A repülési (repülési) szimulátor egy repülésszimulátor, amelyet pilóták földi képzésére terveztek. Egy légiközlekedési szimulátorban a repülési dinamikát és a repülőgép -rendszerek (AC) működését egy hardver-szoftver komplexum segítségével szimulálják a szimulátor számítógép-komplexumának szoftverében megvalósított speciális modellek segítségével.
A pilóták repülésszimulátoron való oktatása az egyik legfontosabb eleme a repülőgép biztonságos üzemeltetésének . Lehetővé teszi a negatív hatás minimalizálását az ún. emberi tényező , azaz lehetővé teszi a repülőgép-személyzet hibás cselekvéseinek lehetőségének minimalizálását. A szimulátoros képzés jelentősége folyamatosan emelkedő tendenciát mutat, mivel továbbra is az emberi tényező a légiközlekedési balesetek fő oka . [1] Ezenkívül a számítógépes számítási teljesítmény gyors növekedése lehetővé tette a modern repülési szimulátorok olyan fejlettségi szintre emelését, hogy a szimulátorokon végzett pilóták képzése hatékonyabbá vált, mint a valódi repülőgépeken végzett képzés. A repülésszimulátorok ilyen hatékonysága annak köszönhető, hogy képesek nagy intenzitású képzést biztosítani. Tehát, ha egy valós repülés során a legénység jelentős időt kénytelen olyan rutin műveletek elvégzésére fordítani, amelyek nem kapcsolódnak konkrét képzési feladatok elvégzéséhez, például hosszú „dobozrepülések”, mászás, zónába repülés stb. , akkor a szimulátor speciális szoftverrel rendelkezik A szoftver lehetővé teszi a repülési viszonyok, az időjárás, a földrajzi helyzet azonnali megváltoztatását, a feladat végrehajtásának leállítását elemzés és ismétlés céljából, stb. A szimulátoron korlátozások nélkül gyakorolhatja a vészhelyzeti műveleteket , amelyek egy része vagy veszélyes a valós repülés során történő gyakorláshoz, vagy általában tilos valós repülésben való tesztelésük. Ezenkívül a pilóták repülésszimulátorokon való képzése gazdasági szempontból is előnyös (annak ellenére, hogy a modern szimulátorok magas költsége megközelíti magának a repülőgépnek a költségeit).
Annak ellenére, hogy a szimulátoros képzés szükségességét általánosan elismerik, ez potenciális veszélyt rejt magában a hamis készségek elsajátításának lehetőségével a VS-modellek elégtelensége miatt . A repülőgép -szerencsétlenséghez vezető szimulátor hamis készségek elsajátításának példája az A300 - as repülőgép New York-i lezuhanása . Amint a katasztrófa vizsgálata kimutatta, [2] ennek a légitársaságnak a pilótája energikus munkát végzett a kormánypedálokkal a szimulátoron, ami a valódi repülés során a turbulenciazónába való belépéskor a gépet a ferdén lengette , majd a függőleges farok elválasztása a törzstől. Ugyanakkor a szimulátoron végzett ilyen műveletek nem vezettek ahhoz, hogy a repülőgép túllépje az üzemeltetési határokat.
Annak érdekében, hogy az elmúlt évtizedek során kizárják a hamis készségek elsajátításának lehetőségét a világgyakorlatban, speciális, részletes szabványokat dolgoztak ki, amelyek szabályozzák a szimulátorok létrehozásának és minősítésének folyamatát. A legmagasabb szintű nemzetközi szabványok szerint tanúsított szimulátorok (D szint a JAR-FSTD szerint vagy VII szint az ICAO 9625 szerint) olyan magas fokú valódi repülést imitálnak, hogy lehetővé teszik a jobbkezes pilóták elengedését a befejezés után. szimulátoros átképzés egy új típusú repülőgépre, azonnal kereskedelmi repülésre anélkül, hogy a repülőgépen exportprogramot hajtanának végre.
A modern repülésszimulátorokat kutatási célokra is használják, például a legénység tevékenységeinek kidolgozására, amikor túllépik az üzemeltetési határokat (kilépés nagy támadási szögben , kilépés nehéz térbeli helyzetekből stb.). [3]
A katonai repülésben a repülésszimulátorok különösen értékesek, mivel gyakorlatilag korlátlanul lehetővé teszik egy valós harci szituáció szimulációját, amit békeidőben a gyakorlatok során nagyon nehéz szimulálni.
Úgy gondolják, hogy egy normál pilótaképzési folyamathoz legalább egy repülésszimulátorra van szükség 20 repülőgéphez. Jelenleg azonban csak körülbelül tíz modern szimulátor működik Oroszországban. [4] Ezért az orosz légi közlekedésben bekövetkezett baleseti ráta [5] , a személyzet elégtelen képzése miatti meredek növekedése miatt a Szövetségi Légiközlekedési Ügynökség számos légiközlekedési szimulátor megvásárlásával kísérletet tett a helyzet javítására. [6]
A repülésszimulátorok három fő csoportra oszthatók:
A polgári repülés pilótaképzésének modern gyakorlatában a komplex és eljárási szimulátorokat használják a legszélesebb körben.
A katonai repülésben az ún. technikai képzési segédeszközök (TSA) - komplex, repülési és speciális (eljárási) repülőszemélyzeti repülésszimulátorok, amelyek biztosítják a repülőszemélyzet speciális ismeretek elsajátítását, valamint készségeik és képességeik kialakítását (karbantartását) a pilótatechnikában, a repülőgép-navigációban, a harchasználatban szimulált légiközlekedési berendezések (AT) , akciók speciális helyzetekben, valamint a megszerzett készségek és képességek szintjének ellenőrzése. A TCO magában foglalja a speciális ismeretek elsajátítását és az AT működéséhez szükséges készségek, képességek kialakítását biztosító egyéb technikai eszközöket is [7] .
Repülési eljárások Az oktatóeszközöket a személyzet számára tervezték, hogy kidolgozzák a repülés előkészítésének és végrehajtásának eljárásait.
Az erre a célra szolgáló szimulátorokban a konzolokat, műszereket és kezelőszerveket általában érintőmonitorok segítségével szimulálják. A kényelem kedvéért az egyes konzolok és vezérlők teljes méretű elrendezésben is megjeleníthetők. Általában ezek a repülőgép oldalsó vezérlőkarjainak szimulátorai, az autopilot vezérlőpult szimulátorai, a repülőgép- navigációs rendszer előlapjainak szimulátorai . [nyolc]
Az eljárásszimulátorok nem a pilótakészségek elsajátítására szolgálnak. Ezért általában nincsenek felszerelve képalkotó rendszerrel.
A „Légiközlekedési személyzet képzésének műszaki eszközeinek tanúsítása” című szövetségi repülési szabályokban megadott meghatározás szerint a komplex szimulátorok ( Teljes repülési szimulátor ) alatt olyan légiközlekedési szimulátorokat kell érteni, amelyek képzést nyújtanak a személyzet számára funkcionális feladataik teljes körében. egy adott típusú repülőgép repülési üzemeltetése.
A komplex szimulátorok a legmagasabb szintű szimulátorok. Általában mobilitási rendszerrel rendelkeznek. Az integrált szimulátor pilótafülkéje egy valódi repülőgép pilótafülkéjének teljes másolata formájában készült. A komplex szimulátorokon fejlett vizualizációs rendszerek vannak telepítve. [9]
A modern képalkotó rendszereknek két típusa van - vetítés és kollimáció. Mindkét típusú vizualizációs rendszerben a képet projektorok segítségével vetítik ki gömb- vagy hengeres vászonra. A kép kivetítése a szimulátor pilótafülke közvetlen közelében elhelyezett képernyőkre azt a tényt eredményezi, hogy a távoli vetített tárgyak látószöge a pilóták szemének helyzetétől függ. Ennek a hibának a szöge - parallaxis - a képlettel becsülhető meg
, ahol
D a pilóta feje és a vizualizációs rendszer beállítási központja közötti távolság
,
L a vizualizációs rendszer beállítási központja és a képernyő távolsága.
Tehát D = 1 m és L = 3 m esetén az ábrán látható esetben, vagyis amikor a vizualizációs rendszert a bal pilótára állítjuk, a parallaxis 18 fok.
Az ICAO 9625 szabvány legfeljebb 10 fokos parallaxisértéket ír elő minden pilótánál, amikor a képalkotó rendszert a pilóták közötti középpontra állítja. Az ábrán D = 0,5 m-nél látható esetnél a felezőponthoz viszonyított parallaxis 9 fok.
A parallaxis jelenléte a projekciós képalkotó rendszerekben rejlő hátrány. A vetületi vizualizációs rendszerrel rendelkező szimulátor pilótafülkéjében csak egy pont van, ahol a parallaxis egyenlő nullával. Képalkotó rendszer tervezésekor ezt a pontot tekintjük a pilóta pozíciójának. Mivel egy kéttagú legénységben a bal- és a jobboldali pilóta is lehet pilóta, ebben az esetben a vizualizációs rendszer két nulla hibapontot ad, az egyik helyről a másikra váltás lehetőségével.
A parallaxist a szorosan elhelyezkedő képernyő okozza, valamint a fénynek az a tulajdonsága, hogy szétszóródik, amikor egy durva képernyőfelületről visszaverődik. De ha a kivetítőkből érkező fényt kollimálják , vagyis úgy vetítik ki, hogy a megjelenített objektum fénysugarai párhuzamosak legyenek egymással, akkor a parallaxis jelensége megszűnik. A kollimációs képalkotó rendszer működése ezen az elven alapul. A kollimációs rendszerben a projektorok fénye egy speciális optikai rendszeren keresztül jut át a hátsó vetítővászonon keresztül egy gömbtükörre . Így a nagy távolságra lévő tárgyak illúziója jön létre.
Egy kollimációs képalkotó rendszer költsége meghaladja az 1 millió dollárt, de csak ez teszi lehetővé a vizuális landolási készségek gyakorlását szimulátoron. A kollimációs rendszereket az FFS komplex szimulátorokra és az FTD 2. szintű szimulátorokra telepítik (2. szint a JAR-FSTD szerint) .
A videoprojektorok a vizualizációs rendszer fontos elemei. A modern szimulátorok DLP-projektorokat használnak . Összetett szimulátorokban – fejlettebb LCOS projektorok vagy LED-es DLP projektorok .
A mobilitási rendszer mozgásba hozza a szimulátor kabinját, ami lehetővé teszi, hogy a pilóták mindhárom tengelyen érezzék az általa keltett normál, hosszanti és oldalirányú g -erőket és szöggyorsulásokat. [10] A platform korlátozott mozgása miatt a G szimulációt csak rövid ideig végezzük, de ezt elégségesnek tekintjük, hiszen a pilóta számára a legfontosabb információ a vezérlés által okozott G változás, nem pedig maga a G érték.
A szimulátorplatform matematikai mozgástörvényének kidolgozásakor a szimulátoron mintázott repülőgép mozgásegyenletét harmonikus oszcillációk - harmonikusok sorozatára bontják a harmonikus elemzés módszereivel. Az első harmonikusok a legalacsonyabb frekvenciájú harmonikusok, amelyek a legnagyobb mértékben járulnak hozzá a repülőgép mozgásához. Ugyanakkor az ember a legkevésbé érzékeny ezekre a hosszú periódusú ingadozásokra . Tehát, ha lassan kis értékekre növeli a túlterhelést, akkor egy ülő helyzetben lévő ember nem is érzi annak változását. A magasabb felharmonikusok egyre kevésbé járulnak hozzá a növekvő frekvenciájú mozgáshoz, és egyre érzékenyebbek az emberre. Ezért az alacsonyabb harmonikusokat felüláteresztő szűrővel elnyomja .
A rövid távú túlterhelés szimuláció mellett lehetőség van hosszú távú túlterhelés szimulációra is. A hosszú távú túlterhelés szimulációjának legegyszerűbb és legszélesebb körben használt módja a gravitáció vízszintes összetevője a hosszanti és oldalirányú túlterhelés szimulálására a platform megfelelő megdöntésével. E hatás elérése érdekében a peron mozgástörvényének kialakításakor a repülőgép mozgásegyenletét egy aluláteresztő szűrőn vezetik át , amely elnyomja a magasabb harmonikusokat.
A hosszú távú túlterhelés szimulálásának másik módja a szimulátor kabinjának a centrifugára történő felszerelése. A centrifuga szimulátorokat azonban magas költségük miatt nem használják széles körben, és csak a fejlett országokban használják vadászpilóták és űrhajósok képzésére [11] [12] (lásd a High-G képzés fő cikket ).
A grafikonon a szimulátor platformjának mozgásának dinamikája látható. A grafikonon látható, hogy a mobilitási rendszer rövid időn belül (kevesebb mint egy másodperc) túlterhelést szimulál, amelyben a platform gyorsulásának gyorsulása eléri a szimulált repülőgép gyorsulását. Továbbá a platform korlátozott munkalöketének köszönhetően lefékeződik, és visszatér semleges helyzetbe. Ebben az esetben a fékezés és a platform visszatérése az emberi érzékelési küszöb alatti gyorsulással történik.
A mobilitási rendszerek a meghajtás típusa szerint hidraulikus, elektromos, elektrohidraulikus és elektro-pneumatikus rendszerekre oszthatók.
A gyakorlatban a hidraulikus mobilitási rendszereket használják legszélesebb körben , tekintettel arra, hogy a mozgatható modul mozgatásához nagy, 10 tf feletti erőt kell kifejteni a hajtásra . A hidraulikus mobilitási rendszerek előnye az önkenés is. A hidraulikus mobilitási rendszereknek azonban magas az üzemeltetési költsége, ami elsősorban a hidraulikus szivattyúállomás magas energiafogyasztásához (körülbelül 100 kW ) kapcsolódik . Ezenkívül a hidraulikus szivattyúállomás külön helyiséget igényel a hőelvezetés, a zaj- és rezgésszigetelés megszervezéséhez. Ezenkívül a nyomás alatt álló egységek fokozott figyelmet igényelnek működés közben.
A hidraulikus mobilitási rendszereket elektromos mobilitási rendszerek váltják fel . [13] 4-5-ször kevesebb áramot fogyasztanak, és gyakorlatilag hangtalanok. [tizennégy]
Az elektromos mobilitási rendszerek azonban észrevehetően alulmúlják a hidraulikus rendszereket a simaság tekintetében, annak ellenére, hogy sikeresen tanúsítottak a nemzetközi szabványok szerint. Ennek az az oka, hogy az elektromos mobilitási rendszereket nem tudták a hidraulikus rendszerek szintjére hozni a pillanatnyi teljesítmény fejlesztési képessége szempontjából. A hidraulikus rendszerek továbbra is ilyen előnnyel rendelkeznek a hidraulikus akkumulátoroknak köszönhetően . Ebben a tekintetben a hidraulikus mobilitási rendszerek továbbra is a mércét jelentik a mozgásminőség tekintetében.
Az L - 3 Communications egy kompromisszumos megoldással lépett a piacra - egy elektrohidraulikus mobilitási rendszerrel [15] , amely a repülőgépek autonóm kormányművei (AWP) működési elvén alapul. [16] Az elektrohidraulikus rendszer erőhajtásai is hidraulikusak, csakúgy, mint a hidraulikus mobilitási rendszer hajtásai, de az elektrohidraulikus rendszerben a hajtások hidraulikus tápellátása eltérően szerveződik. Ha a hidraulikus mobilitási rendszerben a hidraulikus betáplálás egy, a szimulátortól távolabb elhelyezkedő szivattyútelepről van központosítva, akkor az elektrohidraulikus rendszerben minden hidraulikus hajtásnak van egy különálló , elektromos motorral hajtott hidraulikus szivattyúja, és ezek közvetlenül a szivattyútelepen vannak elhelyezve. hidraulikus hajtások. Ez és számos más műszaki megoldás lehetővé tette az L-3 Communications számára, hogy megvalósítsa a "szimulátor hidraulikus súlykompenzációját" [15] , amely az elektrohidraulikus rendszer számára az elektromos mobilitási rendszer előnyét biztosította - alacsony energiafogyasztás; ugyanakkor zökkenőmentesen működik, közel a hidraulikus mobilitási rendszer zökkenőmentes működéséhez.
Az L-3 Communications által gyártott elektrohidraulikus mobilitási rendszereket a Sukhoi Superjet-100 repülőgép komplex szimulátoraira telepítik . [17]
A piacon van egy elektro -pneumatikus mobilitási rendszer is, amely megvalósítja a csigapár pneumatikus kiürítésének elvét . [18] A MOOG [19] által gyártott elektro-pneumatikus mobilitási rendszert az An-148 integrált szimulátorra telepítették . [húsz]
Ha a polgári repülőgép-szimulátorok gyakorlatilag elérték fejlesztésük plafonját az elembázis korszerű szintjére, akkor a taktikai szimulátorok (Full Mission Simulator) továbbfejlesztésére gyakorlatilag korlátlan lehetősége van. A taktikai szimulátorokat csoportos harci műveletek gyakorlására tervezték. Egy hálózatba egyesülnek a HLA interfész segítségével , amely lehetővé teszi a heterogén szimulátorok kombinálását - repülés , harckocsi, tüzérség stb.
A Szövetségi Légiközlekedési Ügynökség és a Rosztransnadzor által képviselt Közlekedési Minisztérium jogosult légiszimulátorokat tanúsítani Oroszországban . A Közlekedési Minisztérium elismeri azt a jogot is , hogy a Repülési Szimulátorok Szakértői és Tanúsító Központja által tanúsítandó dokumentumokat készítsen . A Közlekedési Minisztérium a légiközlekedési minisztérium 229. sz. rendeletével jóváhagyott „A polgári légi járművek hajózószemélyzeti tagjainak szakmai felkészültségének képzésére és ellenőrzésére használt repülésszimulációs oktatóeszközökre vonatkozó követelmények” című szövetségi légiközlekedési szabályok szerint tanúsíthat repülésszimulátorokat. 2019. július 12. [23] Ezek az FAP-ok nagyrészt megismétlik az ICAO 9625 [24] nemzetközi szabványait , az EASA CS-FSTD(A) [25] szabványát és az US Federal Aviation Administration 14 CFR Part 60 [26] szabványát .
A szimulátorok tanúsítási követelményeit előíró fő szabványok mellett a következő dokumentumokat is széles körben használják:
Ezenkívül a szimulátorok fejlesztése során az ARINC szervezet [29] szabványait használják :
A brit RAeS légiközlekedési társaság jogosult szimulátorokat tanúsítani .
Oroszország eddig nem gyártott a nemzetközi szabvány legmagasabb szintű (EASA, FAA tanúsítvány) szerint tanúsított szimulátort. Egy hazai cég által gyártott szimulátor első, a nemzetközi szabvány legmagasabb szintjének megfelelő minősítésének tekinthető az a pillanat, amikor a hazai szimulátorépítés világszínvonalra lép. Ez irányú előrelépésnek tekinthető a 2013 februárjában lezajlott esemény, amikor az Európai Repülésbiztonsági Ügynökség a legmagasabb „D” kategóriába sorolta az orosz Sukhoi Superjet repülőgép szimulátorát . [30] Ez a tanúsítvány figyelemre méltó, hogy a szimulátor építése során az orosz fél kidolgozta a repülési dinamika matematikai modelljét (a TsAGI részvételével az aerodinamikai matematikai modell tekintetében) és szoftvert (a GosNIIAS közreműködésével ). körvonal.
Egy 2011-ben lezajlott nyílt aukció eredménye szerint egy tipikusan integrált sorozatgyártású szimulátor - az ICAO szerint legmagasabb szintű A-320-as repülőgép szimulátor - költsége körülbelül 12 millió dollár volt . ]
Az SSJ-100-as orosz repülőgép hasonló szimulátorának ára körülbelül 17,5 millió dollár volt [32] Ez csaknem fele egy természetes repülőgép katalógusköltségének.
Szótárak és enciklopédiák | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |