Рабочее место для подготовки штурмана-курсанта к летной работе в наземных условиях
WORKPLACE FOR TRAINING A NAVIGATOR-CADET FOR FLIGHT WORK IN GROUND CONDITIONS

Изобретение относится к аппаратно-программному тренажерному комплексу и предназначено для подготовки штурмана-курсанта к летной работе в наземных условиях. Изобретение может обеспечить приобретение штурманом-курсантом следующих навыков в наземных условиях:
- курсо-воздушный и курсо-доплеровский способ навигации;
- работа с автоматическим радиокомпасом (далее - АРК), доплеровским измерителем скорости и сноса (далее - ДИСС);
- работа с органами управления и средствами отображения информации рабочего места штурмана-курсанта;
- работа со средствами угломерно-дальномерной системы ближней навигации (далее - РСБН) и разностно-дальномерной системы дальней навигации (далее - РСДН);
- построение маршрута;
- построение выхода на боевую цель с помощью средств оптико-электронной системы (далее - ОЭС)/бортовой радиолокационной станции (далее - БРЛС);
- подход к боевой цели с имитацией пуска ракеты, торпеды, выброски десанта;
- порядок коррекции текущего времени;
- снятие показаний воздушной и приборной скорости полета;
- снятие показаний высоты полета;
- снятие показаний вертикальной скорости;
- снятие показаний пространственного положения воздушного судна.
Известен пульт управления радиоэлектронной аппаратуры из патента РФ 2325709 с датой приоритета 05.09.2005, содержащий каркас с электронными модулями, видеомонитором, столешницей с органами управления и индикации. В пульт управления радиоэлектронной аппаратуры введены механизм крепления и поворота столешницы, обеспечивающий крепление столешницы к каркасу и возможность ее поворота вверх и вниз, подвижная часть столешницы с органами управления и индикации и телескопические направляющие, обеспечивающие размещение и выдвижение электронных модулей, видеомонитора и подвижной части столешницы.
Известно устройство пользовательского ввода из патента РФ 115937 с датой приоритета 28.11.2011, включающее устройство отображения, видеопроцессор для совмещения видеоизображений объектов в реальном времени. Причем видеопроцессор выполнен с возможностью формирования, совмещения в реальном времени и отображения на устройстве отображения видеоизображений органов управления оператора, средства ввода и вводимой информации и содержит устройство контроля положения органов управления оператора.
Известно автоматизированное рабочее место (далее - АРМ) оператора судовой навигационно-информационной системы, раскрытое в патенте РФ №103015 с датой приоритета 08.07.2010. АРМ оператора судовой навигационно-информационной системы содержит вычислительный блок, устройство отображения информации, основной и резервный адаптеры шины данных, связанные с шиной данных, и панель управления, включающую в себя клавиатуру, координатно-указательное устройство, блок кнопок и блок индикации, связанные с вычислительным блоком шиной входа/выхода вычислительного блока. АРМ выполнено унифицированным, а вычислительный блок содержит коммуникационный сервер, сервер постобработки навигационных данных, базу данных навигационной информации, сервер обработки распределенной навигационной информации, панель виртуальных навигационных приборов, интегрированную навигационную систему, подсистему контроля состояния технических средств АРМ и судовые электронные журналы, при этом вход/выход судовых электронных журналов, вход/выход панели виртуальных навигационных приборов и второй вход/выход подсистемы контроля состояния технических средств АРМ соединены с шиной входа/выхода вычислительного блока, первый выход сервера постобработки навигационных данных соединен с первым входом коммуникационного сервера, второй выход сервера постобработки навигационных данных соединен с входом сервера обработки распределенной навигационной информации, первый выход коммуникационного сервера соединен с первым входом панели виртуальных навигационных приборов, второй выход - с вторым входом судовых электронных журналов, третий выход - с вторым входом базы данных навигационной информации, вход/выход - с первым входом/выходом подсистемы контроля состояния технических средств АРМ. Первый выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом базы данных навигационной информации, второй выход - с вторым входом коммуникационного сервера, вход/выход сервера обработки распределенной навигационной информации соединен с первым входом/выходом интегрированной навигационной системы, первый выход которой соединен с первым входом судовых электронных журналов, второй выход - с вторым входом панели виртуальных навигационных приборов, вход/выход коммуникационного сервера, второй вход/выход интегрированной навигационной системы и вход/выход сервера постобработки навигационных данных соединены с первыми входами/выходами основного и резервного адаптера шины данных.
Задачами, которые решают известные аналоги, являются расширение функциональных возможностей устройства, повышение надежности. При этом упомянутые выше аналоги не позволяют проводить полноценную подготовку штурмана-курсанта к летной работе в наземных условиях из-за того, что в пульте не предусмотрены имитаторы органов управления и технических средств летательного аппарата (далее -ЛА), таких как имитатор навигационной обстановки, имитатор неавтономной угломерной радионавигационной системы СДВ и ДВ диапазона, имитатор неавтономной угломерной радионавигационной системы, имитатор неавтономной дальномерной радионавигационной системы УКВ диапазона, имитатор неавтономной угломерно-дальномерной системы ближней навигации, имитатор неавтономной дальномерной фазовой/разностно-дальномерной импульсно-фазовой системы дальней навигации СДВ и ДВ диапазонов, имитатор автономной радионавигационной системы доплеровского измерителя скорости и угла сноса, имитатор глобальной навигационной спутниковой системы с функциональными дополнениями дифференциальной коррекции SBAS и GBAS, имитатор автономной бортовой радиолокационной станции, имитатор оптико-электронной системы, а также специализированное программное обеспечение для подготовки штурмана-курсанта, поскольку либо не рассчитаны для подготовки штурмана-курсанта, либо в их основе лежит иная решаемая техническая задача. Например, в решении, раскрытом в патенте РФ 103015, задачей является осуществление ввода информации в компьютер или другие устройства с большим количеством кнопок, клавиш, переключателей и других элементов управления в удобном для пользователя положении тела - сидя, лежа, полулежа, а также освоение быстрых способов ввода информации (печати), при этом нет возможности создания различных внештатных ситуаций для обучающихся штурманов-курсантов.
Наиболее близким по технической сущности является процедурный тренажер для обучения машинистов тягового подвижного состава, известный из патента РФ №198672 с датой приоритета 18.02.2020 (прототип), содержащий управляющий вычислительный комплекс с установленным программным обеспечением, рабочее место обучаемого, снабженное устройством визуализации, пультом управления, выполненным с сенсорными мониторами и органами управления системами торможения и приборами безопасности, связанными через интерфейс с управляющим вычислительным комплексом. Сенсорные мониторы пульта управления размещены в горизонтальной и вертикальной частях рабочего места обучаемого для отображения, соответственно, горизонтальной и вертикальной частей подлинного пульта управления тяговым подвижным составом. Причем устройство визуализации выполнено на базе широкоформатного монитора, расположенного вертикально над сенсорными мониторами пульта управления для отображения путевой обстановки. При этом конструктивно рабочее место состоит из двух частей, на одной, постоянной, размещены сенсорные мониторы и устройство визуализации, а на другой, сменяемой, размещены органы управления системами торможения и безопасности, соответствующие подлинным для конкретной серии тягового подвижного состава.
Недостатком известного процедурного тренажера для обучения машинистов тягового подвижного состава является то, что органы управления и индикации реализованы не в реалистичном виде, а представлены в виртуальном виде на сенсорном экране, что делает процесс обучения низкоэффективным из-за отсутствия у обучающегося штурмана-курсанта тактильных ощущений оборудования.
Технической проблемой, является создание рабочего места для подготовки штурмана - курсанта к летной работе в наземных условиях с высокой эргономичностью, позволяющего обеспечить отработку курсантом базовых навыков решения задач воздушной навигации и боевого применения в ходе имитации учебного полета в наземных условиях с возможностью расширения функционала рабочего места.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей рабочего места для подготовки штурмана -курсанта к летной работе в наземных условиях.
Данный технический результат достигается за счет того, что рабочее место для подготовки штурмана - курсанта к летной работе в наземных условиях содержит рабочее место курсанта, стойку имитаторов, рабочее место инструктора и блок питания. При этом рабочее место инструктора связано со стойкой имитаторов по интерфейсам USB и HDMI, а рабочее место курсанта подключено к стойке имитаторов по интерфейсам Ethernet, ARINC429 и RS-485, соответственно. Блок питания подключается к сети 220 вольт и обеспечивает электропитание рабочего места штурмана путем преобразования сетевого напряжения220 вольт в напряжение 27 вольт.
Рабочее место курсанта содержит многофункциональный пульт управления (далее - МФПУ), по меньшей мере два многофункциональных индикатора (далее - МФИ), повторитель интегрированной системы резервных приборов (далее - ИСРП), блок регулировки подсветки, джойстик управления оптико-электронной системой (далее - ОЭС),пульт коррекции курса и высоты самолета, часы и панель USB.Электропитание всех вышеуказанных блоков осуществляется от первого источника бесперебойного питания (далее - ИБП), который подключается к блоку питания и обеспечивает исправную работу оборудования при резких «провалах» или «всплесках» напряжения в течение заданного времени, а также обеспечивает кратковременную автономную работу оборудования при полном отключении электроэнергии. Для обеспечения защиты от короткого замыкания и перегрузки по току используется автомат защиты (далее - АЗ). С помощью блока регулировки подсветки по шине ШИМ изменяется уровень яркости подсветки приборов.
Стойка имитаторов включает в себя следующие имитаторы: имитаторы систем навигации, имитатор интегрированного комплекса бортового оборудования (И-ИБКО), имитатор автономной бортовой радиолокационной станции (И-БРЛС), имитатор оптико-электронной системы (И-ОЭС).
Электропитание всех вышеуказанных имитаторов осуществляется от второго ИБП, подключаемого к блоку питания и обеспечивающего исправную работу оборудования при резких «провалах» или «всплесках» напряжения, а также обеспечивающего кратковременную автономную работу подключенного оборудования при полном отключении электроэнергии. Все имитаторы объединены в одну локальную сеть с помощью коммутатора Ethernet.
Рабочее место инструктора содержит устройства ввода информации (клавиатура и манипулятор мышь) и устройство вывода информации (монитор).
Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящего изобретения могут быть представлены в следующих частных вариантах осуществления.
В частности, имитаторы систем навигации представляют собой имитатор навигационной обстановки (далее - И-НО), имитатор неавтономной угломерной радионавигационной системы СДВ и ДВ диапазона (далее - И-АРК), имитатор неавтономной угломерной радионавигационной системы (далее - И-VOR), имитатор неавтономной дальномерной радионавигационной системы УКВ диапазона (далее - И-DME), имитатор неавтономной угломерно-дальномерной системы ближней навигации (далее -И-РСБН), имитатор неавтономной дальномерной фазовой/разностно-дальномерной импульсно-фазовой системы дальней навигации СДВ и ДВ диапазонов (далее - И-РСДН), имитатор автономной радионавигационной системы доплеровского измерителя скорости и угла сноса (далее - И-ДИСС), имитатор глобальной навигационной спутниковой системы с функциональными дополнениями дифференциальной коррекции SBAS и GBAS (далее - И-ГНСС), имитатор радиовысотомера (далее - И-РВ).
Технический результат в части расширения функциональных возможностей обеспечивается тем, что для работы с имитаторами (имитаторами системы навигации, а также И-ИБКО, И-ОЭС и И-БРЛС), используются органы МФИ, МФПУ, повторитель ИСРП, которые физически расположены на рабочем месте курсанта.
На фиг. 1 представлена структурная схема рабочего места для подготовки штурмана - курсанта к летной работе в наземных условиях.
Описание осуществления изобретения может быть использовано в качестве примера для лучшего понимания его сущности и изложено со ссылками на фигуру, приложенную к настоящему описанию. При этом приведенные ниже подробности призваны не ограничить сущность изобретения, а сделать ее более ясной.
Рабочее место для подготовки штурмана-курсанта к летной работе в наземных условиях включает рабочее место курсанта, стойку имитаторов, рабочее место инструктора и блок питания, подключаемый к стандартной сети 220В.
В составе рабочего места курсанта предусмотрены два блока МФИ, блок регулировки подсветки, пульт коррекции курса самолета, ИБП и AЗ. На одном блоке МФИ расположена панель USB, предназначенная для подключения внешнего флеш-накопителя и загрузки базы данных или маршрута. Рабочее место курсанта также включает джойстик управления ОЭС, который связан с И-ОЭС стойки имитаторов по интерфейсу RS-485 для передачи данных. Повторитель ИСРП подключен к имитаторам системы навигации по интерфейсу ARINC-429. МФИ и МФПУ подключены в единую локальную сеть через коммутатор Ethernet.
Стойка имитаторов включает в себя следующие имитаторы: имитаторы систем навигации, имитатор интегрированного комплекса бортового оборудования (И-ИБКО), имитатор автономной бортовой радиолокационной станции (И-БРЛС), имитатор оптико-электронной системы (И-ОЭС), коммутатор Ethernet и ИБП.
Рабочее место инструктора включает в себя монитор, клавиатуру и мышь и подключается по интерфейсу USB/HDMI к промышленному компьютеру, расположенному в стойке имитаторов.
Бесперебойное электропитание стойки имитаторов и рабочего места курсанта обеспечивает ИБП с выходным напряжением 220В. Бесперебойное питание рабочего места курсанта обеспечивает ИБП с выходным напряжением 27В, соответственно. Для обеспечения защиты и отключения потребителей при перегрузках используется AЗ.
Имитаторы построены на базе промышленных компьютеров, которые подключены в единую локальную сеть через коммутатор Ethernet, для централизованной работы.
Функционирование заявляемого рабочего места для подготовки штурмана-курсанта к летной работе в наземных условиях происходит следующим образом.
Рабочее место для подготовки штурмана-курсанта к летной работе в наземных условиях подключается к стандартной сети напряжением 220В.
При включении рабочего места запускаются промышленные компьютеры, и загружается соответствующее программное обеспечение. После запуска, курсант и инструктор занимают свои рабочие места. Курсант может самостоятельно начать обучение используя флеш-накопитель и загрузив данные через панель USB, либо инструктор может выбрать сценарий для обучения. Также инструктор может влиять на условия тренировки в режиме реального времени, изменяя параметры маршрута.
В ходе учебно-тренировочного занятия курсант выполняет работу с имитаторами. Рабочее место для подготовки штурмана - курсанта к летной работе в наземных условиях имитирует условия для обучения штурманов-курсантов на следующих этапах: взлет, набор высоты и построение боевого порядка, полет по маршруту с комплексным применением навигационных средств, заход на посадку и посадка. С помощью джойстика управления ОЭС обеспечивается работа с имитатором оптико-электронной системы.
Для работы с имитатором И-НО штурман-курсант должен сформировать маршрут полета по поворотному пункту маршрута (далее -ППМ) и ввести начальные параметры полета воздушного судна по геотехническим средствам для каждого ППМ. В процессе полета штурман-курсант должен иметь возможность изменять параметры полета воздушного судна. Для работы с имитатором И-АРК штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления И-АРК ввести частоты радиостанции, доступные в зоне полета, и выбрать режим работы имитатора «Компас» или «Антенна». В режиме «Компас» И-АРК, исходя из функциональной зависимости движения самолета, должен на протяжении всего времени работы непрерывно вычислять курсовой угол радиостанции.
Для работы с имитатором И-VOR штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления И-VOR рабочего места ввести частоту радиомаяка VOR, который доступен в зоне полета. Для работы с имитатором И-DME штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления И-DME ввести частоту радиомаяка DME, который доступен в зоне полета. Для работы с имитатором И-РСБН штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления И-РСБН ввести частотно-кодовые каналы радиомаяков, которые доступны в зоне полета, и выбрать режим работы имитатора «Навигация» или «Посадка». Режим «Навигация» предполагает определение азимута и наклонной дальности относительно всенаправленных/направленных азимутально-дальномерных радиомаяков при полете по маршруту. Режим «Посадка» подразумевает определение координат местоположения воздушного судна относительно равносигнальной зоны курса и глиссады, а также наклонной дальности относительно станций посадочной радиомаячной группы при заходе на посадку. Для работы с имитатором И-РСДН штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления И-РСДН рабочего места ввести частоту радиомаяка и выбрать режим работы имитатора «Альфа» или «РСДН». Для работы с имитатором И-ДИСС штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления И-ДИСС рабочего места выбрать тип подстилающей поверхности: суша или водная поверхность. Для работы с имитатором H-ILS/СП-50/MLS штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления H-ILS/СП-50/MLS рабочего места ввести частоту посадочных курсо-глиссадных радиомаяков и выбрать тип инструментальной системы: «ILS», «СП-50» или «MLS». Для работы с имитатором И-ГНСС штурман-курсант должен с помощью виртуальных органов управления И-ГНСС выбрать тип системы GPS и/или ГЛОНАСС, при заходе на посадку - ввести частоту локальной контрольно-корректирующей станции GBAS.
На повторителе ИСРП отображаются параметры, передаваемые от имитаторов систем навигации, такие как: приборная скорость, индикация гиромагнитного курса, индикация поворота и скольжения, барометрическая высота, давление у поверхности Земли, вертикальная скорость, авиагоризонт, тангаж, крен. Штурман-курсант с помощью ручек ввода(кремальера) управляет барокоррекцией, и может изменять заданный курс.
МФПУ по интерфейсу Ethernet передает поток данных для индикации и принимает сигналы с кнопок, выполняет навигационные и вспомогательные расчеты, такие как, расчет курсового угла маяка по координатам из баз данных, расчет положения самолета по данным РСБН, дальномера. Также формирует информацию для отображения на МФИ, отображает принятую и введенную информацию.
МФИ взаимодействует с МФПУ по интерфейсу Ethernet, по которому передаются данные о нажатии кнопок и информация для индикации.
Штурман-курсант, анализируя все данные, может принять решение об изменении курса самолета, набора или сброса высоты с помощью пульта коррекции курса и высоты самолета.
По завершении или при вынужденном прекращении учебно-тренировочного занятия, инструктору выдается отчет о полете штурмана-курсанта, где указаны его основные ошибки.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает расширении функциональных возможностей за счет того, что рабочее место для подготовки штурмана - курсанта к летной работе в наземных условиях содержит рабочее место курсанта, стойку имитаторов, рабочее место инструктора и блок питания. При этом рабочее место инструктора связано со стойкой имитаторов по интерфейсам USB и HDMI, а рабочее место курсанта подключено к стойке имитаторов по интерфейсам Ethernet, ARINC429 и RS-485, соответственно. Блок питания подключается к сети 220 вольт и обеспечивает электропитание рабочего места штурмана путем преобразования сетевого напряжения220 вольт в напряжение 27 вольт. Рабочее место курсанта содержит МФПУ, по меньшей мере два МФИ, ИСРП, блок регулировки подсветки, джойстик управления ОЭС, пульт коррекции курса и высоты самолета, часы и панель USB.Электропитание всех вышеуказанных блоков осуществляется от первого ИБП, который подключается к блоку питания и обеспечивает исправную работу оборудования при резких «провалах» или «всплесках» напряжения в течение заданного времени, а также обеспечивает кратковременную автономную работу оборудования при полном отключении электроэнергии. Для обеспечения защиты от короткого замыкания и перегрузки по току используется АЗ. С помощью блока регулировки подсветки по шине ШИМ изменяется уровень яркости подсветки приборов. Стойка имитаторов включает в себя следующие имитаторы: имитаторы систем навигации, И-ИБКО, И-БРЛС, И-ОЭС. Электропитание всех вышеуказанных имитаторов осуществляется от второго ИБП, подключаемого к блоку питания и обеспечивающего исправную работу оборудования при резких «провалах» или «всплесках» напряжения, а также обеспечивающего кратковременную автономную работу подключенного оборудования при полном отключении электроэнергии. Все имитаторы объединены в одну локальную сеть с помощью коммутатора Ethernet. Рабочее место инструктора содержит устройства ввода информации (клавиатура и манипулятор мышь) и устройство вывода информации (монитор).