Комплексный тренажер экипажа учебно-тренировочного самолета
Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована при создании тренажеров экипажей учебно-тренировочных самолетов включая отработку алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, оснащенных, в частности, с тепловыми боевыми головками для поражения наземных и воздушных целей. Комплексный тренажер содержит с кабину пилота, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и комплектом оборудования с системой адаптеров, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяют внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилота самолета, блок имитации закабинной визуальной обстановки, вычислительный комплекс, соединенный с кабиной пилота, с блоком имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета самолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем самолета и снабженный блоком имитации акустических шумов, а также рабочее место инструктора, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом, и снабженное блоком имитации радиосвязи. 1 п.ф., 1 ил.
Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована при создании тренажеров экипажей учебно-тренировочных самолетов, включая отработку алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб для поражения наземных целей.
Известен тренажер, содержащий кабину пилотов, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и комплектом оборудования с системой адаптеров, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяют внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилотов, блок имитации закабинной визуальной обстановки, включающий в себя блок генерации визуальной обстановки и блок отображения закабинной обстановки выполненный в виде системы, включающей проекторы и диорамный экран, установленный перед кабиной пилотов, вычислительный комплекс, предназначенный для моделирования штатных и нештатных режимов полета самолета и снабженный блоком имитации акустических шумов, при этом, вычислительный комплекс содержит программируемый блок моделирования условий полета и режимов работы, программное обеспечение которого выполнено с возможностью моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем, рабочее место инструктора тренажера, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом и снабженное блоком имитации радиосвязи, видеомониторы, установленные на рабочем месте инструктора и соединенные с видеокамерами кабины [RU 2294019, C1, G09B 9/46, 20.02.2007].
Недостатком известного технического решения является относительно узкие функциональные возможности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тренажер [RU 2230371, С2, G09B 9/46, 2004], содержащий:
- кабину пилотов самолета, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и имеющим систему адаптеров комплектом оборудования, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяет внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилотов самолета;
- блок имитации закабинной визуальной обстановки, включающий в себя блок отображения закабинной обстановки и блок генерации визуальной обстановки, причем блок отображения закабинной визуальной обстановки может представлять собой систему, включающую проекторы и диорамный экран, установленный перед кабиной пилотов;
- вычислительный комплекс, позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета самолета и снабженный блоком имитации акустических шумов. При этом вычислительный комплекс содержит программируемый блок моделирования условий полета и режимов работы, программное обеспечение которого выполнено с возможностью моделирования аэродинамики, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем самолета;
- рабочее место инструктора тренажера, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом, и снабженное блоком имитации радиосвязи. На рабочем месте инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины.
Наиболее близкое техническое решение позволяет осуществлять обучение и тренировку летного экипажа, имитировать работу оборудования в штатных и особых ситуациях, моделировать визуальную обстановку в зависимости от метеоусловий, времени суток и времени года, а также осуществлять контроль за работой экипажа.
Однако наиболее близкое техническое решение обладает относительно узкими функциональными возможностями, поскольку в нем отсутствуют средства регулировки усилий пилота, которые необходимо приложить для управления механизмами и рычагом управления самолетом. Это не позволяет обеспечить эффективную подготовку летных экипажей. Э
Кроме того, в наиболее близком техническом решении отсутствуют средства, обеспечивающие создание закабинной обстановки, максимально приближенной к реальной, поскольку для ее создания используется диорамный экран с проекторами, что не позволяет, в частности, обеспечить расширение обзора. Это также не позволяет обеспечить эффективную подготовку летных экипажей.
В качестве еще одного недостатка, характерного для наиболее близкого технического решения, является отсутствие средств отработки применения неуправляемых ракет и бомб с учетом изменений усилий пилотов при воздействии на рычаги управления в условиях использования тренажера для поражения целей, когда, как правило, производится специальный маневр. Это также сужает его функциональные возможности.
В результате отмеченных недостатков наиболее близкое техническое решение не позволяет обеспечить точность моделирования окружающей обстановки и состояния органов управления достаточно близкими к реальным и обладает относительно узкими функциональными возможностями, что снижает эффективность подготовки экипажей на тренажере.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности моделирования и расширение функциональных возможностей, что направлено на повышение эффективности подготовки экипажей на тренажере.
Требуемый технический результат достигается тем, что в тренажер, содержащий кабину пилота, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и комплектом оборудования с системой адаптеров, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяют внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилота самолета, блок имитации закабинной визуальной обстановки, вычислительный комплекс, соединенный с кабиной пилота, с блоком имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета самолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем самолета и снабженный блоком имитации акустических шумов, а также рабочее место инструктора, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом, и снабженное блоком имитации радиосвязи, при этом, на рабочем месте инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилота, в кабину пилота введены средства, обеспечивающие реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, аналогичные средствам самолета, и средства регулировки усилий летчика, которые необходимо приложить для управления механизмами и рычагом управления самолетом, блок имитации закабинной обстановки выполнен в виде оптико-коллимационного устройства с углом обзора 120°×30°, а вычислительный комплекс соединен со средствами, обеспечивающими реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, средствами регулировки усилий летчика и выполнен с возможностью моделирования алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, а также отражения в блоке имитации закабинной обстановки процесса имитации применения неуправляемых авиационных ракет и бомб.
На чертеже представлена функциональная схема комплексного тренажера экипажа учебно-тренировочного самолета.
Комплексный тренажер экипажа учебно-тренировочного самолета содержит кабину 1 пилота, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и комплектом оборудования с системой адаптеров, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяют внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилота самолета.
Кроме того, комплексный тренажер экипажа учебно-тренировочного самолета содержит блок 2 имитации закабинной визуальной обстановки и вычислительный комплекс 3, соединенный с кабиной пилота 1, с блоком 2 имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета самолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем самолета и снабженный блоком имитации акустических шумов.
Комплексный тренажер экипажа учебно-тренировочного самолета содержит также рабочее место 4 инструктора, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом 3, и снабженное блоком имитации радиосвязи, при этом, на рабочем месте 4 инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилота.
В комплексном тренажере экипажа учебно-тренировочного самолета в кабине 1 пилота имеются средства 5, обеспечивающие реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, аналогичные средствам самолета, и средства 6 регулировки усилий летчика, которые необходимо приложить для управления механизмами и рычагом управления самолетом, при этом, блок 2 имитации закабинной обстановки выполнен в виде оптико-коллимационного устройства с углом обзора 120°×30°, а вычислительный комплекс соединен со средствами 5, обеспечивающими реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, средствами 6 регулировки усилий летчика и выполнен с возможностью моделирования алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, а также отражения в блоке имитации закабинной обстановки процесса имитации применения неуправляемых авиационных ракет и бомб.
Тренажер представляет собой кабину 1 пилота, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и комплектом оборудования с системой адаптеров, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяют внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилота самолета.
Кроме того, в тренажере имеется блок 2 имитации закабинной визуальной обстановки и вычислительный комплекс 3, соединенный с кабиной пилота 1, с блоком 2 имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета самолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем самолета и снабженный блоком имитации акустических шумов.
Тренажер содержит также рабочее место 4 инструктора, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом 3, и снабженное блоком имитации радиосвязи, при этом, на рабочем месте 4 инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилота.
В комплексном тренажере экипажа учебно-тренировочного самолета в кабине 1 пилота имеются средства, обеспечивающие реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, аналогичные средствам самолета, и средства регулировки усилий летчика, которые необходимо приложить для управления механизмами и рычагом управления самолетом, блок 2 имитации закабинной обстановки выполнен в виде оптико-коллимационного устройства с углом обзора 120°×30°, а вычислительный комплекс 3 выполнен с возможностью моделирования алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб и отражения в блоке 2 имитации закабинной обстановки процесса имитации применения авиационных ракет и бомб.
Средства 5, обеспечивающие реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, выполнены аналогично средствам самолета и соединен с вычислительным комплексом 3, который формирует для них данные, аналогичные данным, получаемым этими средствами при реальном полете и применении средств поражения.
Все необходимые исходные данные для имитации процесса применения вооружения с использованием вычислительного комплекса 3 берутся из учебных вариантов использования вооружения в реальной обстановке (изображения целей, закабинная обстановка, шумы, процесс поражения целей, состояния органов управления и результаты использования вооружения от состояния органов управления при действии экипажа).
Средства 6 регулировки усилий летчика, которые необходимо приложить к органам управления самолетом, соединены интерфейсом с вычислительным комплексом 2 и могут быть выполнены на компактных приводах, управляемых вычислительным комплексом 2. Каждый привод имеет собственный сервопривод со встроенным усилителем, источником питания и системой обработки сигналов. Сервоприводы подключаются непосредственно к основному источнику питания электросети. Каждый сервопривод имеет два дополнительных устройства ввода/вывода для последующего подсоединения триммеров-переключателей и т.д. Вычислитель системы загрузки включает вычислитель закона управления, который рассчитывает параметры внутреннего контура управления с частотой 5000 Гц в каждом канале, а также модель управления исполнительными органами с частотой не менее 2500 Гц на канал.
Протокол обмена - с частотой обновления данных не менее 50 Гц. Каждый сервопривод получает свой собственный адрес в качестве начального. Передача данных подразделяется на две категории: периодический обмен для высокочастотных характеристик (например, задание установок и характеристики состояния) и непериодический (разовый) для задания параметров (при начальной инициализации).
Внутренние параметры сервопривода допускают регулировку при помощи специального программного обеспечения, работающего в среде Windows на стандартных персональных компьютерах.
Сервопривод включает блок источников питания/усилителей, имеющий модульное строение, с полностью цифровым устройством управления мотором.
Для работы устройства необходим источник постоянного тока 24 В. Такой источник питания является факультативным, т.к. допускается использование бортового источника питания тренажера 24 В (0.8 А на канал).
Электроблок загрузки рычагов управления или электропривод представляет собой стандартный бесщеточный блок постоянного тока и включает в свой состав ячейки загрузки с высокой разрешающей способностью и позиционные датчики. Посредством электрокабеля приводы соединены с блоком управления сервопривода. Электроблоки загрузки рычагов управления состоят исключительно из стандартных компонентов промышленного изготовления.
Электропривод представляет собой компактное устройство, состоящее из электромотора и редуктора, а также датчика усилия, установленного на выходе редуктора. Электропривод предназначен для загрузки первичных органов управления со средними усилиями и требованиями к достоверности создаваемых усилий, а также для загрузки вторичных органов управления, на которые подаются большие усилия. Благодаря компактным размерам, размещение блока не требует большого пространства.
Тренировка на тренажере осуществляется следующим образом.
Пилот занимает свое рабочее место в кабине 1 пилота, а инструктор - на рабочем месте 4 инструктора.
Инструктор с рабочего места 4 инструктора загружает в вычислительный комплекс 3 задание на полет (задает начальные условия, метеоусловия, параметры системы вооружения, целевую обстановку на маршруте и другие необходимые исходные данные). В соответствии с заложенными программами в вычислительном комплексе 3 в реальном масштабе времени начинается моделирование работы самолета.
В блоке 2 воспроизводится закабинная визуальная обстановка для пилота, максимально приближенная к реальной. Включаются акустические системы, воспроизводящие шум работы силовой установки и систем самолета. Включается радиосвязь и инструктор передает пилоту команды, аналогичные тем, какие передаются от наземного командного центра управления полетом.
Пилот осуществляет тренировочный полет в соответствии с заданием, воздействуя на имитаторы органов управления самолета, сигналы с которых через адаптеры поступают в вычислительный комплекс 3 тренажера и используются для моделирования полета.
В соответствии с полетным заданием пилот приводит кабине 1 средства, обеспечивающие реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб. Инструктор на своих видеомониторах наблюдает за ходом тренировочного полета, по переговорному устройству при необходимости дает команды пилоту, с помощью пульта управления изменяет условия полета, например, вводит отказы систем или меняет целевую обстановку, метеоусловия и т.д.
Вся информация о тренировочном полете архивируется в вычислительном комплексе 3 тренажера для последующего анализа и разбора действий летчика.
Предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности тренажера, поскольку помимо обучения и тренировке пилота в обычной обстановке, дополнительно обеспечивается близкие к реальным усилия летчика благодаря введению средств регулировки усилий летчика, которые необходимо приложить для управления механизмами и рычагом управления самолетом. Это позволяет обеспечить эффективную подготовку летных экипажей. Кроме того, в предложенном техническом решении блок 2 имитации закабинной обстановки выполнен в виде оптико-коллимационного устройства с углом обзора 120°×30°, что обеспечивает более реальные условия обзора, а вычислительный комплекс 3 выполнен с возможностью моделирования алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб и отражения в блоке 2 имитации закабинной обстановки процесса имитации применения неуправляемых авиационных ракет и бомб. Все это повышает точность моделирования и расширение функциональных возможностей, что направлено на повышение эффективности подготовки экипажей на тренажере.
Комплексный тренажер экипажа учебно-тренировочного самолета, содержащий кабину пилота, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и комплектом оборудования с системой адаптеров, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяют внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилота самолета, блок имитации закабинной визуальной обстановки, вычислительный комплекс, соединенный с кабиной пилота, с блоком имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета самолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем самолета и снабженный блоком имитации акустических шумов, а также рабочее место инструктора, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом, и снабженное блоком имитации радиосвязи, при этом на рабочем месте инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилота, отличающийся тем, что в кабину пилота введены средства, обеспечивающие реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, аналогичные средствам самолета, и средства регулировки усилий летчика, которые необходимо приложить для управления механизмами и рычагом управления самолетом, блок имитации закабинной обстановки выполнен в виде оптико-коллимационного устройства с углом обзора 120°×30°, а вычислительный комплекс соединен со средствами, обеспечивающими реализацию алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, средствами регулировки усилий летчика и выполнен с возможностью моделирования алгоритмов наведения неуправляемых авиационных ракет и бомб, а также отражения в блоке имитации закабинной обстановки процесса имитации применения неуправляемых авиационных ракет и бомб.
