Вопрос 1. Бортовой комплекс как объект моделирования

КАФЕДРАЛЬНЫЙ ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Тема № 5Имитация функционирования бортового комплекса летательного аппарата

^{(номер и полное наименование темы)}

Лекция № 8Принципы построения и функциональные возможности имитаторов бортового комплекса.

^{(номер и наименование темы лекции)}

УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

1. Изучение принципов построения и функциональных возможностей имитаторов приборного оборудования и навигационной обстановки.

2. Формирование и развитие у курсантов профессионально важных качеств, необходимых обучающимся как будущим офицерам и военным специалистам.

Время: 2 часа

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

Вводная часть                                                                               5  мин.

Учебные вопросы

1. Бортовой комплекс как объект моделирования                                15 мин.

2. Принципы построения и функциональные возможности имитатора приборного оборудования                                                                                   25 мин.

3. Принципы построения и функциональные возможности имитатора навигационной обстановки                                                                                 40 мин.   

Заключительная часть                                                                                    5 мин.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Красовский А.А., Лопатин В.И., Наумов А.И., Самолаев Ю.Н. Авиационные тренажеры. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1992 г. с. 185 - 196.

2. Альбом схем и рисунков по дисциплинам «Пилотажно-навигационные и комплексные тренажеры. Авиационные тренажеры». Под ред. Невструева В.В. - М.: ВВИА, 1985. с 7 – 10.

Вводная часть

Мы приступаем к изучению темы № 5 «Имитация функционирования бортового комплекса летательного аппарата». Боевые возможности современных ЛА во многом определяются характеристиками их бортовых комплексов и уровнем навыков и умений летного состава по применению бортовых комплексов в штатных и нештатных условиях полета. Поэтому в настоящее время роль имитации бортовых комплексов в авиационных тренажерах неуклонно возрастает. Этим и определяется важность данной темы в рамках дисциплины.

Степень секретности материалов лекции – несекретно.

Вопрос 1. Бортовой комплекс как объект моделирования

Взаимодействие летчика (членов летного экипажа) с различными системами бортового комплекса ЛА характеризуется существенно различной структурой деятельности. Неодинакова и степень влияния результатов функционирования этих систем на безопасность полета. Поэтому для оптимизации конструкции АТр по критерию «стоимость-эффективность» для имитации различных систем бортового комплекса применяются различные виды моделирования и разная глубина описания протекающих в системах бортового комплекса процессов.

Разделим системы бортового комплекса на группы по решаемым задачам и видам моделирования, применяемым для воспроизведения процессов их функционирования в АТр.

1. Приборное оборудование ЛА. В эту группу объединены системы измерения (датчики) воздушно-скоростных параметров, перегрузок, аэродинамических углов, угловых скоростей вращения и т.д., а также приборы и индикаторы пилотажной информации в кабине ЛА. Входная информация для этих устройств в вычислительной системе АТр формируется в основном имитатором динамики полета. Поэтому главной задачей имитации процессов измерения этих параметров является моделирование инструментальных и методических и других погрешностей датчиков и приборов в штатных условиях их функционирования на борту ЛА, а также воспроизведение типовых процессов формирования измерений и показаний в условиях ввода инструктором на РМИ АТр отказов датчиков и приборов (указателей) в кабине ЛА.

Принцип измерения воздушно-скоростных параметров заключается в использовании известных зависимостей атмосферного давления, плотности воздуха и его температуры от высоты и скорости полета ЛА. Поэтому для имитации измерений воздушно-скоростных параметров в АТр целесообразно применять математическое моделирование, в основу которого необходимо положить модель стандартной атмосферы. При имитации остальных из числа перечисленных параметров также целесообразно применить математическое моделирование для воспроизведения погрешностей и нелинейностей датчиков информации.

Задача выдачи решенных значений пилотажных параметров на имитаторы приборов и указателей в кабине АТр заключается в отклонении стрелок имитаторов в заданное положение. Эта задача решается различными способами в зависимости от типа вычислительной системы АТр и конструктивных особенностей имитаторов приборов и указателей. 

2. Системы управления ЛА. К этой группе относится прежде всего система ручного (штурвального) управления, а также системы автоматического и автоматизированного управления, если они установлены на борту ЛА. Для тренажеров самолетов семейства Су-27 необходимо рассматривать имитатор системы дистанционного управления.

К имитации систем управления предъявляются в некотором смысле наиболее жесткие требования по геометрическому подобию, точности воспроизведения усилий на органах управления по режимам полета, точности имитации моторного компонента деятельности летчика и собственно характеристик пилотирования ЛА. Характеристики этих имитаторов непосредственно влияют на свойства АТр как технического средства обучения пилотированию ЛА и решения задач обеспечения безопасности полетов.

Наиболее естественный путь удовлетворения этих требований заключается в преимущественном использовании полунатурного и физического моделирования. В то же время ряд агрегатов систем управления (например, электрогидравлические приводы) целесообразно заменить имитационными или математическими моделями с реализацией их в аналоговых или цифровых вычислителях АТр.

3. Системы навигационного комплекса ЛА. Это наиболее разнородная по физическим принципам функционирования и сложная для имитационного моделирования группа систем бортового комплекса. Специфичность имитации систем навигационного комплекса в АТр заключается прежде всего в том, что тренировка проходит в наземных стационарных условиях и изменения местоположения кабины при этом в реальном мире не происходит. Следовательно, вычислительно-моделирующая среда АТр должна в обязательном решать координаты виртуального местоположения ЛА, которые явились бы результатом его перемещения при условии движения со скоростями и угловой ориентацией, решенной в имитаторе динамики полета. Эта задача должна решаться с максимально достижимой точностью, поэтому здесь целесообразно применить математическое моделирование движения ЦМ ЛА как точки центра координатного трехгранника, перемещающегося относительно модели фигуры Земли в соответствии со скоростями и угловой ориентацией, определенной в ИДП тренажера.

«Точные координаты» местоположения ЛА являются входными параметрами для имитаторов всех бортовых навигационных систем. Для воспроизведения процессов их функционирования могут применяться различные виды моделирования: математическое, имитационное, полунатурное. Если ЛА оборудован пилотажно-навигационным комплексом, то дополнительно возникает задача имитации функционирования вычислителя ПНК, осуществляющего комплексную обработку информации различных навигационных систем. Эта задача в большинстве случаев решается применением полунатурного моделирования, но может здесь применяться и математическое моделирование.

На борту современных ЛА устанавливаются различные радионавигационные системы и устройства, функционирование которых зависит от местоположения и параметров работы наземных, воздушных и космических радиомаяков. С точки зрения функциональной схемы тренажера эти объекты относятся к модели внешнего мира. Для воспроизведения процессов функционирования бортовых радионавигационных систем и устройств необходимо, чтобы в модель внешней среды входила база данных радионавигационных объектов, с которыми возможно взаимодействие бортовых радионавигационных и радиосвязных систем и средств. Наиболее развитыми методическими возможностями обладают соответствующие базы данных цифровых вычислительных систем АТр.

4. Системы общесамолетного (общевертолетного) оборудования. К этой группе систем принято относить гидравлические системы, воздушную систему, тормозную систему, систему выпуска (уборки) взлетно-посадочных средств, систему электроснабжения, системы обеспечения жизнедеятельности и др. Особенностью структуры деятельности членов летных экипажей при взаимодействии с этими системами заключается в том, что организуется периодический контроль показаний приборов контроля их состояния, дискретное управление (переключения) режимами их функционирования. Многие параметры их состояния необходимы летчику (членам экипажа) не в точном количественном виде, а в качественном (в допуске – не в допуске). Это определило преимущественное применение имитационного моделирования для имитации процессов функционирования и формирования показаний имитаторов указателей и индикаторов этих систем. В некоторых случаях для повышения точности имитации параметров, оказывающих существенное влияние на безопасность полета, может применяться математическое моделирование.

Анализ видов моделирования, примененных для воспроизведения процессов функционирования той или иной системы в конкретном АТр, позволяет сделать выводы об особенностях организации технической эксплуатации конкретного имитатора, его методических возможностях и возможности организации исследований с применением рассматриваемого имитатора.