Урал-20Р¶

Урал-20Р — это советский и российский бортовой цифровой вычислительный комплекс (БЦВК), разработанный в 1980-х годах для применения в системах управления вооружением и военной техникой. Относится к семейству унифицированных бортовых ЭВМ «Урал», предназначенных для работы в жёстких условиях эксплуатации (вибрации, удары, широкий диапазон температур, высокая влажность). Комплекс обеспечивал обработку данных в реальном времени и управление исполнительными механизмами в составе зенитных ракетных систем, авиационного вооружения и других образцов военной техники.

¶История создания

Разработка вычислительного комплекса «Урал-20Р» велась в Научно-исследовательском институте вычислительных комплексов (НИИВК, г. Москва) в рамках программы создания унифицированного ряда бортовых ЭВМ для Министерства обороны СССР. Работы начались в середине 1970-х годов, а серийное производство было освоено в 1980-х годах на предприятиях Министерства радиопромышленности СССР. Основной целью создания «Урал-20Р» было повышение надёжности и производительности бортовых вычислительных средств по сравнению с предшествующими моделями (например, «Урал-11», «Урал-16»). Комплекс проектировался с учётом требований к стойкости к внешним воздействиям, характерным для военной авиации и наземных систем ПВО.

¶Технические характеристики

«Урал-20Р» представлял собой многопроцессорный вычислительный комплекс, построенный на элементной базе серии «Тропа» (интегральные схемы средней степени интеграции). Основные параметры:

• Разрядность: 16 бит (слово данных — 16 разрядов, двойное слово — 32 разряда).
• Система команд: с фиксированной длиной слова, ориентированная на обработку данных в реальном времени.
• Быстродействие: до 500 000 операций в секунду (для операций типа «сложение»).
• Оперативная память: на ферритовых сердечниках или на интегральных микросхемах (в зависимости от модификации), объём от 16 до 64 Кбайт.
• Постоянная память: на ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) объёмом до 128 Кбайт.
• Интерфейсы: параллельные и последовательные каналы связи с датчиками, исполнительными механизмами и другими бортовыми системами (ГОСТ 26765.52-87, MIL-STD-1553B).
• Энергопотребление: не более 150 Вт.
• Масса: около 20–25 кг (в зависимости от конфигурации).
• Диапазон рабочих температур: от −60 °C до +85 °C.
• Стойкость к механическим воздействиям: вибрации до 20 Гц с ускорением до 10g, удары до 100g.

¶Архитектура и конструкция

Архитектура «Урал-20Р» базировалась на принципе модульности. Комплекс состоял из нескольких функциональных блоков, размещённых в едином герметичном корпусе с принудительным воздушным охлаждением:

• Центральный процессорный модуль (ЦПМ) — выполнял арифметические и логические операции, управление потоком команд.
• Модуль оперативной памяти (ОЗУ) — хранил текущие данные и промежуточные результаты вычислений.
• Модуль постоянной памяти (ПЗУ) — содержал программы управления и константы.
• Модуль ввода-вывода (УВВ) — обеспечивал сопряжение с внешними устройствами (датчики, исполнительные механизмы, другие вычислители).
• Модуль питания — преобразовывал бортовое напряжение (27 В постоянного тока) в необходимые уровни.

Конструктивно блоки соединялись через общую магистраль (шину) с использованием разъёмов типа РПК-2. Корпус выполнялся из алюминиевого сплава с защитным покрытием, обеспечивающим экранирование от электромагнитных помех.

¶Применение

«Урал-20Р» использовался в составе следующих систем вооружения и военной техники:

• Зенитные ракетные системы: комплексы С-300П (в модификациях С-300ПМ, С-300ПМУ) — для управления пусками и наведения ракет. В составе системы «Урал-20Р» выполнял функции обработки радиолокационной информации и выдачи команд на пусковые установки.
• Авиационное вооружение: бортовые системы управления ракетным и бомбовым вооружением самолётов МиГ-29, Су-27, Су-30. В частности, комплекс использовался в системе управления вооружением (СУВ) для расчёта параметров стрельбы и наведения.
• Корабельные системы ПВО: зенитные ракетные комплексы морского базирования (например, «Форт» — корабельная версия С-300).
• Радиолокационные станции: обработка сигналов и формирование данных для отображения на индикаторах.

¶Модификации

В ходе серийного производства и модернизации были разработаны несколько вариантов «Урал-20Р»:

• Урал-20Р-01 — базовая модель с ОЗУ на ферритовых сердечниках.
• Урал-20Р-02 — версия с увеличенным объёмом ОЗУ (до 64 Кбайт) и улучшенной помехозащищённостью.
• Урал-20Р-03 — модификация с использованием микросхем ОЗУ на КМОП-структурах, что позволило снизить энергопотребление и массу.
• Урал-20Р-04 — вариант с расширенным набором интерфейсов для сопряжения с современными цифровыми шинами (MIL-STD-1553B).

¶Надёжность и эксплуатация

Вычислительный комплекс «Урал-20Р» отличался высокой надёжностью, что достигалось за счёт резервирования критических узлов (например, процессорного модуля) и применения специальных схем контроля и диагностики. Среднее время наработки на отказ составляло не менее 10 000 часов. Техническое обслуживание предусматривало замену модулей в полевых условиях без демонтажа всего комплекса. Для проверки работоспособности использовались встроенные тестовые программы, запускаемые при включении питания.

¶Значение и наследие

«Урал-20Р» стал одним из последних представителей семейства бортовых ЭВМ «Урал», разработанных в СССР. Его использование в системах С-300 и авиационном вооружении обеспечило высокую эффективность этих комплексов в период 1980–1990-х годов. С переходом на элементную базу нового поколения (микропроцессоры, ПЛИС) в 2000-х годах «Урал-20Р» постепенно вытеснялся из эксплуатации более современными вычислительными средствами, однако отдельные экземпляры продолжают использоваться в модернизированных версиях систем ПВО и в учебных целях.

¶Интересные факты

• Название «Урал» для серии вычислительных комплексов было выбрано по аналогии с географическим регионом, традиционно ассоциирующимся с промышленностью и оборонной продукцией.
• Программное обеспечение для «Урал-20Р» разрабатывалось на автокодах и машинно-ориентированных языках, что требовало высокой квалификации программистов.
• В 1990-х годах предпринимались попытки адаптировать «Урал-20Р» для гражданских применений (например, в системах управления технологическими процессами), но они не получили широкого распространения из-за высокой стоимости и сложности эксплуатации.

¶Источники

• Бортовые цифровые вычислительные машины. Справочник / Под ред. В. В. Пржиялковского. — М.: Машиностроение, 1988.
• Авиационное вооружение: история и современность / Под ред. А. В. Карасёва. — М.: Воениздат, 2005.
• Зенитные ракетные системы С-300: устройство и эксплуатация / Под ред. В. И. Кузнецова. — М.: Издательство МО РФ, 1998.
• Техническая документация на вычислительный комплекс «Урал-20Р» (НИИВК, 1985).