АВИАЦИОННЫЙ ТРЕНАЖЕР
FLIGHT SIMULATOR

Изобретение относится к техническим средствам профессиональной подготовки летного состава, а конкретно к авиационным тренажерам, содержащим в своем составе рабочее место инструктора для включения, выключения, контроля работоспособности систем и тренажера в целом и для оперативного наблюдения и управления процессом тренировки.
Известны авиационные тренажеры, предназначенные для обучения и тренировок летчиков, содержащие рабочие места обучаемого и инструктора, оборудованные органами управления, приборными досками, устройствами индикации, систему управления, систему визуализации внешней обстановки, вычислительный комплекс тренажера, систему подвижности. Включение, отключение и контроль работоспособности систем тренажера, а также оперативное наблюдение и управление процессом тренировки осуществляется с рабочего места инструктора [1, 2].
Однако из-за конструктивных особенностей системы подвижности известных авиационных тренажеров, в связи с наличием ручных операций, связанных с определенным порядком включения, управления и выключения отдельных устройств системы подвижности, и в связи с необходимостью обеспечения тренирующемуся экипажу условий безопасного входа в кабину тренажера и выхода из нее, управление системой подвижности с рабочего места инструктора (РМИ) осуществляется только через оператора системы подвижности. Оператор, имеющий линию связи с РМИ, постоянно находится в режиме ожидания соответствующей команды инструктора. Поэтому включение или отключение системы подвижности во многом зависит от профессиональных навыков оператора и его текущего физического состояния, что может быть немаловажным при возникновении какой-либо ситуации, требующей скорейшего покидания кабины тренажера. Например, в случае ухудшения самочувствия кого-либо из находящихся в кабине тренажера оператор системы подвижности, в соответствии с полученной командой о прекращении тренировки, последовательно осуществляет действия, направленные на возврат платформы динамического стенда с установленной на ней кабиной тренажера в исходное нижнее положение, затем на выключение источника гидропитания и, после пропадания давления в гидросистеме динамического стенда, на подачу трапа к входу в кабину, что занимает довольно длительное время.
Инструктор может сам с РМИ произвести аварийное выключение стенда, в результате чего кабина займет исходное нижнее положение, но все операции по выключению источника гидропитания и последующей подаче трапа к входу в кабину все равно вынужден выполнять оператор системы подвижности в соответствии с указаниями, полученными с РМИ.
Эффективность такого взаимодействия системы подвижности с РМИ невысока, так как постоянно требуется присутствие оператора для совершения необходимых операций в соответствии с получаемыми командами инструктора.
Наиболее близким к предложенному является авиационный комплексный тренажер КТС ТУ-204 [3], содержащий кабину тренажера с рабочим местом обучаемого с блоком имитаторов средств отображения информации и блоком имитаторов органов управления, рабочее место инструктора с блоком имитаторов средств отображения информации, блоком имитаторов органов управления и блоком управления системой подвижности для аварийного отключения динамического стенда, систему визуализации внешней обстановки, вычислительный комплекс тренажера, систему подвижности, включающую блок силовых приводов для перемещения платформы с установленной на ней кабиной тренажера в соответствии с имитируемыми движениями реального объекта, источник гидропитания блока силовых приводов, блок контроля работоспособности системы, управляемый трап для входа в кабину тренажера и выхода из нее тренирующегося экипажа, устройство плавного арретирования-разарретирования кабины, блок органов управления с рабочего места оператора с индикацией работоспособности системы подвижности.
Однако как в [1] и [2] из-за конструктивных особенностей системы подвижности и РМИ, управление системой подвижности осуществляет только оператор системы подвижности посредством блока органов управления и в соответствии с командами, получаемыми от инструктора с РМИ. При этом на РМИ при окончании процесса включения системы подвижности выдается сообщение о ее включении, а при окончании процесса отключения - сообщение о возможности безопасного выхода из кабины тренажера или входа в нее.
С РМИ инструктор может только произвести аварийное выключение динамического стенда системы подвижности, при этом кабина тренажера выходит из режима имитации движений реального объекта и занимает исходное нижнее положение. Однако все последующие операции, связанные с выключением источника гидропитания, подачей подвижной части управляемого трапа к входу в кабину для обеспечения безопасного выхода или входа тренирующегося экипажа, по-прежнему осуществляет оператор системы подвижности с помощью блока органов управления в соответствии с командой, получаемой при этом от инструктора.
Таким образом, в данном авиационном тренажере включение и отключение системы подвижности, осуществление аварийного отключения при какой-либо ситуации, требующей скорейшего покидания кабины тренажера, также как и в других известных тренажерах [1], [2], производит только оператор системы подвижности по командам инструктора, что делает это управление недостаточно эффективным из-за отсутствия прямого взаимодействия системы подвижности с РМИ, возможности ошибок "человеческого фактора" при осуществлении ручных операций управления.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение эффективного управления всеми основными системами тренажера непосредственно с РМИ, за счет повышения оперативности управления системой подвижности с РМИ, в том числе сокращения времени ее включения и отключения, что особенно необходимо при возникновении нештатной, аварийной ситуации, исключения ручных операций ее управления, с обеспечением при этом постоянного контроля работоспособности систем авиационного тренажера и безопасности экипажа в кабине тренажера на всех этапах тренировок.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в авиационном тренажере, содержащем кабину тренажера с рабочим местом обучаемого и рабочее место инструктора с соответствующими каждому рабочему месту блоком имитаторов средств отображения информации и блоком имитаторов органов управления, систему визуализации внешней обстановки, вычислительный комплекс тренажера, систему подвижности, содержащую блок силовых приводов, источник гидропитания, блок контроля работоспособности системы, управляемый трап, устройство плавного арретирования-разарретирования кабины, блок органов управления, система подвижности дополнительно содержит приемный блок команд управления, блок оперативного управления, блок коммутации органов управления, а также блок объективного контроля, а РМИ дополнительно содержит блок подачи команд управления и блок отображения состояния системы, при этом выход блока подачи команд управления РМИ соединен с первым входом приемного блока команд управления системы подвижности, а вход блока отображения состояния системы РМИ соединен с третьим выходом блока объективного контроля системы подвижности, а в системе подвижности второй выход блока объективного контроля соединен со вторым входом приемного блока команд управления, выход которого соединен с первым входом блока оперативного управления, второй вход которого соединен с первым выходом блока объективного контроля, а выход - со входом блока коммутации органов управления, второй выход которого соединен с входом блока органов управления, а первый выход - с первым входом блока объективного контроля, второй вход которого соединен с выходом блока контроля работоспособности системы.
Блок подачи команд управления также может быть размещен в блоке имитаторов органов управления РМИ, а блок отображения состояния системы - в блоке имитаторов средств отображения информации РМИ, при этом выход блока подачи команд управления через вычислительный комплекс тренажера соединен с первым входом приемного блока команд управления системы подвижности, а вход блока отображения состояния системы через вычислительный комплекс тренажера - с третьим выходом блока объективного контроля системы подвижности.
Таким образом, предлагаемая конструкция авиационного тренажера представляет собой систему, обеспечивающую полное оперативное управление тренажером непосредственно с РМИ.
Авиационных тренажеров с системами оперативного управления системой подвижности непосредственно с РМИ в патентной и научно-технической литературе не обнаружено, а попытки частичного решения задач управления [1, 2, 3] с РМИ подтверждают актуальность задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".
На фиг.1 приведена функциональная схема предложенного авиационного тренажера с непосредственным управлением с РМИ работой системы подвижности;
на фиг.2 - функциональная схема предложенного авиационного тренажера с управлением с РМИ работой системы подвижности через вычислительный комплекс тренажера.
Предлагаемый авиационный тренажер содержит кабину тренажера с рабочим местом обучаемого 1 с блоком имитаторов средств отображения информации 2 и блоком имитаторов органов управления 3, рабочее место инструктора 4 с блоком имитаторов средств отображения информации 5, блоком имитаторов органов управления 6, систему визуализации внешней обстановки 7, вычислительный комплекс тренажера 8, систему подвижности 9, содержащую блок силовых приводов 10, перемещающих кабину тренажера с рабочим местом обучаемого 1, источник гидропитания 11, блок контроля работоспособности системы 12, управляемый трап 13, устройство плавного арретирования-разарретирования кабины 14, блок органов управления 15.
Структура системы подвижности 9 авиационного тренажера содержит также приемный блок команд управления 16, блок оперативного управления 17, блок коммутации органов управления 18 и блок объективного контроля 19, а структура РМИ 4 содержит блок подачи команд управления 20 и блок отображения состояния системы 21. Выход блока подачи команд управления 20 РМИ 4 соединен с первым входом приемного блока команд управления 16 системы подвижности 9, а вход блока отображения состояния системы 21 РМИ 4 соединен с третьим выходом блока объективного контроля 19 системы подвижности 9, а в системе подвижности 9 второй выход блока объективного контроля 19 соединен со вторым входом приемного блока команд управления 16, выход которого соединен с первым входом блока оперативного управления 17, второй вход которого соединен с первым выходом блока объективного контроля 19, а выход - со входом блока коммутации органов управления 18, второй выход которого соединен с входом блока органов управления 15, а первый выход - с первым входом блока объективного контроля 19, второй вход которого соединен с выходом блока контроля работоспособности системы 12.
Работа авиационного тренажера с возможностью управления системой подвижности 9 непосредственно с РМИ 4 подробно проиллюстрирована на примере включения системы подвижности 9 и подготовки авиационного тренажера к выполнению учебного задания. Управление системой подвижности 9 в процессе работы авиационного тренажера, а также при прекращении работы системы подвижности, ее полное отключение с обеспечением безопасного выхода тренирующегося экипажа из кабины тренажера осуществляется аналогично, в соответствии с конкретным заданием, поступающим с РМИ, путем подачи необходимой команды.
В авиационном тренажере, приведенном на фиг.1, при включенной системе электропитания тренажера, в системе подвижности 9 с выхода блока контроля работоспособности системы 12 сигналы состояния блокировок безопасности, положения подвижной части управляемого трапа 13, готовности источника гидропитания 11 к включению, наличия сигнала на выходе устройства плавного арретирования-разарретирования кабины 14, а также сигналы исправности и готовности к включению остального оборудования системы подвижности 9 поступают на второй вход блока объективного контроля 19, который в соответствии с поступающей информацией формирует на своих выходах сигналы управления, причем с его первого выхода сигнал, определяющий ту или иную операцию управления, поступает на второй вход блока оперативного управления 17, с его второго выхода сигнал разрешения на прием входных команд управления или сигнал запрещения приема входных команд управления поступает на второй вход приемного блока команд управления 16, а с его третьего выхода интегральный сигнал готовности системы к включению либо информация об отсутствии необходимого состояния конкретных блокировок безопасности или отсутствии признака готовности к включению конкретных блоков и устройств системы подвижности 9 поступает на вход блока отображения состояния системы подвижности 21 РМИ 4.
Если в системе подвижности 9 в информации, поступающей с выхода блока контроля работоспособности системы 12 на второй вход блока объективного контроля 19, отсутствует необходимый сигнал состояния какой-либо блокировки безопасности или отсутствует признак готовности к включению какого-либо блока или устройства, тогда блок объективного контроля 19 формирует на втором выходе сигнал запрещения приема входных команд управления, поступающий на второй вход приемного блока команд управления 16, который блокирует прием входных команд управления на своем первом входе. Одновременно на третьем выходе блока объективного контроля 19 вместо интегрального сигнала готовности системы к включению присутствует информация об отсутствии необходимого состояния конкретных блокировок безопасности или отсутствии признака готовности к включению конкретных блоков или устройств системы подвижности 9, поступающая на вход блока отображения состояния системы 21 РМИ 4.
Так, например, при отсутствии признака наличия сигнала на выходе устройства плавного арретирования-разарретирования кабины тренажера 14 системы подвижности 9 на момент ее включения с блока подачи команд управления 20 РМИ 4, в системе подвижности 9 с третьего выхода блока объективного контроля 19 на вход блока отображения состояния системы 21 РМИ 4 выдается сообщение о неисправности устройства плавного арретирования-разарретирования кабины 14 и отсутствует интегральный сигнал готовности системы к включению. Кроме того, со второго выхода блока объективного контроля 19 на второй вход приемного блока команд управления 16 поступает сигнал запрещения приема входных команд управления, и последний блокирует прием входных команд управления на своем первом входе. Поэтому, в случае подачи команды на включение с блока подачи команд управления 20 РМИ 4, включение системы подвижности 9 не происходит.
Если в системе подвижности 9 в информации, поступающей с выхода блока контроля работоспособности системы 12 на второй вход блока объективного контроля 19, присутствуют сигналы необходимых состояний блокировок безопасности и признаки готовности к включению всех блоков и устройств, то последний формирует на своем втором выходе сигнал разрешения на прием команд управления, который подается на второй вход приемного блока команд управления 16, который снимает запрет на прием входных команд управления на своем первом входе. Одновременно на третьем выходе блока объективного контроля 19 формируется интегральный сигнал готовности системы к включению, который и поступает на блок отображения состояния системы 21 РМИ 4.
При подаче команды на включение с блока подачи команд управления 20 РМИ 4 сигнал включения системы подвижности с его выхода поступает на первый вход приемного блока команд управления 16 системы подвижности 9, который формирует на своем выходе сигнал включения системы, остающийся неизменным в течении всего процесса включения системы подвижности 9 и поступающий на первый вход блока оперативного управления 17.
Процесс включения системы подвижности 9 с РМИ 4 характеризуется определенным порядком выполнения операций включения и управления отдельных устройств системы подвижности 9, поэтому для обеспечения необходимой последовательности выполнения операций (с учетом требуемой длительности их выполнения, информации о состоянии блокировок безопасности, положении подвижной части управляемого трапа 13, готовности источника гидропитания 11 к включению, наличия сигнала на выходе устройства плавного арретирования-разарретирования кабины 14, а также наличия сигнала исправности и готовности к включению остального оборудования системы подвижности 9) информация, поступающая с выхода блока контроля работоспособности системы 12 на второй вход блока объективного контроля 19, обрабатывается блоком 19, при этом на его первом выходе формируется сигнал, определяющий текущую операцию управления процесса включения системы подвижности 9, который поступает на второй вход блока оперативного управления 17. Блок 17, в соответствии с сигналами на своих входах, формирует на своем выходе необходимый управляющий сигнал, который поступает на вход блока коммутации органов управления 18, который, в соответствии с требуемой операцией процесса включения системы подвижности 9, осуществляет через свой второй выход, соединеный с входом блока органов управления 15, необходимую коммутацию его органов управления, выполняя тем самым требуемую операцию процесса включения системы подвижности 9. Одновременно блок коммутации органов управления 18 формирует на своем первом выходе признак процесса включения системы подвижности, который поступает на первый вход блока объективного контроля 19, который формирует на своем третьем выходе вместо интегрального сигнала готовности системы к включению информационный сигнал включения системы подвижности, поступающий далее на вход блока отображения состояния системы 21 РМИ 4. Порядок и продолжительность выполнения каждой операции процесса включения системы подвижности 9 определяет блок объективного контроля 19, осуществляя непрерывную обработку информации, поступающей на его второй вход с выхода блока контроля работоспособности системы 12.
При окончании процесса включения системы подвижности 9, т.е. при появлении на втором входе блока объективного контроля 19 сигнала разарретированного положения кабины, блок 19 формирует на своих первом и втором выходах сигналы завершения процесса включения системы подвижности, при этом пропадает сигнал включения системы на выходе приемного блока команд управления 16, и блок коммутации органов управления 18 возвращает свои коммутационные элементы в исходное положение, имевшееся до начала выполнения операций процесса включения системы подвижности 9, а на первом выходе блока 18 пропадает признак процесса включения системы подвижности. Кроме того, на третьем выходе блока объективного контроля 19 формируется вместо информационного сигнала включения системы подвижности информационный сигнал "система подвижности включена", который поступает на вход блока отображения состояния системы 21 РМИ 4.
Например, если блок отображения состояния системы 21 РМИ 4 выдает информацию о готовности системы к включению, то, при подаче команды на включение системы подвижности 9 с блока подачи команд управления 20 РМИ 4, сигнал команды поступает в систему подвижности 9 на первый вход приемного блока команд управления 16, с выхода которого снимается сигнал включения системы, который поступает на первый вход блока оперативного управления 17, на второй вход которого поступает с первого выхода блока объективного контроля 19 сигнал, определяющий текущую операцию управления процесса включения системы подвижности 9. При этом текущая операция управления определяется блоком объективной оценки 19, осуществляющим непрерывную обработку информации, поступающей на его второй вход. Если в поступающей информации присутствует сигнал опущенного положения подвижной части трапа к входу в кабину тренажера, то текущей операцией управления процесса включения системы подвижности 9 является уборка подвижной части управляемого трапа 13 от входа в кабину. Поэтому блок оперативного управления 17, в соответствии с сигналами на своих входах, формирует на своем выходе управляющий сигнал, поступающий на вход блока коммутации органов управления 18, в котором соответствующий коммутационный элемент своими контактами, подключенными через второй выход блока 18 и через вход блока органов управления 15 к органу уборки управляемого трапа 13, производит необходимое соединение, осуществляя тем самым непосредственное управление трапом 13 с РМИ 4.
Одновременно блок коммутации органов управления 18 формирует на своем первом выходе признак процесса включения системы подвижности, который поступает на первый вход блока объективного контроля 19, который, в свою очередь, формирует на своем третьем выходе вместо интегрального сигнала готовности системы к включению информационный сигнал включения системы подвижности, поступающий далее на вход блока отображения состояния системы 21 РМИ 4. При этом пропадает, с началом перемещения подвижной части управляемого трапа 13, приходящий на второй вход блока объективного контроля 19 сигнал опущенного положения подвижной части трапа, а при занятии подвижной части трапа 13 убранного положения появляется сигнал убранного положения подвижной части трапа, который, в свою очередь, является необходимым признаком для формирования на его первом выходе сигнала, разрешающего выполнение следующей операции процесса включения системы подвижности 9, а именно - включение источника гидропитания 11. Поэтому при появлении сигнала, разрешающего включение источника гидропитания 11 на втором входе блока оперативного управления 17, последний, в соответствии с сигналами на своих входах, формирует на своем выходе управляющий сигнал, поступающий на вход блока коммутации органов управления 18, в котором соответствующие коммутационные элементы своими контактами, подключенными через второй выход блока 18 и через вход блока органов управления 15 к органам включения и управления источником гидропитания 11, производят коммутационные соединения, необходимые для управления системой подвижности.
В силу конструктивных особенностей системы подвижности имитация движений реального объекта производится относительно такого среднего положения кабины тренажера в пространстве, при котором шток каждого силового цилиндра блока силовых приводов 10 выдвинут из своего корпуса на половину своей длины (среднее положение штока цилиндра), при этом кабина тренажера находится в разарретированном положении. Поэтому, при появлении приходящих на второй вход блока объективного контроля 19 сигналов "источник гидропитания включен" и "давление в гидросистеме блока силовых приводов в норме", на его первом выходе формируется сигнал, разрешающий разарретирование кабины тренажера в среднее (разарретированное) положение, который поступает на второй вход блока оперативного управления 17, который и формирует на своем выходе управляющий сигнал, поступающий на вход блока коммутации органов управления 18, в котором соответствующий коммутационный элемент своими контактами, подключенными через второй выход блока 18 и через вход блока органов управления 15 к командному органу управления операцией разарретирования кабины тренажера, производит необходимое коммутационное соединение для управления системой подвижности.
После плавного выхода кабины тренажера в среднее (разарретированное) положение с выхода блока контроля работоспособности системы 12 на второй вход блока объективного контроля 19 поступает сигнал разарретированного положения кабины, по которому блок 19 формирует на своих первом и втором выходах сигналы завершения процесса включения системы подвижности, при этом пропадает сигнал включения системы на выходе приемного блока команд управления 16, и блок коммутации органов управления 18 возвращает свои коммутационные элементы в исходное положение, имевшееся до начала выполнения операций процесса включения системы подвижности 9, кроме того, на первом выходе блока 18 пропадает признак процесса включения системы подвижности.
Одновременно на третьем выходе блока объективного контроля 19 вместо информационного сигнала включения системы подвижности появляется информационный сигнал "система подвижности включена", который поступает на вход блока отображения состояния системы 21 РМИ 4.
На фиг.2 приведена функциональная схема заявляемого авиационного тренажера, в которой управление с РМИ работой системы подвижности осуществляется через вычислительный комплекс тренажера.
Авиационный тренажер, приведенный на фиг.2, для обеспечения приема большего объема информации, осуществляет с РМИ 4 управление системой подвижности 9 через вычислительный комплекс тренажера 8, а блок подачи команд управления 20 и блок отображения состояния системы 21 введены соответственно в блок имитаторов органов управления 6 и в блок имитаторов средств отображения информации 5 РМИ 4, причем выход блока подачи команд управления 20 блока имитаторов органов управления 6 РМИ 4 соединен через вычислительный комплекс тренажера 8 с первым входом приемного блока команд управления 16 системы подвижности 9, а вход блока отображения состояния системы 21 блока имитаторов средств отображения информации 5 РМИ 4 соединен через вычислительный комплекс тренажера 8 с третьим выходом блока объективного контроля 19 системы подвижности 9. Управление системой подвижности 9 с РМИ 4 осуществляется аналогично соответствующему управлению в авиационном тренажере, приведенном на фиг.1.
Использование заявляемого изобретения обеспечивает эффективное управление всеми основными системами авиационного тренажера непосредственно с РМИ. При этом за счет оперативного управления системой подвижности с РМИ, при постоянном контроле работы всех систем авиационного тренажера и безопасности экипажа на всех этапах тренировок, сокращается время ее включения и отключения, что особенно необходимо при возникновении нештатной ситуации.
Источники информации
1. Патент на изобретение RU №2247430 С1 от 10.03.2004 г., МПК G09В 9/08, опубл. 27.02.2005 г.
2. Патент на изобретение RU №2250511 С1 от 10.03.2004 г., МПК G09В 9/08, опубл. 20.04.2005 г.
3. Техническое описание динамического стенда КТС Ту-204, ПКБМ, г.Пенза.