Пилотажный стенд вертолета с бесшарнирным несущим винтом

Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована при создании тренажеров вертолетов с бесшарнирным несущим винтом для привития первоначальных навыков пилотирования вертолетом, тренировки экипажа, позволяющих имитировать работу оборудования вертолета в штатных и особых ситуациях, в частности в устройствах тренажеров вертолетов с бесшарнирным несущим винтом, а также в симуляторах для культурно-массовых развлечений.
Известен комплексный тренажер вертолета МИ-8 (патент RU № 2061257, МПК G09B 9/46, опубл.27.05.1996 г.), содержащий кабину по внутренним геометрическим размерам, составу и размещению оборудования полностью соответствующую кабине вертолета Ми-8, 98 серии и установлено оборудование в виде комплекса электронных и электромеханических устройств аналогового типа, внешне подвергнутых модернизации, позволяющей приборам имитировать работу реального оборудования, и вычислитель, в виде единого блока на базе электронных приборов и электромеханического оборудования, вычислитель состоит из имитатора акустических шумов, визуальной обстановки, силовой обстановки, пилотажных приборов, динамики полета, систем и оборудования вертолета, перегрузок и др., а также системы встроенного контроля. Имитатор акустических шумов соединен с акустическими системами, установленными в кабине, а имитатор визуальной обстановки - с мониторами. Рабочее место инструктора обеспечивает возможность контроля и обучения пилотов и оборудовано контрольными приборами пилотажной группы и работы двигателей, щитком выбора условий полета и ввода выбора моделей отказов, а также сигнализацией, причем кабина установлена на подвижном основании.
Недостатком известного технического решения указанного тренажера являются большие размеры, которые обусловлены наличием большого количества аппаратного обеспечения, обеспечивающего его функционирование. Следствием тому полное отсутствие мобильности такого комплексного тренажера. Это не позволяет проводить подготовку (переподготовку) или восстановление навыком пилотирования пилотов на местах эксплуатации вертолетной техники.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и взятым в качестве прототипа является тренажер вертолета (патент RU № 2230371, МПК G09B 9/46, опубл.10.06.2004 г.), содержащий кабину пилотов вертолета, оснащенную видеокамерами, акустическими системами, комплектом оборудования, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяет внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилотов конкретного вертолета, блок имитации закабинной визуальной обстановки, причем блок отображения закабинной визуальной обстановки может представлять собой систему, включающую проекторы и диорамный экран, установленный перед кабиной пилотов, вычислительный комплекс, позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета вертолета. Программное обеспечение, которого выполнено с возможностью моделирования аэродинамики, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем вертолета оснащенного классическим несущим винтом; рабочее место инструктора тренажера, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом, и снабженное блоком имитации радиосвязи. На рабочем месте инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины.
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции, заключающаяся в больших габаритных размерах и соответственно наличии большого количества аппаратного (технического) обеспечения для функционирования, снижающего надежность и мобильность для перестройки на модель другого вертолета, а также отсутствие возможности имитирования характеристик полета вертолета, оснащенного бесшарнирным несущим винтом, снижающим точность, а в целом эффективность пилотажного стенда вертолета (тренажера) по обучению и тренировки экипажа.
Решаемой технической задачей заявляемой полезной модели является создание эффективного пилотажного стенда (тренажера) вертолета по привитию первоначальных навыков пилотирования, тренировки экипажа за счет упрощения конструкции путем повышения надежности, мобильности, доступности, а также точности имитирования характеристик полета.
Технический результат достигается тем, что в пилотажном стенде вертолета с бесшарнирным несущим винтом, содержащем блок управления, который представляет собой рамную конструкцию с закрепленными на ней креслом пилота и силовыми органами управления, расположенными в полном соответствии с эргономикой кабины вертолета, блок управления закабинной визуальной обстановки, вычислительный комплекс, моделирующий штатные и нештатные режимы работы вертолета и снабженный блоком имитации акустических шумов, содержащий программируемый блок моделирования динамики полета и режимов, соединенный с блоком управления, рабочее место инструктора включает средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом, согласно которому вычислительный комплекс выполнен на основе введенного одного главного компьютера с программным обеспечением визуализации закабинного пространства в различных климатических, метеорологических условиях, имитации акустических шумов, а также симуляции работы агрегатов вертолета и панели пилотажно-навигационных приборов, при этом дополнительный монитор имитации приборной панели введен с возможностью имитирования любого существующего типа вертолета, без изменения аппаратной части, а в качестве рабочего места инструктора введен дополнительный компьютер «ноутбук», ручки управления циклическим шагом и педали шага рулевого винта силовых органов управления снабжены пружинными механизмами загрузки, выполненными с возможностью отдачи усилия на органы управления, пропорциональной их перемещениям, в блок управления закабинной визуальной обстановки введен монитор системы визуализации в виде вогнутого экрана для передачи глубины пространства и ощущения нахождения в действующей технике, кроме того, монитор системы визуализации расположен рядом с введенными акустическими колонками, симулирующими шум винтов вертолета, усиливая при этом реальный эффект нахождения в действующей технике.
Технический результат достигается тем, что в пилотажном стенде вертолета с бесшарнирным несущим винтом на ручках управления общим шагом несущего винта выполнен фрикционный тормоз для фиксирования их в заданном положении.
Технический результат достигается тем, что пилотажный стенд вертолета с бесшарнирным несущим винтом соединен с ноутбуком для осуществления управления и контроля за действиями обучаемого.
Технический результат достигается тем, что в пилотажном стенде вертолета с бесшарнирным несущим винтом блок моделирования динамики полета вертолета выполнен с возможностью программируемого обеспечения высокой точности имитирования на основе алгоритмов искусственных нейронных сетей, обеспечивая высокоскоростное вычисление.
Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи, где на
фиг.1 представлен общий вид расположения оборудования;
фиг.2 представлен фронтальный вид расположения оборудования;
фиг.3 электрическая схема соединений и подключения:
1 - главный компьютер; 2 - монитор системы визуализации; 3 - дополнительный монитор имитации приборной панели; 4 - рама крепления; 5 - ручка управления циклического шага; 6 - ручка управления общего шага; 7 - ручки управления двигателями; 8 - педали шага рулевого винта; 9 - фрикционный тормоз несущего винта; 10 - кресло пилота; 11 - акустические колонки;
К-клавиатура; КА - колонки акустические; КГ - компьютер главный;
КУ- контроллер управления; КУС - компьютер управления системой;
М1 - монитор 1; М2 - дополнительный монитор 2; МК - мышь
компьютерная; сетевой фильтр - СФ; ИБП - источник бесперебойного питания.
Пилотажный стенд содержит главный компьютер 1 пилотажного стенда, который рекомендуется устанавливать за спиной пилота (строго не регламентируется). Вогнутый монитор системы визуализации 2 устанавливается на такое расстояние, чтобы угол обзора позволял «захватить» картинку с экрана полностью. Только в этом случае боковые точки, находящиеся с краев правой и левой частей экрана, а также центральная точка между ними будут иметь равное удаление от глаз зрителя. При этом единственно верное положение зрителя будет ровно посередине телевизора (монитора), чтобы угол обзора позволял «захватить» картинку с экрана полностью. Монитор системы визуализации 2 соединяется с главным компьютером при помощи HDMI-кабеля. Монитор имитации приборной панели 3 расположен непосредственно перед пилотом стенда. Монитор 3 подключен к главному компьютеру через VGA-кабель. Электрическое питание монитор осуществляется через источник бесперебойного питания.
Кресло пилота 10, ручка управления циклического шага 5, ручка управления общего шага 6, ручки управления двигателями 7, педали шага рулевого винта 8, фрикционный тормоз несущего винта 9 размещены на раме крепления 4 в полном соответствии с эргономикой кабины вертолета. Контроллеры управления (КУ), выполняющие оцифровку перемещений ручек и педалей, подключаются к главному компьютеру с помощью USB-кабель. Дополнительный компьютер управления системой (КУС) контроля (ноутбук) может быть расположен в любом месте и подключается к главному компьютеру Ethernet-кабелем. Аудиоколонки 11 подключаются также к главному компьютеру с помощью AUX-кабеля. Внутри рамы 4 установлены контроллеры управления. На ручках установлены имитаторы усилий пружинного типа. Усилия, прикладываемые для изменения положения ручек и педалей управления, изменяются линейно (эффект пружины), а обратной связи нет. При отсутствии воздействия со стороны пилота ручки управления общего 6 и циклического шагов 5 несущего винта (НВ), а также педали шага 8 рулевого винта (РВ) находятся в нейтральном положении. При достижении крайних положений усилия на указанных силовых органах управления достигают своих максимальных значений. Ручки управления общего шага 6 имеют фиксаторы положения. Ручки управления двигателем 7 не оказывают дополнительного силового сопротивления их перемещению (имеют фиксаторы положения).
Учебные полеты осуществляют следующим образом.
Пилот (на стенде) и инструктор занимают свои рабочие места. Инструктор загружает одно из заданий: задает координаты точки вылета, время года и суток, метеоусловия, данные загрузки вертолета и другие необходимые исходные данные. На вогнутом мониторе системы визуализации 2 воспроизводится закабинная визуальная обстановка. Пилот или инструктор осуществляет запуск силовой установки. При этом акустические колонки 11 издают шум раскручивающихся винтов. На экране монитора системы визуализации 2 отображается вращение винтов, а также пылевые облака, возникающие вследствие воздействия индуктивного потока, создаваемого несущим винтом вертолета.
Учебный полет выполняется пилотом путем воздействия на силовые органы управления 5,6,7, 8, 9 пилотажного стенда. Через систему контроллеров управления (КУ) оцифрованный сигнал передается в вычислительный комплекс главного компьютера с программным обеспечением имитации динамики полета вертолета с бесшарнирным винтом, который вычисляет траекторию смещения вертолета от заданного инструктором курса за текущий промежуток времени. Данные о перемещении вертолета передаются на систему визуализации 2 закабинного пространства и отображаются на вогнутом мониторе 2 (фиг 3).
В процессе тренировочных полетов экипаж самостоятельно или по команде инструктора изменяет навигационные параметры, которые отображаются на дополнительном мониторе имитации приборной панели 3 системы навигации: курс, скорость, высоту, координаты местонахождения. Инструктор изменяет внешние условия (время суток, видимость и т.д.), и экипаж должен выполнить тренировочный полет. Таким образом, работа пилотажного стенда позволяет осуществлять тренировочные полеты.
Предлагаемая полезная модель пилотажного стенда вертолета с бесшарнирным несущим винтом, по своим технико-экономическим преимуществам по сравнению с известными аналогам, благодаря ее рациональному конструкторскому решению путем упрощения конструкции за счет повышения надежности, мобильности и точности имитирования характеристик полета, т.е. создания эффективного стенда (тренажера) вертолета с бесшарнирным винтом позволяет обеспечить качественное привитие первоначальных навыков пилотирования вертолетом, тренировки пилотов. При этом обладает небольшими габаритами, небольшой стоимостью и потребляемой им мощностью, что осуществляется за счет использования фактически всего лишь одной персональной ЭВМ и рациональной компоновки заявляемого пилотажного стенда.