Читать онлайн «Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы». Страница 60

Первые системы управления строились с аналоговыми приборами систем стабилизации, а с 1964-го года электронными счетно-решающими приборами. На этапе создания и последующего выпуска электронных счетно-решающих приборов в Научно-производственном объединении «Хартрон» было организовано современное и мощное производство модулей, многослойных печатных плат, запоминающих устройств на ферритовых сердечниках, решены сложные научно-технические проблемы обеспечения помехозащищенности, высокой надежности, стабильности параметров бортовой вычислительной техники длительного срока эксплуатации.

Генеральным директором и Главным конструктором систем управления для ракетных комплексов в научно-производственном объединении «Хартрон» с 1960 – го по 1986-й год был Владимир Григорьевич Сергеев. К середине 60-х годов стало ясно, что принцип построения систем управления на основе аналоговых и дискретных счётно-решающих устройств не имеет перспективы. Дальнейшее совершенствование управления межконтинентальными баллистическими ракетами требовало резкого увеличения объёмов информации, обрабатываемой на борту ракеты в реальном масштабе времени. Требовалось также принципиально изменить идеологию регламентных проверок систем ракеты, которая базировалась на использовании сложной, наземной, дорогой и неудобной в эксплуатации передвижной испытательной аппаратуры, размещаемой в кузовах нескольких автомобилей.

Революционным шагом на этом этапе явилось использование в системах управления ракет бортовых электронных вычислительных машин, обеспечивающих функционирование ракетного комплекса при наземных проверках и в условиях полета ракеты. При этом резко упрощалась наземная аппаратура, ее можно было разместить в ракетных шахтах, отказавшись от автопоездов. Возможность решения более сложных алгоритмов позволяла существенно повысить точность стрельбы.

В предприятии, было создано подразделение (Борис Михайлович Конорев) по определению требований к архитектуре и вычислительным характеристикам бортовых ЭВМ и разработке программного продукта. Потребовалось создать не только новую методологию разработки всех алгоритмов и программ полета, наземных испытаний, но и создавать новую технологию проектирования технических средств, включая моделирующие стенды, систему автоматизированного производства комплексов программ.

Вначале создание систем управления с бортовыми ЭВМ в «Хартроне» шло по двум направлениям:

• применение бортовой ЭВМ, разработанной головным предприятием по вычислительной технике Министерства радиопромышленности СССР – Научно исследовательским центром вычислительной техники;

• использование бортовой ЭВМ собственной разработки.

В апреле 1967-го года Генеральный директор и Главный конструктор Владимир Григорьевич Сергеев предложил обсудить и решить вопрос о концентрации сил на одном из этих направлений. Все руководители ведущих подразделений: высказались за использование бортовой ЭВМ собственной разработки, поскольку в «чужую» машину было практически невозможно оперативно вносить необходимые изменения в аппаратуру и программы, что резко замедлило бы разработку новых компонентов систем управления. Уже в 1968-м году был испытан первый экспериментальный образец бортовой ЭВМ на гибридных модулях. В 1971-м году, впервые в СССР был произведен запуск новой ракеты 15А14 с системой управления, включающей бортовую ЭВМ.

Удачно выбранный и успешно реализованный комплекс вычислительных характеристик ЭВМ (разрядность 16, объём ОЗУ 512-1024 слов, объём ПЗУ 16 слов, быстродействие 100 тыс. опер/сек.), надежная элементная база обеспечили этой бортовой ЭВМ уникальный срок жизни – около 25 лет, а ее несколько модернизированный вариант находится в эксплуатации на боевом дежурстве. В целях обеспечения малых габаритно-массовых характеристик ЭВМ впервые в отрасли были созданы гибридные микросборки схем управления оперативным запоминающим устройством, плоские микромодули согласующих устройств с гальванической развязкой, многослойные печатные платы, изготовленные методом открытых контактных площадок.

В 1979-м году были приняты на вооружение ракеты 15А18 и 15А35 с унифицированным бортовым вычислительным комплексом. Для систем управления этих изделий, была разработана новая технология отработки программно-математического обеспечения, включающая так называемый «электронный пуск», при котором на специальном имитационном моделирующем комплексе, включающем ЭВМ БЭСМ-6 и изготовленные блоки системы управления ракетой, моделировался полет ракеты и реакция системы управления на воздействие основных возмущающих факторов. Эта технология обеспечила также эффективный и полный контроль полетных заданий.

В последующие годы, были созданы еще четыре поколения бортовых ЭВМ, имеющих одни из лучших Советском Союзе вычислительные и эксплуатационные характеристики, а также разработана эффективная технология производства программных комплексов. Одной из «изюминок» была оригинальная система динамической коррекции программ. Именно она обеспечила возможность (при наличии ПЗУ с жёсткой «прошивкой» программ с помощью «косичек», вставляемых в П-образные ферритовые сердечники) оперативного внесения необходимых изменений в программный комплекс на всех этапах работ от предстартовых испытаний до работы на орбите.

Опыт эксплуатации первых бортовых ЭВМ показал настоятельную необходимость совершенствования структурных методов повышения надежности. Учеными и инженерами предприятия, были разработаны теоретические основы синтеза высоконадёжных, вычислительных структур, с многоярусным мажоритированием и адаптацией. Они легли в основу последующих поколений бортовых ЭВМ.

В 1984-м – 88-м годы была создана и отработана система управления для уникальной мощной ракеты СС18, известной по зарубежной классификации как «Сатана». В этой разработке были успешно внедрены все лучшие технические решения, наработанные на предшествующих заказах, а также целый ряд принципиально новых идей:

• обеспечение работоспособности после воздействия ядерного взрыва в полёте;

• высокоточное индивидуальное разведение боевых блоков;

• прямой метод наведения не требующий ранее подготовленного полетного задания;

• обеспечение дистанционного нацеливания.

Решение этих задач обеспечивалось новым мощным бортовым вычислительным комплексом с использованием полупроводниковых «пережигаемых» постоянных и электронных оперативных запоминающих устройств. Основная элементная база разрабатывалась и изготавливалась в Минском производственном объединении Интеграл и обеспечивала необходимый уровень радиационной стойкости. Для одного из видов боевых блоков было разработано и впервые в Советском Союзе прошло летные испытания запоминающее устройство на цилиндрических магнитных доменах.

Одной из самых сложных задач было создание бортового многомашинного вычислительного комплекса для ракеты-носителя «Энергия», решающего сложнейшие задачи стабилизации, выведения (с учетом нештатных ситуаций управления многочисленными двигательными установками), аварийной защиты двигателей, мягкой посадки спускаемых разгонных ступеней.

Высокие требования по надёжности и безотказности усугублялись использованием в ракете-носителе кислородных и водородных компонентов, что потребовало реализации в системе управления комплекса мер по обеспечению пожаро– и взрывобезопасности. Самой главной наградой за труд были два успешных запуска ракеты-носителя «Энергия» (22.02.1986 г. и 15.11.1988 г.) и успешное проведение натурных испытаний и сдача на вооружение ракеты СС-18.

Большой объём работ был проведен по созданию бортового вычислительного комплекса для систем управления космических аппаратов. Для летавших со станцией «Мир» модулей: Квант, Квант-2, Кристалл, Природа, Спектр, был создан комплекс с многоярусным мажоритированием, сохраняющий работоспособность при наличии 10–20 неисправностей. Опыт его безотказной эксплуатации на орбите в течение более 10 лет подтвердил правильность принятых технических решений. В конце 80-х годов для нового поколения систем управления космических аппаратов были созданы два бортовых вычислительных комплекса, имеющих, в отличие от предыдущих, существенно более низкое энергопотребление. Успешные запуски объектов, использующих эти комплексы, показали способность «Хартрона» обеспечивать космическую технику надежными бортовыми ЭВМ.

На вычислительный центр (ВЦ) в Государственном союзном научно-исследовательском институте № 88 (ныне Центральный НИИ машиностроения Росавиакосмоса) и баллистическое подразделение НИИ-88 с 1963-го года возлагалась функция баллистического центра отрасли – БЦ-2 (БЦ-1 – в Министерстве обороны, БЦ-3 – в Академии наук СССР). БЦ-2 начал участвовать в управлении космическими аппаратами (КА) [11]. Преобразование ВЦ в Координационно-вычислительный центр (КВЦ) с возложением на него информационного обеспечении государственных задач, по обработке и отображению информации при лётно-конструкторских испытаниях пилотируемых кораблей и автоматических станций, спутников научного и народнохозяйственного назначения. БЦ-2 стал головным по автоматическим межпланетным станциям («Венера», «Марс») и спутникам народнохозяйственного и научного назначения («Метеор», «Протон», АУОС), он выполнял функции дублирующего БЦ, по пилотируемым программам (корабли «Союз», станция «Салют»).