standardelor și în limitele precizate în clauzele contractuale.

Documente aprobate si de beneficiar

Listă minimală cu documentele ce trebuie să fie întocmite de executant și aprobate de beneficiar:

Cerințe de personal

Activitatea fiecărei echipe care participă la dezvoltarea SIAA trebuie să se desfășoare conform standardelor specifice domeniului în care lucrează, prin urmare echipele trebuie să aibă experiența de lucru în conformitate cu aceste proceduri.

Personalul implicat în dezvoltarea SIAA trebuie să cunoască în detaliu sistemul care trebuie modificat.

Pe lîngă cunostințele și competențele profesionale specifice fiecărui specialist (inginerie electronică, mecanică, hidraulică, de calculatoare și

automatizări,etc.), în ansamblu personalul tehnic participant trebuie să fie calificat și în următoarele domenii:

Proiectare aerospațială;

Simulare pe calculator;

Analiza modurilor de defectare și a impactului defecțiunilor;

Analiza arborilor de defecțiuni;

Analiza costului ciclului de viață al produsului și costuri de fabricație;

Analiza suportului logistic;

Analiza mentenabilității;

Analiza defectelor fizice;

Analiza de calitate și de tehnologie de fabricație;

Modelare de fiabilitate;

Testare;

Proiectare și evaluare a fiabilității, mentenabilității și operabilității;

Proiectare, dezvoltare;

Verificare și validare de software;

Modelare statistică de probabilitate;

Analiza eficienței utilizării sistemelor;

Cerințele de personal rezultă din atribuțiile fiecărei grupe de lucru. Aceste cerințe sînt sintetizate în tabelul următor.

*) Echipa care răspunde de cerințele operaționale trebuie să cunoască în detaliu sistemul existent, principiile care au stat la baza definirii cerințelor operaționale ale sistemului, principii generale ale interfeței om-masină, moduri și submoduri existente, principiile ce stau la baza definirii unei misiuni, principiile care au stat la baza definirii subsistemelor și interconectarea dintre ele, modul de raportare a defecțiunilor, etc.

**) Grupa de dezvoltare tehnică de sistem trebuie să cunoască în detaliu sistemul existent, principiile care au stat la baza definirii sistemului și a subsistemelor componente, interdependența între subsisteme, felul de transmitere, interpretare și memorare a datelor, modul de detectare, raportare și memorare a defecțiunilor, tipuri de teste efectuate continuu (BIT – Built In Test), la cerere (IBIT – Initiated Built In Test) sau după punerea sub tensiune a fiecărui subsistem (IOST – Initialization Operational Self Test), etc.

***) Pentru software-ul de la LANCER și SOCAT, trebuie să cunoască limbajul de programare ADA (MIL-STD 1815A).

Orice modificare în sistem (toate cazurile descrise mai sus) necesită o analiză riguroasă a tuturor implicațiilor rezultate în urma schimbării (interdependența cu ale subsisteme – cerințe funcționale și operaționale, posibilități de testare, etc.), analiză care se efectuează în comun de specialiști din toate grupele și echipele de lucru.

Exemplu: O modificare funcțională într-un subsistem de armament poate duce la modificarea funcțională a întregului sistem de armament, avînd în vedere cerințele și condițiile de tragere simultană a mai multor arme, principiile de selecție/deselecție a unei arme, simboluri afișate, etc.

Cerințe de echipament și infrastructură

Echipamentele din dotarea CISAAA trebuie să asigure din punct de vedere al bazei materiale desfășurarea procesului de dezvoltare de SIAA si de verificare a sistemelor modernizate. Necesarul concret de echipamente (pe tipuri, cantitate, etc.) este determinat de caracteristicile subsistemului de integrat. În general se pot distinge patru categorii de echipamente necesare. Menționăm că acestea nu se exclud reciproc, după caz un echipament sau altul poate aparține simultan mai multor categorii.

Cele patru categorii de echipamente sînt:

Concluzii

Integrarea de elemente în sistemele integrate de avionică și de armament de aviație este un proces multidisciplinar.

Entitatea care realizează acest lucru trebuie să fie la rîndul său un sistem organizatoric integrat.

Nici o echipă de specialitate nu poate să funcționeze în mod independent.

Procesul de dezvoltare de SIAA este reglementat complet de standarde MIL acceptate pe plan internațional, ceea ce asigură:

controlul și verificarea de către beneficiarul final (M.Ap.N.) a fiecărei etape și faze a procesului;

asigurarea și verificarea siguranței zborului și a capacității de îndeplinire a misiunii;

coerența procesului de dezvoltare prin specificarea răspunderilor și obligațiilor care revin atît între beneficiarul final și executant, cît și în interiorul structurilor interne ale executantului;

asigurarea și verificarea calității fiecărui element din sistem și a sistemului în ansamblu.

Din studiu rezultă că integrarea sistemelor de avionică și armament de aviație procedural se încadrează în instrucțiunile I-1000, precum și în standardele românești care au fost adaptate după standardele MIL. Urmează ca în perioada imediat următoare aceste standarde să fie completate cu cele din studiu

Personalul implicat în procesul de dezvoltare SIAA trebuie să aibă o înaltă calificare, specializare și experiență, precum și cunoștințe complexe din domenii de vîrf ale îndustriei aeronautice și de tehnică de calcul. Cunoașterea amănunțită a SIAA de modernizat este obligatorie.

Majoritatea echipamentelor utilizate în procesul de dezvoltare sînt special destinate echipamentelor de bord și sistemelor de aviație. Este de așteptat ca și costurile de achiziție, exploatare și întreținere a acestora să fie ridicate.

Pentru a funcționa corespunzător și a acoperi costurile de înființare și operare a CISAAA, este necesar ca acesta să aibă un portofoliu pe cît posibil continuu de proiecte în lucru. Lipsa de activitate are drept consecință directă, pe lîngă pierderile financiare, deprofesionalizarea personalului.

Activitatea CISAAA trebuie să se desfășoare în strînsă cooperare cu societățile producătoare, atît cele ale aeronavelor dotate cu SIAA , cît și cu fabricanții echipamentelor de integrat.

Bibliografie

Harold Kertzner – PROJECT MANAGEMENT – A System approach to planning, scheduling and controlling – second edition – 1992 ;

System Engineering Guide – ELBIT’s internal procedures ;

Conversion / upgrade of a utility helicopter to an attack / reconnaissance helicopter ;

LANCER SYSTEM – Development documents ;

SOCAT SYSTEM – Development documents ;

Trade – Off Analysis in the System Engineering Process ;