АВИАЦИОННЫЙ ПРОЦЕДУРНЫЙ ТРЕНАЖЕР

Предполагаемая полезная модель относится к технике моделирования устройств, обеспечивающих возможность обучения приемам пилотирования, например самолетами гражданской авиации.
Известен авиационный тренажер (см., например, Г.Ш.Меерович и др. Авиационные тренажеры и безопасность полетов. М., Воздушный транспорт, 1991, с.15), выполненный в виде макета одноместного самолета с кабиной, закрепленной на универсальном шарнире, и позволяющий имитировать полет с изменяющимися углами тангажа, крена и рысканья. В тренажере предусмотрено присутствие инструктора, осуществляющего контроль пилотирования по заданной программе.
Конструкцией данного тренажера не предусмотрена возможность отработки действий пилота в непредусмотренных заданной программой ситуациях.
Наиболее близким аналогом-прототипом является тренажер (см., например, патент РФ №2087037, С1), содержащий вычислительную систему с программными модулями реализации сценариев тренировок, объективного контроля обучаемого и объективного контроля инструктора, унифицированное рабочее место инструктора, комплекс унифицированных рабочих мест обучаемых, устройство ввода полетной информации, базу сценариев тренировок. При этом вычислительная система тренажера обеспечивает имитацию управления полетом, воспроизведение на приборной доске и системе визуализации соответствующей полетной информации, действие установленных на приборной доске или на остеклении кабины устройств предупредительной или аварийной сигнализации, а также обеспечивает адекватную условиям «полета» загрузку ручки управления.
Известный тренажер позволяет осуществлять обучение только на основе решения задач типичных видов аварийных ситуаций.
Задача полезной модели состоит в разработке авиационного процедурного тренажера, конструкция которого обеспечивает возможность обучения в наземных условиях экипажа, состоящего из двух пилотов (двучленного экипажа), работе с оборудованием и органами управления кабины самолета на режимах, моделирующих полетную обстановку в стандартных, аварийных (когда несвоевременное принятие соответствующих мер приводит к катастрофе) и особых (не приводящих к катастрофе, но требующих устранения возникающих при функционировании аппаратуры самолета сбоев) условиях.
Сущность полезной модели состоит в том, что авиационный процедурный тренажер, содержащий шесть функциональных модулей, два модуля индикации, два блока памяти, блок сигнализации, восемь блоков управления, а также шесть элементов логики ИЛИ, при этом первый блок памяти первой группой входов-выходов соединен с первой группой входов-выходов второго блока памяти, а второй, третьей и четвертой группами входов-выходов подключен соответственно к группам входов-выходов первого и второго функциональных модулей и первого блока управления, первой группой входов соединенного с первой группой выходов второго блока управления, своими второй и третьей группами выходов подключенного к группам входов соответственно первого и второго функциональных модулей, а четвертой группой выходов соединенного с группой входов первого блока памяти, причем второй блок памяти своими первой, второй и третьей группами входов подключен соответственно к группам выходов третьего и четвертого блоков управления и к первой группе выходов пятого блока управления, первой, второй и третьей группами выходов соединен с первыми группами входов соответственно блока сигнализации и первого и второго модулей индикации, а второй, третьей, четвертой и пятой группами входов-выходов соединен с группами входов-выходов соответственно третьего, четвертого, пятого и шестого функциональных модулей, при этом первый и второй модули индикации вторыми группами входов подключены к первым группам выходов пятого и шестого блоков управления, третий и шестой функциональные модули группами входов подключены соответственно к группе выходов седьмого и к третьей группе выходов пятого блоков управления, четвертый и пятый функциональные модули группами входов соединены соответственно со второй и третьей группами выходов шестого блока управления, при это первый блок управления своим входом подключен к первому входу тренажера, группой входов соединенного с группой входов второго блока управления, а входы со третьего по восьмой блоков управления подключены к выходам соответственно с первого по шестой элементов логики ИЛИ, своими первыми входами соединенными с соответственно со второго по седьмой входами тренажера, а вторыми входами соответственно подключенными к его с восьмого по тринадцатый входам.
i,k
i,k
i,k
i,k
Кроме того, функциональные модули выполнены в виде n параллельно установленных блоков, каждый из которых выполнен в виде программного файла, моделирующего работу соответствующей системы самолета, причем n=1,…, N, где индекс i определяет максимальное (N) количество блоков в соответствующем k-ом модуле, при этом входы-выходы блоков формируют группу входов-выходов функционального модуля, а управляющие входы этих блоков формируют группу входов k-го модуля.
j1
j,1
j,1
j,1
При этом модули индикации выполнены в виде m параллельно установленных блоков, каждый из выполнен в виде программного файла, отражающего работу соответствующей системы самолета, причем m=1,…, M, где индекс j определяет максимальное (M) количество блоков в соответствующем 1-ом модуле, при этом первые и вторые входы блоков формируют соответственно первую и вторую группы входов 1-го модуля индикации.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является, обеспечение возможности отработки двучленным экипажем в наземных условиях стандартных эксплуатационных ситуаций, а также аварийных и особых процедур.
На фиг.1 приведена функциональная блок-схема тренажера, на фиг.2 показана блок-схема выполнения функциональных модулей, а на фиг.3 приведена блок-схема выполнения модуля индикации.
Авиационный процедурный тренажер (фиг.1) содержит два блока (соответственно 1 и 2) памяти шесть функциональных модулей (соответственно 3-8), два модуля (соответственно 9 и 10) индикации, блок 11 сигнализации и восемь блоков (соответственно 12-19) управления, при этом блок 1 памяти первой группой входов-выходов соединен с первой группой входов-выходов блока 2 памяти, а второй, третьей и четвертой группами входов-выходов подключен соответственно к группам входов-выходов функциональных модулей (соответственно 3 и 4) и блока 12 управления, первой группой входов соединенного с первой группой выходов блока 13 управления, своими второй и третьей группами выходов подключенного к группам входов функциональных модулей (соответственно 3 и 4), а четвертой группой выходов соединенного с группой входов блока 1 памяти, причем блок 2 памяти своими первой, второй и третьей группами входов подключен соответственно к группам выходов блоков (соответственно 14 и 15) управления и к первой группе выходов блока 16 управления, первой, второй и третьей группами выходов соединен с первыми группами входов соответственно блока 11 сигнализации и модулей (соответственно 9 и 10) индикации, а второй, третьей, четвертой и пятой группами входов-выходов соединен с группами входов-выходов функциональных модулей (соответственно 5, 6, 7 и 8), при этом модули (соответственно 9 и 10) индикации вторыми группами входов подключены к первым группам выходов блоков (соответственно 16 и 17) управления, функциональные модули (соответственно 5 и 8) группами входов подключены соответственно к группе выходов блока 18 управления и к третьей группе выходов блока 16 управления, функциональные модули (соответственно 6 и 7) группами входов соединены соответственно со второй и третьей группами выходов блока 17 управления, при этом первый блок 12 управления своим входом подключен к первому входу тренажера, группой входов соединенного с группой входов второго блока 15 управления, а входы со третьего по восьмой блоков (соответственно 14, 16-20) управления подключены к выходам соответственно с первого по шестой элементов (соответственно 20-25) логики ИЛИ, своими первыми входами соединенными с соответственно со второго по седьмой входами тренажера, а вторыми входами соответственно подключенными к его с восьмого по тринадцатый входам.
i,k
i,k
i,k
i,k
i
i,k
Кроме того, функциональные модули (соответственно 3-8) выполнены в виде n параллельно установленных блоков 26, каждый из которых выполнен в виде программного файла, моделирующего работу соответствующей системы самолета, причем n=1,…, N, где индекс i определяет максимальное (N) количество блоков в соответствующем модуле (k), при этом входы-выходы блоков 26 формируют группу входов-выходов функционального k-го модуля, управляющие входы этих блоков формируют группу входов такого модуля, при этом в принятой нумерации функциональных модулей k=3, 4, 5, 6, 7 и 8.
j
j,1
j,1
j,1
j,1
j,1
При этом модули (соответственно 9 и 10) индикации выполнены в виде m параллельно установленных блоков 27, каждый из которых выполнен в виде программного файла, отражающего работу соответствующей системы самолета, причем m=1,…, M, где индекс j определяет максимальное (М) количество блоков в соответствующем 1-ом модуле, при этом первые и вторые входы блока 27 формируют соответственно первую и вторую группы входов 1-го модуля индикации, причем в принятой нумерации модулей индикации 1=9 и 10.
Блок 1 памяти выполнен в виде соответствующего устройства системного блока Aerorig фирмы Thales Training & Simulation Limited (TT&S), блок 2 памяти выполнен в виде соответствующего блока компьютера Dell XPS 430 Desktor фирмы Dell Computers (см. например, http://www.discount electronics, com.au/computers /dell-computers.php).
i,3
Функциональный модуль 3 содержит шесть (соответственно N=6) параллельно установленных, как указывалось выше, блоков программного (язык С) моделирования управления (см. таблицу 1).
Таблица 1
Программные файлы функционального модуля 3 (модели управления)
№№ п./п.
№ блока
Наименование программного файла
Примечание
1
2
3
4
1
26<sub>1,3</sub>
Операционная система реального времени
Разработка TT&S
2
26<sub>2,3</sub>
Библиотека стандартных функций
Разработка TT&S
3
26<sub>3,3</sub>
Атмосфера и метеоусловия
Разработка TT&S
4
26<sub>4,3</sub>
Уравнения движения
Разработка TT&S
5
26<sub>5,3</sub>
Система управления аэропортами
Разработка TT&S
6
26<sub>6,3</sub>
Средства тестирования
Разработка TT&S
i,4
Функциональный модуль 4 содержит девятнадцать (соответственно N=19) параллельно установленных блоков программного (язык С) моделирования самолетных систем (см. таблицу 2).
Таблица 2.
Программные файлы функционального модуля 4 (модели управления)
№№ п./п.
№ блока
Наименование программного файла
Примечание
1
2
3
4
1
26<sub>1,4</sub>
Гидравлическая система
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
2
26<sub>2,4</sub>
Двери, люки, створки
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
3
26<sub>3,4</sub>
Кислородное оборудование
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
4
26<sub>4,4</sub>
Колеса и тормоза
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
1
2
3
4
5
26<sub>5,4</sub>
Освещение и световая сигнализация
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
6
26<sub>6,4</sub>
Пневматическая система (система отбора воздуха)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
7
26<sub>7,4</sub>
Пожарное оборудование
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
8
26<sub>8,4</sub>
Противообледенительная система
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
9
26<sub>9,4</sub>
Центральные светосигнальные огни
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
10
26<sub>10,4</sub>
Система кондиционирования воздуха (включая САРД)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
11
26<sub>11,4</sub>
Система электроснабжения
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
12
26<sub>12,4</sub>
Топливная система
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
13
26<sub>13,4</sub>
Шасси
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
14
26<sub>14,4</sub>
Вспомогательная силовая установка
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
15
26<sub>15,4</sub>
Аэродинамика
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
16
26<sub>16,4</sub>
Модель управления самолетом на земле, в том числе, управления передней стойкой
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
17
26<sub>17,4</sub>
Модель масс
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
18
26<sub>18,4</sub>
Система дистанционного управления самолетом
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
1
2
3
4
19
26<sub>19,4</sub>
Маршевая силовая установка (подразделы программного файла: системы двигателя, электронное управление двигателем, система контроля вибрации двигателя, управление реверсом тяги, отсечные клапаны топливной системы)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
i,5
Функциональный модуль 5 выполнен в виде виртуальной кнопочной панели с индикацией, работающий на базе специализированной компьютерной системы (соответственно N=1), автоматизирующей широкий набор полетных задач и представляющей собой программный (на языке С) блок S/W 169-614876-020-RRJ, разработанный канадской фирмой CMC Electronics Inc. и описывающий систему (FMS) управления полетом (Operators Manual Flight Management System).
i,6
6,7
3,8
Функциональный модуль 6 выполнен в виде разработанного ФГУП «ГосНИИАС» программного (на языке С) блока (соответственно N=1), моделирующего автопилот, функциональные модули 7 и 8, выполнены в виде разработанных ФГУП «ГосНИИАС» и представленных соответственно в таблицах 3 и 4 программных (на языке С#) блоков, моделирующих панели управления, причем программный блок «Пульт управления полетом» (Flight Control Panel) в модулях 7 и 8 продублирован (блоки 20 и 20 соответственно).
i,7
Функциональный модуль 7 содержит восемь (соответственно N=8) параллельно установленных программных (на языке С#) блоков моделирования панелей управления (см. таблицу 3).
Таблица 3.
Программные файлы функционального модуля 7 (модели панелей управления)
№№ п./п.
№ блока
Наименование программного файла
Примечание
1
2
3
4
1
26<sub>1,7</sub>
Панель управления закрылками и предкрылками (Flaps)
Разработка ФГУП «Гос
НИИАС»
1
2
3
4
2
26<sub>2,7</sub>
Панель управления воздушными тормозами (Speed brake)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
3
26<sub>3,7</sub>
Рукоятки управления двигателями (Throttles)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
4
26<sub>4,7</sub>
Пульт управления конфигурацией (Reversion Control Panel)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
5
26<sub>5,7</sub>
Пульт управления EICAS (система параметров двигателей и предупреждений экипажу) (Engine Indication and Crew Alerting System Control Panel)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
6
26<sub>6,7</sub>
Пульт управления полетом (Flight Control Panel)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
7
26<sub>7,7</sub>
Пульты индикации приоритета (Priority Indication)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
8
26<sub>8,7</sub>
Пульты сигнализации (Alert System)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
1,8
Функциональный модуль 8 содержит шесть (соответственно N=6) параллельно установленных блоков программного (на языке С#) моделирования панелей управления (см. таблицу 4).
Таблица 4
Программные файлы функционального модуля 8 (модели панелей управления)
№№ п./п.
№ блока
Наименование программного файла
Примечание
1
2
3
4
1
26<sub>1,8</sub>
Верхняя потолочная панель (Overhead Panel)
Разработка ФГУП «Гос НИИАС»
2
26<sub>2,8</sub>
Панель триммирования (Stab/Trim)
Разработка ФГУП «Гос НИИАС»
1
2
3
4
3
26<sub>3,8</sub>
Пульт управления полетом (Flight Control Panel)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
4
26<sub>4,8</sub>
Пульт запуска двигателей (Engine Master/Engine Start)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
5
26<sub>5,8</sub>
Пульт выбора режимов автоматического торможения (Auto Brake/Nose Wheel Steering)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
6
26<sub>6,8</sub>
Пульт уборки-выпуска шасси (Landing Gear)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
j,9
j,10
Модули 9 и 10 индикации содержат по десять (соответственно M и M=10) продублированных для каждого из этих модулей, параллельно установленных программных (на языке С#) блоков синоптических страниц (EWD+CAS messages), обеспечивающих возможность контроля заданных на тренажере режимов (см. таблицу 5).
Таблица 5.
Программные файлы модулей индикации (модели синоптических страниц)
№№
№
Наименование программного файла
Примечание
п./п.
блока
1
2
3
4
1
27<sub>1,9</sub>
Основной командно-пилотажный
Разработка
и
дисплей (Primary Flight Display)
ФГУП «Гос
27<sub>1,10</sub>
НИИАС»
2
27<sub>2,9</sub>
Навигационный дисплей
Разработка
и
(Navigation Display)
ФГУП «Гос
27<sub>2,10</sub>
НИИАС»
3
27<sub>3,9</sub>
Дисплей параметров двигателей и
Разработка
и
предупреждений экипажу (Engine
ФГУП «Гос
27<sub>3,10</sub>
and Warning Display)
НИИАС»
4
27<sub>4,9</sub>
Мнемокадр системы
Разработка
и
кондиционирования и
ФГУП «Гос
27<sub>4,10</sub>
автоматического регулирования
НИИАС»
давления в кабине (Air)
1
2
3
4
5
27<sub>5,9</sub>
Мнемокадр входных дверей и люков (Doors)
Разработка ФГУП «ГосИИАС»
и
27<sub>5,10</sub>
6
27<sub>6,9</sub>
Мнемокадр системы электроснабжения (Electrical system)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
и
27<sub>6,10</sub>
7
27<sub>7,9</sub>
Мнемокадры систем управления самолетом и тормозами колес (Flight Control and Brakes)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
и
27<sub>7,10</sub>
8
27<sub>8,9</sub>
Мнемокадр гидравлической системы (Hydraulic)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
и
27<sub>8,10</sub>
9
27<sub>9,9</sub>
Мнемокадры вторичных параметров двигателей и ВСУ (Engines and APU)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
и
27<sub>9,10</sub>
10
27<sub>10,9</sub>
Мнемокадр топливной системы (Fuel)
Разработка ФГУП «ГосНИИАС»
и
27<sub>10,10</sub>
Блок сигнализации 11 выполнен (разработка ФГУП «ГосНИИАС») в виде программного (на языке С#) блока, обеспечивающего воспроизведение звуковых сигналов.
Блоки 12 и 13 управления выполнены в виде соответствующих блоков компьютера Dell XPS 630 Desktor фирмы Dell Computers, причем функциональное назначение блока 12 управления - рабочее место инструктора.
При этом блок 14 управления выполнен в виде двух параллельно работающих педалей (на фиг. не показаны) FLIGHT RUDDER PEDALS фирмы Saitek PRO, блок 15 управления выполнен в виде двух (два ввода в группе вводов) параллельно работающих джойстиков (на фиг.не показаны) HOTAS COUGAR фирмы THRUSTMASTER, а блоки 16, 17, 18 и 19 управления выполнены в виде соответствующих блоков компьютеров Dell XPS 430 Desktor фирмы Dell Computers (см., например, http://www.discount-electronics.com.au/computers/dell-computers.php).
Входы блоков 13, 14, 16-19 управления соединены с выходами элементов (соответственно 20-25) логики ИЛИ, предназначенных для обеспечения возможности одновременного обучения двух пилотов (двучленного экипажа) и выполненных в виде соответствующих устройств (см., например, У.Титце и К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника», М., Мир, 1982, с.346), входы которых подключены к соответствующим со второго по тринадцатый (см. лист 5 данного описания) входам тренажера.
Разработанные ФГУП «ГосНИИАС» программные файлы зарегистрированы в Российском патентном ведомстве в виде следующих программ для ЭВМ:
Управление взаимодействием программ «Интегрированная панель управления самолетом» и «Отображение экранов индикации самолета» с удаленной общей памятью (Vertex Interface) (Свидетельство о госрегистрации №2009 612047).
Отображение экранов индикации самолета (Synoptic Pages) (Свидетельство о госрегистрации №2009 612048).
Интегрированная панель управления самолетом (Integrated Control Panel) (Свидетельство о госрегистрации №2009 612049). Программа мониторинга параметров в реальном времени (Datapool Accessor) (Свидетельство о госрегистрации №2009 612050).
Интегрированная панель управления системами самолета (ОНР) (Свидетельство о госрегистрации №2009 613438).
Работу на авиационном процедурном тренажере осуществляют следующим образом:
Вначале производят последовательный запуск системного блока Aerorig и компьютеров Dell (на фиг.не обозначены).
Затем с помощью блока 12 управления осуществляют задание требуемых режимов и контроль их исполнения, с помощью блоков 13, 14, 15, 16, 17 и 18 управления производят отработку заданных режимов и собственно управление системами тренажера, а с помощью блока 19 управления воспроизводят звуковую сигнализацию.