RU2013126754A

RU2013126754A - Бортовая интегрированная система информационной поддержки экипажа и когнитивный формат представления полетной информации на этапе "взлет" многодвигательного воздушного судна

Info

Publication number: RU2013126754A
Application number: RU2013126754/11A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Егоров; Владимир Алексеевич Архипов; Ирина Владимировна Буркина; Виталий Алексеевич Олаев; Андрей Александрович Углов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА")
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2014-12-20
Also published as: RU2550887C2

Abstract

1. Бортовая интегрированная система информационной поддержки экипажа на этапе «Взлет» многодвигательного воздушного судна, содержащая технические средства визуализации пилотажных и навигационных параметров полета, параметров силовых установок и систем судна, систему визуализации параметров подстилающей поверхности окружающей среды закабинного пространства, многофункциональные пульты управления вычислительными системами судна, расположенные на приборных досках кабины экипажа, и пилотажный индикатор, расположенный на фоне лобового стекла кабины экипажа, электронные измерительно-вычислительные системы определения пилотажных и навигационных параметров, приемное устройство спутниковой навигационной системы, системы контроля параметров технического состояния силовых установок и систем судна, технические средства мониторинга параметров динамики разбега, внешних воздействующих факторов окружающей среды, а также определения фактического взлетного веса судна, систему контроля взлетной конфигурации судна, систему аварийно-предупреждающей сигнализации, систему определения текущего местоположения судна на взлетно-посадочной полосе в процессе разбега, прогнозируемых взлетных скоростей и прогнозируемого местоположения, формирующую управляющие команды на продолжение или прекращение взлета, а также цифровую бортовую вычислительную систему, связанную с помощью мультиплексного цифрового канала информационного обмена с вышеназванными системами судна, отличающаяся тем, что цифровая бортовая вычислительная система дополнительно содержит вычислительный модуль динамики взлета, модуль высотно-ск

Claims

1. Бортовая интегрированная система информационной поддержки экипажа на этапе «Взлет» многодвигательного воздушного судна, содержащая технические средства визуализации пилотажных и навигационных параметров полета, параметров силовых установок и систем судна, систему визуализации параметров подстилающей поверхности окружающей среды закабинного пространства, многофункциональные пульты управления вычислительными системами судна, расположенные на приборных досках кабины экипажа, и пилотажный индикатор, расположенный на фоне лобового стекла кабины экипажа, электронные измерительно-вычислительные системы определения пилотажных и навигационных параметров, приемное устройство спутниковой навигационной системы, системы контроля параметров технического состояния силовых установок и систем судна, технические средства мониторинга параметров динамики разбега, внешних воздействующих факторов окружающей среды, а также определения фактического взлетного веса судна, систему контроля взлетной конфигурации судна, систему аварийно-предупреждающей сигнализации, систему определения текущего местоположения судна на взлетно-посадочной полосе в процессе разбега, прогнозируемых взлетных скоростей и прогнозируемого местоположения, формирующую управляющие команды на продолжение или прекращение взлета, а также цифровую бортовую вычислительную систему, связанную с помощью мультиплексного цифрового канала информационного обмена с вышеназванными системами судна, отличающаяся тем, что цифровая бортовая вычислительная система дополнительно содержит вычислительный модуль динамики взлета, модуль высотно-скоростных и метеорологических параметров, модуль летно-технических характеристик, модуль аэродинамики, модуль тяги силовых установок, модуль базы данных аэродромов и мировую базу данных рельефа подстилающей поверхности EGPWS повышенной точности в 3D формате и минимальных безопасных высот, модуль анализа и принятия решений, модуль определения максимально допустимых взлетно-посадочных весов, а также множество баз данных, базу знаний экспертно-советующей системы, технические средства визуализации пилотажных и навигационных параметров полета выполнены в виде улучшенной бортовой автономной интегрированной системы визуализации параметров полета с интеллектуальной поддержкой когнитивной деятельности экипажа, система визуализации подстилающей поверхности окружающей среды закабинного пространства на малых высотах представляет собой улучшенную автономную бортовую интегрированную мультиспектральную систему визуализации параметров закабинной обстановки, функционирующую в реальном режиме времени, независимо от времени года и суток, независимо от фактических, метеорологических условий окружающей среды и независимо от технического состояния покрытия подстилающей поверхности, а система визуализации подстилающей поверхности окружающей среды закабинного пространства на больших высотах выполнена в виде улучшенного аппаратно-программного комплекса синтезированной системы визуализации объемного рельефа подстилающей поверхности закабинного пространства с реализацией функции предупреждения столкновения судна с подстилающей поверхностью с использованием алгоритма «ВПЕРЕДСМОТРЯЩЕГО», функционирующей в реальном режиме времени, система контроля взлетной конфигурации судна выполнена в виде улучшенной системы контроля взлетной конфигурации судна, предупреждающая взлет судна с конфигурацией механизации крыла и стабилизатора, несоответствующей требованиям РЛЭ, подторможенных пневматиках тормозных колес шасси, на стояночном тормозе, с застопоренными рулями и элеронами, недостаточной тяге двигателей, недостаточном темпе роста скорости, опасных воздействиях внешних факторов, неправильной установке судна на исполнительном старте, с превышением взлетного веса установленных ограничений, бортовая система аварийно-предупреждающей сигнализации представляет собой высокоинтегрированную интеллектуальную систему информационной поддержки экипажа в его когнитивной деятельности, содержащую источники визуальной когнитивной сигнализации в виде цифровых счетчиков-сигнализаторов, всплывающих текстовых сообщений, маркеров и индексов, тактильной сигнализации в виде вибраторов штурвала и тормозных педалей с выдачей экипажу управляющих речевых команд и речевые подсказки по предупреждению авиационных происшествий и серьезных инцидентов.

2. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что приемное устройство спутниковой навигационной системы представляет собой бортовой многофункциональный радиотехнический комплекс спутниковой навигационной системы и спутниковой системы связи, содержащий приемные устройства спутниковых навигационных систем, спутниковых систем связи, включая Интернет, вычислитель, антенный пост, состоящий, по крайней мере, из трех приемных антенн, размещенных вдоль фюзеляжа и на крыльях судна, а также систему с базой данных картографической информации.

3. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит информационный комплекс определения высотно-скоростных и метеорологических параметров окружающей среды, включающий многоканальный панорамный приемник воздушных давлений набегающего воздушного потока, содержащий камеру полного торможения воздушного потока с датчиками статического давления воздушного потока и температуры заторможенного потока воздуха, при этом приемные отверстия полного давления панорамного приемника посредством пневмопроводов соединены с электронным блоком, содержащим датчики полного давления и вычислитель для определения полного набора аэрометрических параметров судна.

4. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что система определения текущего местоположения судна на всех этапах взлета, в том числе на взлетно-посадочной полосе в процессе разбега, прогнозируемых взлетных скоростей и прогнозируемого местоположения на всех этапах взлета, определения параметров динамики взлета судна и его пространственного положения выполнена в виде электронной измерительно-вычислительной системы определения пилотажных и навигационных параметров и дополнительно содержит датчики угловых ускорений связанных осей воздушного судна и микромеханические датчики кажущихся ускорений и угловых скоростей, установленные на гранях усеченной шестиугольной пирамиды, которая монтируется в базовой системе координат судна.

5. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что система определения фактического взлетного веса судна представляет собой цифровой измеритель фактического взлетного веса и центровки и содержит датчики силы, давления, перемещения, лазерные дальномеры и вычислитель расчета взлетного веса с повышенной точностью.

6. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цифровой преобразователь синтезированной речевой метеорологической информации в символьный графический вид в реальном режиме времени.

7. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит съемный загрузочный модуль, содержащий цифровой вычислитель, клавиатуру для ввода исходных переменных величин и контрольный модуль для исключения ошибочного ввода исходных данных и предотвращения ошибочных расчетов взлетных параметров судна.

8. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оптико-электронную систему для предупреждения столкновения судна с подвижными и неподвижными препятствиями и контроля положения судна на земле относительно осевых линий рулежных дорожек, взлетно-посадочной полосы и мест стоянок.

9. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что улучшенная автономная бортовая интегрированная мультиспектральная система визуализации закабинной обстановки содержит мультиспектральные датчики различного физического принципа действия и вычислитель комплексирования видеоизображений от указанных датчиков.

10. Бортовая интегрированная система по п.9, отличающаяся тем, что датчиками различного физического принципа действия являются телевизионные приемники, радиолокаторы миллиметрового диапазона волн, инфракрасные радары, лазерные дальномеры, микрорадары.

11. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что улучшенная система контроля взлетной конфигурации судна выполнена с возможностью контроля установки механизации крыла и оперения во взлетную конфигурацию и содержит систему раннего предупреждения по предотвращению столкновений с рельефом местности и искусственными препятствиями на воздушном участке взлетной дистанции, систему предупреждения об опасных режимах набора высоты, систему по командному управлению углами тангажа и предупреждения хвостовых ударов при разбеге, систему контроля торможения основных пневматиков и их целостности и состояния шасси, систему предупреждения взлета с застопоренными рулями и элеронами, систему предупреждения включения реверса тяги двигателей при их отказе и одностороннем отказе, систему по предупреждению столкновения с препятствиями на этапах взлета, горизонтального полета и снижения с директорными режимами по обходу препятствий, систему по предупреждению отклонения судна от осевой линии взлетно-посадочной полосы при разбеге.

12. Бортовая интегрированная система по п.1, отличающаяся тем, что система определения текущего местоположения судна на взлетно-посадочной полосе в процессе разбега выполнена в виде электронного измерительно-вычислительного блока определения параметров пространственного положения и навигационных параметров, дополнительно определяющего фактические и прогнозируемые параметры траектории набора высоты на воздушном участке взлетной дистанции.

13. Когнитивный формат представления полетной информации на этапе «Взлет» многодвигательного воздушного судна, содержащий новый формат представления экипажу полной, достоверной, актуальной, интерактивной и интеллектуальной информации о пилотажных, навигационных параметрах, параметрах силовых установок и систем судна, параметрах внешних воздействующих факторов, параметрах окружающей среды закабинного пространства, отличающийся тем, что на взлетном пилотажном индикаторе дополнительно представлены подвижное синтезированное отображение взлетно-посадочной полосы с осевой линией, номером ее порога, отображение границ максимально-допустимого бокового отклонения судна на разбеге, неподвижное символьное отображение судна, наложенное на синтезированное отображение мест стоянок, рулежных дорожек, взлетно-посадочной полосы слева и справа от которого расположены когнитивные цифровые счетчики потребной и фактической скорости разбега, цифровые счетчики-сигнализаторы величины рассогласования прогнозируемой и фактической скорости разбега судна, а также когнитивные сигнализаторы с информацией о тяге двигателей в текущий момент времени, информационные окна с всплывающими когнитивными текстовыми сообщениями о готовности/неготовности судна к взлету, необходимости продолжения или прекращения взлета, информационные окна систем мониторинга шасси, максимально-допустимого взлетного веса, реверса тяги двигателей, фактического ветра, взлетно-посадочных устройств, конфигурации механизации крыла и стабилизатора, системы торможения, стопорения рулей и элеронов, параметры пространственного положения с цифровыми счетчиками-сигнализаторами углов крена и тангажа, а также параметры динамики разбега судна по ВПП, а на пилотажном индикаторе на фоне лобового стекла дополнительно представлены команды на подъем передней стойки шасси, на отрыв и доразгон судна до безопасных скоростей набора высоты, команды на выдерживание оптимального угла тангажа на воздушном участке взлетной дистанции, а также команды на отворот и/или экстренный набор высоты для предотвращения столкновения с рельефом подстилающей поверхности и искусственными препятствиями, при этом визуальная поддержка когнитивной деятельности экипажа реализуется за счет создания нового формата отображения полетной информации с использованием принципов активизации визуального восприятия информации, который сводит к минимуму необходимость переноса взгляда с ЗКП на внутрикабинные индикаторы, создания более благоприятных условий по пилотированию МВС на взлете, напоминающих взлет судна в простых метеорологических условиях путем сокращения числа умственных операций, исключения нецелесообразных операций по управлению судном, представления экипажу полной, актуальной, интерактивной информации и ликвидации зон неопределенности при принятии решения по штурвальному управлению судном, а на комплексном индикаторе навигационной обстановки после достижения судном высоты 400 м экипажу дополнительно представлены отображение вертикального профиля траектории набора высоты, улучшенное отображение рельефа подстилающей поверхности, на которое наложены схемы SID, а также фактическое местоположение судна в горизонтальной плоскости, его путевая скорость, текущий курс, боковое отклонение от заданной траектории полета, командный курс для вывода судна на заданную воздушную трассу, когнитивные счетчики-сигнализаторы минимальных безопасных высот, отображение характера рельефа местности впереди судна на удалении не менее 40 морских миль в пределах ширины коридора воздушной трассы, установленной правилами полета с сигнализаторами опасной высоты в направлении полета и когнитивными командными планками по выполнению маневра для предотвращения столкновения с препятствиями.

14. Когнитивный формат представления полетной информации по п.13, отличающийся тем, что на этапе предполетной подготовки на взлетном пилотажном индикаторе дополнительно отображены цифровые счетчики фактических технических параметров ВПП, фактических параметров окружающей среды, допустимых в эксплуатации углов атаки и скольжения, допустимых продольной и боковой составляющих скорости ветра относительно осевой линии ВПП, максимально допустимого взлетного веса, расчетных взлетных скоростей, потребных полного и чистого градиентов набора высоты, а также когнитивные цифровые счетчики-сигнализаторы потребных параметров ВПП для ожидаемых условий взлета, потребных продольной и боковой составляющих скорости ветра, фактического взлетного веса, фактических углов атаки и скольжения, наложенные на синтезированные отображения мест стоянки судна на перроне аэродрома с указанием его местоположения, рулежных дорожек и ВПП.

15. Когнитивный формат представления полетной информации по п.13, отличающийся тем, что на этапе выруливания и руления на взлетном пилотажном индикаторе дополнительно отображены конфигурация механизации крыла и стабилизатора, положение рулей, стояночного тормоза, конфигурации управления передней стойкой шасси и основных стоек шасси, состояние пневматиков шасси, информации о курсе, информации о скорости и направлении ветра, состоянии силовых установок и систем судна с использованием когнитивной графики, а на синтезированное отображение мест стоянок, рулежных дорожек и ВПП накладывается графическое изображение МВС для контроля местоположения судна относительно линии разметок мест стоянок, рулежных дорожек и осевой линии ВПП и всплывающие текстовые сообщения о наличии подвижных и неподвижных препятствий и опасной скорости сближения с ними в пространстве, окружающем судно при его стоянке и движении.

16. Когнитивный формат представления полетной информации по п.13, отличающийся тем, что на этапе занятия исполнительного старта на взлетном пилотажном индикаторе дополнительно отображены цифровые когнитивные счетчики-сигнализаторы углов крена и тангажа, директорный угол тангажа на подъем передней стойки, цифровые счетчики-сигнализаторы фактической скорости разбега, цифровой счетчик потребной скорости разбега в зависимости от длины разбега или времени разбега, цифровой счетчик-сигнализатор величины рассогласования между фактической и потребной скоростями разбега, цифровые счетчики-сигнализаторы продольной дистанции местоположения судна от торца ВПП в направлении взлета и цифровой счетчик-сигнализатор бокового отклонения судна от осевой линии ВПП, когнитивные текстовые сообщения о готовности/неготовности судна к взлету.

17. Когнитивный формат представления полетной информации по п.13, отличающийся тем, что на этапе разбега на взлетном пилотажном индикаторе дополнительно отображены когнитивные индикаторы, предназначенные для контроля тяги силовых установок на соответствие требованиям РЛЭ, границы максимально допустимых отклонений судна от осевой линии ВПП, сбалансированная дистанция продолженного/прекращенного взлета с зоной отображения текстовых сообщений по принятию решения на продолжение/прекращение взлета, директорные углы тангажа на отрыв и доразгона судна до скоростей V₂, V₃, V₄, всплывающий символ, предупреждающий экипаж об опасности хвостового удара, и когнитивный сигнализатор величины рассогласования между расчетной и фактической скоростями разбега с текстовым сообщением «РУБЕЖ. РЕШЕНИЕ!» в сочетании с когнитивным мнемознаком величины рассогласования фактической и прогнозируемой скорости разбега, всплывающие когнитивные текстовые сообщения «ВЗЛЕТ ПРОДОЛЖИТЬ/ПРЕКРАТИТЬ».

18. Когнитивный формат представления полетной информации по п.13, отличающийся тем, что отображение параметров пространственного положения судна либо представляет собой макет судна, вращающийся по крену на фоне неподвижной линии горизонта и на фоне подвижной линии, разделяющей «пространство-небо» и «плоскость земли», при этом направление вращения органов управления соответствует направлению вращения макета и самого судна как по темпу, так и по соразмерности, либо используется отображение пространственного положения судна как «вид на линию горизонта из кабины экипажа» в сочетании с использованием командных индексов для безошибочного вывода судна экипажем из любого пространственного положения в плоскость горизонта.

19. Когнитивный формат представления полетной информации по п.13, отличающийся тем, что на воздушном участке взлетной дистанции на взлетном пилотажном индикаторе дополнительно отображены директорный угол тангажа для оптимального безопасного набора высоты, директорные углы крена, тангажа и курса для выполнения маневров по предупреждению столкновения с рельефом или искусственными препятствиями, цифровые счетчики-сигнализаторы фактического градиента набора высоты, фактических углов атаки и скольжения, а также траектория набора высоты в вертикальной плоскости, цифровой счетчик-сигнализатор безопасной высоты полета с выводом текстового сообщения о приближении судна к опасной высоте, наложенные на улучшенное синтезированное отображение рельефа местности.

20. Когнитивный формат представления полетной информации по п.13, отличающийся тем, что на пилотажном индикаторе на фоне лобового стекла параметрическая и сигнальная информация на малых высотах накладывается на улучшенное видеоизображение подстилающей поверхности закабинного пространства, а на больших высотах на улучшенное синтезированное отображение подстилающей поверхности.