Проблемы метрологического обеспечения операций (боевых действий)
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 9/1991
Проблемы метрологического обеспечения операций (боевых действий)
Генерал-лейтенант А. Г. ФУНТИКОВ,
доктор технических наук
Генерал-майор авиации В. А. КУЗНЕЦОВ,
доктор технических наук
Генерал-майор В. И. ПОПОВ
Полковник В. Ю. КАМИНСКИЙ,
кандидат технических наук
ОСНАЩЕНИЕ войск и сил флота новыми высокоэффективными средствами вооруженной борьбы обусловило повышение значимости всех видов обеспечения, в том числе и метрологического. Под ним понимают комплекс мероприятий, направленных на достижение необходимого качества, единства, требуемой точности и своевременности измерений и инструментального контроля параметров вооружения и военной техники в целях поддержания их в постоянной готовности. Эффективность метрологического обеспечения оказывает существенное влияние на успешное выполнение войсками и силами флота боевых задач. Решение вопросов применения, технического обслуживания, ремонта и возвращения в строй оружия и техники зависит от качества и своевременности контроля, укомплектованности соединений и частей контрольно-измерительной аппаратурой. Точность поражения цели обусловлена безошибочным определением параметров при пусках и стрельбах, а готовность к использованию техники - достоверностью и быстродействием средств контроля этих параметров. Уровнем измерений определяются оперативность и правильность информации о состоянии техники, окружающей среды и личного состава, расходовании материальных средств, а следовательно, и принятие решения на применение войск (сил) при подготовке и в ходе операции (боя).
Качественные показатели измерений техники в войсках и на флотах становятся одним из наиболее важных факторов повышения боеготовности. Все это предопределило появление новых тенденций в развитии метрологического обеспечения и резко повысило его роль в поддержании требуемой боеготовности и восстановления боеспособности войск и сил флота.
Первая и основная из них - точность измерений. Это связано с неуклонным ростом точностных показателей у нового поколения оружия и техники. Например, в глобальной навигационной системе NAVSTAR (США) предусмотрена установка на спутниках квантовых стандартов частоты, обладающих точностью до 1٠1013. Суммарная погрешность таких «часов» составит за несколько миллионов лет 1 с. Столь высокая точность бортовых «часов» позволит определить местоположение потребителя системы с погрешностью не более 20-30 м. Известно, что до 80 проц. отклонений головных частей ракет от допустимых обусловлено порой даже незначительными ошибками в установке параметров наземных и бортовых систем. Так, погрешность измерения температуры топлива некоторых оперативно-тактических ракет на один градус может привести к отклонению до 100 м и более.
Поиск повышения точности и дальности стрельбы обычных средств поражения привел к необходимости совершенствования их систем управления. Применение в системах управления огнем артиллерии типа «Такфайер» (США) и «Фальке» (ФРГ) высокочастотных лазерных дальномеров позволило повысить эффективность поражения цели примерно в 8 - 10 раз. Иностранные специалисты считают, что одной из основных проблем при создании систем с использованием лучевого оружия является разработка средств поиска, подтверждения, селекции и наведения цели. Эти средства должны обладать высокой точностью (погрешность наведения не больше 1 м на расстоянии до 5 тыс. км). Погрешность используемой для обслуживания этих средств контрольно-измерительной аппаратуры не превышает 2٠10-7, что соответствует требованиям к национальным эталонам единиц физических величин. Поэтому метрологическое обеспечение в последнее время все чаще называют службой точности.
Для достижения необходимой точности ориентации экспериментальных спутников LES-8 и LES-9 систем перспективной космической связи увеличена частота измерений положения космического аппарата на орбите и его коррекции по их результатам, что позволило, по данным специалистов США, повысить автономность работы спутников-ретрансляторов. Этот пример еще раз иллюстрирует направленность развития метрологического обеспечения - постоянное увеличение объема и сложности измерений.
Следующие важные тенденции - это расширение областей применения, появление новых измерительных задач при создании и эксплуатации боевой техники на основе ранее не известных физических явлений и принципов. Практика показала, что уже в настоящее время при техническом обслуживании и подготовке оружия к использованию 40 - 90 проц. времени занимают измерения. Следует подчеркнуть и такую особенность, как повышение требований к оперативности и своевременности выполнения измерений, быстродействию войсковых комплексов, средств измерений и контроля. Если 20 - 25 лет назад время, затрачиваемое на получение измерительной информации одного параметра сложного образца оружия, составляло от единиц до десятков минут, то сейчас требования к быстродействию контрольно-измерительной аппаратуры определяются долями секунды. Так, поступающие на вооружение ВВС США и других стран НАТО самолеты дальнего радиолокационного обнаружения типа Е-ЗА системы «Авакс», Е-2С «Хокай», «Нимрод» позволяют обнаруживать воздушные цели во всем диапазоне скоростей полета на дальности 400 - 600 км с точностью не хуже (1,25-0,83) • 104 при быстродействии измерительной системы не более 0,8-3,2 с Весьма отчетливо проявляется и тенденция, связанная с повышением уровня насыщенности метрологическими приборами современных видов оружия. Всего 10 - 15 лет назад при управлении огнем танков применялись в основном визуально-оптические средства. В настоящее время танк оснащён тепловизионным прицелом, стабилизированным панорамным прицелом командира, лазерным дальномером и др. В системах управления танками и боевыми машинами используются многочисленные датчики для контроля: температуры, условий хранения и параметров боеприпасов; углов наведения орудия; скорости движения; характеристик метеообстановки; клиренса, параметров ходовой системы и др. Информация от датчиков поступает в бортовую ЭВМ для выработки необходимых управляющих воздействий. Наблюдается тенденция увеличения встроенных средств контроля и измерений во все сложные системы вооружения, что позволит значительно сократить время подготовки оружия к боевому использованию (с 70 проц. общего времени при наличии внешних средств контроля и измерений до 25 - 30 проц.).
В связи с этим возникает необходимость иметь гибкий и эффективный инструмент при выработке решений и планов, способный объединить опыт, знания, интуицию командиров со все возрастающими возможностями современной контрольно-измерительной и вычислительной техники. Поэтому актуальной становится проблема разработки теории метрологического обеспечения операций (боевых действий) войск и сил флота, представляющей собой сумму знаний о закономерностях, принципах и требованиях, организационных формах и методах решения задач этого вида обеспечения в мирное время, при подготовке и ведении операций и боевых действий.
Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Ее отраслью, направленной на решение задач по обеспечению боеготовности и восстановлению боеспособности войск и сил флота, высокой эффективности военной техники, является военная метрология (рис.), которая, опираясь на основные теоретические положения, развивает и обогащает их применительно к специфике военного дела. Обобщая научные положения и выводы двух основных разделов военной метрологии, необходимо выделить комплексный подход к решению задач метрологического обеспечения. Предметом теории являются методы анализа и синтеза системы метрологического обеспечения операции (боевых действий) войск и сил флота, ее структурного, информационного построения и применения.
Анализ метрологического обеспечения показывает два основных его направления: выполнение измерений и обеспечение их своевременности, качества, единства и требуемой точности. Выполнение измерений в войсках и на флотах осуществляется с помощью наиболее многочисленной части войсковой (флотской) контрольно-измерительной аппаратуры - рабочих средств измерений и контроля. Их применение, эффективная эксплуатация и хранение - составная часть метрологического обеспечения. Своевременность, качество, единство, требуемая точность измерений определяются по системе метрологического обеспечения войск и сил флота. На этапе разработки и производства военной техники основные задачи этой системы состоят в определении: состава контролируемых параметров; требований к своевременности, точности измерений и достоверности контроля с учетом реальных условий эксплуатации; номенклатуры контрольно-измерительной аппаратуры; методик измерений и контроля параметров и тактико-технических характеристик, а также задач метрологического сопровождения разработки, производства и экспертизы образцов вооружения. При использовании, эксплуатации и войсковом ремонте оружия и техники, при подготовке и ведении операций (боевых действий) основная цель функционирования системы метрологического обеспечения заключается в достижении соответствия всех видов и типов контрольно-измерительной техники требуемому уровню боеготовности войск (сил). Достигается она, как правило, укомплектованием (доукомплектованием) частей и соединений контрольно-измерительной аппаратурой; восполнением ее потерь и пополнением из запасов до необходимого уровня; проведением контроля за правильностью и качеством измерений в войсках и на флотах; проведением поверки и метрологической аттестации, обеспечивающих метрологическую работоспособность контрольно-измерительной аппаратуры.
Укомплектование (доукомплектование) войск (сил) контрольно-измерительной техникой осуществляется заказывающими управлениями и службами. Метрологическими частями и подразделениями решаются задачи, связанные с работоспособностью контрольно-измерительной аппаратуры (аттестация, поверка, мелкий ремонт), контролем за правильностью и качеством измерений, участием совместно со специалистами, эксплуатирующими и восстанавливающими вооружение и технику, в котировочных, регулировочных, регламентных, ремонтных работах, а также в восполнении потерь измерительной техники. Техническую основу этих частей и подразделений составляет метрологическая техника, включающая военные эталоны, войсковые (флотские) подвижные лаборатории измерительной техники и так называемые образцовые приборы, служащие для «восстановления» точности рабочих средств измерений и контроля. Образцовые приборы высшей точности аттестуются на военных эталонах. Затем точность «передается» в процессе поверки образцовым приборам, имеющим более низкую точность, а от них -рабочим средствам измерений, т. е. вооружению и технике. Число ступеней «передачи» определяется требованиями к точности измерений на образцах оружия и достигнутым уровнем развития военных эталонов и метрологической техники. Нормативно иерархия передачи точности, применяемые при аттестации (поверке) средства и методы измерений регламентируются в специальных документах - государственных и военных поверочных схемах.
Подвижные лаборатории измерительной техники - это размещенные на различных транспортных средствах автоматизированные или неавтоматизированные комплексы метрологической техники для поверки, аттестации и ремонта войсковой (флотской) контрольно-измерительной аппаратуры в местах ее эксплуатации. Номенклатура и количество военных эталонов, образцовых приборов непосредственно зависят от тактико-технических характеристик техники, уровня развития рабочих измерений и контроля.
Организация метрологического обеспечения войск и сил флота заключается в сборе и оценке сведений о состоянии метрологии в войсках (силах), в своевременном принятии решения и доведении задач до метрологических частей и подразделений, а также в осуществлении контроля за их выполнением и оказании необходимой помощи войскам (силам). Основой для организации является решение командующего (командира) на операцию (бой). Органы метрологической службы разрабатывают план метрологического обеспечения операции (боя).
В нем обычно отражаются основные задачи метрологического обеспечения при подготовке и в ходе операции (боевых действий), а также состав и распределение сил и средств метрологического обеспечения, мероприятия по обеспечению рабочими средствами измерений, метрологической техникой и имуществом; мероприятия по восстановлению (восполнению потерь) контрольно-измерительной техники; участие метрологических частей и подразделений в регламентных работах и техническом обслуживании вооружения и техники; мероприятия по обеспечению надежной работы контрольно-измерительной аппаратуры, жизнедеятельности метрологических частей и подразделений; порядок представления донесений, организация связи и управления.
Управление метрологическим обеспечением обычно осуществляется с тылового пункта. Приведение структуры и методов работы органов управления метрологическим обеспечением войск и сил флота в соответствие с современными требованиями к ведению операций (боевых действий) в последнее время стало одной из важных задач. Ее решение должно носить комплексный характер и идти по пути разработки основ организации, планирования и управления метрологическим обеспечением и внедрения высокоэффективных технических средств.
Необходимо отметить ряд особенностей в организации метрологического обеспечения операций (боевых действий) войск и сил флота.
Первая заключается в том, что построение сети метрологических частей и подразделений должно соответствовать, с одной стороны, организационной структуре войск (сил), а с другой - числу ступеней передачи точности от военных эталонов рабочим средствам измерений и контроля, а от них - военной технике. Число уровней организационной структуры не всегда соответствует количеству ступеней передачи точности, в связи с чем метрологические части и подразделения различного подчинения могут использовать образцовые приборы только одной степени точности. Поэтому важное значение приобретают целесообразное рассредоточение сил и средств метрологической службы, оперативное перераспределение усилий по звеньям организационной структуры войск (сил) в соответствии со складывающейся оперативно-тактической обстановкой, достижение высоких темпов восстановления контрольно-измерительной аппаратуры. Силы и средства метрологической службы должны быть максимально приближены к технике. Ремонт, поверку и аттестацию следует выполнять с необходимой оперативностью, без нарушения функциональной связи между метрологическими частями и подразделениями. Ее нарушение может привести к «разрыву» метрологической цепочки в передаче точности. Это в свою очередь скажется на выполнении боевой задачи. В связи с этим важное значение приобретают проблемы создания и применения высоконадежной метрологической техники, стойкой к воздействию внешних факторов искусственного и естественного происхождения, обладающей высокой степенью помехозащищенности, обеспечивающей полную автономность процедуры передачи точности. Решение этих задач достигается созданием высокоточных средств измерений и контроля на основе фундаментальных физических констант, стабильных атомных и квантовых эффектов и явлений, разработкой единой системы эталонов и образцовых приборов.
Вторая особенность заключается в том, что рабочие средства измерений и контроля, являясь составными и комплектующими частями военной техники, могут получать в ходе операции (боя) повреждения, отличающиеся от повреждений образцов техники, в состав которых они входят. Различные образцы оружия и техники комплектуются рабочими средствами измерений и контроля широкой номенклатуры. Поэтому, как показал опыт ряда учений, перед метрологической службой возникает довольно сложная задача организации восстановления всей номенклатуры средств измерений и контроля. Она может быть решена выбором рационального соотношения между запасами и обменными фондами контрольно-измерительной аппаратуры, комплектованием выездных групп из состава метрологических частей и подразделений на основе подвижных лабораторий измерительной техники, минимизацией номенклатуры и количества средств измерений и контроля, подлежащих обслуживанию, с учетом специфики решаемых задач метрологического обеспечения.
В современных условиях нельзя рассчитывать на длительный мобилизационный период. Поэтому система метрологического обеспечения мирного времени должна максимально соответствовать требованиям, предъявляемым к метрологическому обеспечению операций (боевых действий). Решение этой задачи предполагает сосредоточение запасов контрольно-измерительной аппаратуры в заданных районах, формирование метрологических частей и подразделений в условиях ограниченных запасов метрологической техники, подготовку высококвалифицированных специалистов-метрологов. Необходимо также отметить, что в условиях ограниченного времени, применения мощных средств поражения особое значение приобретают вопросы обеспечения войск и сил флота контрольно-измерительной аппаратурой. Поэтому своевременное и бесперебойное пополнение запасов рабочих средств измерения, контроля и метрологической техники до установленных норм, максимальное использование ресурсов промышленной базы, осуществление снабжения по схеме «сверху вниз» также относятся к одной из задач организации метрологического обеспечения (см. рис.).
Масштабность и сложность задач метрологического обеспечения операций (боевых действий) обусловливают необходимость разработки методологии обоснования системы и ее элементов на основе применения математических методов и ЭВМ. Поэтому одной из задач является разработка модели системы метрологического обеспечения операций (боевых действий) войск и сил флота. По нашему мнению, она может состоять из следующих основных блоков: подсистемы передачи точности от военных эталонов рабочим средствам измерений и контроля; подсистемы управления процессами метрологического обеспечения; подсистемы оснащения войск (сил) контрольно-измерительной аппаратурой; подсистемы обеспечения функционирования метрологических частей и подразделений в боевых порядках войск (сил); подсистемы оптимизации характеристик и параметров модели; подсистемы подготовки исходных данных. При необходимости каждый из блоков может быть представлен совокупностью моделей. Приведем пример возможных моделей первого блока: для выбора точности между ступенями ее передачи; для обоснования количества ступеней передачи точности; функционирования метрологической части (подразделения) в боевых порядках сил и средств; для определения номенклатуры и количества метрологической техники на каждой ступени передачи точности и др.
В заключение следует отметить, что в рамках одной статьи невозможно подробно определить весь комплекс вопросов в каждой группе задач метрологического обеспечения операций (боевых действий). Военная метрология развивается в непосредственной связи с практикой метрологического обеспечения войск и сил флота. Поэтому военные ученые и практики должны в тесном взаимодействии сосредоточивать усилия для решения этих задач на основе системных военно-метрологических исследований и практической проверки теоретических выводов на войсковых и специальных учениях, широко внедрять их результаты в повседневную деятельность войск и сил флота.
Под единством в метрологии понимают состояние измерений, при котором их результаты выражены в разрешенных государственными стандартами единицах измеряемых величин (параметров), а погрешности известны с заданной вероятностью.
