Самолётный магнитометр для обнаружения подводных лодок в погружённом состоянии

До начала непосредственного участия в войне с Германией, США с конца 1941 г. начали поставлять своим союзникам во всё возрастающем масштабе современную военную технику, стратегические материалы и продукты питания. Сотни кораблей, в том числе и легендарные LIBERTY целыми караванами пересекали Атлантический Океан, стремясь достичь порты Англии и СССР. Вначале лишь единицам это удавалось. Пиратствующая армада подводных лодок Германии создала практически непрео-долимый барьер судам. Не спасали военные корабли сопровождения. Потери приняли катастрофический характер. Тогда Министерство Обороны США обратилось к учёным с призывом объединить свои усилия в поиске путей обнаружения и уничтожения немецких подводных лодок. В результате проведенных исследований учёные пришли к выводу, что наиболее эффективным способом обнаружения ПЛ в погружённом состоя-нии является магнитометрический. Не отрицалась необходимость использования радиолокационного способа, хотя он давал результаты лишь при всплытии ПЛ на поверхность. Основное преимущество магнитометрического способа заключается в том, что он позволяет обнаружить ПЛ в погружённом состоянии как в положении покоя, так и при движении. В кратчайшие сроки были разработаны образцы поисковых магнитометров, испытания которых превзошли самые оптимистические ожидания. Массовое применение магнитометров, установленных на самолётах различного типа, позволило положить конец пиратству немецких подводных лодок. К середине 1944 г. Атлантический Океан, особенно в северной его части, где проходили основные маршруты караванов, был практически полностью очищен от немецких подводных лодок. Это имело стратегическое значение, поскольку США готовились к высадке в Европе.

После окончания войны интерес к этой аппаратуре стал остывать, но в середине 50-х годов положение изменилось. Это уже были годы холодной войны, период интенсивного перевооружения. В состав военно-морских сил западных стран поступали новые подводные лодки с более совершенными вооружением и средствами защиты. По этой причине разработка в СССР новейших средств обнаружения и уничтожения подводных лодок, в том числе поискового магнитометра, стала задачей первостепенной важности. Постановлением Правительства разработка магнитометра для военно-морских сил была возложена на ОКБ. Перед ОКБ была поставлена чрезвычайно сложная задача. Идеологии построения АЭМ-49 и самолётного магнитометра для обнаружения подводных лодок, получившего шифр СМ «Чита», во многом совпадают, поэтому приобретённый ранее опыт мог быть использован при проектировании нового прибора. Но при этом необходимо было учитывать следующее:

В отличие от АЭМ-49, который измерял и регистрировал текущее значение НМПЗ, предназначение СМ «Чита» – это фиксация слабых локальных изменений напряжён-ности магнитного поля Земли (НМПЗ), обусловленных присутствием в данном месте подводной лодки. Текущая же величина НМПЗ значения не имела;

Аппаратура СМ «Чита» должна была по своим тактико-техническим и эксплуатационным характеристикам соответствовать военным стандартам, сущест-венно более жёстким, чем стандарты, которым отвечал АЭМ-49;

Габариты и масса прибора должны были быть минимальными, в то время как к АЭМ-49 подобных жёстких требований не предъявлялись;

С целью парирования колебаний самолёта динамические характеристики ориентирующей системы чувствительной головки должны были быть более высокими, чем у аналогичной головки АЭМ-49, которая подвергалась только длиннофугоидным колебаниям. Кроме того, головка должна была устанавливаться непосредственно на самолёте, а это потребовало комплексных исследований для выявления оптимального места размещения. Решением Главного Конструктора П. А. Ефимова техническое руководство разработкой СМ «Чита» было возложено на А. Л. Этингофа и Е. С. Липина.

Центральным вопросом при проектировании прибора стал поиск способа достижения его максимальной чувствительности с целью выявления крайне слабых, но характерных по форме сигналов, возникающих в момент пролёта самолёта над подводной лодкой. Эту трудную, проблемную задачу успешно решил Борис Захарович Михлин, предложивший ввести в электронную компенсационную систему измерите-льного канала специальное дифференцирующее устройство с электронным фильтром. Фактически он предложил измерять производную от величины отклонения, монотонно изменяющейся величины НМПЗ. Малогабаритную чувствительную головку с высокодинамичными следящими системами ориентирующей системы сконструировали А. А. Прозоров и Ф. Д. Жаржавский. Спроектированный прибор СМ «Чита» состоит из: чувствительной головки, электронных блоков и самописца.

Продолжительные, многомесячные натурные испытания и стендовая доводка опытных образцов СМ «Чита», которые проводились на Рижской военно-морской базе, позволили добиться желаемого результата. Проведённые Государственные стендовые, затем летные испытания СМ «Чита» с использованием реальных подводных лодок, подтвердили соответствие его характеристик требованиям Военно-морского Флота. Это послужило основанием для принятия СМ «Чита» на вооружение. Самолётные магнитометры «Чита» вошли в штатное оборудование самолётов военноморской авиации: морского торпедоносца БЕ-6 и многофункциональных самолётов-разведчиков ИЛ-38, ТУ-142.

А. А. Прозоров

Б. З. Михлин

Ф. Д. Жаржавский

Серийное изготовление и поставку СМ «Чита» в течение ряда лет осуществлял ленинградский завод «ТЭМП». Помимо разработки магнитометра, ОКБ спроектировало и изготовило по отдельному заданию ВМФ специальную, сложную, стендовую аппаратуру, которая позволяла имитировать реальные динамические возмущения действующие на прибор, а также имитировать характерные сигналы, возникающие при обнаружении подводной лодки. Разработка СМ «Чита», относящегося к классу сложных приборов, позволил ОКБ приобрести бесценный опыт проектирования самолётной аппаратуры, которая должна отвечать самым жёстким требованиям военных стандартов. Для размещения чувствительной головки, например, на гидросамолёте БЕ-6 необходимо было найти такое место, где влияние мягкого магнитного поля самолёта на результаты поиска подводной лодки было бы минимальным. Это означает, что при маневрировании самолёта, сброса торпеды не возникали магнитные помехи и, соответственно, ложные сигналы. С этой целью в конце 1952г. на базе морской авиации в г. Поти были проведен сложный и трудоёмкий комплекс исследований. Они были проведены сотрудниками ВИРГ, НИИ-15 МО и автором от ОКБ. Эти исследования позволили определить оптимальное место для размещения чувствительной головки. С созданием СМ «Читa» ОКБ завершило разработку самолётных магнитометров и к этой тематике не возвращалось.

Самолётный магнитометр для обнаружения подводных лодок «ЧИТА»

Глава третья
Навигационно-вычислительные устройства и бортовые комплексы

Стремительный рост скоростей самолётов дальней бомбардировочной авиации, возросший объём решаемых тактических и стратегических задач в условиях мощного противодействия ПВО противника, острая необходимость сокращение численности экипажа самолётов предопределило поиск нового концептуального подхода к созданию более совершенных компонентов бортового оборудования и характера их взаимо-действия. Одним из направлений, способствующих реализации новой концепции, являлось разработка многофункциональных навигационно-вычислительных устройств. Главная идея, лежавшая в основе создания подобных устройств – это стремление с их помощью объединить автономные системы самолёта: курсовую систему, пилотажно-навигационную систему, измерители скорости и высоты, допплеровский измеритель вектора путевой скорости, автопилот, бортовую радиолокационную станциию, оптиче-ский прицел в единый комплекс. Комплексирование позволяет автоматизировать процессы самолётовождения, поиска и сопровождения цели, расшифровки неопоз-нанного объекта, наведения ракет и бомбометания. Одновременно снижаются психофи-зиологические нагрузки на экипаж. При осуществлении этой, по сути революционной идеи, в дальнейшем были разработаны с учётом требований инженерной психологии и эргономики новые, более эффективные методы взаимодействия экипажа с аппаратурой, например, с системами обзора.

Большую роль в поддержке и развитии этого направления сыграла историческая научная конференция в Монинской Военно-воздушной Академии, состоявшаяся весной 1955г., на которой присутствовали командование ВВС, руководящие работники различных министерств, главные конструктора самолётных и приборостроительных ОКБ, представители научных институтов и военных академий. На этой конференции автору (М. З. Львовскому) была предоставлена честь выступить с программным докладом на эту тему. Здесь впервые я встретился и познакомился с Леонидом Львовичем Кербером, Заместителем А. Н. Туполева, и Евгением Петровичем Новодворским, Начальником Отдела ЛИИ МАП, с которыми в дальнейшем сотрудничал в течение десятилетий. Более того, считал и считаю их своими учителями, общение с которыми дало мне многое в жизни, работе и творческой деятельности. Они оба поддерживали мои начинания, а это имело решающее значение для их осуществления. Я преклоняюсь перед их памятью. Немалую роль в поддержке новой концепции сыграли начальник штурманского факультета Монинской академии генерал-лейтенант Алек-сандр Васильевич Беляков (соратник В. П. Чкалова) и начальник кафедры генерал-майор Георгий Федосеевич Молоканов.

В соответствии с утверждённой на Конференции новой концепцией, начиная с 1954г., в ОКБ был создан ряд навигационно-вычислительных устройств возрастающей сложности, которые вошли в штатное оборудование реактивных самолётов стратеги-ческого назначения конструкции А. Н. Туполева и В. М. Мясищева. В недалёком будущем новая концепция построения авиационного оборудования, основанная на идее комплексирования, помимо самолётов стратегической авиации будет распространена на все виды и типы самолётов истребительной, вертолётной и гражданской авиации. Всесторонние испытания подтвердили исключительную эффективность нового направ-ления. Были получены самые высокие оценки лётных экипажей строевых частей и Командования Военно-воздушных сил.

Навигационно–бомбардировочный автомат НБА

Навигационно-бомбардировочный автомат НБА, разработка которого была начата в 1954г., является первым отечественным и одним из первых в мире навигационно-вычислительным устройством. Он предназначался для установки на самолётах ТУ-16 и ТУ-22. Спустя несколько лет, в период разработки следующего более сложного вычислителя ЦНВУ, стало известно о создании в США аналогичного вычислителя для стратегического бомбардировщика Б-58. Все вычислители, разработанные в ОКБ в период с 1954 до второй половины 60-х годов относятся к классу вычислителей аналогового типа. В этот период у разработчиков не было другой альтернативы и их задача при проектировании вычислителя заключалась в поиске более рациональных, отличных от традиционных технических решений. НБА обеспечивает решение следующих задач:

Вычисление текущих координат, характеризующих местонахождение самолёта в главной ортодромической системе координат (Ортодромия – дуга большого круга, про-ходящая через две заданные точки на поверхности Земли);

Вычисление угла доворота на заданный промежуточный пункт маршрута ППМ, ортодромические координаты которого вводятся в вычислитель, и выдача сигнала доворота в автопилот в режиме автоматического самолётовождения.

Коррекция вычисленных координат местонахождения самолёта путём исполь-зования измеренных радиолокационной станцией наклонной дальности и пеленга опознанного радиолокационного ориентира, ортодромические координаты которого известны и введены в вычислитель.

Расшифровка – вычисление ортодромических координат неизвестного объекта, видимого на экране индикатора РЛС, измеренные координаты которого – наклонная дальность и пеленг вводятся в вычислитель.

В соответствии с приказом Главного Конструктора ОКБ-470 (1954г.) функции ведущего инженера и ведущего конструктора по разработке навигационно-бомбар-дировочного автомата были возложены на М. З. Львовского и В. А. Иванова соответственно. Для решения перечисленных выше задач был изобретён векторный построитель, не имевший в то время аналогов (Авторы: М. З. Львовский, В. В. Гнюбкин, В. Д. Шейнберг) и ставший основным вычислительно-преобразующим элементом НБА. Последний преобразует полярные координаты (дальность и пеленг) в прямоугольные координаты и наоборот. Спроектированный векторный построитель отличался малыми габаритами, экономичностью и высокой точнотью. В дальнейшем различные его модификации были использованы при создании вычислительных устройств этого же поколения: НВ-П, НВУ.

Навигационно-бомбардировочный автомат – НБА

Леонид Львович Кербер

Ефим Соломонович Липин

Для проверки и настройки НБА в заводских условиях и в строевых частях при проведении ремонта и регламентных работ была разработана специальная контрольно-проверочная аппаратура КПА-НБА. КПА содержит пульт с набором имитаторов взаимодействующих с НБА систем, коммутирующих и сигнальных элементов, а также набор соединительных кабелей. НБА прошёл успешно все испытания и был включён в штатное оборудование бомбардировщиков-носителей ТУ-16, ТУ-22, М-4 и 3М. Соответственно, на основе базовой конструкции, были созданы ряд модификаций НБА: НБА-РС, НБА-«Ветер», НБА-«Голубь». Серийный выпуск НБА и КПА-НБА, продолжавшийся более 10 лет, осуществлял ленинградский завод «Пирометр» в кооперации с заводом «ТЭМП». В процессе серийного выпуска НБА заводы-изготовители совместно с разработчиком постоянно проводили работы по улучшению его тактических и эксплуатационных характеристик и показателей надёжности. Самолёт ТУ-16 с НБА длительное время выпускался в Китайской Народной Республике.