Тренажерно-моделирующий комплекс летного состава и специалистов управления авиацией

Авторы патента:

Полезная модель тренажно-моделирующего комплекса летного состава и специалистов управления авиацией (ТМК ЛС СУА), относится к радиолокационной и радионавигационной технике, к радиолокационным тренажно-моделирующим комплексам (ТМК) и предназначена для обеспечения совместной подготовки летных экипажей (ЛЭ) и специалистов управления авиацией (СУА).

Технический результат в части повышения уровня эргономичности, информативности, предоставляемых ЛЭ навигационных параметров обеспечивается введением в состав ТМК ЛС СУА блока адаптеров, который обеспечивает ввод в различные системы бортового радиоэлектронного оборудования в реальном времени информации о воздушной обстановке с последующим отображением ее на приборах кабины ЛЭ.

Технический результат в части повышения достоверность команд управления моделируемыми ЛА из-за задержек между подачей команды управления от СУА и ее вводом обеспечивается тем, что меняется контур управления самолетами в ТМК ЛС СУА. Вместо одного контура управления с пульта пилота-оператора появляется контур управления за счет подачи моделируемой навигационной информации через вводимые блоки наземной и бортовой аппаратуры передачи данных непосредственно на борт ЛА и непосредственного управления им ЛЭ.

Полученные технические результаты расширяют функциональные возможности ТМК ЛС СУА за счет обеспечения возможности организации тренировок ЛЭ в заданной тактической обстановке с учетом противодействия в условиях реального полета, организации тренировок СУА в различных тактических условиях и с учетом управления реальным полетом, организации совместных тренировок ЛЭ и СУА в условиях управления реальным полетом при обеспечении моделирования сложной тактической обстановки с моделированием противодействия противоборствующей стороны.

Полезная модель относится к радиолокационной и радионавигационной технике, к радиолокационным тренажно-моделирующим комплексам и предназначена для обеспечения совместной подготовки летных экипажей (ЛЭ) и специалистов управления авиацией (СУА). В том числе, выполнения: взлета, скоординированных действий по выполнению полетного задания, посадки на основной или запасной аэродромы. Отработка выполнений полетных заданий, выработка навыков и умений по управлению летательными аппаратами (ЛА) и управлению полетами в условиях выполнения реальных полетов как ЛЭ, так СУА, требуют создания необходимой тактической воздушной обстановки, соответствующей полетному заданию.

Решение задачи по созданию воздушной тактической обстановки в реальных условиях требует организации полетов различных групп ЛА как «своих», так и «чужих», выполнения различных маневров, применения авиационных средств поражения (АСП), организации воздействия средств ПВО.

Известны и широко используются в авиации тренажерные комплексы для специалистов управления авиацией [1], [2] применяемые в ВВС США и других странах НАТО. Из образцов РФ известен и широко применяется тренажно-моделирующий комплекс для подготовки специалистов управления авиацией (лиц группы руководства полетами (ГРП) и расчетов командных пунктов [3]. Представленные в этих работах тренажные комплексы содержат пульты тренирующихся СУА, имитаторы радиолокационных сигналов, имитаторы помех, пульты пилотов-операторов, имитирующие действия моделируемых ЛА, персональные ЭВМ и аппаратуру имитации каналов радио связи «земля-борт». В вычислительном комплексе обеспечивается моделирование тактической воздушной обстановки заданной степени сложности применительно к выбранной структуре воздушного пространства. Информация о тактической обстановке поступает в имитаторы радиолокационных сигналов, которые соединены с пультами тренирующихся СУА. В тренажере [2] обеспечивается организация процесса подготовки ЛЭ при выполнении реального полета на базе объединения реальной радиолокационной информации от бортовой РЛС и имитируемых данных, хранящихся в файле об имитируемой траектории полета цели. Для подготовки ЛЭ также широко применяются авиационные тренажеры для подготовки ЛЭ [4], содержащие кабину тренажера имитируемого самолета с рабочим местом обучаемого (РМО) и рабочее место инструктора (РМИ) с соответствующими каждому рабочему месту блоком имитаторов средств отображения информации и блоком имитаторов органов управления, систему визуализации внешней обстановки, вычислительный комплекс тренажера, систему подвижности. Для совместной подготовки ЛЭ и СУА в наземных условиях используется комплексная обучающая система для авиационных специалистов [5], в которой локальные вычислительные сети связывают вычислительный комплекс с рабочими местами обучаемых и специалистов, а для обслуживания вычислительного комплекса предусмотрено рабочее место оператора.

Функциональные возможности известных тренажно-моделирующих комплексов (ТМК) СУА позволяют производить отработку автономных действий по управлению полетами на основе моделируемой в ЭВМ радиолокационной обстановке, выдаваемой на средства отображения пультов тренирующихся, а по имитируемым каналам связи через пульты пилотов-операторов реализуются решения по управлению полетами имитируемыми ЛА, что выражается в изменении траекторий полета ЛА. Траектории полета ЛА-целей также могут меняться по командам инструктора тренажа.

Функциональные возможности авиационных тренажеров позволяют ЛЭ отрабатывать в автономном режиме технику пилотирования, отрабатывать команды в зоне управления полетами, подаваемыми инструктором тренажера. При этом в вычислительном комплексе тренажера выполняется моделирование траектории движения ЛА, имитация закабинной визуальной обстановки, обеспечивается имитация приборов кабины тренажера и его органов управления, при воздействии на которые тренирующийся управляет виртуальным полетом ЛА.

Функционирование тренажных комплексов, к которым относится предлагаемая полезная модель, поясняется на фигурах 1 и 2.

На фиг.1 представлена структурная схема тренажно-моделирующего комплекса СУА (лиц группы руководства полетами (ГРП) и расчетов КП) [3]. В вычислительном комплексе 3 выполняется моделирование тактической воздушной обстановки в соответствии с замыслом поставленной задачи. Моделирование полетов ЛА, как «своих», так и «чужих» выполняется в соответствии со сценарием моделируемого упражнения по планам полетов. Проигрыш упражнений выполняется в условиях моделируемой структуры воздушного пространства заданного географического района. С выхода вычислительного комплекса 3 радиолокационная и радионавигационная цифровая информация о тактической воздушной обстановке поступает на вход имитаторов радиолокационных, радионавигационных средств 2, в которых имитируются сигналы моделируемых в упражнении радиотехническихсредств управления полетами заданного аэродрома в соответствии с их техническими характеристиками. Имитируемые сигналы радиолокационных, радионавигационных средств обеспечения полетов выдаются на пульты тренирующихся 1, на которых создается полная информационная модель тактической воздушной обстановки для выполнения управления полетами. На основании отображаемой на пультах тренирующихся воздушной тактической обстановки тренирующиеся СУА выдают команды по управления ЛА, которые через блок имитации каналов радио связи 5 передаются в пульты пилотов-операторов 4. Каждый пульт пилота-оператора 4 обеспечивает подыгрыш за выполнение действий ЛЭ по отработке поступающих команд с соответствующего пульта тренирующихся. Один пульт пилота-оператора выполняет имитацию подыгрыша за все экипажи имитируемых ЛА в соответствующей зоне ответственности и ведущие радиообмен на радиоканале этой воздушной зоны управления. С назначенных в упражнении пультов пилотов-операторов 4 выполняется моделирование управление ЛА противоборствующей стороны. Структура, представленная на фиг.1 обеспечивает автономную тренировку СУА, при этом оперативно-обслуживающий персонал пультов пилотов-операторов выполняет функции имитации действий экипажей ЛА, моделируемых в воздушном пространстве.

На фиг.2 представлена структурная схема авиационного тренажера [4], обеспечивающего тренировки ЛЭ самолета. Авиационный тренажер состоит из кабины тренажера самолета 13, рабочего места инструктора 14, блока имитаторов средств отображения кабины тренажера 15 и блока имитаторов отображения рабочего места инструктора 20, блока имитаторов органов управления кабины тренажера 16 и блока имитаторов органов управления рабочего места инструктора 21, системы визуализации 17, системы подвижности 18, и вычислительного комплекса 19 и блока имитации связи 22. Моделирование полета ЛА выполняется в вычислительном комплексе 19, в котором также выполняется моделирование режимов полета, которые задаются с помощью блока имитаторов органов управления кабины тренажера. Блок имитаторов средств отображения кабины тренажера и рабочего места инструктора обеспечивают имитацию функционирования приборов кабины самолета и отображение моделируемой полетной информации на рабочем месте инструктора. Структура, представленная на фиг.2, обеспечивает автономную тренировку ЛЭ, при этом оперативно обслуживающий персонал пульта инструктора выполняет функции контроля и имитации за действия СУА.

Описанные выше тренажно-моделирующие комплексы СУА и авиационный тренажер [1], [2], [3], [4], [5] являются аналогами предлагаемой полезной модели. Наиболее близким (прототипом) по технической сущности из приведенных аналогов по совокупности признаков, наиболее близких к существенным признакам предлагаемой полезной модели, является тренажерно-моделирующий комплекс (ТМК) для подготовки лиц ГРП и расчетов КП [3].

Недостатками данного ТМК являются:

- неадекватность реальному полету условий совместных тренировок СУА и ЛЭ;

- недостаточный уровень эргономичности, информативности, предоставляемых ЛЭ навигационных параметров пультов пилотов операторов из-за ограниченных возможностей пооперационной технологии ввода команд управления;

- недостаточная достоверность команд управления моделируемыми ЛА из-за задержек между подачей команды управления от СУА и вводом ее с пульта пилота-оператора.

Предлагаемый тренажно-моделирующий комплекс летного состава и специалистов управления авиацией (ТМК ЛС СУА) позволит обеспечить устранение данных недостатков.

Технический результат в части обеспечения адекватности совместных тренировок СУА и ЛЭ обеспечивается введением в состав полезной модели линии передачи данных, состоящей из блоков наземной и бортовой аппаратуры передачи данных, и обеспечивающей ввод моделируемой информации о воздушной обстановке в бортовое радиоэлектронное оборудование. Адекватность функционирования СУА за пультами тренирующихся обеспечивается за счет подачи на них радиолокационной информации дополнительно и с радиолокационной станции через смеситель информации. При этом отработка тактических задач выполняется в условиях проведения реального полета на фоне сложной заданной моделируемой воздушной тактической обстановки в условиях моделируемой структуры воздушного пространства выбранного географического района. Это позволяет обеспечить тренировки ЛЭ в условиях полностью адекватных реальному полету, исключается психологический фактор, имеющий место при проведении наземных тренировок. Отработка сложных тактических задач выполняется с учетом полетов и противодействия моделирования противоборствующей стороны. СУА управляют полетами как реального ЛА, так и моделируемыми ЛА. За счет этого могут отрабатываться навыки и умения по управлению полетами в сложных тактических условиях, которые в реальных условиях создать сложно и для их создания требуются большие материальные затраты. Обеспечивается возможность отрабатывать задачи взаимодействия между ЛЭ и СУА в условиях управления полетами в сложной тактической обстановке, которая создается методом моделирования с одновременным выполнением реального полета.

Технический результат в части повышения достоверность команд управления реальными ЛА из-за задержек между подачей команды от СУА и ее вводом обеспечивается тем, что меняется контур управления самолетами в ТМК ЛС СУА. Вместо одного контура управления с пульта пилота-оператора появляется контур управления за счет подачи моделируемой навигационной информации через вводимые блоки наземной и бортовой аппаратуры передачи данных непосредственно на борт ЛА и непосредственного управления им ЛЭ.

Введение дополнительных устройств с соответствующим программным обеспечением позволяет также расширить функциональные возможности ТМК счет обеспечения возможности:

- организации тренировок ЛЭ в заданной тактической обстановке с учетом моделирования противодействия в условиях реального полета;

- организация тренировок СУА в различных тактических условиях и с учетом управления реальным полетом;

- организации совместных тренировок ЛЭ и СУА в условиях управления реальным полетом при обеспечении моделирования сложной тактической обстановки с моделированием противодействия противоборствующей стороны.

Кроме того, реализация предлагаемой полезной модели приведет к значительной экономии материальных ресурсов, затрачиваемых на обеспечение проведения тактических учений, значительно повысит их эффективность за счет адекватности условий организации и проведения учений.

На фиг.3 представлена блок схема предлагаемой полезной модели ТМК ЛС СУА, реализующая указанные возможности. ТМК ЛС СУА включает в свой состав тренажно-моделирующего комплекса лиц ГРП и расчетов КП, состоящий из пультов тренирующихся СУА 1, связанных через имитаторы радиолокационных, радионавигационных средств 2 с вычислительным комплексом 3, который связан с пультами пилотов-операторов 4, и которые через блок имитации радиосвязи 5 связаны с пультами тренирующихся СУА 1, которые через смеситель информации 11 связаны также с радиолокационной станцией 12 и имитаторами радиолокационных и радионавигационных средств 2. Вычислительный комплекс 3 через блоки наземной аппаратуры передачи данных 6 и бортовой аппаратуры передачи данных 7 соединяется с бортовым вычислительным комплексом 8, который через блок адаптеров 9 соединен с бортовым радиоэлектронным оборудованием 10.

Структура и функционирование тренажно-моделирующего комплекса и бортового радиоэлектронного оборудования ЛА при реализации предлагаемой полезной модели ТМК ЛС СУА не затрагиваются, и их работа обеспечивается в штатном режиме.

Предлагаемая полезная модель ТМК ЛС СУА работает следующим образом. Технический результат достигается те, что в состав предлагаемой полезной модели в наземной части и на борту ЛА дополнительно установлены блоки наземной аппаратуры передачи данных 6 и бортовой аппаратуры передачи 7 данных соответственно. Через блоки наземной и бортовой аппаратуры передачи данных организуется передача моделируемой в тренажно-моделирующем комплексе тактической информации на борт ЛА и ввод ее в бортовой вычислительный комплекс 8, где обеспечивается форматирование и синхронизация информации о воздушной обстановке для ее последующей передачи через блок адаптеров 9 в БРЭО 10 самолета. Для комплексирования с БРЭО используются стандартные бортовые интерфейсы ARING. Для отображения на пультах тренирующихся СУА 1 тактической информации о воздушной обстановке и информации о реальном полете ЛА, информация от аэродромной радиолокационной станции 12 выдается на смеситель информации 11, на другой вход которого подается информация, моделируемая в вычислительного комплекса 3 и преобразованная в имитаторах радиолокационных, радионавигационных средств 2. С выхода смесителя информации 11 полная информация о воздушной тактической обстановке выдается на пульты тренирующихся СУА 1, которые могут управлять полетами как математически ЛА, имитируемыми в вычислительном комплексе, так и реальным ЛА, использую штатные средства связи реального ЛА. Обмен информацией между наземными блоками полезной модели организуется посредством использования стандартного протокола обмена данными TCP/IP. Синхронизация работы имитаторов радиолокационных, радионавигационных средств 2 обеспечивается служебными сигналами радиолокационной станции 12. Функционирование ТМК ЛС СУА и его составных частей синхронизируется метками времени спутниковых навигационных приемников, встраиваемых в блоки наземной и бортовой аппаратуры передачи данных.

Таким образом, на описании реализации полезной подели ТМК ЛС СУА показано достижение технических результатов. При этом качество и эффективность тренажа значительно повышается за счет расширения функциональных возможностей и приобретения дополнительного качества, при котором обеспечивается возможность проведения комплексных тренировок СУА и ЛЭ в условиях управляемой воздушной тактической обстановке с учетом фактора реального полета. При этом, исходя из замысла упражнения и полетного задания, производится управление как реальным ЛА, так и моделируемыми ЛА. На борту ЛА и на пультах тренирующихся СУА создается виртуальная тактическая воздушная обстановка заданной сложности в условиях структуры моделируемого воздушного пространства конкретного географического региона.

Источники информации:

1. М. Харрис Авиатренажер-имитатор боевой обстановки. М. «Электроника», 1984, 1, с.9.

2. Милден Марк Р. Тренажер, используемый вместе с приемником РЛС обнаружения целей для обучения в процессе полета. Патент США 5421728 A от 07.03.1994 г.

3. Тренажно-моделирующий комплекс для подготовки лиц ГРП и расчетов КП Е-564. Руководство по эксплуатации РШПИ.461962.004. 2001 г.

4. Пинишин В.Н., Пинишина Л.Н. Авиационный тренажер. Патент 2398286. Россия. Опубл. 27.08.2010 г.

5. Елисеев А.В. Комплексная обучающая система для авиационных специалистов. Патент на изобретение 2267163. Россия. Опубл.27.12.2005 г.

Тренажно-моделирующий комплекс летного состава и специалистов управления авиацией, состоящий из пультов тренирующихся специалистов управления авиацией, входы которых подключены к выходу имитаторов радиолокационных, радионавигационных средств, пультов пилотов-операторов, входы и выходы которых соединены с вычислительным комплексом, выход которого подключен к входу имитаторов радиолокационных, радионавигационных средств, блока имитации каналов связи, входы и выходы которого подключены к пультам тренирующихся специалистов управления авиацией и пультам пилотов-операторов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены блок наземной аппаратуры передачи данных, соединенный с выходом вычислительного комплекса, и блок бортовой аппаратуры передачи данных, соединенный с входами и выходами блока адаптеров, подключенного к бортовому радиоэлектронному оборудованию, введен смеситель информации, входы которого подключены к выходу радиолокационной станции и к выходу имитаторов радиолокационных, радионавигационных средств, а выход - к пультам тренирующихся специалистов управления авиацией.