ИНФОРМАЦИОННО-КОМАНДНАЯ СИСТЕМА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области авиационной техники и может найти применение при создании перспективных летательных аппаратов в качестве основных или резервных средств устранения нештатных и аварийных ситуаций, которые практически исключают ошибки экипажа при работе с приборным оборудованием кабины в особых случаях полета.
На верхних панелях кабины пилотов летательных аппаратов (ЛА) предыдущих поколений компактно располагаются почти все коммуникации управления системами самолета и двигателей, размещенные в строго определенном порядке. При возникновении нештатных ситуаций экипажу приходится выполнять управляющие действия по ликвидации явления, обращаясь к пультам управления различных систем, размещенным по всей площади верхней приборной панели и на других пультах пилотской кабины, что не исключает возможности ошибочных действий в работе с приборным оборудованием кабины в условиях стрессовой ситуации и отрицательно влияет на безопасность полета.
Использование аварийных контрольных карт, имеющихся на борту ЛА, не уменьшает загрузки пилотов, так как времени (15 секунд), отведенного Авиационными правилами-25 (АП-25) на распознавание явления, доставание аварийных контрольных карт, поиск нужного раздела и выполнения необходимых операций недостаточно [1].
На современном авиалайнере ИЛ-96-300 этот недостаток частично устранен за счет того, что на комплексный индикатор самолетных систем (КИСС), в случае возникновения нештатной ситуации, выдаются подсказки из соответствующего раздела руководства по летной эксплуатации самолета (РЛЭ). Но и эта мера не исключает возможности ошибки экипажа по причине, указанной выше [2].
Известна «Информационно-командная система летательного аппарата», содержащая три широкоэкранных многофункциональных жидкокристаллических индикатора, на которые выведена вся информация о работе систем ЛА, блок формирования индикации, электрически связанный с модулем формирования, управляющих сигналов, модулем поиска и выдачи рекомендаций и с модулем сравнения данных, который связан с вычислителем систем самолетовождения и с системой воздушных сигналов, бортовую систему тестконтроля, связанную с модулем формирования управляющих сигналов и с модулем формирования логических команд. Кроме того, система включает в себя речевой информатор, рычаги управления двигателями, педали и боковые ручки управления с нажимными четырехпозиционными кнопками с нейтралью, установленные на рабочих местах командира и второго пилота [3]. Эта система позволяет сократить время предполетной подготовки ЛА и
уменьшить загрузку экипажа на всех этапах подготовки и выполнения полета. Однако она не позволяет быстро обнаружить и ликвидировать нештатную ситуацию.
По своему назначению и функциональным возможностям наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является «Информационно-командная система летательного аппарата», [3] которую авторы приняли в качестве прототипа.
Целью данной полезной модели является расширение функциональных возможностей системы, обеспечивающих быстрое обнаружение и ликвидацию нештатных и аварийных ситуаций на борту ЛА.
Указанная цель достигается тем, что в информационно-командную систему летательного аппарата, содержащую три широкоэкранных многоканальных жидкокристаллических индикатора, на которые выведена вся информация о работе систем ЛА, блок формирования индикации, электрически связанный с блоком формирования управляющих сигналов, модулем поиска и выдачи рекомендаций и модулем сравнения данных, который, в свою очередь, связан с вычислителем систем самолетовождения и с системой воздушных сигналов, бортовую систему тестконтроля, связанную с модулем формирования управляющих сигналов и с модулем формирования логических команд, рычаги управления двигателями, педали, боковые ручки управления с нажимными четырехпозиционными с нейтралью кнопками, установленными на рабочих местах командира и второго пилота, дополнительно введен блок аварийно-командной системы, установленный на верхней панели кабины пилотов. Этот блок включает в себя модуль ручного управления с нажимными лампами-кнопками с обратными связями, которые, при их нажатии, выдают управляющие сигналы на исполнительные механизмы систем ЛА, модуль переключения исполнительных механизмов, нажимные четырехпозиционные с нейтралью кнопки, расположенные на боковых ручках управления, подключенные к обоим модулям блока аварийно-командной системы для полуавтоматического и ручного управления этой системой.
Сущность представленного технического решения поясняется чертежами, где представлены:
на фиг.1. Схема размещения элементов информационно-командной системы в кабине ЛА;
на фиг.2. Структурная схема соединений элементов информационно-командной системы;
- на фиг.3, 4, 5. Варианты ликвидации аварийной ситуации с использованием автоматической, полуавтоматической и ручной систем управления.
Информационно-командная система (фиг.1, 2) включает в себя три многоканальных жидкокристаллических индикатора 1, 2 и 3, размещенных в приборной доске 4, боковые
ручки управления командира и второго пилота 5 и 6 соответственно, педали 7 и 8, рычаги управления двигателями 9. На ручках управления установлены нажимные четырехпозиционные с нейтралью командные кнопки 10 и 11.
Блок формирования индикации 12 связан с тремя индикаторами 1, 2, и 3, модулем формирования управляющих сигналов 13, модулем поиска и выдачи рекомендаций 14.
Бортовая система тестконтроля 15 электрически связана с модулем формирования логических команд 16, который связан с модулем формирования управляющих сигналов 13, и кнопками 10, 11 (на фиг.2 показана одна кнопка).
Речевой информатор 17 связан с модулем формирования управляющих сигналов 13. Система воздушных сигналов 18 и вычислитель систем самолетовождения 19 электрически связаны с модулем сравнения данных 20, выдающим сигналы в блок формирования индикации 12 и модуль поиска и выдачи рекомендаций 14.
На правый и левый индикаторы 1 и 3 выведена пилотажная информация, а на средний 2 - информация о навигационной обстановке с трехмерным отображением подстилающей поверхности (земли), географические, радиотехнические, справочные и метеорологические данные, необходимые для выполнения полета.
На индикаторах 1 и 3 выделены зоны 21÷26, которые используются для информационно-рекомендательных и управляющих сообщений, на среднем индикаторе 2 выделена зона 27 для размещения приборов, контролирующих работу двигателей и самолетных систем. Эта информация появляется по команде модуля формирования логических команд 16. Блок аварийно командной системы 28 содержит модуль ручного управления 32 с нажимными лампами-кнопками 33, 34 и 35 и модуль переключения и включения исполнительных механизмов 36.
Командные кнопки 10, 11 через блок аварийно-командной системы 28 связаны с исполнительными механизмами систем и агрегатов 29, 30...31, лампами-кнопками 33, 34...35 и с вышеуказанными зонами 21÷27, расположенными на индикаторах 1, 2 и 3.
Информационно-командная система используется пилотом в трех режимах работы:
- «машина-машина-человек» (М-М-Ч);
- «машина-человек-машина» (М-Ч-М);
- «человек-машина-человек» (Ч-М-Ч).
Смысл общения пилота по принципу «машина-машина-человек» заключается в том, что машина, по совокупности признаков, достоверно определяет факт наличия явления, его место и выдает команду на срабатывание соответствующих исполнительных механизмов. При этом пилоты не только получают информацию о событии, но и видят результат работы системы на экранах пилотажно-информационных индикаторов и информационно-управляющих полей.
Смысл общения пилота с машиной по принципу «машина-человек-машина» состоит в том, что «машина» предлагает перечень действий, адекватных ситуации и устанавливает курсор на приоритетное. Человек, в свою очередь, курсором может выбрать желаемое и нажатием на кнопку 10 в режиме «исполнение», активирует соответствующие системы и исполнительные механизмы.
Режим «человек-машина-человек» подобен способу общения пользователя с обычным компьютером.
Основной и резервный контуры аварийно - командной системы (фиг.1, 2) включают в себя блок системы тестконтроля 15, связанный с модулем формирования логических команд 16, подающим управляющие сигналы на командное реле 36 поочередного включения исполнительных механизмов блока автоматики командной системы 28, блок формирования индикации 12,блок поиска и выдачи рекомендаций 14. Кроме того, блок формирования логических команд подает сигнал на первую лампу-кнопку 33 модуля 32 ручного включения исполнительных механизмов 29, 30...31, речевой информатор 17, блок формирования индикации 12, три многоканальных жидкокристаллических индикатора 1, 2, 3 с информационно-контролирующими зонами 21÷26. Четырехпозиционные командные кнопки с нейтралью 10, 11 на ручках управления самолетом служат для принудительного включения автоматической схемы ликвидации нештатной ситуации.
Во время штатной работы бортового оборудования все сигналы с бортовых датчиков концентрируются в блоке системы тестконтроля 15, который выдает их в модуль формирования управляющих сигналов 13, обеспечивающий постоянной информацией (обороты двигателей и их температура выходящих газов и т.д.) пилотажно-информационные индикаторы 1, 2 и 3 через блок формирования индикации 12.
При возникновении нештатной ситуации для автоматической ликвидации явления модуль формирования логических команд 16 по сумме признаков определяет характер отказа, выдает командный сигнал через блок аварийно-командных сигналов 28 в модуль переключений исполнительных механизмов 36 и на загорание первой лампы-кнопки 33 модуля ручной ликвидации отказа 32. После срабатывания первого исполнительного механизма 29 сигнал от него подается на погашение лампы-кнопки 33, на загорание лампы-кнопки 34 и на блок формирования индикации 12, который убирает с информационно-рекомендательных полей 22 и 25 электронных индикаторов 1 и 3 символ сработавшего исполнительного механизма. Кроме того, сигнал от модуля формирования логических команд подается в модуль поиска и выдачи рекомендаций 14 и блок формирования индикации 12, который в виде надписей в зонах 21, 22, 24, 25 индикаторов 1, и 3, высвечивает необходимые рекомендации, при этом в зоне 27 индикатора 2 индицируются приборы контроля соответствующей системы. Модуль переключений исполнительных механизмов 36
автоматически поочередно запускает исполнительные механизмы 33, 34...35 в последовательности, указанной в руководстве по летной эксплуатации самолета. При срабатывании исполнительного механизма, обратной связью гасится горящая, соответствующая ему лампа-кнопка, после чего загорается очередная лампа-кнопка и так далее до завершения цикла. При этом в информационно-рекомендательных зонах 22, 25 электронных индикаторов 1 и 3, высвечивается характер отказа, там же ниже - мнемоническая цепочка систем и механизмов, задействованных для ликвидации явления и выполненная соответствующей символикой, формируемой блоком формирования индикации 12. После срабатывания исполнительного механизма его символ в зонах 22 и 25, и соответствующая ему лампа-кнопка блока гаснут. Дополнительная информация, указанная в руководстве по летной эксплуатации самолета, блоком поиска и выдачи рекомендаций 14 подается в зону 27 индикатора 2 через блок формирования индикации 12 и речевым информатором 17 в наушники экипажа. По завершении технологической цепочки (срабатывание последнего исполнительного механизма) блок формирования индикации 1 снимает всю информацию по явлению с экранов 21, 22, 24, 25, и 27.
На экранах информационно управляющего поля 21 и 24 также высвечивается информация о характере отказа, программного включения режима его автоматической ликвидации фиг 3.
В случае несрабатывания автоматической части схемы, на экранах информационно-управляющего поля 21 и 24 автоматически появляется надпись «ЛИКВИДАЦИЯ ПОЛУАВТ» фиг.4 и курсор устанавливается напротив нее. Режим активируется нажатием на кнопку 10 «ИСП» (исполнение), при этом цепочка автоматической ликвидации явления подключается принудительно.
В случае не включения автоматики принудительно, на экранах информационно-управляющих полей 21 и 24 загорается надпись: «ЛИКВИДАЦИЯ РУЧН» фиг.5, после чего пилот должен нажимать поочередно все последовательно загорающиеся лампы-кнопки на панели модуля 32, запускающие исполнительные механизмы 33, 34...35. Ошибочное нажатие не горящей лампы-кнопки к нежелательным последствиям не приведет, так как она не подключит ненужные в данной ситуации исполнительные механизмы из-за отсутствия на ней электропитания.
Реализация данной полезной модели позволит практически полностью исключить ошибки пилотов при ликвидации нежелательных явлений на борту летательного аппарата. При этом применение аварийных контрольных карт становится неактуальным.
Представленное техническое решение информационно-командной системы летательного аппарата позволяет:
- сократить время на обнаружение, распознавание и ликвидацию нештатной или аварийной ситуации;
- значительно уменьшить нагрузку на экипаж в процессе устранения явления;
- практически исключить вероятность ошибки пилотов при работе с приборным оборудованием в процессе ликвидации нештатной или аварийной ситуации.
С использованием вышеуказанных материалов были проведены исследовательские работы на пилотажных стендах Научно-исследовательского института авиационного оборудования, были отработаны алгоритмы взаимодействия составных частей системы с исполнительными механизмами самолетных и двигательных агрегатов, подтверждающие технико-экономическую эффективность данной полезной модели. Получены положительные отзывы летного состава (один из авторов полезной модели является Заслуженным летчиком-испытателем СССР).
Источники информации:
1. «Авиационные правила 25». Межгосударственный международный комитет. 2004 г.
2 «Руководство по летной эксплуатации самолета ИЛ-96-300». 1988 г.
3. Патент РФ на полезную модель №50689 от 08.09.2005 г. «Информационно-командная система летательного аппарата».