CZ291056B6 - Způsob vytváření simulace přetíľení a mezních aerodynamických reľimů pro piloty a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

daje o parametrech letu z ovl dac ch org n simulovan ho letadla se pr b n p°ed vaj do ° dic ho po ta e, kter² je vyhodnocuje. Pokud ·daje odpov daj p°et en , vys l po ta sign ly ke stla ov n obleku proti p°et en , kde tlak odpov d tlaku na pilota ve skute n m letadle p°i stejn m p°et en . Pokud po ta vyhodnot p°ekro en mezn ch aerodynamick²ch re im , p°i kter²ch doch z k vibrac m, vys l sign ly k vytv °en vibrac . Frekvence i amplituda sign l odpov d frekvenci a amplitud vibrac p°i letu skute n ho letadla ve stejn²ch podm nk ch p°i odtrh v n proudnic p°ekro en m mezn ch re im . Kabina (4) s ° dic mi org ny (21) simulovan ho letadla a s k°eslem pro cvi c ho pilota je ulo en na v²kyvn m r mu (2). Jeho zadn st je spojena zadn m tlakov²m potrub m (8) se zadn m hydraulick²m v lcem (5) spojen²m se zadn m hydraulick²m zdrojem (6). Kabina (4) je opat°en p° vodem (7) spojen²m horn m tlakov²m potrub m (12) p°es vzduchov² ventil (9) se z sobn kem (11) tlakov ho vzduchu, k n mu je p°ipojen kompresor (10). dic org ny (21) letadla v kabin (4) jsou spojeny s po ta em (20), kter² je spojen s ° dic m vstupem (9.1) vzduchov ho ventilu (9) a s ° dic m vstupem (6.1) zadn ho hydraulick ho zdroje (6), s ° dic m vstupem (60.1) p°edn ho hydraulick ho zdroje (60), kter² je p°edn m tlakov²m potrub m (13) spojen s hydraulick²m v lcem (50).\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vytváření simulace přetížení a mezních aerodynamických režimů pro piloty a zařízení k provádění tohoto způsobu, simulující vibrace při odtrhávání proudnic z profilu křídla nebo jiných částí letadla, vibrace při turbulenci i velikosti vertikálního přetížení.

Současny stav techniky

Jsou známé způsoby vytváření simulace pro piloty, které vytvářejí simulaci stoupání a klesání letadla, jeho akceleraci a deceleraci i simulaci vibrací a turbulence na leteckých simulačních zařízeních pro výcvik pilotů. Tyto způsoby zabezpečují věrnou simulaci jen pro velká dopravní letadla, případně pro vrtulníky. Jde o simulaci létání v náklonech a při stoupání nebo klesání do 30°. Při vysokých náklonech, nebo při stoupání či klesání, které překračuje tuto hodnotu, se vytváří nevěrohodné stavy. To platí zejména pro vibrace, protože vibrace se sice vytvářejí, ale jejich frekvence ani jejich amplituda neodpovídá vibracím, k nimž v těchto letových podmínkách skutečně dochází. To má za následek, že cvičící piloti nabývají nesprávné návyky.

Známá zařízení pro simulaci vibrací jsou vytvořena jako pohyblivé plošiny. Na pohyblivé plošině je umístěna kabina cvičícího pilota. Tyto pohyblivé plošiny mají až šest stupňů volnosti. Pohyblivá plošina umožňuje naklápění kabiny dopředu a dozadu, umožňuje naklápění kabiny ze strany na stranu při simulaci pohybu v podélné ose letadla a umožňuje též vertikální pohyb kabiny nahoru a dolů. Pohyblivou plošinu je možno použít jen na jednoduché simulování skutečnosti, zda k vibracím dochází či nikoliv, ale ne k simulaci věrohodných hodnot. Je známé též simulační zařízení, které je upravené speciálně pro výcvik pilotů, při kterém mají přivyknout, aby snášeli nastavené přetížení. To jsou například různé centrifugy, na nichž je možno pasivně nacvičovat přetížení, ale není možno současně cvičit interaktivní létání. Je známé též řešení, při kterém se simuluje jen přetížení a zjišťuje se, jak cvičící pilot přetížení snáší. To se provádí nafukováním obleku proti přetížení (tzv. anti G oblek) Na tomto zařízení se nastavené přetížení provádí nafukováním obleku, obvykle ve skutečném letadle, které stojí na zemi například v hangáru. Toto řešení neumožňuje kombinaci s vibrační plošinou. Každé letadlo má tzv. hranici vibrací. Tuto hranici letadlo překračuje při letu nad určitý kritický úhel náběhu. To je např. při vysokých přetíženích, při letu v malých rychlostech a při letu ve velkých výškách. Se zvyšujícím se úhlem náběhu nad kritický úhel se zvyšuje amplituda a částečně se mění i frekvence kmitů. Pilot řídí své akrobatické obraty podle dvou kritérií citově. Snaží se létat na hranici vibrací v případě, že se nemusí nebo se nemůže s ohledem na jiné důležité okolnosti dívat na přístroje. Nebo se řídí citem podle velikosti přetížení, kdy je často měřítkem velikosti tlak na tělo pilota v obleku proti přetížení. Pilot při ostrém zatáčení nejen skutečného, ale i simulovaného letadla jakýmkoliv směrem, zvyšuje na letadle přetížení a úhel náběhu. To pociťuje tlakem obleku proti přetížení na vlastní tělo. Zároveň, jakmile splní podmínky odtrhnutí proudnic na letadle, začíná kabina vibrovat. Pilot je nucený zmírnit razanci manévru. Tím se přetížení snižuje, a zároveň letadlo přestává vibrovat. Tuto situaci je třeba zajistit i u simulovaného letadla, protože většina pilotů, pokud se cvičí na dosud známých simulátorech, létá akrobacii a vzdušné manévry hrubě a nereálně, pokud nedostanou při cvičení informaci o vibraci letadla a o přetížení přímo z vnitřku interiéru kabiny. Tuto informaci každý pilot dostává z reálného letadla, ale u známých simulačních zařízení není tato informace zajištěna. Kombinace vibrační plošiny s oblekem proti přetížení, do kterého se vpouští přetlak, rovněž není u známých simulačních zařízení pro výcvik pilotů známá.

- 1 CZ 291056 B6

Podstata vynálezu

Tyto nedostatky odstraňuje způsob vytváření simulace přetížení a mezních aerodynamických režimů pro piloty na simulačních zařízeních, podstata vynálezu spočívá v tom, že údaje o parametrech letu z ovládacích orgánů simulovaného letadla se průběžně předávají do řídicího počítače, který je vyhodnocuje a pokud údaje odpovídají přetížení vysílá počítač signály ke stlačování obleku proti přetížení, kde tlak odpovídá tlaku na pilota ve skutečném letadle při stejném přetížení. Pokud počítač vyhodnotí, že dochází k překročení mezních aerodynamických 10 režimů, při kterých dochází k vibracím, vysílá signály k vytváření vibrací. Frekvence i amplituda těchto signálů odpovídá frekvenci a amplitudě vibrací při letu skutečného letadla ve stejných podmínkách při odtrhávání proudnic překročením mezních režimů. Zařízení k provádění tohoto způsobu je opatřené kabinou uloženou na vibrační plošině. V kabině jsou řídicí orgány simulovaného letadla a křeslo pro cvičícího pilota. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vibrační 15 plošinu tvoří výkyvný rám, jehož zadní část je spojena se zadním hydraulickým válcem. Zadní hydraulický válec je spojen zadním tlakovým potrubím se zadním hydraulickým zdrojem. Kabina je opatřena přívodem, který je spojen horním tlakovým potrubím přes vzduchový ventil se zásobníkem tlakového vzduchu. Zásobník tlakového vzduchu je spojen s kompresorem. Skupinový výstup řídicích orgánů simulovaného letadla je spojen se skupinovým vstupem 20 řídicího počítače. Řídicí skupinový výstup počítače je spojen s řídicím vstupem vzduchového ventilu a s řídicím vstupem zadního hydraulického zdroje. Přední konec výkyvného rámu je spojen prostřednictvím otočného čepu s pevným rámem. V dalším provedení je přední konec výkyvného rámu spojen s předním hydraulickým válcem. Přední hydraulický válec je spojen předním tlakovým potrubím s předním hydraulickým zdrojem. Řídicí vstup předního 25 hydraulického zdroje je spojen se skupinovým výstupem řídicího počítače.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že umožňuje vytvořit pro cvičícího pilota v kabině podmínky, které se maximálně blíží skutečným podmínkám a pocitům pilota i při provádění vyšší pilotáže. Umožňuje částečně simulovat pohyb letadla po zemi, např. nadhazování a rázy 30 podvozku podle pohybu kol po spárách betonu. Je možno simulovat i vibrace letadla v případě, že se jeho rychlost blíží k pádové rychlosti, při všech dalších závislostech na rychlosti, na úhlu náběhu, výšce letu, a na hustotě ovzduší. Přetížení letadla se simuluje stlačováním obleku proti přetížení, do kterého je cvičící pilot oblečen. Kombinací simulace vibrací a simulace přetížení změnou tlaku do obleku proti přetížení se dosahuje vysoké věrnosti pocitů při manévrovaní 35 letadlem ve vzduchu. Vysoká je i kvalita návyků manévrování letadla nebo vrtulníku na tomto zařízení. Využitím tohoto vynálezu zejména spolu s pozemním simulačním zařízením s velkou zobrazovací plochou se kultura řízení letadla značně zlepší a věrně se přiblíží i vyšší pilotáži na skutečném letadle. Výsledky jsou podstatně lepší, než při užití dosud známých způsobu simulace na simulačních zařízení s pohyblivou plošinou.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude objasněno pomocí výkresů, na nichž znázorňuje obr. 1 zařízení, v němž je 45 kabina umístěna na pohyblivém rámu, který je spojen s pevným rámem prostřednictvím otočného čepu na přední straně, zatímco na zadní straně je výkyvný rám spojen se zadním hydraulickým válcem, a obr. 2 zařízení, u kterého je kabina na výkyvném rámu, který je spojen na zadní straně se zadním s hydraulickým válcem, a na přední straně je výkyvný rám spojen s předním hydraulickým válcem.

-2CZ 291056 B6

Příklady provedení

Simulace přetížení a mezních aerodynamických režimů pro piloty na simulačních zařízeních se vytváří tak, že údaje o parametrech letu z ovládacích orgánů simulovaného letadla se průběžně předávají do řídicího počítače. Řídicí počítač tyto údaje vyhodnocuje. Pokud vyhodnocené údaje odpovídají situaci, kdy dochází k přetížení, vysílá počítač signály ke stlačování obleku proti přetížení. Tlak v obleku proti přetížení odpovídá tlaku na pilota ve skutečném letadle při stejném přetížení. Pokud počítač vyhodnotí, že při parametrech letu z ovládacích orgánů simulovaného letadla dochází k překročení mezních aerodynamických režimů, při kterých vznikají vibrace, vysílá signály k vytváření vibrací. Frekvence i amplituda těchto signálů odpovídá frekvenci a amplitudě vibrací při letu skutečného letadla ve stejných podmínkách při odtrhávání proudnic překročením mezních režimů.

Zařízení pro vytváření simulace mezních aerodynamických režimů pro piloty je opatřeno vibrační plošinou, která je provedena jako výkyvný rám 2. Na výkyvném rámu 2 je upevněna kabina 4 pro cvičícího pilota. Pro simulaci přetížení je kabina 4 pro cvičícího pilota opatřená přívodem 7, který je spojen horním tlakovým potrubím 12 přes vzduchový ventil 9 se zásobníkem 11 tlakového vzduchu. Zásobník 11 tlakového vzduchu má objem minimálně 1 m³. K zásobníku 11 tlakového vzduchu je připojen kompresor 10. Kompresor 10 je nízkotlaký, do tlaku 20 hPa s automatickým udržováním tlaku. Zadní část výkyvného rámu 2 je spojena se zadním hydraulickým válcem 5, který je spojen zadním tlakovým potrubím 8 se zadním hydraulickým zdrojem 6. Simulaci odpovídajících vibrací při mezních režimech letu i simulaci přetížení vytváří řídicí počítač 20 podle signálů, které dostává z řídicích orgánů 21 simulovaného letadla, které jsou v kabině 4. Skupinový výstup 21.1 řídicích orgánů 21 simulovaného letadla je spojen se skupinovým vstupem 20.1 řídicího počítače 20. Řídicí skupinový vystup 20.2 je spojen s řídicím vstupem 9.1 vzduchového ventilu 9 a s řídicím vstupem 6.1 zadního hydraulického zdroje 6. V provedení podle obr. 1 je přední konec výkyvného rámu 2 spojen prostřednictvím otočného čepu 3 s pevným rámem L Pevný rám 1 je pevně uložen na podlaze. V provedení podle obr. 2 je přední konec výkyvného rámu 2 spojen s druhým hydraulickým válcem 50. Druhý hydraulický válec 50 je spojen s druhým hydraulickým zdrojem 60. Řídicí vstup 60.1 druhého hydraulického zdroje 60 je spojen se skupinovým výstupem 20,2 řídicího počítače 2. Simulace vibrací kabiny 4 v mezních stavech při odtrhávání proudnic z profilu křídla nebo jiných částí letadla se zajišťuje chvěním výkyvného rámu 2. V provedení podle obr. 1, u kterého je kabina 4 uložena na výkyvném rámu 2 spojeném s pevným rámem 1 prostřednictvím otočného kloubu 3, vytváří simulované vibrace zadní hydraulický válec 5. Ten umožňuje přesouvání zadní části výkyvného rámu 2 z jeho základní polohy o cca 100 mm ve svislém směru. Při tomto přesouvání se výkyvný rám 2 s kabinou 4 pootáčí v otočném kloubu 3. U tohoto uspořádání jsou vibrace menší v přední části kabiny 4, kde je umístěná většina přístrojů. Větší vibrace jsou v zadní části kabiny 4 a největší jsou v prostoru, kde je uchycen zadní hydraulický válec 5. Určitou nevýhodou je rozdíl vibrací na palubní desce a na křesle cvičícího pilota. Výsledky zkoušek prokázaly, že tento rozdíl se nepříznivě projevuje v případě, když je poměr vzdálenosti středu křesla cvičícího pilota od osy otočného kloubu 3 ku vzdálenosti středu křesla pilota od palubní desky větší než 3. Tento nedostatek se je možno potlačit změnou délky pohyblivého rámu 2. Toto jednoduché řešení se využívá v případech, když pilot nacvičuje létání, při němž dochází k menším vibracím. V provedení podle obr. 2, ve kterém je přední část výkyvného rámu 2 uložena na předním hydraulickém válci 50, je možno vytvářet vibrace, které svojí frekvencí a amplitudou odpovídají skutečným vibracím při skutečných letových podmínkách. Signály o jednotlivých konkrétních parametrech režimu létání simulovaného letadla řízeného cvičícím pilotem přicházejí ze skupinového výstupu 21.1 řídicích orgánů 21 simulovaného letadla na skupinový vstup 20,1 řídicího počítače 20, který tyto signály vyhodnocuje. Pokud režim letu odpovídá mezním stavům, vytváří řídicí počítač 20 signály, které odpovídají frekvenci a amplitudě vibrací skutečného letadla v těchto letových podmínkách. Tyto signály přecházejí ze skupinového výstupu 20.2 řídicího počítače 20 na řídicí vstup 6.1 zadního hydraulického zdroje 6 a na řídicí vstup 60.1 předního hydraulického zdroje 60. Signály odpovídající frekvenci

-3 CZ 291056 B6 a amplitudě ovládají hydraulický řídicí ventil, který není na obrázcích znázorněn a který přepouští do hydraulického okruhu příslušné množství hydraulické kapaliny z hydraulického zdroje 6. V zadním hydraulickém zdroji 6 i v předním hydraulickém zdroji 60 se tak vytvářejí odpovídající tlakové signály. Tlakové signály ze zadního hydraulického zdroje 6 přecházejí přes zadní tlakové potrubí 8 do zadního hydraulického válce 5. Tlakové signály z předního hydraulického zdroje 60 přecházejí přes přední tlakové potrubí 13 do předního hydraulického válce 50. Zadní hydraulický válec 5 i přední hydraulický válec 50 vytváří vibrace, jejichž frekvence i amplituda odpovídá frekvenci a amplitudě vibrací při skutečném letu letadla ve stejném letovém režimu. Zařízení zabezpečuje vytváření vertikálních vibrací o amplitudě ± 30 mm a o frekvenci do 15 Hz. Amplituda a frekvence zdvihů je elektronicky regulovatelná. Uvedené data jsou upravena pro různé typy letadel, pro jejichž řízení se cvičící pilot školí. Signály k vytváření simulace vertikálního přetížení a jeho velikosti vycházejí rovněž zřídícího počítače 20, který vyhodnocuje signály, které přicházejí ze skupinového výstupu 21.1 řídicích orgánů 21 simulovaného letadla na skupinový vstup 20 řídicího počítače 20. Pokud je z těchto řídicích signálů patrné, že cvičící pilot vytvořil režim, při kterém se vytváří vertikální přetížení, vyšle řídicí počítač 20 přes svůj skupinový výstup 20.2 na řídicí vstup 9.1 vzduchového ventilu 9 signál. Hodnota tohoto signálu odpovídá hodnotě přetížení. Pokud je přetížení nulové, vzduchový ventil 9 je uzavřen. Podle toho, jak se hodnota vertikálního přetížení zvyšuje či snižuje, vzduchový ventil 9 se otevírá nebo zavírá. Tím propouští větší nebo menší tlak vzduchu ze zásobníku 11 tlakového vzduchu do horního tlakového potrubí 12, které je zakončeno přívodem 7. Přívod 7 je spojen s oblekem proti přetížení, případně s kalhotami proti přetížení, které jsou součástí výstroje cvičícího pilota a které nejsou na výkresech znázorněny. V závislosti od simulovaného vertikálního přetížení se přívodem 7 přivádí tlak vzduchu do obleku pilota a při poklesu simulovaného přetížení se tlakový vzduch z obleku pilota vypouští. Čím vyšší je hodnota přetížení „G“, je tlak úměrně vy šší a naopak. Zařízení se převážně využívá k simulaci vibrací při mezních stavech letu letadla a současně k simulaci přetížení. Je však možné využívat zařízení jen k simulaci vibrací při mezních stavech letu simulovaného letadla, nebo jen k simulaci přetížení. V takovém případě zařízení pracuje jako dva na sobě nezávislé simulátoiy, z nichž každý simuluje zvolenou funkci samostatně.

Průmyslová využitelnost

Vynálezu se využije při výcviku pilotů sportovních i bojových letadel, zejména při nacvičování akrobacie a vyšší pilotáže.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Způsob vytváření simulace přetížení a mezních aerodynamických režimů pro piloty na simulačních zařízeních, vyznačující se tím, že údaje o parametrech letu z ovládacích orgánů simulovaného letadla se průběžně předávají do řídicího počítače, který je vyhodnocuje a pokud údaje odpovídají přetížení vysílá počítač signály ke stlačování obleku proti přetížení, kde tlak odpovídá tlaku na pilota ve skutečném letadle při stejném přetížení a pokud počítač vyhodnotí že dochází k překročení mezních aerodynamických režimů, při kterých dochází k vibracím, vysílá signály k vytváření vibrací, jejichž frekvence i amplituda odpovídá frekvenci a amplitudě vibrací při letu skutečného letadla ve stejných podmínkách při odtrhávání proudnic překročením mezních režimů.

-4CZ 291056 B6

2. Zařízení pro simulaci mezních aerodynamických režimů a pro simulaci přetížení pro piloty, opatřené kabinou, ve které jsou řídicí orgány simulovaného letadla i křeslo pro cvičícího pilota a která je uložená na vibrační plošině, vyznačující se tím, že vibrační plošinu tvoří výkyvný rám (2), jehož zadní část je spojena zadním tlakovým potrubím (8) se zadním hydraulickým válcem (5), který’ je spojen se zadním hydraulickým zdrojem (6), a kabina (4) je opatřená přívodem (7) spojeným horním tlakovým potrubím (12) přes vzduchový ventil (9) se zásobníkem (11) tlakového vzduchu, k němuž je připojen kompresor (10), přičemž skupinový výstup (21, 1) řídicích orgánů (21) letadla v kabině (4) je spojen se skupinovým vstupem (20, 1) řídicího počítače (20), jehož řídicí skupinový výstup (20, 2) je spojen s odpovídajícím řídicím vstupem (9, 1) vzduchového ventilu (9) a s řídicím vstupem (6, 1) zadního hydraulického zdroje (6)·

3. Zařízení pro simulaci podle nároku 2, vyznačující se tím že přední konec výkyvného rámu (2) je spojen prostřednictvím otočného čepu (3) s pevným rámem (1).

4. Zařízení pro simulaci podle nároku 2, vyznačující se tím, že přední konec výkyvného rámu (2) je spojen s předním hydraulickým válcem (50), který je spojen předním tlakovým potrubím (13) s předním hydraulickým zdrojem (60), jehož řídicí vstup (60, 1) je spojen se skupinovým výstupem (20, 2) řídicího počítače (20).