Программа JSF/Aviapanorama/

Программа JSF: история, цели, достижения, перспективы
(Окончание. Начало в N2 2002 г.)

Руководство программой осуществляет Директорат, структура которого представлена на рис. 1

Программа разделена на две основные фазы:

фаза демонстрации концепции (CDP), которая продолжалась с 1997г. по 2001г.
фаза инжиниринга и организации производства (2002-2012г.г.)

Календарный план работ по программе представлен на рис.2. Первые поставки самолетов в вариантах CTOL и STOVL планируются в 2008г.

В программе JSF, начиная с фазы демонстрации концепции (CDP), принимают участие зарубежные страны. Определено четыре уровня участия зарубежных партнеров на основе двусторонних межправительственных соглашений:

сотрудничающие в полном объеме партнеры (Full Collaborative Partner, FCP); пока это только Великобритания, которая активно участвует в программе и в руководящих органах (восемь представителей в директорате и заместитель директора программы)
ассоциированные партнеры (Associate Partners, AP), которые участвуют в разработке требований к CTOL варианту и имеют одного государственного и одного технического представителя в директорате программы
информированные партнеры (Informed Partners, IP), которые получают различную информацию по программе
государства, желающие приобрести самолет (Foreign Military Sales Major Participants, FMS MP)

Программа зарубежного участия в программе на фазе CDP представлена в табл. 3.

страна	статус	Соглашение*	Вклад зарубежного участника, млн.$	Вклад США, Млн. $	Дата вступления
Великобритания	FCP	MoU	200	-	12.95
Нидерланды	AP	MoA	10	10	04.97
Норвегия	AP	MoU	10	10	04.97
Дания	AP	MoU	10	10	09.97
Канада	IP	MoU	10	50	01.98
Италия	IP	MoA	10	-	12.98
Сингапур	FMS MP	LOA	3.6	-	03.99
Турция	FMS MP	LOA	6.2	-	01.99
Израиль	FMS MP	LOA	0.75	-	09.99

В конце 2000 года в результате переговоров с различными странами были выработаны принципы участия иностранных государств в EMD фазе программы, в соответствии с которыми определены четыре уровня участия зарубежных партнеров в EMD фазе:

уровень 1, который требует финансирования участником примерно 10% стоимости EMD фазы
уровень 2 соответствует 5% финансирования EMD фазы
уровень 3 соответствует 1-2% финансирования EMD фазы
FMS MP

17 Января 2001 года США и Англия подписали меморандум о намерениях, в котором закреплено обязательство английского правительства выделить $2 млрд. на поддержку EMD части проекта JSF.

Финансовые подробности не разглашаются, но по некоторым оценкам, участие в программе потребует от правительства каждой страны от $250млн. до $1,25 млрд. в течение 11 лет. В апреле 2000 г. было объявлено, что МО США предлагает Австралии и Бельгии стать партнерами в разработке JSF. Обе страны отклонили предложения.

В качестве возможных иностранных покупателей самолета рассматриваются Турция, Израиль, Сингапур. Объем экспортного рынка JSF оценивается в 3000 самолетов.

Одной из важнейших целей, поставленных в программеJSF, является создание интегрированной информационной управляющей системы поддержки жизненного цикла самолета. Эта система должна быть мультиорганизационной, мультизадачной, мультисервисной и мультинациональной. Она должна иметь открытую архитектуру, которую можно модернизировать с течением времени, не меняя полностью ее логистику и программное обеспечение. Эта система должна функционировать при минимальном ручном вмешательстве, предоставляя лишь информацию необходимую для принятия решений “нужным специалистам, в нужном месте в нужное время” (рис.6). Структура бортовой части интегрированной информационной системы представлена на рис.7.

Авионика JSF интегрирована в ее бортовую часть и позволяет получать данные, как от сенсоров самолета, так и от других источников на поле боя (другие самолеты, спутники, наземные источники). В состав бортовой системы сенсоров входят:

Многофункциональная интегрированная система радиодиапазона (MIRES), основывающаяся на APG-77 AESA. Система выполняет функции многомодового радара, поиска и сопровождения целей, пассивной системы предупреждения, коммуникационной системы.
ИК система (IRST) для поиска, идентификации, защиты, сопровождения воздушных целей, а также наведения высокоточного оружия по наземным целям.

Основу вооружения самолета должны составить системы высокоточного оружия JDAM и LOCAAS. Система JDAM превращает уже существующие бомбы Mk-83-1000, Mk-84-2000, BLU-109-2000, BLU-110-1000 в применимое при любых погодных условиях высокоточное оружие, в котором используются инерциальная и GPS системы наведения. Данные о цели автоматически загружаются в систему наведения бомбы с началом выполнения полетного задания непосредственно из компьютера самолета. При достижении рубежа применения (порядка 30 км от цели), бомба автоматически сбрасывается. Дальнейшее наведение на цель осуществляется системой наведения бомбы за счет специальных аэродинамических поверхностей. При этом достигается точность попадания с вероятностным круговым отклонением (КВО) 13 м при использовании совместно инерциальной и GPS систем наведения и 30 м КВО при работе только инерциальной системы. Система может применяться в широком диапазоне высот и в процессе выполнения самолетом различных маневров. В дальнейшем планируется довести КВО до 3 м при использовании системы DAMASK (Direct Attack Munitions Affordable Seeker).

LOCAAS представляет собой малую бомбовую систему с собственным турбореактивным двигателем и низкой стоимостью (~33000$). Предназначена для поиска, идентификации и уничтожения подвижных наземных целей. Имеет GPS и инерциальное курсовое наведение, твердотельную головку поиска целей (LADAR), автономную систему сопровождения цели и боевые части различного назначения. Полетное задание программируется. Система имеет следующие характеристики:

Длина-0.76 м
Размах крыла-1 м
Вес- 40-45 кг
Время работы двигателя-30 мин.

Система может быть применена на дальностях 100-150 км, при этом область поиска целей составляет 100-45 кв. км.

Другими важнейшими функциями интегрированной информационной управляющей системы являются:

Поддержка операций, связанных с полетным заданием, сбор и запись полетных данных
Уменьшение времени предполетной подготовки, уменьшение времени ручного технического обслуживания (до 50%), максимизация времени между ремонтами и работами по техническому обслуживанию
Сбор в реальном времени данных о состоянии систем самолета, запись параметров их технического состояния; определение систем, в которых потенциально могут возникнуть неисправности (переход на эксплуатацию по текущему состоянию)
Анализ текущего состояния самолета и всего парка самолетов
Поддержка данных для прогностики состояния самолета, обслуживания его по текущему состоянию, планирование и выбор действий по техническому обслуживанию и ремонтам для всех уровней эксплуатантов
Организация процесса поставки запасных частей, технической документации и технических консультаций в режиме 24 часа 7 дней в неделю
Интеграция и передача данных из различных гетерогенных источников данных в логически единую базу данных (знаний)
Обеспечение удобного, но классифицированного доступа для всех категорий эксплуатантов, ИТР и административного персонала к логически единой базе данных по всему парку самолетов на всем протяжении жизненного цикла.

Для информационной системы управления состоянием самолета, уже написано свыше 15 млн. строк программного кода, 6 млн. из которых - для бортовых систем самолета и 9 млн. - для наземного оборудования.

С программой JSF связаны разработка и реализация ряда научно-технических программ, в частности:

разработка новых материалов, в которых объединены металлические и композитные структуры

разработка и практическое применение в различных подсистемах самолета сенсоров на основе достижений в области нанотехнологий

программа обеспечения большого ресурса и надежности силовой установки с одним двигателем

программа обеспечения живучести самолета, которая включает разработку интегрированных систем радио и ИК диапазона, интеграцию в единой системе вычислительных процессов, интеграцию программного обеспечения

разработка системы управления состоянием самолета (JDIS), на которую замыкаются:

система контроля и прогностики двигательной установки (контроль входного воздушного потока, контроль маслосистемы, контроль состояния подшипников, контроль неисправностей двигателя, развитые алгоритмы анализа состояния подсистем двигателя)
система контроля и прогностики состояния планера
система контроля и прогностики состояния авионики
прочие подсистемы

Для организации и развертывания производства по программеJSF внедряются следующие системы, которые должны обеспечивать эффективность производства даже при малых его объемах.

Создается единая система управления жизненным циклом изделия и бизнес-процессами (Product Lifecycle Management, рис.8).

Создается единая информационная среда, которая объединяет всех участников процесса (в частности 11 субподрядчиков из Европы) и в которой реализуются процессы проектирования, испытаний, производства, эксплуатации.

Создается единая база данных (знаний), в которую отображается образ каждого самолета, информация о его текущем состоянии, информация о всем парке самолетов.

С целью снижения стоимости самолета, сокращения времени производства и обслуживания обеспечивается степень унификации, доходящая до 70-90%.

Сказанное можно проиллюстрировать следующими примерами.

При проектировании самолета широко применяется 3D моделирование.

JSF - первый самолет, целиком разработанный с использованием 3D моделей

Для организации распределенных вычислений и обмена файлами в режиме реального времени между рабочими группами, активно используются Интернет и беспроводные технологии.

В программе JSF всеми участниками проекта используются 14 базовых программно информационных систем, например Metaphase-EDS, CATIA-V5, DELMIA. Из них: 3 – для поддержки в течении жизненного цикла; 11 – для проектирования и производства (поддерживается 35 производственных процессов, которым соответствует набор из 400 программных инструментов).

Проектирование самолета, управление станками и технологическим оборудованием в процессе производства осуществляется в системе CATIA. Эта система позволяет с абсолютной точностью задавать не только отдельные характеристики для каждой детали, узла, агрегата, но и устанавливать методы их взаимодействия с другими деталями, узлами, агрегатами.

В производстве используются обрабатывающие станки с ЧПУ с высокой частотой вращения шпинделя (15 000 – 30 000 об/мин), что снимает необходимость в последующей дополнительной обработке деталей и снижает их стоимость на одну треть.

Для уменьшения стоимости, крылья для всех модификаций будут производить на одной сборочной линии.

Применение новых технологий в проектировании и производстве позволило резко сократить временные затраты на изготовление самолета. Так, например: сборка опытного образца для летных испытаний проводилась на новой сборочной линии с ЧПУ. Для стыковки крыла с фюзеляжем потребовалось всего 14 минут; 16 минут ушло на присоединение хвостовой части к фюзеляжу. Использование традиционных, “нецифровых” методов сборки заняло бы 7-10 дней.

Предполагается, что удастся сократить время механической обработки деталей на 90%, время производства на 66%, его стоимость – на 50%. В результате, если на производство одного F-16, с момента его заказа до момента поставки заказчику проходит 15 месяцев, для JSF это время составит около 4 месяцев.

Анализ материалов по программе показывает, что ее концепция направлена не только на разработку самолета пятого поколения, но обеспечивает достижение следующих целей:

Ставится задача обеспечить подавляющее превосходство над конкурентами не только в тактико-технических характеристиках самолета, но и в технологиях, производстве, поддержке каждого экземпляра самолета до конца его жизненного цикла. Для этого сформулирован и реализуется ряд ключевых программ. К ним в частности относятся:

Разработка концепции “умного самолета”, который вместе с другими системами оружия интегрирован с помощью общей системы управления (C4I) в единую систему ведения боевых действий

разработка объединенной системы управления различными системами вооружения на поле боя
программа поддержки жизненного цикла самолета (развитая распределенная система дистанционной диагностики, удаленная техническая поддержка, снабжение запасными частями и обучение персонала)
программа создания гибкого автоматизированного производства, включенного в единую информационную среду, которая обеспечивает эффективность производства даже при малых его объемах.

2. На основе CALS технологий создается единая система управления жизненным циклом изделия и бизнес-процессами.

3. Создается единая информационная среда и единая база данных (знаний), в которую отображается образ каждого самолета, информация о его текущем состоянии, информация обо всем парке самолетов.

Таким образом, программа JSF становится рекордной не только по объемам финансирования, но и по количеству технических разработок, инноваций и новых технологий, применяемых на всех стадиях ее реализации.

Фактически разрабатывается система оружия пятого поколения и концептуально новая, поддерживающая ее на всех стадиях жизненного цикла инфраструктура. Основные цели, которые при этом хотят достичь США – это обеспечение подавляющего превосходства над своими соперниками в первой половине XXI века в военной области, а также устранение зарубежных производителей авиационной техники как конкурентов на международных рынках военной авиации.

Борис Михайлов, Михаил Савельев.

НИАЦ-Полми.