RU70397U1

RU70397U1 - SIMULATOR FOR AIRCRAFT PILOT

Info

Publication number: RU70397U1
Application number: RU2007139059/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Блеер; Роман Леонидович Боуш
Original assignee: Александр Николаевич Блеер; Роман Леонидович Боуш
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-01-20

Abstract

Полезная модель относится к области технических средств, предназначенных для обучения. Тренажер для пилота летательного аппарата содержит основание, кресло, блок управления с возможностью имитации обстановки окружающей среды, датчики положения органов управления и устройство отображения окружающей среды. Тренажер снабжен силовыми элементами изменяемой длины, каждый из которых соединен с источником энергии через регулятор. Кресло установлено на силовых элементах изменяемой длины с возможностью наклона относительно основания, что позволяет с большой достоверностью имитировать ощущения пилота при полете. Полезная модель направлена на повышение достоверности ощущений полета. 3 зависим, п-та ф-лы, 3 илл.The utility model relates to the field of technical equipment intended for training. The simulator for the pilot of the aircraft contains a base, a chair, a control unit with the ability to simulate environmental conditions, position sensors of the controls and an environmental display device. The simulator is equipped with power elements of variable length, each of which is connected to an energy source through a regulator. The seat is mounted on power elements of variable length with the possibility of tilting relative to the base, which allows simulating the pilot's sensations during flight with great reliability. The utility model is aimed at increasing the reliability of flight sensations. 3 addicted, f-s, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области технических устройств, предназначенных для обучения.The utility model relates to the field of technical devices intended for training.

Известен тренажер для пилота летательного аппарата, содержащий основание, кресло, устройство для имитации обстановки окружающей среды, датчики положения органов управления и устройство отображения окружающей среды /авт. свид. СССР №393767, 1973/.A known simulator for a pilot of an aircraft, comprising a base, a chair, a device for simulating the environment, position sensors of the controls and a device for displaying the environment / ed. testimonial. USSR No. 393767, 1973 /.

Известный тренажер обеспечивает пилоту ограниченные ощущений полета, связанные только с визуальным наблюдением на устройстве для имитации обстановки окружающей среды.The known simulator provides the pilot with limited flight sensations associated only with visual observation on a device to simulate an environmental situation.

Задачей полезной модели является повышение достоверности ощущений полета.The objective of the utility model is to increase the reliability of flight sensations.

Для решения задачи предложен тренажер для пилота летательного аппарата, содержащий основание, кресло, блок управления с возможностью имитации обстановки окружающей среды, датчики положения органов управления и устройство отображения окружающей среды.To solve the problem, a simulator for an aircraft pilot is proposed, comprising a base, a seat, a control unit with the ability to simulate the environment, position sensors of the controls and an environmental display device.

Тренажер при этом снабжен силовыми элементами изменяемой длины, каждый из которых соединен с источником энергии через регулятор, а кресло установлено на силовых элементах изменяемой длины с возможностью наклона относительно основания.The simulator is equipped with power elements of variable length, each of which is connected to an energy source through a regulator, and the chair is mounted on power elements of variable length with the possibility of tilt relative to the base.

Предпочтительно, каждый силовой элемент выполнен в виде гидроцилиндра, а источник энергии выполнен в виде установки с гидромотором.Preferably, each power element is made in the form of a hydraulic cylinder, and the energy source is made in the form of an installation with a hydraulic motor.

Целесообразно, чтобы устройство отображения окружающей среды было выполнено в виде шлема, который оснащен мониторами и устройствами звуковоспроизведения (устройствами воспроизведения аудиосигналов).It is advisable that the environmental display device was made in the form of a helmet, which is equipped with monitors and sound reproducing devices (audio signal reproducing devices).

Также целесообразно, если тренажер имеет штурвал и педали органов управления, которые выполнены с возможностью изменения положения при приложении усилия, величина которого будет выше величины заданного усилия.It is also advisable if the simulator has a steering wheel and pedals of the controls, which are made with the possibility of changing position when a force is applied, the value of which will be higher than the specified force.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых:The utility model is illustrated by drawings, in which:

на фиг.1 показана конструктивная схема тренажера (вид спереди);figure 1 shows a structural diagram of a simulator (front view);

на фиг.2 - вид сбоку на фиг.1;figure 2 is a side view of figure 1;

на фиг.3 - блок-схема тренажера.figure 3 is a block diagram of a simulator.

Тренажер для обучения пилота летательного аппарата (самолета), выполненный согласно полезной модели, (фиг.1, 2) содержит основание 1, на котором неподвижно закреплен корпус 2, поворотную платформу 3 и центральную стойку 4 опоры сиденья пилота.The simulator for training the pilot of an aircraft (aircraft), made according to the utility model, (Figs. 1, 2) comprises a base 1 on which the body 2, the rotary platform 3, and the central pillar 4 of the pilot seat support are fixed.

Поворотная платформа 3 предназначена для имитации ощущений при изменении курса летательного аппарата.The rotary platform 3 is designed to simulate sensations when changing the course of the aircraft.

В центре крыши поворотной платформы 3 выполнено отверстие, в котором установлена центральная стойка 4 с возможностью поворота на упорном подшипнике 5.In the center of the roof of the turntable 3, a hole is made in which a central pillar 4 is mounted with the possibility of rotation on the thrust bearing 5.

Основание 1 представляет собой жесткую металлическую конструкцию, оборудованную для создания устойчивости винтовыми регулируемыми опорами.The base 1 is a rigid metal structure equipped to create stability with adjustable screw supports.

Поворотная платформа 3 шарнирно соединена с корпусом 2.The rotary platform 3 is pivotally connected to the housing 2.

Жестко прикрепленный к центральной стойке 4 опоре рычаг шарнирно соединен со штоком гидроцилиндра поворотного механизма 8.Rigidly attached to the Central rack 4 of the support lever is pivotally connected to the rod of the hydraulic cylinder of the rotary mechanism 8.

В верхней части центральной стойки 4 расположен узел шаровой опоры 9 с резиновым пыльником 10 сидения 11 пилота.In the upper part of the central rack 4 there is a ball joint assembly 9 with a rubber boot 10 of the pilot seat 11.

С нижней стороны сидения 11 пилота с помощью шарниров-крестовин прикреплены штоки гидроцилиндров 13, которые соединены с регулятором 20 управления перемещениями наклона в продольной и поперечной плоскостях.On the underside of the pilot seat 11, using the hinges-crosses, hydraulic cylinder 13 rods are attached, which are connected to the regulator 20 to control the tilt movements in the longitudinal and transverse planes.

Гидроцилиндры 13 являются силовыми элементами изменяемой длины, предназначенными для наклона сидения 11 пилота в продольной и поперечной плоскостях (при имитации изменения направления и высоты полета летательного аппарата).Hydraulic cylinders 13 are power elements of variable length, designed to tilt the pilot's seat 11 in the longitudinal and transverse planes (when simulating changes in the direction and height of the aircraft).

К основанию сидения 11 жестко прикреплена наклонная консоль 16 с механизмом регулировки положения управляющих и опорных педалей 17, расположенных соответственно длине ног пилота.The inclined console 16 is rigidly attached to the base of the seat 11 with a mechanism for adjusting the position of the control and support pedals 17, located respectively according to the length of the pilot's legs.

К основанию сидения 11 пилота жестко прикреплен блок 18 штурвала с датчиком углового перемещения в вертикальной плоскости «от себя» или «к себе» относительно среднего положения.To the base of the pilot seat 11, a steering wheel block 18 is fixedly attached with an angular displacement sensor in a vertical plane “away from you” or “to yourself” relative to the middle position.

Педали 17 и штурвал блока 18 являются имитаторами органов управления полетом, которые имеют датчики положения.The pedals 17 and the helm of block 18 are simulators of flight controls that have position sensors.

Для имитации ощущений при крене и тангаже самолета гидроцилиндры 13 приводятся в действие от силовой установки 19, которая является источником гидравлической энергии, через регулятор 20. Приведение в действие силовой установки 19 производится посредством кнопки 21 «пуск», расположенной на блоке 18 штурвала.To simulate the feel of the roll and pitch of the aircraft, the hydraulic cylinders 13 are driven from the power plant 19, which is the source of hydraulic energy, through the regulator 20. The power plant 19 is activated by the start button 21 located on the helm block 18.

Функциональная схема (фиг.3) тренажера включает датчики 17а педалей 17, датчики 18а штурвала блока 18, датчики 13а гидроцилиндров 13, силовую установку 19, имеющую регулятор 20, блок 22 согласования, блок 23 управления, блок 24 шлема виртуальной реальности и датчики 25а пульсотахометра блока 25 анализатора сердечной деятельности пилота.The functional diagram (Fig. 3) of the simulator includes sensors 17a of the pedals 17, sensors 18a of the helm unit 18, sensors 13a of the hydraulic cylinders 13, a power unit 19 having a regulator 20, a matching unit 22, a control unit 23, a virtual reality helmet unit 24, and a heart rate monitor sensors 25a unit 25 of the analyzer of cardiac activity of the pilot.

Блок 22 согласования выполнен в виде блока аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя (АЦП-ЦАП).Block 22 coordination is made in the form of a block of analog-to-digital and digital-to-analog converter (ADC-DAC).

Блок 23 управления выполнен в виде компьютера, который имеет средства моделирования полета летательного аппарата (в частности, программные) с возможностью визуализации окружающей обстановки и имитации звуковых сигналов.The control unit 23 is made in the form of a computer, which has the means of modeling the flight of an aircraft (in particular, software) with the ability to visualize the environment and simulate sound signals.

Блок 24 шлема виртуальной реальности оснащен датчиками положения головы и наушниками.Block 24 of the virtual reality helmet is equipped with head position sensors and headphones.

Датчики 17а педалей, датчики 18а блока штурвала и датчики 13а гидроцилиндров 13 соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами блока 22 согласования, первый выход которого соединен с регулятором 20, а второй выход соединен с первым входом в блок 23 управления, второй вход которого соединен с выходом блока 25 анализатора сердечной деятельности пилота.The pedal sensors 17 a, steering wheel sensors 18 a and hydraulic cylinder sensors 13 a are respectively connected to the first, second and third inputs of the matching unit 22, the first output of which is connected to the controller 20 and the second output is connected to the first input to the control unit 23, the second input of which is connected with the output of block 25 of the analyzer of cardiac activity of the pilot.

Блок 22 согласования сочетает в себе функции усилителя, коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя.The matching unit 22 combines the functions of an amplifier, a switch, an analog-to-digital converter, and a digital-to-analog converter.

В блоке 23 управления с помощью программного обеспечения производится последующая обработка поступивших сигналов от датчиков 13а, 17а, 18а.In the control unit 23, the software subsequently processes the received signals from the sensors 13a, 17a, 18a.

Программное обеспечение блока 23 управления включает математическую модель полета летательного аппарата, которая в реальном масштабе времени моделирует все возможные перемещения летательного аппарата в трехмерном пространстве в соответствии управляющими действиями пилота.The software of the control unit 23 includes a mathematical model of the flight of the aircraft, which in real time simulates all possible movements of the aircraft in three-dimensional space in accordance with the control actions of the pilot.

Блок 24 шлема виртуальной реальности включает монитор, который является навесным элементом, и осуществляет визуализацию виртуальной реальности и генерацию акустических сигналов.Block 24 of the helmet of virtual reality includes a monitor, which is a mounted element, and implements visualization of virtual reality and the generation of acoustic signals.

Программное обеспечение моделирует на мониторе в центральной части общего поля зрения для двух глаз пилота крестообразный прицел со шкалой.The software models on the monitor in the central part of the general field of view for the pilot’s two eyes a cruciform sight with a scale.

Работа на тренажере начинается с кнопки 21 «пуск» электронного и электромеханического оборудования стенда.Work on the simulator begins with button 21 "start" of the electronic and electromechanical equipment of the stand.

По упрощенному алгоритму пилот имитирует разгон летательного аппарата по взлетной полосе и взлет. Одновременное нажатие ногами на педали 17 с одинаковой силой, превышающей 40% от максимального значения, приводит к началу движения и увеличению скорости разгона по взлетной полосе.According to a simplified algorithm, the pilot simulates the acceleration of the aircraft along the runway and takeoff. The simultaneous pressing of the feet on the pedals 17 with the same force, exceeding 40% of the maximum value, leads to the beginning of the movement and an increase in acceleration speed on the runway.

Ускорение разгона пропорционально силе нажатия на педали 17. Перемещение штурвала 18 «к себе» вызывает изменение тангажа со знаком «+» (взлет ЛА, набор высоты), а перемещение штурвала 18 «от себя» приводит к изменению значений тангажа в противоположную сторону - уменьшение высоты полета.Acceleration of acceleration is proportional to the force depressed on the pedals 17. Moving the helm 18 “toward you” causes a change in pitch with a “+” sign (aircraft take off, climb), and moving the helm 18 “away from you” will change the pitch values in the opposite direction - decrease flight altitude.

Для горизонтального полета требуется давить на педали 17 с силой, не менее 60% от максимального значения.For horizontal flight, it is required to press on the pedals 17 with a force of at least 60% of the maximum value.

Одновременное увеличение силы давления на обе педали 17 более 60% от максимального приводит к увеличению скорости полета.The simultaneous increase in pressure on both pedals 17 more than 60% of the maximum leads to an increase in flight speed.

Программное обеспечение позволяет дополнительно реализовывать следующие функции.The software allows you to additionally implement the following functions.

Постоянное удержание усилия на педали 17 менее 60% приводит к замедлению скорости полета и постепенному снижению его высоты.The constant retention of effort on the pedals 17 less than 60% leads to a slowdown in flight speed and a gradual decrease in its height.

При этом работа пилота штурвалом 18 «к себе» обеспечивает сохранение высоты полета лишь в течение первых 10с. Дальнейшее замедление скорости приводит к неуклонному снижению и падению виртуального летательного аппарата.At the same time, the pilot’s work with the helm 18 “to himself” ensures the preservation of the flight altitude only during the first 10 s. A further deceleration of speed leads to a steady decline and fall of the virtual aircraft.

Преобладающее давление на одну из педалей 17 приводит к наклону сидения 11 (моделирование крена и изменения курса полета) в сторону ноги, оказывающей более сильное давление. Например, для поворота направо пилот, не ослабляя усилия левой ногой, должен увеличить давление на правую педаль 17. Величина отклонения от прямого курса тем больше, чем больше разница в силе давления на каждую из педалей 17, но в тоже время, давление не может быть менее установленной величины.The prevailing pressure on one of the pedals 17 leads to a tilt of the seat 11 (roll and flight course changes) towards the leg, which exerts more pressure. For example, to turn right, the pilot, without weakening the effort with his left foot, must increase the pressure on the right pedal 17. The deviation from the straight course is greater, the greater the difference in pressure force on each of the pedals 17, but at the same time, the pressure cannot be less than the established value.

Полеты на тренажере могут происходить в «свободном режиме» - когда пилот сам строит полетное задание, а также в режиме «следования» за «посторонним» виртуальным объектом. В этом случае движение объекта модулируется дополнительной программой, а пилот должен возможно длительное время удерживать объект в перекрестье прицела.Flight simulator flights can take place in “free mode” - when the pilot builds the flight task himself, as well as in the “follow” mode of the “extraneous” virtual object. In this case, the movement of the object is modulated by an additional program, and the pilot should possibly keep the object in the crosshairs of the sight for a long time.

Claims

1. The simulator for the pilot of the aircraft, comprising a base, a chair, a control unit with the ability to simulate environmental conditions, position sensors of the controls and an environmental display device, characterized in that it is equipped with power elements of variable length, each of which is connected to an energy source through the regulator, and the chair is mounted on power elements of variable length with the possibility of tilt relative to the base.

2. The simulator according to claim 1, characterized in that each power element is made in the form of a hydraulic cylinder, and the energy source is made in the form of a unit with a hydraulic motor.

3. The simulator according to claim 1, characterized in that the environmental display device is made in the form of a virtual reality helmet, which has monitors and audio signal reproducing devices.

4. The simulator according to claim 1, characterized in that it has a steering wheel and pedals of the controls, which are configured to change position when a force is applied, the magnitude of which is higher than the specified force.