ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ПИЛОТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области технических устройств, предназначенных для обучения.
Известен тренажер для пилота летательного аппарата, содержащий основание, кресло, устройство для имитации обстановки окружающей среды, датчики положения органов управления и устройство отображения окружающей среды /авт. свид. СССР №393767, 1973/.
Известный тренажер обеспечивает пилоту ограниченные ощущений полета, связанные только с визуальным наблюдением на устройстве для имитации обстановки окружающей среды.
Задачей полезной модели является повышение достоверности ощущений полета.
Для решения задачи предложен тренажер для пилота летательного аппарата, содержащий основание, кресло, блок управления с возможностью имитации обстановки окружающей среды, датчики положения органов управления и устройство отображения окружающей среды.
Тренажер при этом снабжен силовыми элементами изменяемой длины, каждый из которых соединен с источником энергии через регулятор, а кресло установлено на силовых элементах изменяемой длины с возможностью наклона относительно основания.
Предпочтительно, каждый силовой элемент выполнен в виде гидроцилиндра, а источник энергии выполнен в виде установки с гидромотором.
Целесообразно, чтобы устройство отображения окружающей среды было выполнено в виде шлема, который оснащен мониторами и устройствами звуковоспроизведения (устройствами воспроизведения аудиосигналов).
Также целесообразно, если тренажер имеет штурвал и педали органов управления, которые выполнены с возможностью изменения положения при приложении усилия, величина которого будет выше величины заданного усилия.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 показана конструктивная схема тренажера (вид спереди);
на фиг.2 - вид сбоку на фиг.1;
на фиг.3 - блок-схема тренажера.
Тренажер для обучения пилота летательного аппарата (самолета), выполненный согласно полезной модели, (фиг.1, 2) содержит основание 1, на котором неподвижно закреплен корпус 2, поворотную платформу 3 и центральную стойку 4 опоры сиденья пилота.
Поворотная платформа 3 предназначена для имитации ощущений при изменении курса летательного аппарата.
В центре крыши поворотной платформы 3 выполнено отверстие, в котором установлена центральная стойка 4 с возможностью поворота на упорном подшипнике 5.
Основание 1 представляет собой жесткую металлическую конструкцию, оборудованную для создания устойчивости винтовыми регулируемыми опорами.
Поворотная платформа 3 шарнирно соединена с корпусом 2.
Жестко прикрепленный к центральной стойке 4 опоре рычаг шарнирно соединен со штоком гидроцилиндра поворотного механизма 8.
В верхней части центральной стойки 4 расположен узел шаровой опоры 9 с резиновым пыльником 10 сидения 11 пилота.
С нижней стороны сидения 11 пилота с помощью шарниров-крестовин прикреплены штоки гидроцилиндров 13, которые соединены с регулятором 20 управления перемещениями наклона в продольной и поперечной плоскостях.
Гидроцилиндры 13 являются силовыми элементами изменяемой длины, предназначенными для наклона сидения 11 пилота в продольной и поперечной плоскостях (при имитации изменения направления и высоты полета летательного аппарата).
К основанию сидения 11 жестко прикреплена наклонная консоль 16 с механизмом регулировки положения управляющих и опорных педалей 17, расположенных соответственно длине ног пилота.
К основанию сидения 11 пилота жестко прикреплен блок 18 штурвала с датчиком углового перемещения в вертикальной плоскости «от себя» или «к себе» относительно среднего положения.
Педали 17 и штурвал блока 18 являются имитаторами органов управления полетом, которые имеют датчики положения.
Для имитации ощущений при крене и тангаже самолета гидроцилиндры 13 приводятся в действие от силовой установки 19, которая является источником гидравлической энергии, через регулятор 20. Приведение в действие силовой установки 19 производится посредством кнопки 21 «пуск», расположенной на блоке 18 штурвала.
Функциональная схема (фиг.3) тренажера включает датчики 17а педалей 17, датчики 18а штурвала блока 18, датчики 13а гидроцилиндров 13, силовую установку 19, имеющую регулятор 20, блок 22 согласования, блок 23 управления, блок 24 шлема виртуальной реальности и датчики 25а пульсотахометра блока 25 анализатора сердечной деятельности пилота.
Блок 22 согласования выполнен в виде блока аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя (АЦП-ЦАП).
Блок 23 управления выполнен в виде компьютера, который имеет средства моделирования полета летательного аппарата (в частности, программные) с возможностью визуализации окружающей обстановки и имитации звуковых сигналов.
Блок 24 шлема виртуальной реальности оснащен датчиками положения головы и наушниками.
Датчики 17а педалей, датчики 18а блока штурвала и датчики 13а гидроцилиндров 13 соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами блока 22 согласования, первый выход которого соединен с регулятором 20, а второй выход соединен с первым входом в блок 23 управления, второй вход которого соединен с выходом блока 25 анализатора сердечной деятельности пилота.
Блок 22 согласования сочетает в себе функции усилителя, коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя.
В блоке 23 управления с помощью программного обеспечения производится последующая обработка поступивших сигналов от датчиков 13а, 17а, 18а.
Программное обеспечение блока 23 управления включает математическую модель полета летательного аппарата, которая в реальном масштабе времени моделирует все возможные перемещения летательного аппарата в трехмерном пространстве в соответствии управляющими действиями пилота.
Блок 24 шлема виртуальной реальности включает монитор, который является навесным элементом, и осуществляет визуализацию виртуальной реальности и генерацию акустических сигналов.
Программное обеспечение моделирует на мониторе в центральной части общего поля зрения для двух глаз пилота крестообразный прицел со шкалой.
Работа на тренажере начинается с кнопки 21 «пуск» электронного и электромеханического оборудования стенда.
По упрощенному алгоритму пилот имитирует разгон летательного аппарата по взлетной полосе и взлет. Одновременное нажатие ногами на педали 17 с одинаковой силой, превышающей 40% от максимального значения, приводит к началу движения и увеличению скорости разгона по взлетной полосе.
Ускорение разгона пропорционально силе нажатия на педали 17. Перемещение штурвала 18 «к себе» вызывает изменение тангажа со знаком «+» (взлет ЛА, набор высоты), а перемещение штурвала 18 «от себя» приводит к изменению значений тангажа в противоположную сторону - уменьшение высоты полета.
Для горизонтального полета требуется давить на педали 17 с силой, не менее 60% от максимального значения.
Одновременное увеличение силы давления на обе педали 17 более 60% от максимального приводит к увеличению скорости полета.
Программное обеспечение позволяет дополнительно реализовывать следующие функции.
Постоянное удержание усилия на педали 17 менее 60% приводит к замедлению скорости полета и постепенному снижению его высоты.
При этом работа пилота штурвалом 18 «к себе» обеспечивает сохранение высоты полета лишь в течение первых 10с. Дальнейшее замедление скорости приводит к неуклонному снижению и падению виртуального летательного аппарата.
Преобладающее давление на одну из педалей 17 приводит к наклону сидения 11 (моделирование крена и изменения курса полета) в сторону ноги, оказывающей более сильное давление. Например, для поворота направо пилот, не ослабляя усилия левой ногой, должен увеличить давление на правую педаль 17. Величина отклонения от прямого курса тем больше, чем больше разница в силе давления на каждую из педалей 17, но в тоже время, давление не может быть менее установленной величины.
Полеты на тренажере могут происходить в «свободном режиме» - когда пилот сам строит полетное задание, а также в режиме «следования» за «посторонним» виртуальным объектом. В этом случае движение объекта модулируется дополнительной программой, а пилот должен возможно длительное время удерживать объект в перекрестье прицела.