Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем (ГоСНИИАС) - ведущий российский научно-исследовательский центр по разработке бортовых авиационных систем и оборудования. О наземных испытательных стендах для самолета МС-21, планах по применению искусственного интеллекта в гражданских воздушных судах, исследованиях по сокращению экипажа Ту-214 и почему не стоит бояться летать на отечественных самолетах, в интервью РИА Новости рассказал заместитель генерального директора ГосНИИАС Николай Сельвесюк.

- Как ГосНИИАС участвует в проекте МС-21?

- Когда самолет МС-21-300, еще в международной кооперации, создавался, ГосНИИАС была поручена разработка комплексного полунатурного интеграционного стенда "Электронная птица". Именно в проекте МС-21 у института был первый опыт создания такого сложного стенда. Создавали мы его в тесной кооперации с ПАО "Иркут" (теперь - ПАО "Яковлев"). В создании стендов такого уровня для гражданских самолетов в стране на тот момент был только один опыт - это стенд для самолета SSJ-100. Причем в нем в большой мере участвовали зарубежные партнеры. Таким образом, самостоятельная разработка подобного стенда с нуля и для института, и для "Иркута" был первым опытом. Считаю, что мы с этой задачей справились. Стенд доказал свою эффективность, в том числе благодаря этому стенду ПАО "Яковлев" в установленные сроки получил сертификат типа на самолет МС-21-300, пусть пока и с импортными двигателями и оборудованием.

Кроме того, ГосНИИАС принимал участие в тестировании бортового программного обеспечения для самолета МС-21-300. Разработчиков ПО много, объемы его большие, интегратором выступал Центр комплексирования ПАО "Иркут". Ранее ГосНИИАС порядка 10 лет занимался тестированием бортового ПО для фирмы "Боинг". То есть инструментарий, команда, подходы у нас хорошо отработаны и этот опыт мы используем в проекте МС-21.

Когда была поставлена задача импортозамещения МС-21, работы всем участникам кооперации кратно прибавилось. Было решение максимально использовать задел, имеющийся по самолету SJ-100 в части оборудования, но все равно появилось много новых задач. Поэтому в проекте МС-21-310 участие института стало шире.

В импортозамещенном МС-21-310 разработку стенда "Электронная птица" ПАО "Яковлев" также поручил институту. Помимо "Электронной птицы", необходимы стенды отработки отдельных систем, стенды главных конструкторов. Поэтому для самолета МС-21-310 институту также было поручено разработать новый интеграционный стенд бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) для Центра комплексирования ПАО "Яковлев". Сейчас занимаемся импортозамещением данного стенда: разрабатываем как аппаратную часть, так и программное обеспечение, которое используется для проведения интеграции и испытаний БРЭО.

Кроме того, в рамках работ по импортозамещению институт разработал операционную систему реального времени (ОСРВ) для бортового применения. По сути, борт современного самолета - это набор компьютеров, каждый из которых работает под управлением бортовой ОСРВ. Она во многом сложнее операционных систем типа Windows, потому что, с одной стороны, нужно обеспечивать решение задач в реальном времени, и мы не можем увидеть здесь "песочные часики", то есть компьютер не имеет права зависнуть, с другой стороны, необходимо обеспечить заданный уровень надежности функционирования бортовой операционной системы. В проекте импортозамещенного МС-21 институт выполняет портирование операционной системы собственной разработки JetOS.

- В чем состоит процесс портирования операционной системы в бортовое оборудование?

- У операционной системы JetOS есть два компонента: неизменный, или ядро, он универсальный для любой аппаратной конфигурации; а есть компонент изменяемый, например, драйверы и графическая часть, которые разрабатываются под конкретную аппаратную часть и ее конфигурацию. Причем изменяемый компонент больше по объему.

Мы сейчас для конкретного оборудования - многофункциональных индикаторов кабины пилотов МС-21-310 - разрабатываем платформозависимую часть операционной системы JetOS. Кроме того, для подтверждения заданного уровня гарантий проектирования, а для бортового индикатора он самый высокий, необходимо выполнить огромный объем тестирования разрабатываемого программного обеспечения.

- Какие задачи у "Электронной птицы"?

- Обеспечение правильного функционирования и взаимодействия всего бортового оборудования - это одна из главных проблем современного самолета. Общее количество систем и агрегатов самолета превышает сотню, и каждая из них достаточно сложная. Поэтому, несмотря на наличие утвержденных протоколов информационного взаимодействия, выполнить их отладку и интеграцию в комплексе далеко не всегда удается сразу. И поэтому было принято решение создавать комплексные полунатурные стенды, в которых интегрируется реальное бортовое радиоэлектронное оборудование, включая оборудование кабины экипажа, полунатурные имитаторы всех самолетных систем и маршевой силовой установки. Также реализуется путем математического моделирования динамика самолета и все внешние условия функционирования.

У "Электронной птицы" несколько задач. Во-первых, это информационная интеграция всего бортового оборудования. Затем - отладка этого оборудования в том случае, если выявлены какие-то недоработки при совместной работе. И следующая задача, которая дает наибольший экономический и временной эффект, это проведение части сертификационных зачетных испытаний на стенде вместо наземных и летных испытаний непосредственно на самолете. Для этого разработаны соответствующие методы и нормативные документы. Кроме того, часть испытаний в принципе возможно провести только на полунатурном стенде, прежде всего, это отказные ситуации системы управления. Также возможности программного обеспечения "Электронной птицы" позволяют оперативно заменить любое отсутствующее по какой-то причине бортовое оборудование его математической моделью, что позволяет реализовать непрерывную работу стенда.

- И какой объем сертификационных испытаний можно провести на стенде?

- По опыту работ, выполненных на стенде самолета МС-21-300, около 30 % объема сертификационных испытаний можно выполнить на "Электронной птице", прежде всего по комплексной системе управления и ряду других бортовых систем. Понятно, что это существенная экономия времени и ресурсов, так как не надо тратить топливо и ресурс самолета. Кроме того, на "Электронной птице" импортозамещенного МС-21-310 мы оптимизировали технологию выполнения испытаний, что позволяет работать на стенде одновременно до пяти команд испытателей.

- Сколько всего в ГосНИИАС стендов?

- Для ГосНИИАС создание полунатурных моделирующих стендов - основной вид деятельности, поэтому стендов очень много: под каждый самолет, под каждый вид вооружения этого самолета. Часть из них свою работу выполнили и были демонтированы, часть стали музейными экспонатами.

Что касается сегодняшнего дня, в части гражданской авиации, только на территории института находятся три комплексных стенда "Электронная птица": для МС-21-300 с импортным оборудованием, для импортозамещенного SJ-100 и стенд для импортозамещенного МС-21-310, который сейчас находится в большой степени готовности.

Но еще существуют стенды более низкого уровня. Например, для SSJ-100, который создавался в международной кооперации, и для SJ-100 институт разрабатывал стенды прототипирования информационно-управляющего поля кабины экипажа. На таких стендах, в том числе, отрабатывается эргономика кабины экипажа в части компоновки органов управления, формат и логика индикации. Для решения этих задач мы создаем как универсальный инструмент - универсальный стенд прототипирования кабины, так и стенды под каждый конкретный проект, где присутствуют реальные макеты пультов, джойстиков, удобство работы с которыми необходимо оценить на этапе проектирования. Тут надо пояснить, что эргономика кабины начинается с общей компоновки: досягаемость, обзор, размещение приборов, на это есть перечень ГОСТов, по которым она и выполняется. Эти требования также учитываются при создании стенда прототипирования кабины экипажа.

- Планируется ли применять для облегчения работы пилотов в кабине искусственный интеллект?

- В текущих научно-исследовательских работах института, выполняемых по заказу НИЦ им. Н.Е. Жуковского, такое направление исследований для гражданских самолетов присутствует. Разрабатывается концепция и отдельные технологии так называемого виртуального второго пилота или, другими словами, виртуальные помощники экипажа.

По сути, это следующий шаг в части комплексного анализа текущей ситуации и информации. Помимо того, что экипажу, как это происходит сейчас, выдается информация о текущем состоянии, значениях параметров, в новой концепции экипажу должны выдаваться, в том числе, подсказки, рекомендации, более четко сформированная информационная картина для каждого режима полета, а также в нештатных ситуациях.

Выдаваться не только традиционным способом - информация на дисплеях, световая сигнализация и речевые оповещения, но и с использованием перспективных средств, например, систем комбинированного видения и очков дополненной реальности.

Однако прямое использование на борту магистрального гражданского самолета нейросетевых алгоритмов искусственного интеллекта в ответственных системах и программном обеспечении в ближайшем будущем вряд ли возможно, так как для этого требуется существенное изменение нормативной базы по проектированию безопасных систем.

А вот на этапах проектирования самолета и его оборудования использование искусственного интеллекта вполне оправдано уже сейчас и может принести существенную пользу. Например, мы в качестве пилотного проекта используем большие языковые модели (GPT) для формального анализа функциональных требований при разработке бортового программного обеспечения. Это позволит существенно снизить трудозатраты квалифицированных специалистов при разработке бортовых функциональных приложений.

- Используете ли вы современные технологии виртуальной реальности?

- Технологии виртуальной реальности мы стали широко использовать при решении задач прототипирования кабины экипажа, где полезно реализовать более глубокое погружение в исследуемое окружение. Вот есть у нас полунатурный стенд прототипирования кабины, а рядом мы создали виртуальный стенд прототипирования. Это недорогой набор компьютеров с очками виртуальной реальности, который позволяет сотрудникам, решающим задачу отработки эргономики, компоновки и прочего, видеть себя непосредственно в кабине. В этом несомненный плюс для повышения качества исследований.

Еще одно дополнительное направление нашей деятельности по прототипированию кабины экипажа - разработка различных процедурных тренажеров для первоначальной подготовки экипажей на конкретный тип воздушного судна. Подготовка экипажа является многоуровневой - сначала пилот изучает документацию, потом типовые действия, затем нужно сформировать элементарные навыки. И для этого создаются процедурные тренажеры. Здесь мы также используем технологии виртуальной реальности - пилот надел очки, получил минимальный набор органов управления, и уже находится в кабине. Однако здесь остается нерешенным вопрос влияния очков виртуальной реальности при их систематическом использовании на зрение пилотов, поэтому для внедрения таких технологий требуются дополнительные медицинские исследования.

- По Ту-214 ГосНИИАС ведет какие-либо работы?

- Прорабатывается вопрос создания полунатурного стенда для отработки кабины самолета Ту-214 с экипажем из двух человек. Сейчас для этого самолета стандарт – три члена экипажа. Трехчленный экипаж экономически для авиакомпаний более затратный, поэтому задача перехода к двухчленному экипажу очень актуальна.

- А что такое "Железная птица"?

- Полунатурный стенд "Железная птица" предназначен для отработки комплексной системы управления и других гидравлических систем самолета. "Железная птица" представляет собой силовой каркас, оснащенный исполнительными механизмами, приводами аэродинамических органов управления самолетом с реальными блоками комплексной системы управления, а также системой шасси - то есть тем, в чем участвует гидравлика. Отработать систему управления самолетом путем моделирования или на отдельных стендах систем достаточно сложно.

Если самолет создается с нуля и там много новых решений по компоновке, по системе управления, тогда создание "Железной птицы" - оправданный шаг. Для самолета МС-21-300 было принято решение "Железную птицу" создавать. А вот для импортозамещенного SJ-100 ее не делали, так как компоновка изменилась мало.

Для импортозамещенного МС-21-310 планируется дооснастить существующую "Железную птицу", чтобы основные решения по новым агрегатам и приводам были отработаны на полунатурном стенде.

Кстати, целесообразно обеспечить информационную связь стендов "Железная птица" и "Электронная птица" для решения отдельных задач, что мы попробуем реализовать в проекте МС-21-310. Тем самым мы получим возможность отработать перспективные технологии распределенных стендов, когда есть набор территориально распределенных комплексных стендов и организовывается их информационное взаимодействие. Это поможет повысить достоверность ряда испытаний, например, вместо математического моделирования сигналов приводов самолета в "Электронной птице" можно принимать их с реальных приводов "Железной птицы".

- Когда будет готов новый стенд "Электронная птица"?

- В настоящее время на стенде полностью смонтирован каркас кабины, системы визуализации для кабины, полностью смонтирован весь набор шкафов и прочего оборудования для размещения бортового оборудования и системы имитации и управления стендом, заканчиваются работы по кабельной сети стенда. Начались поставки электронного оборудования для "Электронной птицы". Поставки оборудования для кабины в общем завершены – это индикаторы, пульты, кресла пилотов, светотехническое оборудование. Поставлено оборудование по комплексной системе управления, по центральной вычислительной системе, часть радиотехнического оборудования. Поставлен имитатор двигателя ПД-14, выполняется его интеграция. Мы надеемся, что первый вылет "Электронной птицы" состоится в декабре.

На "Электронную птицу" все блоки БРЭО поставляются настоящие, а функциональные системы, например, система управления шасси или комплексная система кондиционирования воздуха, поставляются в виде полунатурных имитаторов.

- Ведется ли на ваших стендах подготовка пилотов?

- Подготовка пилотов идет по разным направлениям, для этого в том числе используется стендовая база. Тут нужно рассматривать две категории пилотов - пилоты-испытатели, которые ведут проект, и те пилоты, которые будут эксплуатировать самолеты уже в авиакомпаниях. Обе категории пилотов начинают работать со стендом прототипирования информационно-управляющего поля кабины, затем на "Электронной птице". Их экспертные рекомендации, прежде всего по компоновке органов управления, составу и логике индикации, обобщаются и выполняется доработка информационно-управляющего поля кабины. На данном этапе эти доработки выполняются достаточно просто, так как конфигурация еще окончательно не зафиксирована. На "Электронной птице" представители авиакомпаний будущих эксплуатантов МС-21-310 уже полетали, определенные замечания выдали.

Пилоты-испытатели также используют "Электронную птицу" по назначению - для отладки различных режимов управления самолетом и выполнения перечня сертификационных испытаний. На "Электронной птице" обязательно проходит подготовка пилотов к первому вылету. А если позволяет график испытаний, они стараются перед летными испытаниями отработать соответствующие полетные задания на стенде. На стенде МС-21-300 это часто практиковалось. По отзывам пилотов, им потом легче выполнять полетные задания или уже на стенде они выявляли какие-то недоработки. В результате до выполнения испытательного полета появляется возможность выполнить необходимые доработки бортового оборудования, что также дает большой экономический и временной эффект.

С точки зрения приобретения навыков или переучивания пилоты не используют "Электронную птицу", для этих целей существуют процедурные тренажеры, пилотажный и полнофункциональный тренажер самолета.

- Берет ли по части технологий военная авиация опыт у гражданской или наоборот?

- В обязательном порядке. И одна из задач ГосНИИАС - это унификация гражданских и военных технологий с точки зрения стендовой полунатурной отработки авиационного оборудования. Можно привести пример: если большая часть оборудования и ПО на гражданских стендах работала под управлением системы Windows, то сейчас по понятным причинам нам нужно замещаться и тут мы берем тот опыт, который по военному направлению уже есть.

- Старые наработки как-то используются в работе ГосНИИАС?

- Старые наработки впрямую не всегда используются, часто это не целесообразно, так как технологии перешли на новый уровень. Однако опыт тех коллективов, которые, к примеру, участвовали в проектах "Бурана" или Ил-96 - бесценен, потому что сами принципы моделирования и отработки не меняются. Поэтому хорошо, что у нас в рабочих группах есть не только молодежь, которая владеет новыми технологиями, но и корифеи, которые владеют принципами работы. Благодаря этому важные компетенции не потерялись. Компетенции теряются, когда ты сидишь без работы. Текущая ситуация не оставляет другого выхода, кроме как вновь создать полностью отечественные самолеты, - это очень вовремя и очень положительно. То есть мы сейчас на этих проектах снова вырастим и сформируем очень сильные команды. И могу сказать, что в целом советская конструкторская школа, к счастью, не потерялась.

- Что бы вы посоветовали тем, кто боится летать на новой отечественной технике?

- Этот негативный настрой и недоверие людей идет прежде всего от незнания специфики гражданской авиации. Неважно, делает ли самолет Россия или США, все нормы, правила и требования, которые связаны с обеспечением безопасности полетов, у всех совершенно одинаковы. И поэтому если самолет получает сертификат типа, то можно быть уверенным, что на нем ровно в том же объеме, как и у "Боинга", как у "Эрбаса", все необходимые проверки, тестирование и испытания проведены.