RU2674548C1 - Стенд подготовки пилотов летательных аппаратов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к авиационному тренажеростроению и может быть использовано для подготовки пилотов летательных аппаратов и тренировки на авиатренажерах и авиасимуляторах. Стенд подготовки пилотов включает в себя основание, модуль отображения, пульт диспетчера, документ-камеру. На основании установлены вычислительная машина, сервер, терминал видеоконференции с подключенными к ним соответствующими элементами стенда и кресло пилота авиасимулятора. К вычислительной машине подключены модули визуализации и радиосвязи авиасимулятора, вибрационный модуль кресла пилота и сканер с датчиком поворота головы пилота авиасимулятора, управляющие элементы. К серверу подключены радиомодули авиатренажера, видеосплиттер, модули радиосвязи и визуализации диспетчера, модули визуального контроля пилота и многоканальной визуализации авиатренажера, преобразователь. К каналу связи подключены вычислительная машина, сервер, модуль медицинской телеметрии, модуль датчиков вибрационных возмущений, персональный компьютер, терминал видеоконференции и телевизор. Повышается качество командного обучения пилотов. 1 ил.

Description

Изобретение относится к авиационному тренажеростроению и может быть использовано для подготовки пилотов летательных аппаратов и тренировки на авиатренажерах и авиасимуляторах.

Известен авиационный моделирующий комплекс обучения и подготовки летного состава, включающий в себя, по меньшей мере, один макет кабины летчика с рабочим местом летчика, системой индикации, органами управления и контроля. Комплекс также содержит систему отображения окружающей обстановки, вычислительный блок с программным комплексом, рабочее место инструктора с пультом управления и модули электропитания. Система отображения окружающей обстановки включает, по меньшей мере, один стереоскопический проектор, экран и стереоскопические очки (патент RU №116260, кл. G09B 9/08, 07.12.2011).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности контроля инструктором этапов выполнения полетных заданий при однозначном отображении маневров пилота и отображении на рабочем месте инструктора приборной доски пилота и показаний приборов в режиме реального времени. У обучающихся пилотов отсутствуют возможности общения с использованием средств аудио и видео информации. В конструкциях макетов кабин пилотов отсутствуют технические средства для проведения медико - технических исследований физического состояния пилотов, имитации акустических шумов и вибрационных возмущений реальных процессов, имеющих место при эксплуатации летательных аппаратов.

Также известен мобильный авиационный тренажер, содержащий кабину летчика с приборным оборудованием, систему имитации визуальной обстановки и акустических шумов, вычислительную управляющую систему и центральный пост контроля и управления. Тренажер включает в себя устройство коммутации, содержащее блок управления работой устройства коммутации, вход которого электрически связан с центральным постом контроля и управления, а выход - с блоком формирования видеосигналов для системы имитации визуальной обстановки и блоками имитации акустических шумов и формирования сигналов от органов контроля и управления (патент RU №70396, кл. G09B 9/08, 16.10.2007).

Недостатком известного технического решения является отсутствие элементов воспроизведения пространственных вибрационных полей с заданными спектральными характеристиками и невозможность контроля физического состояния пилота в процессе выполнения полетного задания. В авиационном тренажере в режиме реального времени не осуществляется наблюдение оператором работы обучаемого пилота и взаимодействие с ним с использованием средств аудио и видео информации. Технические средства контроля процесса выполнения полетных заданий не позволяют диспетчеру и инструктору вести отображение маневров пилота авиационного тренажера, а также отображение на рабочем месте диспетчера или инструктора приборной доски пилота и показаний приборов в режиме реального времени.

Известен тренажер, содержащий кабину пилота, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и комплектом оборудования с системой адаптеров, блок имитации закабинной визуальной обстановки, вычислительный комплекс, соединенный с кабиной пилота, с блоком имитации закабинной визуальной обстановки и снабженный блоком имитации акустических шумов. Тренажер содержит рабочее место инструктора, пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом, блок имитации радиосвязи, видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилота. В состав тренажера включены средства, обеспечивающие реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, и средства регулировки усилий летчика. Вычислительный комплекс соединен со средствами реализации алгоритмов наведения, средствами регулировки усилий летчика и выполнен с возможностью моделирования алгоритмов наведения, а также отражения в блоке имитации закабинной обстановки процесса имитации применения неуправляемых авиационных ракет и бомб (патент RU №111331, кл. G09B 9/08, 28.06.2011).

В известном техническом решении не предусмотрены возможности параллельного использования авиасимуляторов, отсутствуют средства воспроизведения полей вибрационных возмущений со спектральными характеристиками реальных траекторных процессов и возможности проведения медико-технических исследований физического состояния пилотов в процессе работы на тренажере. Также невозможно ведение диспетчерского контроля этапов выполнения полетных заданий при отображении на многоканальной системе визуализации маневров пилота авиатренажера и отображении на модуле визуализации диспетчера приборной панели пилота и показаний приборов в режиме реального времени.

Также известен авиационный тренажер модульной конструкции, содержащий модуль макета кабины летчика с блоком модулей имитаторов средств отображения информации на рабочем месте обучаемого и блоком модулей имитаторов органов управления на рабочем месте обучаемого, модуль рабочего места инструктора с блоком модулей средств отображения информации на рабочем месте инструктора и блоком модулей средств управления на рабочем месте инструктора, блок модулей отображения информации в закабинном пространстве, блок модулей, реализующих имитацию акселерационных ощущений, а также взаимосвязанные блок модулей системы объективного контроля и блок модулей имитации и управления, вход которого соединен с другим выходом модуля рабочего места инструктора, а выходы -со вторыми входами модулей макета кабины летчика и рабочего места инструктора и входами блока модулей отображения информации в закабинном пространстве и блока модулей, реализующих имитацию акселерационных ощущений (патент RU №2247430, кл. G09B 9/08, 10.03.2004).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности формирования акустических шумов, исследования физического состояния пилотов и возможности коррекции спектральных характеристик формируемого вибрационного поля во время выполнения полетных заданий. Также не предусмотрена возможность совместных учебных полетов на авиатренажере и на авиасимуляторе с реализацией возможности общения обучающихся с использованием аудио и видео средств.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса подготовки пилотов летательных аппаратов.

Техническим результатом, проявляющимся при решении задачи, является:

- реализация в соответствии с полетными заданиями совместных полетов на авиасимуляторе и учебных полетов на авиатренажере при возможности общения обучающихся с использованием средств аудио и видео информации и при максимальном приближении условий подготовки пилота на авиатренажере к реальным условиям пилотирования в условиях действия акустических шумов и вибрационных полей;

- возможность повышения уровня воспроизведения эффекта реального полета за счет увеличения точности формирования спектральных характеристик вибрационных возмущений, действующих на элементы конструкции авиатренажера во время выполнения полетного задания, вследствие использования модуля датчиков вибрационных возмущений и анализатора спектра вибрационных возмущений;

- возможность проведения медико-технических исследований с использованием информации видеоархивов и блока медицинской телеметрии о поведении пилотов авиатренажеров в процессе выполнения полетных заданий и реализации режимов полета с использованием средств управления летательным аппаратом;

- возможность наблюдения диспетчером в режиме реального времени работы обучаемых пилотов на авиасимуляторе и авиатренажере и взаимодействия с каждым из них или вместе посредством систем радиосвязи и средств удаленного визуального контроля;

- ведение диспетчерского контроля этапов выполнения полетных заданий при отображении на многоканальной системе визуализации маневров пилота авиатренажера и отображении на рабочем месте диспетчера приборной панели пилота и показаний приборов в режиме реального времени;

- возможность проведения теоретической подготовки к пилотированию летательных аппаратов и увеличение количества обучаемых за счет одновременного использования авиатренажера и авиасимулятора с возможностью записи видеоархива.

Задача решается, а технический результат достигается при использовании стенда подготовки пилотов летательных аппаратов, который содержит основание, установленные на нем модуль питания, корпус авиатренажера с креслами пилотов с плечевыми ремнями безопасности, парашютами, установленные в нем модуль медицинской телеметрии, средства визуализации приборной панели, средства управления, аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу средств управления, и модуль воспроизведения акустических шумов и вибрационных возмущений, вычислительную машину с подключенными к ее соответствующим входам-выходам модулем многоканальной визуализации авиасимулятора, модулем радиосвязи пилота авиасимулятора, вибрационным модулем кресла пилота авиасимулятора и сканером с датчиком поворота головы пилота авиасимулятора, управляющие элементы, выходы которых подключены к соответствующему входу вычислительной машины, сервер с подключенными к его соответствующим входам - выходам радиомодулем авиатренажера, видеосплиттером, один из выходов которого подключен к входу средств визуализации, модулем радиосвязи диспетчера, модулем визуализации диспетчера, модулем удаленного визуального контроля пилота авиатренажера и модулем многоканальной визуализации авиатренажера, терминал видеоконференции, соответствующие входы которого соединены с соответствующим выходом персонального компьютера, выходами камеры и микрофонного модуля, а соответствующие его выходы соединены с входом дополнительного видеосплиттера, входом аудиомодуля, входом интерактивного проекционного модуля и соответствующим входом телевизора, канал связи, представляющий собой локальную вычислительную сеть Ethernet, модуль отображения, вход которого соединен с выходом дополнительного видеосплиттера, документ-камеру, выход которой соединен с соответствующим входом персонального компьютера, модуль датчиков вибрационных возмущений, установленный в корпусе авиатренажера, анализатор спектра вибрационных возмущений, вход которого подключен к соответствующему выходу сервера, и пульт диспетчера, подключенный к соответствующим входу-выходу сервера, при этом вычислительная машина, сервер, терминал видеоконференции с подключенными к ним соответствующими элементами стенда и кресло пилота авиасимулятора установлены на основании, выход аналого - цифрового преобразователя соединен с соответствующим входом сервера, выход интерактивного проекционного модуля соединен с соответствующим входом персонального компьютера, вход модуля воспроизведения акустических шумов и вибрационных возмущений подключен к соответствующему выходу сервера, модуль питания подключен к соответствующим элементам стенда, имеющим специализированное программное обеспечение, а к каналу связи подключены вычислительная машина, сервер, модуль медицинской телеметрии, модуль датчиков вибрационных возмущений, персональный компьютер, терминал видеоконференции и телевизор.

На рисунке приведена функциональная схема стенда подготовки пилотов летательных аппаратов.

Стенд подготовки пилотов летательных аппаратов содержит основание 1, установленные на нем модуль 2 питания, корпус 3 авиатренажера с креслами пилотов с плечевыми ремнями безопасности, парашютами, установленные в нем модуль 4 медицинской телеметрии, средства 5 визуализации приборной панели, средства 6 управления, аналого-цифровой преобразователь 7, вход которого подключен к выходу средств 6 управления, и модуль 8 воспроизведения акустических шумов и вибрационных возмущений, вычислительную машину 9 с подключенными к ее соответствующим входам-выходам модулем 10 многоканальной визуализации авиасимулятора, модулем 11 радиосвязи пилота авиасимулятора, вибрационным модулем 12 кресла 13 пилота авиасимулятора и сканером 14 с датчиком поворота головы пилота авиасимулятора. Также в состав стенда входят управляющие элементы 15, выходы которых подключены к соответствующему входу вычислительной машины 9, сервер 16 с подключенными к его соответствующим входам - выходам радиомодулем 17 авиатренажера, видеосплиттером 18, один из выходов которого подключен к входу средств 5 визуализации, модулем 19 радиосвязи диспетчера, модулем 20 визуализации диспетчера, модулем 21 удаленного визуального контроля пилота авиатренажера и модулем 22 многоканальной визуализации авиатренажера, терминал 23 видеоконференции, соответствующие входы которого соединены с соответствующим выходом персонального компьютера 24, выходами камеры 25 и микрофонного модуля 26, а соответствующие его выходы соединены с входом дополнительного видеосплиттера 27, входом аудиомодуля 28, входом интерактивного проекционного модуля 29 и соответствующим входом телевизора 30. Стенд содержит канал 31 связи, представляющий собой локальную вычислительную сеть Ethernet, модуль 32 отображения, вход которого соединен с выходом дополнительного видеосплиттера 27, документ-камеру 33, выход которой соединен с соответствующим входом персонального компьютера 24, модуль 34 датчиков вибрационных возмущений, установленный в корпусе 2 авиатренажера, анализатор 35 спектра вибрационных возмущений, вход которого подключен к соответствующему выходу сервера 16, и пульт 36 диспетчера, подключенный к соответствующим входу-выходу сервера 16. Вычислительная машина 9, сервер 16, терминал 23 видеоконференции с подключенными к ним соответствующими элементами стенда и кресло 13 пилота авиасимулятора установлены на основании 1, выход аналого - цифрового преобразователя 7 соединен с соответствующим входом сервера, выход интерактивного проекционного модуля 29 соединен с соответствующим входом персонального компьютера 24, вход модуля 8 воспроизведения акустических шумов и вибрационных возмущений подключен к соответствующему выходу сервера 16. Модуль 2 питания подключен к соответствующим элементам стенда, имеющим специализированное программное обеспечение, а к каналу 31 связи подключены вычислительная машина 9, сервер 16, модуль 4 медицинской телеметрии, модуль 34 датчиков вибрационных возмущений, персональный компьютер 24, терминал 23 видеоконференции и телевизор 30.

Стенд подготовки пилотов летательных аппаратов функционирует следующим образом.

Стенд представляет собой единое техническое решение для комплексного обучения пилотированию летательных аппаратов, обеспечивая практическую и теоретическую подготовку пилотов по основным программам. Стенд установлен на основании 1, его соответствующие элементы объединены специализированным программным обеспечением и каналом связи 31, представляющим собой локальную вычислительную сеть Ethernet. После размещения пилотов в корпусе 3 авиатренажера и кресле 13 пилота авиасимулятора включается модуль 2 питания и подключается необходимое питание к соответствующим элементам стенда. Диспетчером с пульта 36 диспетчера задается программа подготовки пилотов, работающих на авиатренажере и авиасимуляторе, и формируются соответствующие ей режимы полета. Перед началом выполнения полетного задания диспетчер проводит с пилотами инструктаж посредством модуля 11 радиосвязи пилота авиасимулятора, радиомодуля 17 авиатренажера и модуля 19 радиосвязи диспетчера. Затем осуществляется подготовка к полету, согласно руководству по летной эксплуатации проверяется исправность всех элементов стенда. Терминал 23 видеоконференции выполняет сбор, обработку и генерацию цифровой и медиа информации, передает видеоинформацию на интерактивный проекционный модуль 29, на модуль 32 отображения через дополнительный видеосплиттер 27, на телевизор 30 и получает информацию от персонального компьютера 24 и камеры 25. В свою очередь, персональный компьютер 24 получает видеоинформацию с документ - камеры 33 и управляющие сигналы от интерактивного проекционного модуля 29. Терминал 23 видеоконференции получает аудиоинформацию от микрофонного модуля 26 и выводит ее на аудиомодуль 28. Терминал 23 видеоконференции имеет возможность получения видеоинформации с модуля 21 удаленного визуального контроля пилота авиатренажера через сервер 16 посредством канала 31 связи, представляющего собой локальную вычислительную сеть Ethernet. Аналогично терминал 23 видеоконференции имеет возможность получения аудиоинформации с радиомодуля 17 авиатренажера и модуля 19 радиосвязи диспетчера, передавать аудиоинформацию на модуль 19 радиосвязи диспетчера и радиомодуль 17 авиатренажера и выводить видеоинформацию на модуль 20 визуализации диспетчера. Сервер 16 выполняет сбор, обработку и генерацию цифровой и медиа информации. От него графическая информация передается на модуль 22 многоканальной визуализации авиатренажера, позволяющий обеспечить однозначное отображение всех действий и манипуляций пилота с помощью средств 6 управления (изменение углов тангажа, рыскания, крена в соответствии с реальной моделью динамики полета летательного аппарата, имитируемой данным авиатренажером), что обеспечивает эффект управления летательным аппаратом. Средства 6 управления снабжены специальными элементами, создающими нагрузки, имитирующие реальные нагрузки на летательный аппарат во время движения по заданной траектории. С сервера 16 графическая информация передается на видеосплиттер 18 и далее - на средства 5 визуализации приборной панели. Данное техническое решение позволяет обеспечить отображение для пилотов и диспетчера всей необходимой информации о показаниях приборов летательного аппарата. Голосовая связь пилотов друг с другом и диспетчером осуществляется с помощью радиомодуля 17 авиатренажера и модуля 19 радиосвязи диспетчера, который имеет возможность давать команды пилотам и корректировать их действия во время полета. Модуль 8 воспроизведения акустических шумов и вибрационных возмущений, элементы которого расположены в различных зонах корпуса 3 авиатренажера (зонах двигателей, зонах выпуска шасси и системах управления (крыло, хвостовое оперение)) летательного аппарата, получает медиаинформацию от сервера 16, формирует пространственно-временное распределение акустических и вибрационных полей, что обеспечивает возможность максимального приближения к реальным процессам. Повышение эффекта реального полета обеспечивается использованием на стенде модуля 34 датчиков вибрационных возмущений, сигналы с которых поступают на вход анализатора 35 спектра вибрационных возмущений через канал связи 31 и сервер 16, что позволяет диспетчеру во время выполнения полетного задания корректировать спектральный состав вибрационных возмущений. Видеоинформация от модуля 21 удаленного визуального контроля пилота авиатренажера через сервер 16 передается на модуль 20 визуализации диспетчера. Пилотирование авиатренажером обеспечивается средствами 6 управления (штатными рычагами управления), которые через аналого-цифровой преобразователь 7 передают цифровую информацию на сервер 16 для достижения полной синхронизации положения рычагов управления и информации, отображаемой на всех средствах визуализации, с передачей звуковых и вибрационных эффектов. В процессе выполнения программы обучения физическое состояние пилотов авиатренажера контролируется модулем 4 медицинской телеметрии, который проводит рефлексологические измерения, измерения температуры тела и другие измерения, передает информацию о физическом состоянии пилота в режиме реального времени на сервер 16 через канал 31 связи. В процессе работы стенда вычислительная машина 9 выполняет сбор, обработку и генерацию цифровой и медиа информации. С вычислительной машины 9 видеоинформация передается на модуль 10 многоканальной визуализации авиасимулятора. Управляющие элементы 15 и сканер 14 с датчиком положения головы передают управляющую информацию вычислительной машине 9, после чего на модуле 10 многоканальной визуализации авиасимулятора отображается однозначная информация положения летательного аппарата (изменение углов тангажа, рыскания, крена в соответствии с реальной моделью летательного аппарата, имитируемой данным авиасимулятором). Вибрационный модуль 12, получая информацию от вычислительной машины 9, формирует вибрационное поле кресел 13 пилотов авиасимулятора, создавая эффект работающих систем летательного аппарата. В стенде для воспроизведения вибрационных полей используются виброподушки или низкочастотные вибрационные преобразователи звуковых сигналов в спектральном диапазоне от нуля до 500 Гц. Модуль 11 радиосвязи пилота авиасимулятора, получая медиаинформацию от вычислительной машины 9, используется как для аудиосвязи с другими пилотами, так и для вывода аудиоинформации программного обеспечения авиасимулятора. Модуль 11 радиосвязи пилота авиасимулятора включает в себя микрофон с клавишей (тумблером) включения - выключения, один или два динамика и может быть подключен к вычислительной машине 9 по радио или посредством кабеля. Авиасимулятор позволяет изучать конструкцию летательного аппарата, в том числе, конструкцию приборной панели, научиться пользоваться показаниями на приборной панели (применительно к различным этапам полета), осваивать основы пилотирования летательным аппаратом, изучать аэродинамические характеристики летательных аппаратов различных типов. При использовании в качестве корпуса 2 авиатренажера реальных конструкций летательных аппаратов моделируется эффект реального полета, что в более полной мере способствует процессу подготовки пилотов.

Стенд подготовки пилотов летательных аппаратов позволяет проводить комплексную подготовку пилотов в едином пространстве с возможностью разбора выполнения летных программ в режиме реального времени и обеспечения безопасности процесса подготовки пилотов высокого уровня.

Claims (1)

1. Стенд подготовки пилотов летательных аппаратов, содержащий основание, установленные на нем модуль питания, корпус авиатренажера с креслами пилотов с плечевыми ремнями безопасности, парашютами, установленные в нем модуль медицинской телеметрии, средства визуализации приборной панели, средства управления, аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу средств управления, и модуль воспроизведения акустических шумов и вибрационных возмущений, вычислительную машину с подключенными к ее соответствующим входам-выходам модулем многоканальной визуализации авиасимулятора, модулем радиосвязи пилота авиасимулятора, вибрационным модулем кресла пилота авиасимулятора и сканером с датчиком поворота головы пилота авиасимулятора, управляющие элементы, выходы которых подключены к соответствующему входу вычислительной машины, сервер с подключенными к его соответствующим входам-выходам радиомодулем авиатренажера, видеосплиттером, один из выходов которого подключен к входу средств визуализации, модулем радиосвязи диспетчера, модулем визуализации диспетчера, модулем удаленного визуального контроля пилота авиатренажера и модулем многоканальной визуализации авиатренажера, терминал видеоконференции, соответствующие входы которого соединены с соответствующим выходом персонального компьютера, выходами камеры и микрофонного модуля, а соответствующие его выходы соединены с входом дополнительного видеосплиттера, входом аудиомодуля, входом интерактивного проекционного модуля и соответствующим входом телевизора, канал связи, представляющий собой локальную вычислительную сеть Ethernet, модуль отображения, вход которого соединен с выходом дополнительного видеосплиттера, документ-камеру, выход которой соединен с соответствующим входом персонального компьютера, модуль датчиков вибрационных возмущений, установленный в корпусе авиатренажера, анализатор спектра вибрационных возмущений, вход которого подключен к соответствующему выходу сервера, и пульт диспетчера, подключенный к соответствующим входу-выходу сервера, при этом вычислительная машина, сервер, терминал видеоконференции с подключенными к ним соответствующими элементами стенда и кресло пилота авиасимулятора установлены на основании, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с соответствующим входом сервера, выход интерактивного проекционного модуля соединен с соответствующим входом персонального компьютера, вход модуля воспроизведения акустических шумов и вибрационных возмущений подключен к соответствующему выходу сервера, модуль питания подключен к соответствующим элементам стенда, имеющим специализированное программное обеспечение, а к каналу связи подключены вычислительная машина, сервер, модуль медицинской телеметрии, модуль датчиков вибрационных возмущений, персональный компьютер, терминал видеоконференции и телевизор.

Images