Авиационное боевое командование ВВС США признало усовершенствованную автоматическую систему уклонения от столкновения с землей (Auto-GCAS, Automatic Ground Collision Avoidance System) пригодной для установки на истребители F-16 Fighting Falcon ранних версий с аналоговой системой управления полетом. Как пишет Aviation Week, новую систему, способную спасать жизни летчиков в случае потери ориентации или сознания, планируется установить на почти 300 истребителей F-16 Национальной гвардии ВВС США версий до Block 40.
Случаи потери сознания летчиками в боевой авиации относительно не редки, и порой они заканчиваются гибелью пилотов. Как правило, потеря сознания происходит при обмороке при перегрузках. Такое состояние вызывается временным нарушением нормального кровотока и снабжения мозга кислородом при резком маневрировании с большими перегрузками. Кроме того, при маневрировании летчик может потерять ориентацию и не суметь правильно сориентироваться по приборам.
По данным ВВС США, ежегодно фиксируется в среднем два-три случая вертиго, потери сознания или ориентации. В большинстве случаев такие эпизоды заканчиваются благополучно — летчик успевает прийти в себя и выровнять машину. Для того, чтобы снизить вероятность гибели летчика из-за потери сознания, была разработана система Auto-GCAS. Во время полета она постоянно отслеживает высоту и направление полета боевого самолета, а также обрабатывает данные с его систем управления.
Если система определяет, что траектория полета истребителя пересекается с поверхностью земли, летчик не реагирует на оповещения о возможном столкновении и не предпринимает никаких действий для изменения траектории полета, она автоматически перехватывает управление. Для уклонения от столкновения с землей Auto-GCAS уводит самолет вверх и немного вправо с максимальной перегрузкой до 5g. После того, как самолет уйдет на безопасную высоту система выровняет полет и отключится.
Следует отметить, что Auto-GCAS не имеет доступа к управлению тягой двигателя, поэтому может быть не эффективна в случае, если нужно резко набрать скорость для ухода от столкновения. В общей сложности, по данным ВВС США, с 2014 года Auto-GCAS, стоящая на F-16 версий Block 40 и более поздних спасла жизнь пяти потерявших сознание летчиков. Auto-GCAS было возможно установить только на относительно новые истребители, оснащенные цифровой системой управления полетом, поскольку и сама система является цифровой.
Устаревшие версии истребителей F-16 оснащены электрической аналоговой системой управления полетом. Она представляет собой аналоговый компьютер, в котором числовые данные поступают в виде изменяющихся во времени электрических сигналов, перемену величин которых вызывает, например, физическое смещение приводов педалей и рукояток управления летчиком или изменение скорости воздушного потока в приемниках воздушного давления.
Эти сигналы проходят через аналоговые электронные схемы, расположение электрических элементов в которых определяет «программу» управления полетом. Пройдя такие схемы, аналоговый сигнал изменяется и подается на исполнительные механизмы. В случае с устаревшими истребителями F-16 исполнительными механизмами являются электрогидравлические системы, приводящие в движение механизацию. Аналоговый компьютер, по сравнению с цифровым, усложняет пилотирование, поскольку постоянно реагирует на малейшие изменения входных сигналов.
Для того, чтобы систему Auto-GCAS стало возможным установить на истребители F-16 версий более ранних, чем Block 40, специалисты Исследовательской лаборатории ВВС США и американской компании Lockheed Martin разработали цифро-аналоговую преобразующую систему. Она позволяет смонтировать компоненты Auto-GCAS и подключить их к аналоговой системе управления F-16 без внесения серьезных изменений в конструкцию и дорогостоящей модернизации самолета.
Аналоговая система управления полетом F-16 имеет четыре логических блока. Каждый блок имеет пять слотов, только в четыре из которых установлены вычислительные и управляющие матрицы. Цифро-аналоговый преобразователь представляет собой преобразующие коммутационные платы, которые необходимо устанавливать в пятый резервный слот в каждом логическом блоке. Установка требует замены «материнской платы» аналогового компьютера. Коммутирующие платы имеют друг с другом цифровую связь и управляются процессором Auto-GCAS.
В истребителях F-16 ранних версий Auto-GCAS имеет собственные системы контроля окружающего пространства (так же, как и на поздних версиях с цифровыми системами управления). Она также получает аналоговые входные данные, переводит их в цифровой вид для анализа и либо передает их аналоговой системе управления полетом напрямую, либо корректирует выходной аналоговый сигнал таким образом, чтобы, управляя самолетом, увести его от столкновения с землей.
Система Auto-GCAS как полностью цифровом виде, так и с цифро-аналоговым преобразователем, имеет принудительный выключатель. Он нужен на тот случай, если летчик будет вести маневренный бой на малой высоте. Без него система просто не позволит истребителю выйти на сверхмалую высоту или выполнять маневренной полет в складках местности. В настоящее время для ВВС США ведется разработка усовершенствованной автоматической системы активной безопасности для истребителей.
Перспективная система получила название ICAS (Integrated Collision Avoidance System, интегрированная система уклонения от столкновений). Помимо выполнения функции Auto-GCAS новая система будет следить и за воздушной обстановкой. В случае, если она определит, что истребитель может столкнуться с другим самолетом, она автоматически уведет его с пересекающейся траектории. В настоящее время американские военные проводят испытания новой системы.
В сентябре прошлого года ВВС США рассекретили запись индикатора на лобовом стекле истребителя F-16 Fighting Falcon, на которой видно, как бортовая автоматическая система уклонения от столкновения с землей спасла жизнь потерявшему сознание летчику. Инцидент произошел с истребителем Национальной гвардии ВВС США в Аризоне, а самолетом управлял иностранный курсант. Инцидент произошел еще 5 мая 2016 года. Летчик потерял сознание во время выполнения маневра, пиковая перегрузка во время которого составила 8,3g.
Летчик потерял сознание на высоте 5,2 тысячи метров и перестал управлять самолетом. Истребитель вошел в пикирование, причем двигатель в этот момент работал в режиме форсажа. Инструктор дважды отдал летчику команду восстановить полет. На высоте 3,8 тысячи метров скорость истребителя составляла 587 узлов (1087 километров в час). Auto-GCAS включилась на высоте полета 2,7 тысячи метров и скорости полета 652 узла. Вскоре после того, как система начала увод самолета от столкновения с землей летчик пришел в себя и перехватил управление.
После того, как Auto-GCAS перехватила управление истребитель успел по инерции снизиться до высоты 896 метров. Летчик пришел в себя на высоте 1,3 тысячи метров. В общей сложности с момента, когда летчик потерял сознание, до момента включения Auto-GCAS прошло чуть менее 30 секунд.
Василий Сычёв