Дидактика построения технических средств интерактивного автоматизированного обучения инженерно-технического и летного состава самолетов серии МиГ

2007

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Авионика и электротехника

№ 115

УДК 629.735

ДИДАКТИКА ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИНТЕРАКТИВНОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО И ЛЕТНОГО СОСТАВА САМОЛЕТОВ СЕРИИ МиГ

А.В. ПОНОМАРЕНКО Статья представлена доктором технических наук, профессором Зылем В.П.

Рассматриваются практические вопросы по концептуальной проработке методологических основ обоснования облика интерактивной системы первичного обучения персонала к эксплуатации ЛА.

Полное освоение и повышение эффективности применения сложных образцов авиационной техники, какими являются самолеты четвертого и последующих поколений, возможно только при переходе на интеллектуальный уровень обучения инженерно-технического и летного персонала.

Повышение стоимости летной подготовки персонала на реальном объекте и при освоении новых образцов вызвало необходимость поиска инженерно - педагогических методов и систем обучения эксплуатации самолетов, выпускаемых Российской самолетостроительной корпорацией «МиГ».

Своевременное создание такой обучающей системы или ее отдельных элементов наряду с комплексными тренажерами и применением летно-эксплуатационной подготовки является первоочередной задачей перед началом эксплуатации различных модификаций самолетов фронтовой авиации, что единодушно признается авиационными специалистами всего мира.

Работы по концептуальной проработке и разработке методологических основ обоснования облика системы первичного обучения инженерно-технического и летного состава, а также по созданию ее конкретных элементов (подсистем, решающих локальные задачи) ведутся на протяжении последнего десятилетия как за рубежом, так и в России (НИИАС, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, НИИАО, РСК «МиГ», АООТ ОКБ «СУ» и других исследовательских институтах МО).

Однако известные сегодня по материалам открытой печати зарубежные и ряд отечественных разработок первичного обучения ориентированы самое большее на «компьютеризацию» учебников и инструкций по эксплуатации.

Вместе с тем, до 60% всех авиационных аварий и катастроф происходит из-за ошибок управления ЛА при пилотировании и его наземной подготовки к полетам. Поэтому актуальной является задача разработки активной системы обучения инженерно-технического и летного состава по подготовке обслуживания и управлению системами ЛА в полете (интерактивной системы обучения - ИАСО).

Основой подобной системы должны стать разработка системы представления информации, обеспечения адекватности реакции систем ЛА на управляющие воздействия органов управления и выполнение работ по обслуживанию в реальном масштабе времени, программноаппаратное обеспечение процесса обучения (вопросы - ответы) и контроль преподавателя за процессом освоения программ обучения.

ИАСО предназначена для теоретической и начальной практической подготовки летного и инженерно-технического состава к решению комплекса задач, связанных с эксплуатацией и обслуживанием самолетов МиГ.

Интерактивная автоматизированная система обучения для самолетов МиГ (МиГ-29, МиГ-29К, МиГ-29СМТ, МиГ-27, МиГ-21, МиГ-25) изготавливается в модульном исполнении из условий оптимизации критерия «стоимость - эффективность», а ее вычислительная среда имеет открытую архитектуру. ИАСО обеспечивает высокое качество подготовки авиационного персонала в части надежной эксплуатации и применения самолетов МиГ и является неотъемлемой частью при поставке самолетов марки МиГ.

При подготовке инженерно-технического состава ИАСО позволяет решать следующие задачи:

- конструкции, состава, технических характеристик, принципа работы планера, двигателя, бортовых систем, радиоэлектронного и авиационного оборудования и вооружения;

- органов управления и их размещения в кабине;

- наземных и бортовых средств контроля и КПА;

- технологии выполнения подготовок к полетам и регламентных работ;

- способов и методов поиска и устранения неисправностей;

- концептуальной отработки практического выполнения следующих видов работ:

всех видов подготовок к полетам и выполнения технического обслуживания по регламенту, включая: проверку работоспособности бортовых систем и оборудования; оценку их технического состояния; выявление неисправностей, их локализацию и устранение;

работы с органами управления двигателем, системами, оборудованием и вооружением; оперативного контроля двигателей, авиационных систем, оборудования и вооружения; измерения параметров и оценок состояния двигателей, авиационного оборудования и систем бортовыми и наземными средствами контроля;

запуска и опробования двигателей в различных условиях;

анализ данных бортового контроля, средств индикации и регистрации.

При подготовке летного состава ИАСО обеспечивает:

- изучение практической аэродинамики самолета;

- изучение планера, систем и оборудования самолета в объеме, необходимом для надежной летной эксплуатации;

- концептуальную отработку правильного выполнения процедур и их последовательности при подготовке к полету;

- изучение возможных нештатных ситуаций, особых случаев в полете, методов их распознавания и парирования;

- отработку последовательности управляющих действий при выполнении различных упражнений летной подготовки (содержание и последовательность элементов упражнения, характер управляющих действий, основные контролируемые параметры, их оптимальные и допустимые значения);

- поддержание и совершенствование уровня профессиональной подготовки по эксплуатации авиационной техники, в том числе в нештатных ситуациях.

Преподаватель (инструктор) может производить:

- автоматизированную подготовку курсов обучения и отдельных занятий;

- оперативный выбор обучающих программ и объектов изучения;

- регистрацию обучаемых и документирование результатов обучения в базе данных;

- автоматизированный контроль и оценку уровня подготовки обучаемых.

Организация обучения и формирования практических навыков авиационного персонала базируется на системе управления процессом обучения (СУПрО), представляющей собой комплексную оболочку сетевых мультимедийных обучающих систем, которая обеспечивает:

- организацию индивидуального и группового обучения различных категорий авиаперсонала в соответствии с программой подготовки каждого специалиста;

- осуществление объективного контроля уровня знаний обучаемых в автоматическом и полуавтоматическом режимах по всем упражнениям программы подготовки с выдачей необходимой информации на рабочее место инструктора (преподавателя), а также ее документирование;

- сбор и обработку статистических данных по результатам подготовки авиаперсонала с выдачей интегральной оценки об уровне теоретической подготовленности каждого специалиста и выполнении заданной программы подготовки;

- обеспечение инструкторскому и преподавательскому составу возможности составления индивидуальных программ подготовки для каждого специалиста с учетом их функциональных обязанностей и текущего уровня подготовленности;

- управление процессом подготовки и контроля знаний обучаемых с рабочего места инструктора посредством выполнения следующих действий:

определить индивидуальное задание отдельно каждому обучаемому;

задать вопросы по любой теме изучения отдельно каждому обучаемому;

дать оценку ответам и персональные рекомендации по изучению материала;

послать текстовое или звуковое сообщение на рабочее место обучаемого индивидуально

каждому обучаемому и принять от него соответствующее сообщение.

В состав программно-аппаратных средств ИАСО (рис. 1) входят: система группового обучения, система индивидуального обучения, процедурный тренажер, справочноинформационная система.

Система группового обучения (рис. 2) предназначена для групповых занятий под руководством инструктора (преподавателя) с использованием кадров из библиотеки обучающих программ, спроецированных на большой экран. Функционирование системы группового обучения осуществляется при задействовании следующих программно-аппаратных средств:

- рабочее место инструктора;

- видеопроектор для проекции учебного материала на демонстрационный экран;

- пульт дистанционного управления с функциями мыши;

- демонстрационный экран;

- печатающее устройство;

- система управления процессом обучения (СУПрО);

- библиотека обучающих программ по каждой системе, регламентированной техническим лицом, на самолет и скомплексированная в автоматизированные учебные курсы (таблица):

Таблица

Библиотека обучающих программ

Для технического состава: Для летного состава:

АУК 1 - Самолет и двигатель АУК 2 -Авиационное вооружение АУК 3 - Радиоэлектронное оборудование АУК 4 - Авиационное оборудование АУК 5 - Наземные средства обслуживания АУК 1 - Практическая аэродинамика АУК 2 - Практическая навигация АУК 3 - Кабина самолета АУК 4 - Конструкция самолета АУК 5 - Авиационная техника АУК 6 - Подготовка к полету АУК 7 - Особые случаи в полете

Система индивидуального обучения (рис. 2) предназначена для:

- индивидуальной, в том числе самостоятельной подготовки инженерно-технического и летного состава в соответствии с заданной программой подготовки с использованием имеющейся библиотеки обучающих программ;

- индивидуального изучения авиационной техники и формирования практических навыков по ее эксплуатации;

- обучения персонала проведению различных работ по обслуживанию самолета и оборудования в соответствии с руководствами по техническому обслуживанию и эксплуатации поставляемых самолетов;

- восстановления уровня подготовки персонала после продолжительного перерыва вследствие отпуска, болезни.

Функционирование системы индивидуального обучения осуществляется при задействовании следующих программно-аппаратных средств:

- рабочее место инструктора;

- рабочие места обучаемых (количество определяется заказчиком);

- локальная вычислительная сеть;

- библиотека обучающих программ (таблица) под управлением комплексной оболочки сетевых мультимедийных обучающих систем (СУПрО);

- процедурный тренажер.

Процедурный тренажер (рис. 3) предназначен для подготовки инженерно-технического и летного состава по следующим вопросам:

- освоение интерьера кабины самолета, расположения и вида органов управления и инфор-мационно-управляющего поля кабины в зависимости от видов и этапов применения самолета;

- формирование навыков работы с органами управления и индикацией в кабине при управлении самолетом и его системами на различных режимах их работы (чтение показаний средств индикации и сигнализации и работа с органами управления);

- практическое изучение последовательности действий при проверках различных систем самолета и оборудования;

- практическое обучение проведению всех видов подготовок к полету, производимых в кабине самолета;

- отработка летным составом последовательности управляющих действий при выполнении различных упражнений летной подготовки (содержание и последовательность элементов упражнения, характер управляющих действий, основные контролируемые параметры, их оптимальные и допустимые значения, в том числе отработка действий в кабине при выполнении режимов боевого применения по каждому из этапов);

- обучение, поддержание и совершенствование уровня профессиональной подготовки по эксплуатации авиационной техники, в том числе в нештатных ситуациях.

Функционирование процедурного тренажера осуществляется при задействовании следующих программно-аппаратных средств:

- макет кабины, воспроизводящий рабочее место летчика в соответствии со штатным размещением и логикой функционирования органов управления и оборудования кабины самолета. Приборная доска имитируется с помощью ЖК мониторов, на которых формируются изображения индикаторов приборной доски, и воспроизводится их функционирование. Экраны мониторов закрываются лицевой панелью с вырезами под приборы и с задействованными органами управления, сигнализации и индикации.

Для обеспечения удобства изучения интерьера кабины правый и левый борт макета кабины позволяют отклоняться на 90 ° с фиксацией через каждые 10 °. Имитаторы органов управления, расположенные в кабине, являются точной копией штатных органов управления и выполнены по специальной технологии. Система управления и загрузки командных органов управления (тангаж, крен и курс) обеспечивает программную настройку. В кабине тренажера с правой стороны размещается видеомонитор из состава рабочего места обучаемого, предназначенный для организации процесса обучения и оценки его качества со стороны инструктора (преподавателя);

- вычислительная управляющая система, обеспечивающая: имитацию работы в реальном масштабе времени систем и оборудования самолета во взаимодействии с органами управления, имитацию информационно-управляющего поля кабины самолета, автоматизацию контроля и оценки действий обучаемых с выдачей информации на рабочее место инструктора и ее документирование, выдачу справочной и подсказывающей информации в процессе обучения, моделирование в реальном масштабе времени функционирования систем, оборудования и вооружения самолетов, управление процессом обучения летного и инженерно-технического состава.

Справочно-инфомационная система (рис. 4) предназначена для использования непосредственно в войсковой части и реализована как ассоциативная база знаний, включающая:

- электронную эксплуатационную техническую документацию в объеме, поставляемом Г е-неральным конструктором самолета;

- электронный каталог анимированных технологических карт обслуживания самолета;

- электронный каталог анимированных технологических карт поиска и устранения неисправностей;

- трехмерную модель планера с размещением самолетных систем и бортового оборудования.

ИАСО размещается в обычном помещении площадью порядка 100 м2 (16 учебных мест, рабочее место инструктора, процедурный тренажер) с высотой потолка 2,5 - 3 м; электроснабжение: 220В (однофазное) 50Гц, 380В (трехфазное) 50Гц, потребляемая мощность 10 кВт.

В создании данной системы подготовки и ее инженерно - технического обеспечения использован принцип синергии, реализация которого потребовала участия инженеров - конструкторов, инженеров - программистов, летчиков - методистов летного обучения, инженеров - эксплуатационщиков, инженерных психологов, эргономистов.

Привлечение к проектированию специалистов в области педагогики, психологии, эргономики существенно повышает методологический, дидактический, методические уровни собственно процесса обучения. Суть в том, что в процессе обучения используются и усваиваются не просто нормативные документы, а развиваются способности обучаемого в области интеллекта, оперативного решения образной памяти, образа полета. Обучаемый приобретает знания не в отдельных операциях и действиях, а в целостной деятельности с учетом пространственно - временных структур, в координатах которых проистекает полет. Этим самым такие базовые свойства летчика как надежность, эффективность, безопасность интегрируются процессом обучения в летных способностях.

В этом есть смысл инновационных технологий обучения.

52 А. В. Пономаренко

И АС О Состав и структура

Система группового Обучения

Справочно-инф ор мационная система

Система индивидуального обучения (СВД

Процедурный

тренажер

Рис. 1. Состав программно-аппаратных средств ИАСО

Рис. 2. Система группового и индивидуального обучения

Рис. 3. Процедурный тренажер

Рис. 4. Справочно-информационная система

ЛИТЕРАТУРА

1. Кулабухов В.С.а Михальченко С.В.а Пономаренко А.В. Технология разработки мультимедийного автоматизированного курса на основе комплекса программ // Пилотируемые полеты в космос. 5-я Международная научно-практическая конференция. Звездный городок, 2003.

2. Кулабухов В.С., Михальченко С.В., Олейников Р.А., Пономаренко А.В. Интерактивная автоматизированная система обучения для изучения авиационной техники. Информационные технологии в образовании. «ИТ0-2003», Международный конгресс конференций. Москва, 2003.

3. Пономаренко А.В. Основные построения комплексной автоматизированной системы обучения для освоения авиационной техники. Системный анализ и управление. 9-я Международная конференция. Евпатория, 2004.

4. Пономаренко А.В., Калмыков В.Б., Кулабухов В.С., Халтобин В.М. Автоматизированная система обучения с процедурным тренажером для изучения авиационной техники инженерно-техническим и летным составом. Актуальные проблемы науки и образования. Труды Международного юбилейного симпозиума. Пенза, 2003.

5. Пономаренко А.В., Пащенко О.Б., Кулабухов В.С., Михальченко С.В., Халтобин В.М. Интерактивная автоматизированная система обучения авиаперсонала самолетов МиГ. Международная выставка и конференция «Авиация и космонавтика - 2004г.» - М.: МАИ, 2004.

6. Патент. Интерактивная автоматизированная система обучения. «2004117325» от 05.06.04г.

7. Патент. Процедурный тренажер. № 2004132997 от 15.11.04г.

DIDACTICS OF CONSTRUCTION OF INTERACTIVE AUTOMATED MEANS FOR TRAINING OF ENGINEERS, TECHNICIANS AND PILOTS "MIG" AIRPLANES

Ponomarenko A.V.

The article is about practical works on conceptual study and development of methodological basis of substantiation of view of interactive first-training system teaching personnel to maintenance aircrafts.

Сведения об авторе

Пономаренко Андрей Владимирович, 1955 г.р., окончил МАИ (1979), кандидат технических наук , начальник отделения 8021 инженерного центра ФГУП РСК “МиГ”, автор свыше 10 научных работ, область научных интересов - интерактивные автоматизированные системы обучения.