RU50689U1 - Информационно-командная система летательного аппарата - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области авиационной техники, может найти применение при создании информационно-командных систем летательных аппаратов различного класса и назначения и предназначена для упрощения оперативной работы командира и второго пилота со всеми бортовыми системами самолета в штатном режиме работы.

Информационно-командная система включает в себя три широкоформатных многоканальных жидкокристаллических индикатора, на которые выведена информация о работе всех систем летательного аппарата. На левый и правый индикаторы выведена пилотажная информация со специально выделенными информационно-рекомендательными и управляющими зонами, а на средний индикатор выведена навигационная обстановка с трехмерным отображением подстилающей поверхности (земли) географические, радиотехнические, справочные и метеорологические данные, необходимые для выполнения полета, при этом на среднем индикаторе выделена зона размещения приборов, контролирующих работу двигательных и самолетных систем.

Бортовая система тестконтроля выдает сигнал в модуль формирования управляющих сигналов, в модуль формирования логических команд, электрически связанный с модулем формирования управляющих сигналов и с нажимными четырехпозиционными с нейтралью кнопками, установленными на боковых ручках управления самолетом командира и второго пилота, которые выдают командные сигналы через блок

коммутаци, на исполнительные механизмы систем и агрегатов и в информационно-управляющие поля пилотажных индикаторов. Модуль формирования управляющих сигналов, электрически связан с модулем поиска и выдачи рекомендаций, речевым информатором и с блоком формирования индикации.

В информационно-командной системе используется модуль сравнения данных, принимающий сигналы от вычислителя систем самолетовождения и системы воздушных сигналов, и выдающий сигналы в модуль поиска и выдачи рекомендаций и блок формирования индикации.

Представленное техническое решение информационно-командной системы позволяет:

- сократить время предполетной подготовки летательного аппарата;

- значительно уменьшить загрузку экипажа на всех этапах подготовки и выполнения полета;

- управлять всеми системами самолета и получать информацию об их работе, оперативно менять маршрут полета не отрывая рук от органов управления и используя при этом только одну нажимную четырехпозиционную с нейтралью кнопку.

С использованием материалов данного технического решения, проведены исследования на пилотажном стенде и получены отзывы летно-технического состава, подтверждающие целесообразность использования данной системы на летательных аппаратах.

Description

Полезная модель относится к области авиационной техники, может найти применение при создании информационно-командных систем летательных аппаратов различного класса и назначения и предназначена для упрощения оперативной работы пилота со всеми бортовыми системами самолетов в штатном режиме работы.

Усложнение авиационной техники, появление новых бортовых систем, увеличение количества пультов управления при сокращении количества членов экипажа до двух человек привело к значительному возрастанию физической и психологической нагрузки на пилотов на всех этапах подготовки к полету и его выполнении. Влияние этих факторов часто приводит к неадекватной работе пилотов с оборудованием кабины что, в свою очередь, отрицательно влияет на безопасность полета.

На современном авиалайнере Эрбас А-380 (первый испытательный полет состоялся 28.04.2005 г) информационно-командная система содержит 8 многоканальных жидкокристаллических индикаторов, размещенных на приборной доске, две клавиатуры и два трекбола. Причем на левой и правой панелях приборной доски находятся пилотажные и навигационные индикаторы командира воздушного судна и второго пилота, в центре - индикатор параметров работы двигателей, под ним - индикаторы параметров работы бортовых систем. При этом вся информация индицируется постоянно. Боковые ручки управления, педали и рычаги управления двигателями электрически связаны с элементами информационно-командной системы [1,2,3,4].

На современных отечественных самолетах ИЛ-96, ТУ-204, ТУ-214 в состав информационного поля входят контрольные карты, используемые

пилотами на всех этапах подготовки к полету и его выполнении, но и они не исключают ошибочных действий экипажа при работе с оборудованием кабины. [5]

По своему назначению и функциональным возможностям наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является информационно-командная система аэробуса Эрбас А-380, которую авторы приняли в качестве прототипа.

На этом самолете отработана концепция «существенно электрофицированного самолета», но при этом не обеспечивается оптимальная (минимальная) загрузка пилотов при работе с бортовым оборудованием, т.к. используется большое количество индикаторов, две клавиатуры с большим количеством кнопок и два трекбола. Все это, в целом, не позволяет обеспечить оптимального распределения функций между «человеком и машиной».

Целью данной полезной модели является устранение недостатков, которые имеют вышеуказанные системы. Она должна позволить:

- сократить время предполетной подготовки;

- исключить применение контрольных карт;

- значительно уменьшить загрузку экипажа на всех этапах подготовки и выполнения полета;

- управлять всеми бортовыми системами самолета и получать информацию об их работе, оперативно изменять маршрут полета, не отрывая рук от органов управления самолетом и используя при этом только один нажимной четырехпозиционный переключатель (командную кнопку) с нейтралью.

Указанная цель достигается тем, что в информационно-командной системе, содержащей размещенные в приборной доске пилотажные и навигационные индикаторы командира и второго пилота, индикатор параметров работы двигательной системы, индикатор работы бортовых систем, средства предупреждения о выходе бортовых систем за границы области полетных режимов, систему воздушных сигналов, а также

боковые ручки управления и педали, формирующие электрические сигналы по каналам тангажа, крена и курса, рычаги управления двигателями и вычислитель систем самолетовождения, вся информация о работе систем летательного аппарата выведена на три широкоформатные многоканальные жидкокристаллические индикаторы с блоком формирования индикации. Дополнительно введена бортовая система тестконтроля, выдающая сигналы в модуль формирования управляющих сигналов и в модуль формирования логических команд, электрически связанный с модулем формирования управляющих сигналов и с нажимными четырехпозиционными с нейтралью кнопками, установленными на боковых ручках управления командира и второго пилота, которые через блок коммутации выдают командные сигналы на исполнительные механизмы систем и агрегатов и на информационно-управляющие поля индикаторов. Причем модуль формирования управляющих сигналов электрически связан с модулем поиска и выдачи рекомендаций, речевым информатором и блоком формирования индикации. Модуль поиска и выдачи рекомендаций также выдает управляющие сигналы в блок формирования индикации. Кроме того, введен модуль сравнения данных, принимающий сигналы от вычислителя систем самолетовождения и системы воздушных сигналов, и выдающий сигналы в модуль поиска и выдачи рекомендаций и в блок формирования индикации.

На левый и правый индикаторы выведена пилотажная информация со специально выделенными информационно-рекомендательными и управляющими зонами, а на средний индикатор выведена навигационная обстановка с трехмерным отображением подстилающей поверхности (земли), географические, радиотехнические и метеорологические данные, необходимые для выполнения полета, при этом на среднем индикаторе выделена зона размещения приборов, контролирующих работу двигателей и самолетных систем.

Сущность представленного технического решения поясняется чертежами:

- на фиг.1 - Схема размещения элементов информационно-командной системы в кабине летательного аппарата;

- на фиг.2 - Структурная схема соединений элементов информационно-командной системы;

- на фиг.3, 4, 5 - Примеры видов информации, используемых в трех режимах управления бортовыми системами.

Информационно-командная система (фиг1, 2) включает в себя три многоканальных жидкокристаллических индикатора 1, 2 и 3, размещенных в приборной доске 4, боковые ручки управления командира и второго пилота 5 и 6 соответственно, педали 7 и 8, рычаги управления двигателями 9. На ручках управления установлены нажимные четырехпозиционные с нейтралью командные кнопки 10 и 11.

Блок формирования индикации 12 связан с тремя индикаторами 1, 2 и 3, модулем формирования управляющих сигналов 13, модулем поиска и выдачи рекомендаций 14.

Бортовая система тестконтроля 15 электрически связана с модулем формирования логических команд 16, который связан с модулем формирования управляющих сигналов 13 и кнопками 10, 11 (на фиг.2 показана одна кнопка).

Речевой информатор 17 связан с модулем формирования управляющих сигналов 13. Система воздушных сигналов 18 и вычислитель систем самолетовождения 19 электрически связаны с модулем сравнения данных 20, выдающим сигналы в блок формирования индикации 12 и модуль поиска и выдачи рекомендаций 14.

На правый и левый индикаторы 1 и 3 выведена пилотажная информация, а на средний 2 - навигационная обстановка с трехмерным отображением подстилающей поверхности (земли), географические, радиотехнические, справочные и метеорологические данные, необходимые для выполнения полета.

На индикаторах 1 и 3 выделены зоны 21÷26, которые используются для информационно-рекомендательных и управляющих сообщений, а на среднем индикаторе 2 выделена зона 27 для размещения приборов, контролирующих работу двигателей и самолетных систем. Командные кнопки 10, 11 через блок коммутации 28 связаны с исполнительными механизмами систем и агрегатов 29, 30 и 31 и с вышеуказанными выделенными зонами 21÷27, расположенными на индикаторах 1, 2 и 3.

Информационно-командная система используется пилотом в трех режимах работы:

- «машина-машина-человек» (М-М-Ч);

- «машина-человек-машина» (М-Ч-М);

- «человек-машина-человек» (Ч-М-Ч).

Смысл общения пилота с машиной по принципу «машина - машина -человек» заключается в том, что «машина», по совокупности признаков, определяет факт наличия явления, его место и выдает команду на срабатывание соответствующих исполнительных механизмов. При этом пилоты не только получают информацию о событии, но и видят результат работы системы на экранах пилотажно-информационных индикаторов и информационно-управляющих полей.

Смысл общения пилота с машиной по принципу «машина - человек -машина» состоит в том, что «машина» предлагает перечень действий, адекватных ситуации. Человек, в свою очередь, курсором выбирает желаемое и, нажатием на командную кнопку (9 или 10), активирует соответствующие системы и исполнительные механизмы.

Режим «человек - машина - человек» подобен способу общения пользователя с обычным компьютером:

- выделение курсором наименования объекта;

- введение задачи в машину нажатием на командную кнопку;

- получение желаемого результата.

Основное отличие различных методов работы человека с машиной заключается в том, что в режимах: «Машина-Машина-Человек»;

«Машина-Человек-Машина», курсор автоматически выставляется Машиной на нужное значение, а в режиме «Человек-Машина-Человек» курсор выставляется пилотом.

На фиг.3 показан возможный режим работы пилота на этапе подготовки и запуска двигателей. По информации от блока формирования логических команд 16, через модуль формирования управляющих сигналов 13 и блок формирования индикации 12, на экранах информационно-управляющих полей 21 и 24 высвечиваются предполагаемые режимы работы. Пилот устанавливает командной кнопкой 10 или 11 курсор на «ЗАПУСК» (фиг.3.1) и нажатием той же кнопки, активирует все системы и агрегаты, участвующие в процессе запуска. Об их готовности информирует надпись «К ЗАПУСКУ ГОТОВ» и ниже - порядок запуска (фиг 3.2). Выбрав курсором номер запускаемого двигателя и нажав командную кнопку 10, 11 пилот санкционирует запуск, о чем свидетельствует надпись «ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ №1 ИДЕТ» (фиг 3.3). О завершении цикла запуска двигателя №1 говорит надпись «ДВИГАТЕЛЬ №1 ЗАПУЩЕН» и надписью «ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ №2?» предлагается активация запуска второго двигателя (фиг.3.4). Надпись на фиг.3.5 «ДВИГАТЕЛИ ЗАПУЩЕНЫ» свидетельствует о завершении процесса запуска. Там же надписью «ПОДГОТОВКА СИСТЕМ?» с курсором, установленным под ней, машиной пилоту предлагается продолжить предполетную подготовку самолета. Нажатием на командную кнопку летчик активирует последовательное включение необходимых систем и агрегатов по заложенной программе. О завершении цикла подготовки систем свидетельствует надпись «К РУЛЕНИЮ ГОТОВ» на экранах информационно-управляющих полей пилотов.

На фиг.4 представлены примеры этапа подготовки, выполнения автоматического взлета и набора высоты. Нажатием на командную кнопку пилот подтверждает начало подготовки к взлету и активирует ее (фиг.4.1).

Фиг.4.2, 4.3 индицируют процесс подготовки к взлету. Выбрав режим выполнения взлета («РУЧНОЙ?», «АВТОМАТ?»), выполнив

рекомендации «УПК на ВЗЛЕТ ВКЛЮЧИ», «СНИМИ СТОЯНОЧНЫЙ», включением автомата тяги (AT) пилот санкционирует выполнение взлета с последующей уборкой шасси и механизации крыла по алгоритмам, заложенным в программе (фиг 4.4). О факте уборки шасси и механизации крыла свидетельствует погасание соответствующих надписей.

Фиг 4.5 - набор высоты. При необходимости, с помощью наборного поля индикаторов в программу полета вводятся значения стандартного давления (Рст) и заданной высоты (Нзад), по достижении которой включается стабилизация высоты и индицируется режим «МАРШРУТ». В положение «Нзад?» курсор устанавливается машиной при смене кадра. Набор значения заданной высоты выполняется последовательной установкой курсора на нужную цифру и вводом набранной группы цифр в машину, после чего курсор переходит под значение стандартного атмосферного давления «Рст?». Ввод в обоих случаях выполняется нажатием на одну и ту же командную кнопку.

Выставляя курсор на любую из позиций, указанных на экране, пилот может оперативно:

- изменить текущую высоту полета;

- перейти на работу с индикатором навигационной обстановки (ИНО);

- вызвать на пилотажный индикатор изображение автоматического радиокомпаса (АРК);

- ввести в программу номер нового маршрута полета;

- выбрать из предложенного перечня запасной аэродром, получить все необходимые данные и активировать автоматический полет на него с экрана информационно-управляющего поля;

- вернуться к предыдущему кадру.

На фиг.5 показан возможный режим работы пилота на снижении, при выполнении захода на посадку и рулении.

Используя кадр «МАРШРУТ», на котором курсор заранее машиной установлен в положение «изм. Н?» (изменение высоты), нажав командную кнопку и набрав значение новой высоты на наборном поле экрана, вводит

его в программу полета нажатием на ту же командную кнопку (точно так же, как на фиг.3.5.). Подобным способом вводится атмосферное давление аэродрома посадки (фиг.5.1), на появившемся кадре.

Устанавливая курсор в соответствующее положение, можно:

- ввести номер посадочной полосы;

- активировать режим «ЗАХОД» на выбранную посадочную полосу;

- вызвать на пилотажный индикатор автоматический радиокомпас (АРК);

- перейти на работу с индикатором навигационной обстановки;

- выбрать запасной аэродром и активировать программный полет на

него;

- вернуться к предыдущему кадру «МАРШРУТ».

На фиг 5.2 представлен возможный вариант реализации пилотом режима «ЗАХОД» в запрограммированном полете.

В данном случае самолет автоматически выполняет полет по схеме захода на посадку, вписывается в параметры захода по курсу и глиссаде выпускает шасси, механизацию крыла и выполняет посадку. Все эти операции выполняются без вмешательства пилота.

Выбрав курсором желаемую позицию при помощи командной кнопки и нажав ее, пилот может:

- автоматически выполнить повторный заход на посадку;

- выбрать запасной аэродром и автоматический полет на него;

- вызвать на пилотажный индикатор изображение АРК;

- перейти на работу с ИНО;

- вернуться к предыдущему кадру.

Фиг 5.3 свидетельствует о факте выпуска шасси и механизации крыла и о разрешенной категории посадки.

При этом, установив курсор в нужную позицию, пилот имеет возможность в автоматическом режиме реализовать:

- повторный заход на посадку:

- уход на запасной аэродром;

- вернуться к предыдущему кадру.

Фиг.5.5. оповещает пилота о том, что механизация крыла убирается автоматически и напоминает о необходимости переключения переднего колеса на полный разворот.

Представленное техническое решение информационно-командной системы, которая обеспечивает выполнение трех режимов работы пилота с системами летательного аппарата, позволяет:

- сократить время предполетной подготовки летательного аппарата;

- значительно уменьшить загрузку экипажа на всех этапах подготовки и выполнения полета;

- управлять всеми системами самолета и получать информацию об их работе, оперативно менять маршрут полета не отрывая рук от органов управления и используя при этом только одну нажимную четырехпозиционную кнопку с нейтралью.

С использованием вышеприведенных материалов были проведены исследовательские работы на пилотажных стендах Научно-исследовательского института авиационного оборудования, которые подтвердили технико-экономическую эффективность данной полезной модели и получены положительные отзывы летного состава (один из авторов полезной модели является Заслуженным летчиком испытателем СССР).

Источники информации.

1. Экспресс-информация ЦАГИ №5. Программа разработки магистрального самолета А-380, 2002 г.

2. А-380 «Существенно электрофицированный самолет». А-380-«More Electric» Aircraft. Avionics Magazine. October 2001, pp44-48. Перевод.

3. Новшества в бортовом оборудовании А-380. Авионикс магазин. Март 2003 г.

4. Бортовое оборудование дальнемагистрального самолета А_380. Обзор 2003 г. ФГУП НИИАО. Бабич А В.

5. Развитие бортового оборудования пассажирских и транспортных самолетов» 2005 г. ФГУП НИИАО. А.А.Польский, В.Н.Сучков.

Claims (2)

1. Информационно-командная система летательного аппарата, содержащая размещенные в приборной доске пилотажные и навигационные индикаторы командира и второго пилота, индикатор параметров двигательной системы, индикатор параметров бортовых систем, средства предупреждения о выходе бортовых систем за границы области полетных режимов, систему воздушных сигналов, боковые ручки управления самолетом и педали, формирующие электрические сигналы по каналам тангажа, крена и курса, рычаги управления двигателями и вычислительную систему самолетовождения, отличающаяся тем, что вся информация о работе систем летательного аппарата выведена на три широкоформатных многоканальных жидкокристаллических индикатора с блоком формирования индикации и дополнительно введены бортовая система тестконтроля, выдающая сигналы в модуль формирования управляющих сигналов и в модуль формирования логических команд, электрически связанный с модулем формирования управляющих сигналов и с нажимными четырехпозиционными с нейтралью кнопками, установленными на боковых ручках управления командира и второго пилота, которые через блок коммутации выдают командные сигналы на исполнительные механизмы систем и агрегатов и на информационно-управляющие поля индикаторов, причем модуль формирования управляющих сигналов электрически связан с модулем поиска и выдачи рекомендаций, речевым информатором и блоком формирования индикации, кроме того введен модуль сравнения данных, принимающий сигналы от вычислителя систем самолетовождения и системы воздушных сигналов, и выдающий сигналы в модуль поиска и выдачи рекомендаций и в блок формирования индикации.

2. Информационно-командная система по п.1, отличающаяся тем, что на левый и правый индикаторы выведена пилотажная информация со специально выделенными информационно-рекомендательными и управляющими зонами, а на средний индикатор выведена навигационная обстановка с трехмерным отображением подстилающей поверхности (земли), географические, радиотехнические, справочные и метеорологические данные, необходимые для выполнения полета, при этом на среднем индикаторе выделена зона размещения приборов, контролирующих работу двигательных и самолетных систем.