Simulator de aviație

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 18 noiembrie 2018; verificările necesită 18 modificări .

Un simulator de aviație (zbor)  este un simulator de zbor conceput pentru pregătirea la sol a piloților. Într-un simulator de aviație, dinamica zborului și funcționarea sistemelor de aeronave (AC) sunt simulate prin intermediul unui complex hardware-software cu ajutorul unor modele speciale implementate în software -ul complexului informatic al simulatorului.

Antrenamentul pilot

Pregătirea piloților pe un simulator de aviație este unul dintre cele mai importante elemente în asigurarea funcționării în siguranță a unei aeronave . Vă permite să minimizați impactul negativ al așa-numitului. factorul uman , adică permite reducerea la minimum a posibilității acțiunilor eronate ale echipajului aeronavei. Relevanța antrenamentului pe simulator are o tendință ascendentă constantă datorită faptului că factorul uman continuă să fie principala cauză a accidentelor de aviație . [1] În plus, creșterea rapidă a puterii de calcul a computerului a făcut posibilă aducerea simulatoarelor moderne de aviație la un astfel de nivel de dezvoltare încât pregătirea piloților pe simulatoare a devenit mai eficientă decât antrenamentul pe o aeronavă reală. O astfel de eficiență a simulatoarelor de aviație se datorează capacității lor de a oferi antrenament de mare intensitate. Deci, dacă într-un zbor real, echipajul este forțat să dedice un timp considerabil efectuării operațiunilor de rutină care nu sunt legate de îndeplinirea unor sarcini specifice de antrenament, de exemplu, efectuarea de „zboruri cu boxă” lungi, escalada, zborul în zonă etc. , atunci simulatorul are software special Software-ul vă permite să schimbați instantaneu condițiile de zbor, vremea, locația geografică, opriți executarea unei sarcini pentru analiză și repetare etc. De asemenea, pe simulator, puteți practica acțiuni în situații de urgență fără restricții , dintre care unele sunt fie periculoase pentru exersarea într-un zbor real, fie în general testarea lor în zbor real este interzisă. În plus, pregătirea piloților pe simulatoare de zbor este benefică din punct de vedere economic (în ciuda costului ridicat al simulatoarelor moderne, apropiindu-se de costul aeronavei în sine).

În ciuda faptului că necesitatea pregătirii cu simulator este în general recunoscută, aceasta prezintă un potențial pericol asociat cu posibilitatea de a insufla abilități false din cauza adecvării insuficiente a modelelor VS. Un exemplu de insuflare a unei abilități false pe un simulator care a dus la un accident de avion este prăbușirea navei A300 din New York . După cum a arătat investigația acestei catastrofe, [2] pilotul acestei companii aeriene a demonstrat o muncă energică cu pedalele cârmei de pe simulator, ceea ce a condus în zbor real, când a intrat în zona de turbulență , să balanseze aeronava de-a lungul viciului , urmată de separarea cozii verticale de fuzelaj. În același timp, astfel de acțiuni pe simulator nu au dus la depășirea limitelor de operare a aeronavei.

Pentru a exclude posibilitatea de a insufla abilități false în practica mondială în ultimele decenii, au fost elaborate standarde detaliate speciale care reglementează procesul de creare și calificare a simulatoarelor. Acum simulatoarele certificate conform celui mai înalt nivel al standardelor internaționale (Nivel D conform JAR-FSTD sau Nivel VII conform ICAO 9625) au un grad atât de mare de imitație a unui zbor real încât permit piloților dreptaci să fie eliberați după finalizare. cursul de recalificare pe simulator pentru un nou tip de aeronavă imediat în zbor comercial fără a efectua programul de export pe aeronavă.

Simulatoarele de zbor moderne sunt, de asemenea, utilizate în scopuri de cercetare, de exemplu, pentru a elabora acțiunile echipajului atunci când depășesc limitele operaționale (ieșire la unghiuri mari de atac , ieșire din poziții spațiale dificile etc.). [3]

În aviația militară, simulatoarele de zbor au o valoare deosebită, deoarece permit simularea practic nelimitată a unei situații reale de luptă, care este foarte greu de simulat în timp de pace în timpul exercițiilor.

Se crede că pentru un proces normal de pregătire a piloților este necesar cel puțin un simulator de zbor pentru 20 de aeronave. Cu toate acestea, în prezent există doar aproximativ zece simulatoare moderne în funcțiune în Rusia. [4] Prin urmare, din cauza creșterii puternice a ratei accidentelor în aviația rusă [5] din cauza pregătirii insuficiente a echipajului, Agenția Federală de Transport Aerian a încercat să îmbunătățească situația prin achiziționarea unui număr de simulatoare de aviație. [6]

Clasificare

Simulatoarele de aviație pot fi împărțite în trei grupuri principale:

În practica modernă de formare a piloților de aviație civilă , simulatoarele complexe și procedurale sunt cele mai utilizate pe scară largă.

În aviația militară, așa-numitul. ajutoare tehnice de pregătire (TSA) - simulatoare de zbor complexe, de zbor și specializate (procedurale) pentru echipajele de zbor, care asigură dobândirea de cunoștințe speciale de către echipajele de zbor și formarea (întreținerea) abilităților și abilităților acestora în tehnica de pilotare, navigația aeronavei, utilizarea în luptă de echipamente de aviație simulate (AT), acțiuni în situații speciale, precum și controlul nivelului deprinderilor și abilităților dobândite. TCO include și alte mijloace tehnice care asigură dobândirea de cunoștințe speciale și formarea deprinderilor și abilităților necesare funcționării AT [7] .

Simulatoare procedurale

Dispozitivele de instruire pentru procedurile de zbor sunt concepute pentru ca echipajul să elaboreze procedurile de pregătire și efectuare a unui zbor.

În simulatoarele în acest scop, consolele, instrumentele și comenzile sunt de obicei simulate folosind monitoare tactile. Pentru comoditate, consolele și comenzile individuale pot fi prezentate ca machete de dimensiune completă. De obicei, acestea sunt simulatoare ale stick-urilor de control laterale ale aeronavei , simulatoare ale panoului de control al pilotului automat , simulatoare ale panourilor frontale ale sistemului de navigație al aeronavei . [opt]

Simulatoarele de procedură nu sunt destinate dobândirii abilităților de pilotare. Prin urmare, de obicei nu sunt echipate cu un sistem de imagistică.

Simulatoare complexe

În conformitate cu definiția dată în Regulile federale de aviație „Certificarea mijloacelor tehnice de instruire a personalului de aviație”, sub simulatoarele complexe ( Simulator complet de zbor ) se înțeleg simulatoare de aviație care asigură instruirea echipajelor în întreaga sferă a sarcinilor lor funcționale pentru operarea de zbor a unei aeronave de un anumit tip.

Simulatoarele complexe sunt simulatoare de cel mai înalt nivel. De regulă, au un sistem de mobilitate. Cabina simulatorului integrat este realizată sub forma unei replici complete a unui cockpit real al unui avion. Sistemele avansate de vizualizare sunt instalate pe simulatoare complexe. [9]

Sistem de vizualizare

Sistemele moderne de imagistică sunt de două tipuri - proiecție și colimație. În sistemele de vizualizare de ambele tipuri, imaginea este proiectată folosind proiectoare pe ecrane sferice sau cilindrice. Proiectarea unei imagini pe ecrane situate în imediata vecinătate a cockpitului simulatorului duce la faptul că linia vizuală a obiectelor proiectate la distanță depinde de poziția ochilor piloților. Unghiul acestei erori - paralaxa  - poate fi estimat prin formula

, unde
D  este distanța de la capul pilotului la centrul de reglare a sistemului de vizualizare,
L  este distanța de la centrul de reglare a sistemului de vizualizare la ecran.

Deci, la D = 1 m și L = 3 m pentru cazul prezentat în figură, adică atunci când sistemul de vizualizare este setat pe pilotul din stânga, paralaxa este de 18 grade.

Standardul ICAO 9625 necesită o valoare de paralaxă de cel mult 10 grade pentru fiecare pilot atunci când se setează sistemul de imagistică la punctul de mijloc între piloți. Pentru cazul prezentat în figură la D = 0,5 m, paralaxa relativă la punctul de mijloc este de 9 grade.

Prezența paralaxei este un dezavantaj inerent sistemelor de imagistică de proiecție. În cabina unui simulator cu sistem de vizualizare a proiecției, există un singur punct în care paralaxa este egală cu zero. La proiectarea unui sistem de imagistică, acest punct este luat ca poziție a pilotului. Deoarece într-un echipaj format din doi membri, atât pilotul stâng, cât și cel din dreapta pot pilota, în acest caz, sistemul de vizualizare oferă două puncte de eroare zero cu posibilitatea de a comuta dintr-un loc în altul.

Paralaxa este cauzată de un ecran strâns distanțat, precum și de proprietatea luminii de a se împrăștia atunci când este reflectată de pe o suprafață aspră a ecranului. Dar, dacă lumina care vine de la proiectoare este colimată , adică proiectată în așa fel încât razele de lumină ale obiectului redat să fie paralele între ele, atunci fenomenul de paralaxă va fi eliminat. Funcționarea sistemului de imagistică de colimație se bazează pe acest principiu. Într-un sistem de colimare, lumina de la proiectoare este trecută printr-un sistem optic special - printr- un ecran de proiecție din spate pe o oglindă sferică . Astfel, se creează iluzia obiectelor aflate la distanță mare.

Costul unui sistem de imagistică de colimație depășește 1 milion de dolari, dar numai acesta vă permite să exersați abilitățile vizuale de aterizare pe un simulator. Sistemele de colimare sunt instalate pe simulatoarele complexe FFS și simulatoarele FTD Nivelul 2 (Nivel 2 conform JAR-FSTD) .

Videoproiectoarele sunt un element important al sistemului de vizualizare. Simulatoarele moderne folosesc proiectoare DLP . În simulatoare complexe - proiectoare LCOS mai avansate sau proiectoare DLP cu LED-uri .

Sistem de mobilitate

Sistemul de mobilitate pune în mișcare cabina simulatorului, ceea ce le permite piloților să simtă forțele g normale, longitudinale și laterale și accelerațiile unghiulare create de acesta în toate cele trei axe. [10] Datorită călătoriei limitate a platformei, simularea G este efectuată doar pe scurt, dar aceasta este considerată suficientă, deoarece informația cheie pentru pilot este modificarea G cauzată de control, și nu valoarea G în sine.

La elaborarea legii matematice a mișcării platformei simulatorului, ecuația de mișcare a aeronavei modelată pe simulator este descompusă într-o serie de oscilații armonice  - armonice folosind metodele de analiză armonică . Primele armonice sunt cele mai joase armonice care au cea mai mare contribuție la mișcarea aeronavei. În același timp, o persoană este cea mai puțin sensibilă la aceste oscilații de lungă durată . Deci, dacă creșteți încet supraîncărcarea la valori mici, atunci o persoană aflată într-o poziție așezată poate să nu simtă nici măcar schimbarea acesteia. Armonicele mai înalte contribuie din ce în ce mai puțin la mișcare cu o frecvență crescândă și sunt din ce în ce mai sensibile la oameni. Prin urmare, armonicile inferioare sunt suprimate folosind un filtru trece-înalt .

Pe lângă simularea supraîncărcării pe termen scurt, există și posibilitatea simulării supraîncărcării pe termen lung. Cea mai simplă și cea mai utilizată modalitate de a simula suprasarcina pe termen lung este utilizarea componentei orizontale a gravitației pentru a simula suprasarcina longitudinală și laterală prin înclinarea adecvată a platformei. Pentru a obține acest efect, la formarea legii de mișcare a platformei, ecuația de mișcare a aeronavei este trecută printr -un filtru trece-jos , care suprimă armonicile superioare.

O altă modalitate de a simula supraîncărcarea pe termen lung este instalarea cabinei simulatorului pe centrifugă. Cu toate acestea, simulatoarele centrifuge nu sunt utilizate pe scară largă datorită costului lor ridicat și sunt folosite doar în țările dezvoltate pentru antrenarea piloților de luptă și a astronauților [11] [12] (vezi articolul principal Antrenament High-G ).

Dinamica mișcării platformei simulatorului este prezentată pe grafic. Graficul arată că sistemul de mobilitate simulează o suprasarcină într-o perioadă scurtă de timp (mai puțin de o secundă), în care accelerația accelerației platformei ajunge la accelerația aeronavei simulate. În plus, datorită cursei de lucru limitate a platformei, aceasta este frânată și revine în poziția neutră. În acest caz, frânarea și întoarcerea platformei se efectuează cu o accelerație sub pragul percepției umane.

Sistemele de mobilitate sunt împărțite în funcție de tipul de propulsie în hidraulice, electrice, electro-hidraulice și electro-pneumatice.

În practică, sistemele de mobilitate hidraulică sunt cele mai utilizate , având în vedere faptul că, pentru a deplasa modulul mobil, este necesară dezvoltarea unei forțe mari asupra acționării, care depășește 10 tf . Avantajul sistemelor de mobilitate hidraulică este, de asemenea, auto-ungerea. Cu toate acestea, sistemele de mobilitate hidraulică au un cost de exploatare ridicat, asociat în primul rând cu un consum mare de energie (aproximativ 100 kW ) al stației de pompare hidraulică . De asemenea, stația de pompare hidraulică necesită o cameră separată pentru organizarea eliminării căldurii, izolarea zgomotului și vibrațiilor. În plus, unitățile presurizate necesită o atenție sporită în timpul funcționării.

Sistemele de mobilitate hidraulică sunt înlocuite cu sisteme de mobilitate electrică . [13] Ei consumă de 4-5 ori mai puțină energie electrică și sunt practic silentioase. [paisprezece]

Cu toate acestea, sistemele de mobilitate electrică sunt considerabil inferioare sistemelor hidraulice în ceea ce privește netezimea, în ciuda faptului că sunt certificate cu succes conform standardelor internaționale. Acest lucru se datorează faptului că sistemele de mobilitate electrică nu au putut fi aduse la nivelul sistemelor hidraulice în ceea ce privește capacitatea de a dezvolta putere instantanee. Sistemele hidraulice continuă să aibă un astfel de avantaj datorită prezenței acumulatorilor hidraulici în proiectarea lor . În acest sens, sistemele de mobilitate hidraulică continuă să fie reperul în ceea ce privește calitatea mișcării.

L -3 Communications a intrat pe piață cu o soluție de compromis - un sistem de mobilitate electro -hidraulic [15] bazat pe principiul funcționării mașinilor de direcție autonome (AWP) aeronavelor. [16] Acționările de putere ale sistemului electro-hidraulic sunt, de asemenea, hidraulice, la fel ca și antrenările sistemului de mobilitate hidraulică, dar în sistemul electro-hidraulic, alimentarea cu energie hidraulică a acționărilor este organizată diferit. Daca in sistemul de mobilitate hidraulica alimentarea hidraulica este centralizata de la o statie de pompare situata la distanta de simulator, atunci in sistemul electro-hidraulic fiecare actionare hidraulica are o pompa hidraulica individuala actionata de un motor electric si sunt situate direct la antrenări hidraulice. Aceasta și o serie de alte soluții tehnice au permis L-3 Communications să implementeze „compensarea hidraulică a greutății simulatorului” [15] , care a oferit sistemului electro-hidraulic avantajul unui sistem de mobilitate electrică - consum redus de energie; în același timp, are o funcționare lină, apropiată de funcționarea lină a sistemului de mobilitate hidraulică.

Sistemele de mobilitate electro-hidraulice fabricate de L-3 Communications sunt instalate pe simulatoarele complexe ale aeronavei Sukhoi Superjet-100 . [17]

Pe piata exista si un sistem de mobilitate electropneumatic , care implementeaza principiul descarcarii pneumatice a perechii de vierme . [18] Un sistem de mobilitate electro-pneumatic fabricat de MOOG [19] este instalat pe simulatorul integrat An-148 . [douăzeci]

Simulatoare tactice

Dacă simulatoarele de aeronave civile au atins practic plafonul dezvoltării lor pentru nivelul modern al bazei de elemente, atunci simulatoarele tactice (Full Mission Simulator) continuă să aibă posibilități practic nelimitate pentru îmbunătățirea lor. Simulatoarele tactice sunt concepute pentru practicarea operațiunilor de luptă în grup. Ele sunt unite într-o singură rețea folosind interfața HLA , care vă permite să combinați simulatoare  eterogene - aviație , tanc, artilerie etc.

Certificare

Ministerul Transporturilor reprezentat de Agenția Federală de Transport Aerian și Rostransnadzor are dreptul de a certifica simulatoare de aviație în Rusia . De asemenea, Ministerul Transporturilor recunoaște dreptul de a pregăti documente pentru certificare de către Centrul de Expertiză și Certificare a Simulatoarelor de Aviație . Ministerul Transporturilor poate certifica simulatoare de aviație conform Regulilor Federale de Aviație „Cerințe privind dispozitivele de antrenament pentru simularea zborului utilizate pentru antrenarea și controlul aptitudinilor profesionale ale membrilor echipajului de zbor al aeronavelor civile”, aprobate prin Ordinul nr. 229 al Ministerului Transporturilor din data de 12 iulie 2019. [23] Aceste FAP sunt în mare măsură o repetare a standardelor internaționale ICAO 9625 [24] , a standardului EASA CS-FSTD(A) [25] și a standardului US Federal Aviation Administration 14 CFR Part 60 [26] .

Pe lângă standardele principale, care prezintă cerințe de certificare pentru simulatoare, următoarele documente sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă:

De asemenea, la dezvoltarea simulatoarelor se folosesc standardele organizației ARINC [29] :

Societatea britanică de aviație RAeS are dreptul de a certifica simulatoarele .

Până acum, Rusia nu a produs un simulator certificat conform celui mai înalt nivel al standardului internațional (certificat EASA, FAA). Prima certificare a unui simulator fabricat de o companie autohtonă conform celui mai înalt nivel al standardului internațional poate fi considerată momentul în care clădirea simulatorului autohton intră la nivel mondial. Evenimentul care a avut loc în februarie 2013, când Agenția Europeană pentru Siguranța Aviației a certificat simulatorul aeronavei rusești Sukhoi Superjet în cea mai înaltă categorie „D”, poate fi considerat un progres în această direcție. [30] Această certificare este demnă de remarcat prin faptul că, în timpul construcției simulatorului, partea rusă a dezvoltat un model matematic (cu participarea TsAGI în ceea ce privește modelul matematic aerodinamic) și un software (cu participarea GosNIIAS ) al dinamicii zborului. contur.

Cost

Potrivit rezultatelor unei licitații deschise , desfășurată în 2011, costul unui simulator integrat tipic de proiectare în serie - un simulator al aeronavei A-320 de cel mai înalt nivel conform OACI - s-a ridicat la aproximativ 12 milioane de dolari [31] . ]

Costul unui simulator similar al aeronavei rusești SSJ-100 a fost de aproximativ 17,5 milioane de dolari [32] Acesta este aproape jumătate din costul de catalog al unei aeronave naturale.

Vezi și

Link -uri

Note

  1. ↑ Cauzele accidentelor fatale pe deceniu (procent) . PlaneCrashInfo.com (1 ianuarie 2010). Arhivat din original pe 11 februarie 2013.
  2. ↑ Documentar. „Accident de avion la New York ”  Accident de avion în Queens . din serialul TV National Geographic Seconds to Disaster . Arhivat din original la 30 iunie 2012.
  3. ↑ La TsAGI a avut loc o întâlnire tehnică a consorțiului privind proiectul SUPRA . Comunicat TsAGI (20 septembrie 2011). Consultat la 9 aprilie 2012. Arhivat din original pe 4 martie 2016.
  4. ↑ Byushgens A.G. Piața de fitness din Rusia în drum spre standardele mondiale . Agenția AviaPort (20 ianuarie 2012). Arhivat din original pe 18 iunie 2012.
  5. ↑ 2011 a fost cel mai sigur an din istoria IATA . Portalul aviației de afaceri ATO.ru (19 decembrie 2011). Arhivat din original pe 18 iunie 2012.
  6. ↑ Despre rezultatele licitațiilor organizate de Agenția Federală de Transport Aerian a Ministerului Transporturilor al Federației Ruse pentru furnizarea a șase simulatoare de aviație . Rosaviatsia (18 august 2011). Arhivat din original pe 18 iunie 2012.
  7. ↑ Regulile federale ale aviației pentru inginerie și sprijin aviatic pentru aviația de stat, art. 423
  8. ↑ Prezentarea simulatorului (ing.)  
  9. ↑ Caracteristicile unui simulator integrat modern pot fi găsite în această prezentare a simulatorului  (ing.)
  10. ↑ Alexandrov V.V. și alții.Probleme matematice de simulare dinamică a zborului / Ed. ed. V.A. Sadovnici . - M . : Din-in Mosk. un-ta , 1986.
  11. ↑ Centrifuge. Centrul de pregătire pentru cosmonauți Yu. A. Gagarina Arhivat 26 decembrie 2007.
  12. ↑ Desdemona: Următoarea generație în simularea mișcării   . TNO Apărare, securitate și siguranță. Arhivat din original pe 24 aprilie 2012.
  13. ↑ Dr. Sunil Murthy. Controlul mișcării: Electrizarea senzației de zbor . Machine Design (3 iunie 2009). Arhivat din original pe 24 aprilie 2012.
  14. ↑ Sistemul de mișcare electrică CAE True™ (link nu este disponibil) . Arhivat din original pe 24 mai 2011. 
  15. ↑ 1 2 Thales eM2K: Sistem de mișcare 6-DOF . Arhivat din original pe 24 aprilie 2012.
  16. ↑ Sistem de direcție // Aviație: Enciclopedie / Ed. G. P. Svishcheva. - M. : Marea Enciclopedie Rusă, 1994.
  17. ↑ Simulatorul de zbor SSJ 100 este gata să antreneze piloți ruși . Business Aviation Portal (22 noiembrie 2011). Arhivat din original pe 24 aprilie 2012.
  18. ↑ Sistem de încărcare Motion & Control . Industriile SIM . Arhivat din original pe 24 aprilie 2012.
  19. ↑ Baza electrică pneumatică de mișcare . MOOG . Arhivat din original pe 24 aprilie 2012.
  20. ↑ Asamblarea simulatorului An-148 . S7 Training (22 decembrie 2010). Arhivat din original pe 24 aprilie 2012.
  21. ↑ A. Byushgens În cer fără a părăsi pământul. // Știință și viață. - 2008. - Nr. 12.
  22. ↑ Centrul de Expertiză și Certificare a Simulatoarelor de Aviație . Preluat la 26 iulie 2011. Arhivat din original la 27 decembrie 2011.
  23. ↑ Regulile federale ale aviației „Cerințe pentru dispozitivele de antrenament de simulare a zborului utilizate pentru instruirea și controlul abilităților profesionale ale membrilor echipajului de zbor al aeronavelor civile” . Preluat la 15 iunie 2020. Arhivat din original la 15 iunie 2020.
  24. ↑ Manual de criterii pentru calificarea dispozitivelor de antrenament pentru simularea zborului. - a 4-a ed. - ICAO , 2015. - ISBN 978-92-9249-930-3 .
  25. ↑ CS-FSTD(A) Dispozitive de antrenament pentru simularea zborului cu avionului . Preluat la 15 iunie 2020. Arhivat din original la 15 iunie 2020.
  26. ↑ Reglementările Federale ale Aviaţiei CFR Partea 60 Modificarea 1 . Consultat la 28 aprilie 2010. Arhivat din original pe 21 septembrie 2012.
  27. ↑ Cerințe pentru datele de proiectare și datele de performanță pentru simulatoarele de zbor. IATA ediția a 7-a 2009 (link nu este disponibil) . Consultat la 26 aprilie 2010. Arhivat din original la 19 octombrie 2014. 
  28. ↑ Manual de evaluare a dispozitivului de antrenament pentru simularea zborului cu avionului . - a 4-a ed. - RAeS , 2009. - T. 1. - 693 p.
  29. ↑ Standardele organizației ARINC (link nu este disponibil) . Preluat la 23 mai 2011. Arhivat din original la 19 aprilie 2012. 
  30. ↑ SSJ100 Full Flight Simulator (FFS) din Veneția primește certificarea EASA . Centrul de presă SCAC (25 februarie 2013). Arhivat din original pe 5 aprilie 2013.
  31. ↑ Nr. Comanda 0173100002911000034 . Portalul Achizițiilor Publice (17 mai 2011). Arhivat din original pe 18 iunie 2012.
  32. ↑ Nr. Comanda 0173100002911000063 . Portalul Achizițiilor Publice (25 iulie 2011). Arhivat din original la 30 iunie 2012.
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice