RU2249253C2 - Pilot's trainer seat with vibration and noise simulators - Google Patents
Pilot's trainer seat with vibration and noise simulators Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249253C2 RU2249253C2 RU2002134100/11A RU2002134100A RU2249253C2 RU 2249253 C2 RU2249253 C2 RU 2249253C2 RU 2002134100/11 A RU2002134100/11 A RU 2002134100/11A RU 2002134100 A RU2002134100 A RU 2002134100A RU 2249253 C2 RU2249253 C2 RU 2249253C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibration
- base
- noise
- seat
- flight
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в пилотажном тренажере с моделирующей системой акустических (шумовых) и вибрационных нагрузок, действующих на летчика и летательный аппарат (ЛА), например, при разбеге, пробеге по взлетно-посадочной полосе (ВПП), полете на критических углах атаки ЛА и т.д. при имитации вибраций и шума ЛА, полете в облачности, а также при имитации работы двигателей самолета, соответствующим условиям реального полета.The invention relates to aircraft and can be used in a flight simulator with a modeling system of acoustic (noise) and vibration loads acting on the pilot and the aircraft (LA), for example, during take-off, run along the runway (runway), flight on critical angles of attack of an aircraft, etc. when simulating aircraft vibrations and noise, flying in clouds, and also when simulating the operation of aircraft engines that meet the conditions of a real flight.
Для выработки навыков пилотирования в условиях, приближенных к реальным, в пилотажных тренажерах используют различные способы и устройства.To develop piloting skills in conditions close to real, in flight simulators use various methods and devices.
Например, известны устройства имитации, в которых имитаторы вибраторов воздействуют непосредственно на кабину ЛА (заявка RU №95119284, G 09 В 9/08, пр. 1995 г, оп. 1997 г.)For example, imitation devices are known in which vibrator simulators act directly on the aircraft cabin (application RU No. 95119284, G 09 V 9/08, 1995, op. 1997)
Известное устройство имитации сложно по своей конструкции, утяжеляет пилотажный тренажер, требует больших материальных расходов не только при изготовлении, но и при его эксплуатации. Кроме того, поскольку кабина и оборудование пилотажного тренажера ЛА испытывают постоянные вибрационные нагрузки, это приводит к уменьшению ресурса полезного использования и снижению срока эксплуатации как оборудования, так и тренажера в целом.The known simulation device is complex in its design, makes the flight simulator heavier, and requires large material costs not only during manufacture, but also during its operation. In addition, since the cockpit and equipment of the flight simulator are constantly vibrating, this leads to a decrease in useful life and a decrease in the life of the equipment and the simulator as a whole.
Известны устройства имитации вибрации, механизм вибрации которых размещен непосредственно в кресле обучаемого летчика (например, имитатор тряски (вибрации) КТС-6, НПО “ЭРА”, г.Пенза; патент RU №1360443, G 09 B 9/08, 1987, oп. бюлл. №2, 2002, фиг.1 - прототип).Known devices for simulating vibration, the vibration mechanism of which is located directly in the seat of the trained pilot (for example, shaking (vibration) simulator KTS-6, NPO ERA, Penza; patent RU No. 1360443, G 09 B 9/08, 1987, op . bull. No. 2, 2002, figure 1 - prototype).
В известном устройстве кресло пилотажного тренажера содержит основание сиденья, стойки которого установлены на демпфирующих опорах, элементы кресла в виде спинки, подлокотников и т.д., механизм возбуждения вибраций.In the known device, the flight simulator seat contains a seat base, the racks of which are mounted on damping supports, seat elements in the form of a backrest, armrests, etc., a vibration excitation mechanism.
Известное устройство отличается конструкторской сложностью, включает в себя как электрическую, так и механическую часть, при этом из-за сильных вибраций ограничен ресурс полезного использования механической части. Кроме того, в известном устройстве имитация вибрации неадекватна условиям, возникающим в реальном полете, поскольку имитация вибраций происходит в режиме с узкой, постоянной частотой и амплитудой колебания.The known device is characterized by design complexity, includes both electrical and mechanical parts, while due to strong vibrations the useful life of the mechanical part is limited. In addition, in the known device, the simulation of vibration is inadequate to the conditions that arise in real flight, since the simulation of vibration occurs in a mode with a narrow, constant frequency and amplitude of oscillation.
Кроме того, в известном устройстве отдельно выполнена система имитации шума, что также требует дополнительных материальных расходов и усложняет конструкцию пилотажного тренажера.In addition, in the known device, a separate simulation system of noise is made, which also requires additional material costs and complicates the design of the flight simulator.
Таким образом, задачей изобретения является упрощение конструкции устройства пилотажного тренажера, обеспечивающего имитацию вибрационных и шумовых нагрузок, воздействующих на летчика в условиях, максимально приближенных к реальным, например, при пробеге по ВПП, в полете на критических углах атаки, в облачности и т.д., а также удешевление стоимости его изготовления и эксплуатации.Thus, the objective of the invention is to simplify the design of the flight simulator device, which simulates vibration and noise loads acting on the pilot in conditions as close as possible to real ones, for example, during run along the runway, in flight at critical angles of attack, in clouds, etc. ., as well as cheapening the cost of its manufacture and operation.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве кресла пилотажного тренажера с имитаторами вибраций и шума, содержащем основание сиденья, стойки которого установлены на демпфирующих опорах и механизмы возбуждения вибраций и шума, основание сидения выполнено в виде замкнутого объема, например усеченной пирамиды с жесткими боковыми стенками, верхней и нижней полками, закрепленными на основании, причем верхняя полка выполнена в виде жесткого экрана с равномерно расположенными перфорациями, а в нижней полке выполнено отверстие для забора воздуха, при этом механизмы возбуждения вибраций и шума выполнены в виде установленного в основании динамика, рупор которого направлен в сторону верхней полки и выполнен заодно с разделительной диафрагмой, имеющей центральное выходное отверстие, а вход соединен через усилитель с задающим устройством вычислительного комплекса.The problem is achieved in that in the known device of the flight simulator seat with vibration and noise simulators, containing the seat base, the racks of which are mounted on damping supports and vibration and noise excitation mechanisms, the seat base is made in the form of a closed volume, for example, a truncated pyramid with rigid side walls , the upper and lower shelves mounted on the base, and the upper shelf is made in the form of a hard screen with evenly spaced perforations, and the lower shelf is made There is a hole for air intake, while the vibration and noise excitation mechanisms are made in the form of a speaker installed in the base, the horn of which is directed towards the upper shelf and is made integral with the separation diaphragm having a central outlet, and the input is connected through an amplifier to a computing device master.
Верхняя полка и боковые стенки основания обтянуты чехлом из воздухонепроницаемого материала.The upper shelf and the side walls of the base are covered with a cover of airtight material.
Выполнение основания сиденья в виде замкнутого объема, например усеченной пирамиды с жесткими боковыми стенками, верхней и нижней полками, закрепленными на основании, позволяет создать свободную воздушную среду для распространения возбуждаемых с определенными частотными и амплитудными характеристиками звуковых волн.The implementation of the base of the seat in the form of a closed volume, for example, a truncated pyramid with rigid side walls, upper and lower shelves mounted on the base, allows you to create a free air environment for the propagation of sound waves excited with certain frequency and amplitude characteristics.
Выполнение механизмов возбуждения вибраций и шума в виде динамика (акустического излучателя), рупор которого выполнен заодно с разделительной диафрагмой и направлен в сторону верхней полки, позволяет совместить в пилотажном тренажере имитаторы вибрации и имитаторы шума, что значительно упрощает и удешевляет конструкцию устройства в целом, уменьшает габариты.The implementation of vibration and noise excitation mechanisms in the form of a speaker (acoustic emitter), the horn of which is made at the same time as the separation diaphragm and is directed towards the upper shelf, allows you to combine vibration simulators and noise simulators in the flight simulator, which greatly simplifies and cheapens the design of the device as a whole, reduces dimensions.
Акустический сигнал от излучателя динамика (в зависимости от моделируемой совместной или раздельной имитации акустических и вибрационных нагрузок), являясь звуковым волновым сигналом определенной ВК частоты, взаимодействуя с диафрагмой, вызывает в ней механические колебательные возмущения соответствующей частоты, то есть служит акустическим резонатором.The acoustic signal from the speaker emitter (depending on the simulated joint or separate simulation of acoustic and vibration loads), being an audio wave signal of a certain VC frequency, interacting with the diaphragm, causes mechanical vibrational disturbances in it of the corresponding frequency, that is, serves as an acoustic resonator.
Акустические волны, возбуждаемые излучателем динамика, воздействуя на разделительную диафрагму, вызывают сильное механическое колебание последней, при этом волны, распространяясь в выходной части динамика - рупоре с переменным сечением с плавно увеличивающимися поперечными размерами площадей сечений, позволяют формировать строго направленную требуемую структуру звуковою поля, равномерно воздействующего через верхнюю полку сиденья с перфорациями на воздухонепроницаемый чехол, а затем и на летчика.Acoustic waves excited by the speaker’s emitter, acting on the separation diaphragm, cause strong mechanical oscillation of the latter, while the waves propagating in the output part of the speaker — a horn with a variable cross section with gradually increasing transverse dimensions of the cross-sectional areas — allow you to form a strictly directed desired sound field structure uniformly acting through the upper shelf of the seat with perforations on an airtight cover, and then on the pilot.
Воздухонепроницаемый чехол и жесткие боковые стенки основания сиденья, являясь жесткими отражательными экранами для звуковых волн, не пропускают возбуждаемые волны в боковом направлении и способствуют их направленному излучению в сторону верхней полки, через перфорации - на воздухонепроницаемый чехол и затем на летчика.The airtight cover and the rigid side walls of the seat base, being rigid reflective screens for sound waves, do not pass the excited waves in the lateral direction and contribute to their directed radiation towards the upper shelf, through the perforations - to the airtight cover and then to the pilot.
Для компенсации колебаний, вызываемых мембраной динамика, предусмотрен забор воздуха через отверстие, выполненное в нижней полке основания сиденья, а наличие демпфирующих опор, на которых установлены стойки основания сиденья кресла, позволяют уменьшить вибрационные нагрузки на оборудование и кабину пилотажного тренажера в целом.To compensate for vibrations caused by the speaker’s membrane, an air intake is provided through an opening made in the lower shelf of the seat base, and the presence of damping supports on which the seat base stands are mounted can reduce vibration loads on the equipment and the flight simulator cabin as a whole.
Рупор динамика с переменным сечением, выход которого направлен в сторону верхней полки сиденья летчика, а также наличие равномерной перфорации на жестком экране верхней полки основания сиденья, позволяют формировать направленное движение потока возбуждаемых волн, обеспечивают уменьшение скорости распространения волн на твердой поверхности и, как следствие, высокую направленность и равномерность излучения звуковых волн, возбуждающих механические вибрации, непосредственно на обучаемого летчика.A speaker horn with a variable cross section, the output of which is directed towards the upper shelf of the pilot’s seat, as well as the presence of uniform perforation on the hard screen of the upper shelf of the seat base, allow the directional movement of the flow of excited waves to form, reduce the speed of propagation of waves on a solid surface and, as a result, high directivity and uniformity of radiation of sound waves exciting mechanical vibrations directly to the trained pilot.
Наличие усилителя обеспечивает функциональность устройства за счет создания требуемых характеристик излучения возбуждаемых волн в различных диапазонах частот и амплитуд волновых колебаний в соответствии с условиями реального полета ЛА.The presence of an amplifier ensures the functionality of the device by creating the required characteristics of the radiation of the excited waves in various frequency ranges and amplitudes of wave oscillations in accordance with the conditions of a real flight of an aircraft.
Вычислительный комплекс (ВК) позволяет моделировать исходные переменные и решать задачи в реальном масштабе времени как по совместной имитации акустических и вибрационных нагрузок, действующих в условиях реального полета на летчика, так и при их раздельной имитации.The computing complex (VK) allows you to simulate the initial variables and solve problems in real time both by joint simulation of acoustic and vibration loads acting in a real flight to the pilot, and when they are separately simulated.
Таким образом, реализация предложенного устройства кресла пилотажного тренажера позволяет осуществлять как совместную, так и раздельную имитацию вибрационных и акустических нагрузок на летчика в процессе пилотирования с характеристиками, приближенными к условиям реального полета, достаточно простым и более целесообразным способом, благодаря упрощению конструкции, меньшим габаритным размерам, массы и стоимости изготовления и эксплуатации пилотажного тренажера.Thus, the implementation of the proposed device of the flight simulator seat allows both joint and separate simulation of vibration and acoustic loads on the pilot during the piloting process with characteristics close to real flight conditions in a rather simple and more expedient way, due to the simplification of design and smaller overall dimensions , the mass and cost of manufacturing and operating the flight simulator.
Предложенное устройство поясняется чертежами. На фиг.1 представлено кресло пилотажного тренажера с имитаторами вибраций и шума; на фиг.2 - принципиальная схема устройства для имитации акустических и вибрационных нагрузок, возникающих в условиях реального полета ЛА.The proposed device is illustrated by drawings. Figure 1 presents the flight simulator seat with simulators of vibration and noise; figure 2 is a schematic diagram of a device for simulating acoustic and vibration loads that occur in real flight conditions of an aircraft.
В примере выполнения изобретения кресло пилотажного тренажера с имитаторами вибраций и шума содержит основание сиденья 1 (см. фиг.1). Стойки 2 основания 1 установлены на демпфирующих опорах 3, жестко закрепленных на полу 4 кабины пилотажного тренажера.In an example embodiment of the invention, the flight simulator seat with vibration and noise simulators comprises a seat base 1 (see Fig. 1). Racks 2 of the base 1 are mounted on damping supports 3, rigidly fixed to the floor 4 of the cockpit of the flight simulator.
Основание сиденья 1 выполнено в виде замкнутой усеченной пирамиды. При этом верхняя полка 5 основания 1 выполнена в виде жесткого экрана с перфорациями 6, равномерно расположенными по всей поверхности. Боковые стенки 7 основания 1, являются глухими, а на его нижней полке 8 выполнено отверстие 9.The base of the seat 1 is made in the form of a closed truncated pyramid. In this case, the
Па верхней полке 5 закреплена упругая эластичная подушка 10. Верхняя полка 5 и боковые 7 стенки обтянуты воздухонепроницаемым чехлом 11.An elastic elastic pillow 10 is fixed on the
Механизм возбуждения вибраций и шума выполнен в виде установленного в основании 1 на диафрагме 12 динамика 13. При этом рупор 14 динамика 13 с закрепленной в нем мембраной 15 направлен в сторону верхней полки 5 и выполнен заодно с разделительной диафрагмой 12, имеющей центральное выходное отверстие 16.The vibration and noise excitation mechanism is made in the form of a
Органы управления 17 ЛА связаны посредством датчиков (не показано) управляющим сигналом 18 с вычислительным комплексом 19, решающим задачи моделирования шумовых и вибрационных нагрузок, соответствующих характеристикам реальных условий и передающим сигналы имитатора шума 20 и сигналы имитатора вибраций 21 на усилитель 22, выход которого 23 соединен с входом 24 динамика 12 (фиг.2).The controls 17 of the aircraft are connected via sensors (not shown) by the control signal 18 to a computer complex 19 that solves the problems of modeling noise and vibration loads corresponding to the characteristics of real conditions and transmits signals from a noise simulator 20 and signals from a vibration simulator 21 to an amplifier 22, the output of which 23 is connected with the input 24 of the speaker 12 (figure 2).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Управляющий сигнал 18 от воздействия летчика на органы управления 17 ЛА поступает на ВК 19, в котором решаются задачи моделирования условий, соответствующих условиям реального полета в зависимости от управляющего сигнала 18 и полетных характеристик, заложенных в ВК в соответствии с полетным заданием.The control signal 18 from the pilot’s influence on the aircraft’s controls 17 is supplied to the VK 19, which solves the problems of modeling the conditions corresponding to the conditions of a real flight depending on the control signal 18 and the flight characteristics embedded in the VK in accordance with the flight task.
Сигналы 20, 21 совместно или раздельно, в зависимости от моделируемых характеристик, поступают на усилитель 22, формирующий с заданными характеристиками частоты и колебаний акустические волновые сигналы, при этом выход 23 усилителя 22 соединен с входом 24 излучателя динамика 13.The signals 20, 21, together or separately, depending on the simulated characteristics, are fed to an amplifier 22, which generates acoustic wave signals with predetermined frequency and oscillation characteristics, while the output 23 of the amplifier 22 is connected to the input 24 of the
Возбуждаемые в динамике 13 акустические волны, вызывая частотные колебания с заданной амплитудой в мембране 15, направляются в рупоре 14 вверх к диафрагме 12 и через выходное отверстие 16 заполняют воздушное пространство, образованное между диафрагмой 12 и верхней полкой 5 основания сиденья 1 пилотажного кресла. Боковые стенки 7 и воздухонепроницаемый чехол 11 предотвращают распространение звуковых волн в боковом направлении.The acoustic waves excited in the
Упругие возмущения акустических волн, распространяющихся в воздушной среде, передаются жесткому экрану верхней полки 5 с равномерно выполненными в нем перфорациями 6 и вызывают возникновение механических деформаций, приводящих к механическому колебанию воздухонепроницаемого чехла 11 пилотажного кресла, воздействующего на летчика. Одновременно формируется звуковое поле, направленное вверх, в сторону летчика, при этом достигается имитация вибрационных и шумовых нагрузок максимально приближенная к реальным.Elastic perturbations of acoustic waves propagating in the air are transmitted to the hard screen of the
Свободное движение механических колебаний мембраны 12, направленное к нижней 8 полке, обеспечивается за счет забора воздуха через отверстие 9, что препятствует появлению разряжения в нижнем пространстве основания 1, и передается на демпфирующие опоры 4, гасящие эти колебания и таким образом предохраняющие оборудование и кабину пилотажного тренажера от нежелательных вибрационных нагрузок.The free movement of the mechanical vibrations of the membrane 12, directed to the lower 8 shelf, is ensured by air intake through the hole 9, which prevents the occurrence of vacuum in the lower space of the base 1, and is transmitted to the damping supports 4, damping these vibrations and thus protecting the flight equipment and cockpit simulator against unwanted vibration loads.
Автором изготовлен опытный образец предлагаемого устройства, который предполагается к внедрению на ЗАО “Аэромаш” г.Минск. Предварительные испытания показали, что в отличие от аналога КТС-6, изготавливаемого НПО “ЭРА”, г.Пенза, в котором частота и амплитуда вибраций кресла летчика при разбеге и пробеге по ВВП пропорциональны скорости движения самолета, в предложенном устройстве частота вибраций регулируется во всем рабочем диапазоне, возникающих на реальном самолете частот.The author made a prototype of the proposed device, which is supposed to be implemented at JSC “Aeromash”, Minsk. Preliminary tests showed that, in contrast to the analogue of KTS-6 manufactured by NPO “ERA”, Penza, in which the frequency and amplitude of the vibrations of the pilot’s seat during take-off and run over GDP are proportional to the speed of the aircraft, in the proposed device the vibration frequency is regulated throughout operating range arising on real airplane frequencies.
Кроме того, предложенное устройство проще и дешевле в изготовлении и эксплуатации. Отсутствие механической части в имитаторах шума и вибраций позволяет увеличить срок полезного использования пилотажного тренажера в целом.In addition, the proposed device is simpler and cheaper to manufacture and operate. The absence of a mechanical part in the simulators of noise and vibration allows to increase the useful life of the flight simulator as a whole.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20020657 | 2002-07-24 | ||
| BYA20020657 | 2002-07-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002134100A RU2002134100A (en) | 2004-06-20 |
| RU2249253C2 true RU2249253C2 (en) | 2005-03-27 |
Family
ID=35560793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002134100/11A RU2249253C2 (en) | 2002-07-24 | 2002-12-19 | Pilot's trainer seat with vibration and noise simulators |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2249253C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009075599A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-18 | Nikolaj Vasilievich Muzhikov | Simulator |
| RU2555053C1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-07-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт авиационного оборудования" (АО "НИИАО") | Flight simulator pilot seat with simulators of vibrations and shocks |
-
2002
- 2002-12-19 RU RU2002134100/11A patent/RU2249253C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009075599A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-18 | Nikolaj Vasilievich Muzhikov | Simulator |
| RU2555053C1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-07-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт авиационного оборудования" (АО "НИИАО") | Flight simulator pilot seat with simulators of vibrations and shocks |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5386479A (en) | Piezoelectric sound sources | |
| US5410607A (en) | Method and apparatus for reducing noise radiated from a complex vibrating surface | |
| Harris et al. | The distributed-mode loudspeaker (DML) as a broad-band acoustic radiator | |
| GB2103451A (en) | Loudspeaker system for producing coherent sound | |
| RU2249253C2 (en) | Pilot's trainer seat with vibration and noise simulators | |
| RU31034U1 (en) | Flight simulator seat with vibration and noise simulators | |
| Alujevic et al. | Smart double panel for the sound radiation control: blended velocity feedback | |
| Narine | Active noise cancellation of drone propeller noise through waveform approximation and pitch-shifting | |
| JP4418822B2 (en) | Equipment for laboratory testing of aircraft cabin parts | |
| Baklanov et al. | Vibroisolation of power plants for new generation airplanes with engines of high by-pass ratio | |
| RU2555053C1 (en) | Flight simulator pilot seat with simulators of vibrations and shocks | |
| Naghshineh et al. | Reduction of sound radiated from vibrating structures via active control of local volume velocity | |
| Ffowcs Williams | Noise, anti-noise and fluid flow control | |
| Griffin | The control of interior cabin noise due to a turbulent boundary layer noise excitation using smart foam elements | |
| Stephens et al. | Supersonic Engine Inlet Tone Noise Radiation | |
| Williams | Noise, anti-noise and fluid flow control | |
| US7530424B1 (en) | Sonic boom simulator | |
| JP2010097146A (en) | Sound absorbing structure, sound absorbing structure group and acoustic room | |
| BLISS et al. | Reduction of sound transmission through fuselage walls by alternate resonance tuning (ART) | |
| Varadan et al. | Modeling the sensor/actuator response of a finite disk transducer flush mounted on a plate subject to fluid loading | |
| Tebib et al. | Large Eddy Simulation of an Outflow butterfly valve | |
| McNeill | Computer Analysis of Fan‐Induced Turbofan Engine Noise | |
| Guigou et al. | Active control of sound radiation using a foam-PVDF-plate passive/active composite device | |
| Schiavini | Dynamics of Harmonic Active Sound Control with a Harmonic Acoustic Pneumatic Source | |
| Micheau et al. | Active Sound Power Attenuation with a Ring of Harmonic Acoustic Pneumatic Sources fOr Destructive Interference (RHAPSODI) and near field in-duct microphones |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141220 |