Реферат: Первые бортовые ЭВМ ракетно-космических комплексов и их создатели

Одной из наших "изюминок" была оригинальная система динамической коррекции программ (Б.М.Конорев, В.П.Каменев, А.В.Бек, Ю.М.Златкин, А.И.Бондарев). 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 программное обеспечение на всех этапах работ от предстартовых испытаний до работы на орбите.

Опыт эксплуатации первых бортовых ЭВМ показал настоятельную необходимость совершенствования структурных методов повышения надёжности. Учёными и инженерами предприятия (А.И.Кривоносов, В.И.Спиридонов, Ю.Г.Нестеренко, И.И.Корниенко, В.В.Шеин, А.В.Сычёв, Н.Ф.Меховской и др.) были разработаны теоретические основы синтеза высоконадёжных вычислительных структур с многоярусным мажоритированием и адаптацией. Они легли в основу последующих поколений бортовых ЭВМ.

В 1984-1988 гг. была создана и отработана система управления для уникальной супермощной 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 полётного задания;

- обеспечение дистанционного нацеливания и т.д.

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. Кроме стандартных блоков в состав бортового комплекса входил, впервые реализованный в СССР, блок специализированного запоминающего устройства на ферритовых сердечниках с внутренним диаметром 0,4 мм, через который прошивались 3 провода тоньше человеческого волоса. Для одного из видов боевых блоков было разработано и впервые в Советском Союзе прошло лётные 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 учётом нештатных ситуаций управления многочисленными двигательными установками), аварийной защиты двигателей, мягкой посадки спускаемых разгонных ступеней ("боковушек"). 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.

В 1984-1988 гг. в "Хартроне" одновременно выполнялось два самых объёмных и ответственных заказа - разработка систем управления для СС-18 и ракеты-носителя "Энергия". Это потребовало от руководства и всех специалистов максимального напряжения сил. Работы шли круглосуточно, без выходных, зачастую люди ночевали на рабочих местах. 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 течении более 10 лет подтвердил правильность принятых технических решений.

В конце 80-х годов для нового поколения систем управления космических аппаратов были созданы два новых бортовых вычислительных комплекса, имеющих, в отличие от предыдущих, существенно более низкое энергопотребление. Успешные запуски объектов использующих эти комплексы показали способность "Хартрона" и в настоящее время обеспечивать космическую технику надёжными бортовыми ЭВМ".

За создание уникального радиационностойкого бортового вычислительного комплекса его главному конструктору Кривоносову А.И. была присуждена Ленинская премия.

Характеристики бортовых компьютеров, созданных в "Хартроне"

Наименование	Быстродействие, тыс.оп/сек	Разрядность	ОЗУ	ПЗУ	Тип плат	Вес, кг	Габариты, мм	Мощн., вт
ЦО1М	2000	16,32	4К	272К	Многослойные печатные платы	50	670x415x355	280
ЦО1	1000	16,32	4К	16К	"-"	49	803x490x266	250
Ц18	200	16	4К	32К	"-"	30	770x272x240	250
Ц18М	400	16	12К	10К	"-"	26	770x272x240
ЗА02	500	16,32	8К	32К	"-"	33	500x398x338	178
Л01	500	16,32	2К	32К	"-"	22	767x266x238	102
У01	500	16,32	8К	32К	"-"	25	767x266x238	81
15Л579	200	16	8К	32К	"-"	21
15Н 1838-02	500	16,32	8К	32К	"-"	65	852x638x258	81
СЦЕМ	400	16	4К	28К	"-"	6	378x203x145	25
405201	200	8	IK	1К	"-"	20	461x311x370	95
4А80	2000	16,32	8К	272К	"-"	50	300
4А160	2000	16,32	4К	272К	"-"	25	150

Первая серийная бортовая ЭВМ

В 1971 г. в бывшем СССР впервые была испытана созданная на ЮМЗ ракета-носитель с использованием бортовой ЭВМ, разработанной в "Хартроне". Успешный запуск устранил существующее недоверие к цифровой вычислительной технике. Появилась необходимость в серийном выпуске бортовых ЭВМ. Для этой цели был привлечен "Киевский радиозавод". Это не было случайностью.

"Приобщение Производственного объединения "Киевский радиозавод" к разработкам и выпуску средств цифровой вычислительной техники еще в далекие пятидесятые годы в большой степени предопределило последующее развитие объединения и интерес к его потенциалу у многих главных конструкторов специальной техники", - рассказывает бывший главный инженер, первый заместитель генерального директора завода лауреат Государственной премии СССР Борис Емельянович Василенко.

"В середине пятидесятых годов на нашем заводе, созданном в 1953 г. из железнодорожных мастерских, появилась группа молодых специалистов, страстных энтузиастов вычислительной техники. В то время на предприятии шло освоение радиолокационной системы обнаружения места нахождения минометов по траекторным измерениям, составной частью которой являлся перевозимый (на танковом ходу) аналоговый счетно- решающий прибор весом более тонны. В перспективе предполагалось осуществить переход на цифровую систему обработки результатов траекторных измерений. Для решения этой задачи нужны были специалисты и на предприятие были направлены выпускники различных ВУЗов Киева и других городов, в том числе Таганрогского радиотехнического института, начавшего с 1956 года выпуск инженеров по специальности "математические счетно-решающие приборы и устройства". В 1957 году прошла практику первая группа студентов этого института, а в следующем году, после защиты дипломных проектов, она была направлена на постоянную работу. Среди молодых специалистов был и автор этих строк. Тогда и родилась идея создания малой цифровой вычислительной машины.

Освоение вычислительной техники на предприятии проходило в увязке с теми изделиями и комплексами, которые осваивало предприятие и поэтому нельзя разорвать эти две темы на самостоятельные разделы. В основном это касалось систем управления боевых ракетных комплексов, космических станций и аппаратов. Большой вклад в освоение и развитие этой техники сделали руководители предприятия в разные годы: директора - Виктор Федорович Славгородский, Борис Павлович Ястребов, Дмитрий Гаврилович Топчий, главные инженеры - Николай Андреевич Лукавенко, Эдгар Филиппович Костоломов, Борис Емельянович Василенко, главные конструктора - Игорь Васильевич Бортовой, Анатолий Иванович Гудименко, Петр Иванович Подоплелов. Особенно большой и плодотворный период (более 20 лет) пришелся на время 70-80 годов, когда во главе предприятия стояли Д.Г.Топчий, Б.Е.Василенко, А.И.Гудименко.

Д.Г.Топчий обладал исключительным даром в любом сложном вопросе или проблеме увидеть главное, сформулировать его, организовать и подчинить выполнению все силы коллектива", - продолжает рассказ Б.Е.Василенко. "Мы многократно убеждались в правильности его решений. При этом спектр его интересов и решаемых вопросов простирался от конкретных технических решений по тому или иному изделию до стратегических вопросов развития объединения, включая строительство жилья, развитие сельскохозяйственного производства и другие не менее важные вопросы. Немногословный по натуре, он точно формулировал вопрос и предлагал его решение. В чем-то он напоминал мне С.П.Королева. Сергей Александрович Афанасьев, возглавлявший Министерство общего машиностроения СССР, всегда говорил: "Топчий - это капитально, основательно".

В семидесятые годы началось освоение новой элементной базы - интегральных микросхем. Дмитрий Гаврилович договорился с Киевским университетом (он был тогда членом ученого совета университета) об организации на предприятии специальной лаборатории по элементной базе. Набор специалистов в нее осуществлялся только по рекомендации университета. За короткий период времени он помог лаборатории получить современное испытательное оборудование и она стала участвовать в многочисленных исследованиях и испытаниях вместе с поставщиками элементов, разработала и внедрила серию методик неразрушающего контроля, была признана в Министерстве электронной промышленности. В конечном итоге мы получили мощный инструмент повышения качества и надежности элементной базы, имели возможность воздействовать на поставщиков, что незамедлило сказаться на надежности ракетных комплексов. И сегодня это подразделение, реформированное в самостоятельную хозяйствующую структуру, продолжает работать для обеспечения высоконадежными элементами космических систем, изготавливаемых в Украине.

В состав производственного объединения "Киевский радиозавод" входило конструкторское бюро - достаточно мощный инженерный коллектив, способный решать самые сложные научные и производственные задачи. Его помощь позволила многим организациям-разработчикам сложных систем успешно и в сжатые сроки вести освоение и производство новых образцов ракетно- космической техники.

Долгое время (с 1967 по 1988 г.) конструкторское бюро возглавлял талантливый инженер, лауреат Ленинской премии, кандидат технических наук Анатолий Иванович Гудименко.

Известно, что основным профилем ракетно-космической отрасли Украины в годы существования СССР были боевые ракетные комплексы стратегического назначения всех классов: шахтного, железнодорожного и морского базирований. На долю производственного объединения "Киевский радиозавод" пришлось освоение и серийное производство систем управления целого ряда этих комплексов, начиная от знаменитого "первого изделия" ракеты Р-12 и кончая самой совершенной стратегической ракетой Р-36М2 - в зарубежной классификации SS-18, которую на западе назвали "Сатаной". Как правило, системы управления разрабатывались в Научно-производственном объединении "Хартрон", а поставлялись Производственному объединению "Южный машиностроительный завод". Творческое содружество этих объединений с конструкторским бюро "Южное" привело к созданию мощного производственно-технического комплекса, успешно решавшего все поставленные задачи. Длительное время эти предприятия возглавляли выдающиеся руководители - Михаил Кузмич Янгель, а затем Владимир Федорович Уткин, Александр Максимович Макаров и Владимир Григорьевич Сергеев. Все четверо - дважды Герои Социалистического Труда, лауреаты Ленинской и Государственных премий СССР и Украины. На них лежала огромная ответственность за порученное дело и, конечно, за судьбы людей - почти стотысячного коллектива и огромной армии смежников из различных отраслей промышленности.

Первые счетно-решающие приборы рождались в атмосфере высоких темпов работ и жестких технических требований. Элементной базой счетно-решающих приборов были феррит-транзисторные ячейки, на которых исполнялись: автомат выведения ракеты на заданную траекторию, приборы регулирования кажущейся скорости, управления по тангажу, устройство программно-временного управления, обеспечивающих управление двигателями и вывод ракеты в нужную точку пространства. Во всех этих системах стабилизация ракеты осуществлялась специальным прибором - автоматом стабилизации аналогово типа. Только с переходом на бортовые ЭВМ все алгоритмы управления были реализованы в цифровой форме.

Конструкторское бюро Киевского радиозавода работало по созданию цифровой регламентной аппаратуры для системы управления ракеты-носителя 8К67 (1963-64 гг.), ставшей технической основой для последующей разработки системы управления третьей ступени ракеты-носителя "Циклон". Особенность этой разработки - использование двоично-пятеричного кода (с целью автоматического обнаружения ошибок), двухканальное резервирование аппаратуры вместо традиционного аппаратного троирования, обеспечение непрерывной работы в условиях полета ракеты в течение 2,5 часов без создания специальных комфортных условий. В то время (1968 год) бортовых вычислительных машин, функционирующих непрерывно в течение такого времени и таких тяжелых условиях не существовало, а проектировавшиеся бортовые ЭВМ были рассчитаны на длительность полета 10-15 мин. (это были машины для боевых ракетных комплексов). Бортовая аппаратура созданная на Киевском радиозаводе, обеспечила появление наземного комплекса с высокой степенью автоматизации проверок, предстартовой подготовки и пуска ракеты. Только за период 1986-1996 годов было осуществлено более 100 пусков ракеты "Циклон". За разработку этого высоконадежного комплекса в 1980 году группа днепропетровских, киевских и харьковских специалистов была удостоена звания лауреатов Государственной премии СССР, в том числе Б.Е.Василенко и заместитель главного конструктора производственного объединения "Киевский радиозавод" А.Н.Пулеметов.

31 августа 1995 года ракетой-носителем "Циклон" был осуществлен запуск украинского космического аппарата "Сич-1" для наблюдения Земли. Запуск этого аппарата ознаменовал официальное вступление Украины в содружество космических государств мира.

Развивая производство в направлении выпуска средств исследования космического пространства Производственное объединение "Киевский радиозавод" в 1966 году приступило к выпуску уникального комплекса бортовой аппаратуры "Игла", предназначенной для поиска, взаимной ориентации, сближения и стыковки космических объектов. Эта аппаратура обеспечила первую в мире автоматическую стыковку беспилотных и пилотируемых космических кораблей между собой и орбитальными станциями. Всего было выпущено 150 ее комплектов.

В 1985 году на смену аппаратуре "Игла" пришла более совершенная высоконадежная аппаратура "Курс", которая успешно работала в комплексе "Мир-Союз-Прогресс".