Комплексный тренажер экипажа многоцелевого транспортного вертолета

Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована при создании тренажеров для обучения курсантов летных учебных заведений, а также специальной подготовке, восстановлении утраченных летных навыков и повышении квалификации летного состава эксплуатационных подразделений гражданской и государственной вертолетной авиации. Тренажер содержит 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, вычислительный комплекс, а также рабочее место инструктора и блок имитации гидросистемы вертолета, вход управления которого соединен с выходом вычислительного комплекса, а выход - соединен с механизмами комплекта оборудования кабины пилотов, при этом, вычислительный комплекс выполнен с возможностью моделирования работы гидросистемы вертолета. 1 п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована при создании тренажеров для обучения курсантов летных учебных заведений, а также специальной подготовке, восстановлении утраченных летных навыков и повышении квалификации летного состава эксплуатационных подразделений гражданской и государственной вертолетной авиации.

Известен тренажер вертолета, содержащий кабину пилотов вертолета, 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 вертолета, 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 вертолета 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 вертолета, 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, грузовая кабина вертолета, в которой оборудовано рабочее место оператора внешней подвески, блок имитации закабинной обстановки для оператора внешней подвески, при этом, в вычислительный комплекс включен программируемый блок моделирования воздействия груза, транспортируемого на внешней подвеске, на вертолет, рабочее место оператора внешней подвески снабжено комплектом оборудования, позволяющим управлять внешней подвеской, а оператор имеет возможность визуально наблюдать груз на фоне подстилающей поверхности и осуществлять посредством переговорного устройства голосовую связь с пилотами вертолета, осуществляющими пилотирование [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 вертолета, оснащенную видеокамерами, акустическими системами и имеющим комплект оборудования с системой адаптеров, внешний вид элементов которого, их взаимное расположение повторяет внешний вид и расположение элементов оборудования комплекта кабины пилотов вертолета;

- 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 вертолета 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 вертолета;

- 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 экипажа вертолета, имитировать работу оборудования вертолета 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, в частности, при имитации движения вертолета по земле и отклонении автомата перекоса назад на угол более 2°12' усилие на ручке управления в продольном отношении не возрастает. Не реализуется и режим «перегонки» в путевом канале автопилота. Это сужает функциональные возможности тренажера и не позволяет обеспечить эффективную подготовку летных экипажей.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Требуемый технический результат достигается тем, что в 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, вычислительный комплекс, соединенный с кабиной пилотов, с блоком имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета вертолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем вертолета 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 с кабиной пилотов, при этом, на рабочем месте инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилотов, введен блок имитации гидросистемы вертолета, вход управления которого соединен с выходом вычислительного комплекса, а выход - соединен с механизмами комплекта оборудования кабины пилотов, а вычислительный комплекс выполнен с возможностью моделирования работы блока имитации гидросистемы вертолета.

На чертеже представлены:

на фиг.1 - функциональная схема комплексного тренажера экипажа многоцелевого транспортного вертолета;

на фиг.2 - зависимость производительности насоса от давления в блоке имитации гидросистемы вертолета;

на фиг.3 - фрагмент логико-математической модели работы блока имитации гидросистемы вертолета.

Комплексный тренажер экипажа многоцелевого транспортного вертолета содержит кабину 1 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 вертолета, блок 2 имитации закабинной визуальной обстановки, вычислительный комплекс 3, соединенный с кабиной 1 пилотов, с блоком 2 имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета вертолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем вертолета и снабженный блоком имитации акустических шумов.

Кроме того, комплексный тренажер экипажа многоцелевого транспортного вертолета содержит рабочее место 4 инструктора, включающее пульт управления и средства контроля, соединенные с вычислительным комплексом 3, и снабженное блоком имитации радиосвязи с кабиной пилотов, при этом, на рабочем месте 4 инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины 1 пилотов.

В комплексном тренажере экипажа многоцелевого транспортного вертолета имеется также блок 5 имитации гидросистемы вертолета, вход управления которого соединен с выходом вычислительного комплекса 3, а выход - соединен с механизмами комплекта оборудования кабины 1 пилотов, при этом, вычислительный комплекс 3 выполнен с возможностью моделирования работы блока имитации гидросистемы вертолета.

Используется комплексный тренажер экипажа многоцелевого транспортного вертолета следующим образом.

Тренажер представляет собой кабину 1 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 вертолета.

Кроме того, в тренажере имеется блок 2 имитации закабинной визуальной обстановки и вычислительный комплекс 3, соединенный с кабиной 1 пилотов, с блоком 2 имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета вертолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем вертолета 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 с кабиной 1 пилотов, при этом, на рабочем месте 4 инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилотов.

Тренировка на тренажере осуществляется следующим образом.

Пилоты занимают свои рабочие места в кабине 1 пилотов, 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, 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 вертолета.

В блоке 2 воспроизводится закабинная визуальная обстановка для пилото, максимально приближенная к реальной. Включаются акустические системы, воспроизводящие шум работы винта и силовых установок вертолета. Включается радиосвязь и инструктор передает пилотам команды, аналогичные тем, какие передаются от наземного командного центра управления полетом.

Пилоты осуществляют 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.

Инструктор на своих видеомониторах наблюдает за ходом тренировочного полета, по переговорному устройству при необходимости дает команды пилотам, с помощью пульта управления изменяет условия полета, например, вводит отказы систем, меняет целевую обстановку, метеоусловия и т.д.

Кроме того, вычислительный комплекс 3 задает параметры управления блоком 5 имитации гидросистемы вертолета, который управляет средствами регулировки усилий пилотов, которые необходимо приложить для управления механизмами и рычагом управления вертолета, в частности, при имитации движения вертолета по земле и отклонении автомата перекоса назад на угол более , когда усилие на ручке управления в продольном отношении возрастает.

Блок имитации гидросистемы вертолета выполнен таким образом, чтобы ее гидравлическая мощность обеспечивала работу систем вертолета при нормальных условиях эксплуатации и на отказных режимах. Блок имитации гидросистемы вертолета представляет собой несколько изолированных, функционально независимых друг от друга стандартных гидросистем.

Основными параметрами блока имитации гидросистемы вертолета являются производительность насосов гидросистемы и расход давления.

Начальное давление в гидросистеме .

Производительность насосов гидросистемы может быть получена с помощью линейной интерполяции:

где F_i - производительность насосов гидросистем; F_nom, F_min - номинальная и минимальная производительность насосов; N_nom, N _min - обороты компрессора, при которых реализуется номинальная и минимальная производительность насосов соответственно; - текущие обороты компрессора.

При создании имитационной модели блок имитации гидросистемы вертолета для ее применения в вычислительном комплексе 3, давление , нагнетаемое насосами гидросистемы, предлагается рассчитывать следующим образом:

при условии

P_si=0;

в случае когда давление в системе ,

в случае, когда ,

где F₀ - минимальная производительность насоса, зависящая от характеристик насоса; Р - текущее давление в гидросистеме; Р_F - давление в гидросистеме при производительности насоса F₀; - номинальное давление в гидросистеме, зависящее от характеристик насоса.

Зависимость производительности насоса от давления в гидросистеме представлена на фиг.2.

Расход давления за счет работы потребителей, шасси и т.д. может быть получен следующим образом:

где _i - угол отклонения i-го потребителя гидросистемы, k_i - коэффициент пропорциональности, получаемый эмпирическим путем, n - общее число потребителей гидросистемы.

Расчет давления в гидросистеме в зависимости от нагнетаемого давления и расхода:

где - коэффициенты расходов, получаемые эмпирическим путем, q_i - значение утечки давления в i-ой гидросистеме.

В данном имитаторе также моделируется скорость приводов в зависимости от давления в гидросистемах. Предлагается следующая форма расчета данных скоростей в виде линейной интерполяции:

где - ограничение скорости привода; Р_nom - номинальное давление в гидросистеме при работе привода, зависящее от характеристик привода и гидросистемы и получаемое эмпирическим путем; Р _min - минимальное давление в гидросистеме при работе привода; n - число гидросистем, участвующих в работе привода.

Фрагмент логико-математической модели гидравлической системы показан на фиг.3.

Таким образом, используемый блок имитации гидросистемы вертолета позволяет моделировать ее функционирование на всех эксплуатационных режимах полета, а также в особых ситуациях, создаваемых отказами рассматриваемой системы, в первую очередь:

- падение давления;

- малый уровень жидкости в системе;

- перегрев жидкости в системе;

- отказ клапана;

- утечка жидкости в системе.

Это расширяет функциональные возможности тренажера, обеспечивает более высокую точность моделирования реального полета вертолета и позволяет обеспечить более эффективную подготовку летных экипажей.

Вся информация о тренировочном полете архивируется в вычислительном комплексе 3 тренажера для последующего анализа и разбора действий экипажа.

Предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности тренажера, поскольку помимо обучения и тренировке пилота в обычной обстановке, дополнительно обеспечивается близкие к реальным усилия пилотов благодаря введению блока имитации гидросистемы вертолета. Это позволяет обеспечить эффективную подготовку летных экипажей.

Комплексный тренажер экипажа многоцелевого транспортного вертолета, 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, вычислительный комплекс, соединенный с кабиной пилотов, с блоком имитации закабинной визуальной обстановки и позволяющий моделировать штатные и нештатные режимы полета вертолета, условий полета и режимов работы, моделирования аэродинамических характеристик, навигационных параметров, работы силовой установки, агрегатов и систем вертолета 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 с кабиной пилотов, при этом на рабочем месте инструктора установлены видеомониторы, соединенные с видеокамерами кабины пилотов, отличающийся тем, что введен блок имитации гидросистемы вертолета, вход управления которого соединен с выходом вычислительного комплекса, а выход соединен с механизмами комплекта оборудования кабины пилотов, а вычислительный комплекс выполнен с возможностью моделирования работы блока имитации гидросистемы вертолета.