«Вычислить» противника
АО «Государственный Рязанский приборный завод», входящее в состав АО «Концерн Радиоэлектронные технологии» (АО «КРЭТ») Госкорпорации «Ростех», хорошо известно как производитель бортовых радиолокационных станций для самолетов-истребителей. В настоящее время здесь серийно выпускаются БРЛС с фазированными антенными решетками «Барс» для самолетов Су-30МКИ и Су-30СМ, «Ирбис» для Су-35, осваивается производство радиолокационных систем с АФАР для истребителя Т-50, изготавливаются радары для самолетов Су-30МК2, МиГ-29К/КУБ и др. Однако серийное производство БРЛС - отнюдь не единственная сфера деятельности ГРПЗ. Предприятие наращивает свой потенциал как самостоятельный разработчик ряда ключевых систем бортового оборудования летательных аппаратов и других образцов военной техники. Важнейшее место среди них занимают работы по бортовым цифровым вычислительным машинам для различных радиолокационных комплексов авиационного и другого применения. За последние годы коллектив радиотехнического отдела бортовых вычислительных машин завода достиг значительных успехов в этой области. О некоторых из них рассказывает наш корреспондент.
Работы по созданию специализированных вычислительных машин для бортовых радиолокационных комплексов (РЛК) самолетов начались на Государственном Рязанском приборном заводе уже более полутора десятилетий назад, в ноябре 1998 г. Первый успех пришел вслед за созданием и развертыванием в 2004 г. серийного производства малогабаритной вычислительной машины «СОЛО-54» для БРЛС Н001В самолета Су-27СМ, ставшей родоначальником целого семейства ЦВМ. Работа была высоко оценена заказчиком, и ГРПЗ стал полноценным поставщиком в этой сфере. С тех пор был сделан значительный шаг вперед, и сегодня перед предприятием ставятся значительно более амбициозные задачи.
Широкое внедрение в радиолокационные комплексы антенных систем с фазированными антенными решетками, обеспечивающими значительное улучшение характеристик и функциональности радиолокаторов, потребовало многократного повышения производительности вычислительной системы РЛК прежде всего в части цифровой обработки радиолокационной информации, а также для управления, собственно, работой комплекса.
Для обеспечения предъявляемых разработчиками РЛК требований к характеристикам вычислительного ядра по быстродействию и надежности, а также для создания определенного технологического задела на будущее главным конструктором вычислительных систем ГРПЗ Андреем Першиным была предложена принципиально новая архитектура построения многопроцессорных специализированных цифровых вычислительных машин (СЦВМ) — архитектура единой коммутируемой вычислительной среды (ЕКВС) с широким использованием высокоскоростных последовательных интерфейсов (PCI Express) для физической реализации межмодульных соединений.
Применение архитектуры ЕКВС позволяет в значительной мере снять ограничения на производительность многопроцессорных систем, а также значительно повысить надежность СЦВМ в целом за счет возможности динамического перераспределения нагрузки между процессорными модулями.
Первым опытом применения данного подхода к проектированию СЦВМ явилось создание специалистами ГРПЗ двухмашинного (СЦВМ «СОЛО-35.01» и СЦВМ «СОЛО-35.02») вычислительного комплекса для БРЛС «Ирбис» самолета Су-35.
Мощная многопроцессорная ЦВМ «СОЛО-35.01» предназначена для сигнальной обработки и состоит из четырех модулей цифровой обработки сигналов с общей пиковой производительностью до 80 ГФлопс и возможностью формирования графической информации. Вторая машина, «СОЛО-35.02», — многопроцессорная управляющая ЦВМ, содержащая четыре модуля процессоров данных, с развитой системой внешних интерфейсов для решения задач управления работой БРЛС и взаимодействия с БРЭО самолета. Обе СЦВМ выполнены в виде герметизированных блоков с принудительным воздушным охлаждением на основе модулей типоразмера 6U с кондуктивным теплоотводом.
Вычислительный комплекс обеспечивает программную адаптируемость к решаемым задачам и высокую живучесть за счет резервирования процессорных модулей. В ходе опытно-конструкторских работ был решен ряд сложных технических и технологических проблем, связанных с широким применением современной элементной базы, разработкой и изготовлением многослойных, в т.ч. гибко-жестких печатных плат, поверхностным монтажом узлов СЦВМ.
В настоящее время СЦВМ «СОЛО-35», успешно прошедшие все этапы разработки и испытаний, производятся серийно и поставляются в составе БРЛС «Ирбис» для комплектования самолетов Су-35.
Еще более значимым и сложным развитием СЦВМ с архитектурой ЕКВС стало создание специалистами отдела перспективной вычислительной системы для радиолокационного комплекса самолета Т-50. Вычислительная система Н-036ЕВС состоит из двух высокопроизводительных многопроцессорных СЦВМ «СОЛО-21» (решающих как задачи приема, преобразования и цифровой обработки радиолокационных сигналов, так и задачи управления работой БРЛК и взаимодействия с БРЭО самолета), объединенных в единый вычислительный комплекс посредством высокоскоростных оптических интерфейсов Fibre Channel.
Применение в данной системе двух равнозначных СЦВМ, построенных на основе архитектуры ЕКВС, а также их объединение в единый кластер позволили значительно увеличить как производительность системы в целом, так и ее надежность.
Вычислительный комплекс БРЛС «Ирбис» истребителя Су-35 состоит из двух СЦВМ: «СОЛО-35.01» и «СОЛО-35.02»
Вычислительная система Н-036ЕВС радиолокационного комплекса самолета Т-50
Обмен информацией между составными частями Н-036ЕВС, а также с внешними системами, осуществляется по цифровым оптическим каналам Fibre Channel. Кроме этого, вычислительная система поддерживает ряд стандартных интерфейсов авиационной техники: РКИО (ARINC 429), МКИО (MIL STD 1553B) и т.п.
Составные части Н-036ЕВС выполнены в виде герметизированных блоков с принудительным воздушным охлаждением на основе модулей типоразмера 6U с кондуктивным теплоотводом.
Система Н-036ЕВС успешно прошла предварительные испытания и в настоящее время проходит отработку и испытания в составе РЛК самолета Т-50.
Полученные в ходе разработки вышеперечисленных СЦВМ результаты показали, что вычислительная техника с архитектурой ЕКВС может быть весьма эффективна также при применении в составе перспективных комплексов не только авиационного, но и наземного и морского базирования.
Для применения в составе различных систем ПВО сухопутных войск на ГРПЗ был разработан целый ряд специализированных ЦВМ семейства «СОЛО-25».
Отличительной особенностью данных СЦВМ является объединение в одном корпусе как управляющих процессоров данных, так и процессоров цифровой обработки данных (радиолокационной информации), а также ряда высокоскоростных цифровых (в т.ч. оптических) и аналоговых интерфейсов. Это позволяет эффективно обеспечивать многоканальный прием радиолокационной информации с антенной системы комплекса и ее высокопроизводительную цифровую сигнальную обработку.
СЦВМ «СОЛО-25» выполнены на основе унифицированной конструкции для размещения в стойках (19”) с воздушным охлаждением и предназначены для эксплуатации в составе мобильных радиолокационных комплексов различного назначения.
В настоящее время ряд СЦВМ данного семейства («СОЛО-25», «СОЛО-25.1», «СОЛО-25.3», «СОЛО-25.4») выпускаются заводом серийно (по конструкторской документации литеры «О1») и применяются в составе новейших радиолокационных комплексов, например, в комплексе «Небо-М».
Новым перспективным направлением разработки для специалистов ГРПЗ явилось создание вычислительной системы для обработки информации в составе гидроакустического комплекса (ГАК) морского применения.
Учитывая, что отличительной особенностью ГАК по сравнению с авиационными и наземными РЛК являются значительно большие объемы обрабатываемой первичной информации, данный комплекс состоит из нескольких высокопроизводительных многопроцессорных СЦВМ цифровой обработки гидроакустических сигналов «СОЛО-25.16» и управляющей СЦВМ «СОЛО-25.46», осуществляющей управление режимами работы ГАК.
СЦВМ выполнены на основе унифицированной конструкции (19”) с воздушным охлаждением. В настоящее время вычислительный комплекс проходит отработку и испытания в составе объекта.
Вычислительная машина «СОЛО-25.4»
Линия поверхностного монтажа
В заключение следует отметить, что наряду с весьма значительными достигнутыми результатами (за прошедшие семь лет на ГРПЗ внедрено в серийное производство семь различных СЦВМ семейства «СОЛО», пользующихся стабильным спросом) специалистами ГРПЗ начат ряд работ по созданию специализированной вычислительной техники на основе принципиально новой концепции — концепции интегрированной модульной авионики боевых комплексов (ИМА БК), что в перспективе позволит значительно улучшить целый ряд основных технических характеристик (в т.ч. надежностных) вновь создаваемых образцов авиационной техники.
Для обеспечения возможности работы над такими перспективными направлениями на ГРПЗ несколько лет велась, и в 2015 г. завершается реализация программы «Реконструкция и техническое перевооружение производства специализированных цифровых вычислительных машин» в соответствии с Федеральной целевой программой «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники РФ на 2008—2015 гг.». Проводимая в рамках комплексной модернизации предприятия реконструкция части производственных корпусов и дооснащение их современным технологическим оборудованием для выпуска многослойных печатных плат и сборочных единиц с высокой плотностью монтажа, удовлетворяющих требованиям разрабатываемой конструкторской документации перспективных изделий, обеспечит серийное изготовление СЦВМ по самым последним технологическим нормам на новейшем оборудовании с применением передовых технических решений.
Владимир ЩЕРБАКОВ