Lentosimulaattori on lentäjien maakoulutukseen suunniteltu lentosimulaattori. Ilmailusimulaattorissa lentodynamiikkaa ja lentokoneiden (AC) järjestelmien toimintaa simuloidaan laitteisto-ohjelmistokompleksin avulla simulaattorin tietokonekompleksin ohjelmistoon toteutettujen erikoismallien avulla .
Lentäjien koulutus lentosimulaattorilla on yksi tärkeimmistä osista ilma-aluksen turvallisen käytön varmistamisessa . Sen avulla voit minimoida ns. inhimillinen tekijä , eli se mahdollistaa lentokoneen miehistön virheellisten toimien mahdollisuuden minimoimisen. Simulaattorikoulutuksen relevanssi on jatkuvasti nousussa johtuen siitä, että inhimillinen tekijä on edelleen suurin lento-onnettomuuksien aiheuttaja . [1] Lisäksi tietokoneiden laskentatehon nopea kasvu on mahdollistanut nykyaikaisten lentosimulaattorien saattamisen sellaiselle kehitystasolle, että simulaattoreiden ohjaamisesta on tullut tehokkaampaa kuin todellisella lentokoneella suoritettavasta harjoittelusta. Lentosimulaattorien tällainen tehokkuus johtuu niiden kyvystä tarjota korkean intensiteetin koulutusta. Joten jos miehistön on todellisella lennolla käytettävä paljon aikaa rutiinitoimintojen suorittamiseen, jotka eivät liity tiettyjen koulutustehtävien suorittamiseen, esimerkiksi pitkien "laatikkolentoja", kiipeilyä, vyöhykkeelle lentämistä jne. , niin simulaattorissa on erityinen ohjelmisto Ohjelmiston avulla voit muuttaa välittömästi lentoolosuhteita, säätä, maantieteellistä sijaintia, pysäyttää tehtävän suorittamisen analysointia ja toistoa varten jne. Simulaattorilla voit myös harjoitella toimia hätätilanteissa ilman rajoituksia , joista osa on joko vaarallisia todellisella lennolla harjoitteluun, tai yleensä niiden testaus todellisella lennolla on kielletty. Lisäksi lentäjien kouluttaminen lentosimulaattoreihin on taloudellisesti hyödyllistä (huolimatta nykyaikaisten simulaattoreiden korkeista kustannuksista, jotka ovat lähellä itse lentokoneen kustannuksia).
Huolimatta siitä, että simulaattorikoulutuksen tarve yleisesti tunnustetaan, siihen liittyy potentiaalinen vaara, joka liittyy mahdollisuuteen juurruttaa vääriä taitoja VS-mallien riittämättömyyden vuoksi . Esimerkki väärän taidon juurruttamisesta simulaattoriin, joka johti lento -onnettomuuteen, on A300-linja -aluksen onnettomuus New Yorkissa . Kuten tämän katastrofin tutkinta osoitti, [2] tämän lentoyhtiön lentäjä osoitti energistä työtä simulaattorin peräsinpolkimilla , mikä johti todellisessa lennossa, kun se tuli turbulenssivyöhykkeelle , heilauttamaan lentokonetta suuntaa pitkin , mitä seurasi pystysuoran hännän erottaminen rungosta. Samanaikaisesti tällaiset toimet simulaattorilla eivät johtaneet lentokoneen ylittämiseen toimintarajoissa.
Jotta voitaisiin sulkea pois mahdollisuus juurruttaa vääriä taitoja maailmankäytäntöihin viime vuosikymmeninä, on laadittu erityisiä yksityiskohtaisia standardeja, jotka säätelevät simulaattoreiden luomis- ja hyväksymisprosessia. Nyt korkeimpien kansainvälisten standardien mukaisesti sertifioidut simulaattorit (taso D JAR-FSTD:n mukaan tai taso VII ICAO 9625:n mukaan) jäljittelevät niin paljon todellista lentoa, että ne mahdollistavat oikeakätisten lentäjien vapauttamisen suorituksen jälkeen. Simulaattorin uudelleenkoulutus uudentyyppistä lentokonetta varten välittömästi kaupalliseen lentoon ilman vientiohjelmaa.
Nykyaikaisia lentosimulaattoreita käytetään myös tutkimustarkoituksiin, esimerkiksi miehistön toimintojen selvittämiseen operatiivisten rajojen ylittämisessä (poistuminen suurista hyökkäyskulmista , poistuminen vaikeista tilapaikoista jne.). [3]
Sotilasilmailussa lentosimulaattorit ovat erityisen arvokkaita, sillä niiden avulla voidaan simuloida käytännössä rajattomasti todellista taistelutilannetta, jota on erittäin vaikea simuloida rauhan aikana harjoitusten aikana .
Uskotaan, että normaaliin lentäjän koulutusprosessiin tarvitaan vähintään yksi lentosimulaattori 20 lentokoneelle. Venäjällä on kuitenkin tällä hetkellä käytössä vain noin kymmenen modernia simulaattoria. [4] Siksi liittovaltion lentoliikennevirasto yritti parantaa tilannetta ostamalla useita ilmailusimulaattoreita , koska Venäjän ilmailun onnettomuuksien määrä kasvoi jyrkästi [5] miehistön riittämättömän koulutuksen vuoksi . [6]
Lentosimulaattorit voidaan jakaa kolmeen pääryhmään:
Siviili- ilmailun lentäjäkoulutuksen nykyaikaisessa käytännössä monimutkaisia ja menettelyllisiä simulaattoreita käytetään laajimmin.
Sotilasilmailussa ns. tekniset koulutusapuvälineet (TSA) - monimutkaiset, lento- ja (proseduurit) ohjaamomiehistön lentosimulaattorit, jotka varmistavat ohjaamomiehistön erikoistiedon hankkimisen ja heidän taitojensa ja kykyjensä muodostumisen (ylläpidon) ohjaamistekniikassa, lentokoneiden navigoinnissa, taistelukäytössä simuloitujen ilmailulaitteiden (AT) hallinta, toiminta erityistilanteissa sekä hankittujen taitojen ja kykyjen tason valvonta. TCO sisältää myös muita teknisiä keinoja, jotka mahdollistavat erikoistiedon hankkimisen sekä AT:n toiminnan edellyttämien taitojen ja kykyjen muodostamisen [7] .
Flight Procedures Training Devices on suunniteltu miehistölle lennon valmistelun ja suorittamisen menettelytapojen laatimiseen.
Tätä tarkoitusta varten olevissa simulaattoreissa konsolit, instrumentit ja säätimet simuloidaan yleensä kosketusnäytöillä. Yksittäiset konsolit ja säätimet voidaan esittää täysikokoisina asetteluina. Yleensä nämä ovat lentokoneen sivuohjaussauvojen simulaattoreita, autopilotin ohjauspaneelin simulaattoreita, lentokoneen navigointijärjestelmän etupaneelien simulaattoreita . [kahdeksan]
Toimenpidesimulaattoreita ei ole tarkoitettu ohjaamistaitojen hankkimiseen. Siksi niitä ei yleensä ole varustettu kuvantamisjärjestelmällä.
Liittovaltion ilmailusäännöissä "Lentohenkilöstön koulutusta koskevien teknisten välineiden sertifiointi" annetun määritelmän mukaisesti monimutkaisten simulaattoreiden ( Full lentosimulaattori ) alla ymmärretään ilmailusimulaattoreita, jotka kouluttavat miehistöä heidän toiminnassaan olevien tehtäviensä mukaisesti. tietyn tyyppisen ilma-aluksen lentotoiminta.
Monimutkaiset simulaattorit ovat korkeimman tason simulaattoreita. Yleensä heillä on liikkumisjärjestelmä. Integroidun simulaattorin ohjaamo on tehty täydelliseksi kopioksi todellisesta lentokoneen ohjaamosta. Monimutkaisiin simulaattoreihin asennetaan kehittyneitä visualisointijärjestelmiä. [9]
Nykyaikaisia kuvantamisjärjestelmiä on kahta tyyppiä - projektio ja kollimaatio. Kummankin tyyppisissä visualisointijärjestelmissä kuva projisoidaan projektoreilla pallomaisille tai sylinterimäisille näytöille. Kuvan projisointi simulaattorin ohjaamon välittömässä läheisyydessä sijaitseville näytöille johtaa siihen, että kaukaisten projisoitujen kohteiden näköetäisyys riippuu ohjaajien silmien asennosta. Tämän virheen kulma - parallaksi - voidaan arvioida kaavalla
, jossa
D on etäisyys lentäjän päästä visualisointijärjestelmän säätökeskukseen,
L on etäisyys visualisointijärjestelmän säätökeskuksesta näyttöön.
Joten D = 1 m ja L = 3 m kuvassa esitetyssä tapauksessa, eli kun visualisointijärjestelmä on asetettu vasemmalle pilotille, parallaksi on 18 astetta.
ICAO-standardi 9625 edellyttää korkeintaan 10 asteen parallaksiarvoa kullekin pilotille, kun kuvantamisjärjestelmä asetetaan pilottien väliseen keskipisteeseen. Kuvan tapauksessa D = 0,5 m, parallaksi suhteessa keskipisteeseen on 9 astetta.
Parallaksin läsnäolo on projektiokuvausjärjestelmille luontainen haitta. Projektiovisualisointijärjestelmällä varustetun simulaattorin ohjaamossa on vain yksi piste, jossa parallaksi on nolla. Kuvausjärjestelmää suunniteltaessa tämä piste otetaan ohjaajan asemaksi. Koska kaksihenkisessä miehistössä voi ohjata sekä vasen että oikea ohjaaja, niin tässä tapauksessa visualisointijärjestelmä tarjoaa kaksi nollavirhepistettä, joilla on mahdollisuus vaihtaa paikasta toiseen.
Parallaksi johtuu lähekkäin olevasta kuvaruudusta sekä valon ominaisuudesta sirota, kun se heijastuu karkealta näytön pinnalta. Mutta jos projektoreista tuleva valo kollimoidaan , eli projisoidaan siten, että renderoidun kohteen valonsäteet ovat yhdensuuntaisia toistensa kanssa, parallaksiilmiö eliminoituu. Kollimaatiokuvausjärjestelmän toiminta perustuu tähän periaatteeseen. Kollimaatiojärjestelmässä projektorien valo johdetaan erityisen optisen järjestelmän läpi - takaprojektionäytön kautta pallomaiseen peiliin . Näin syntyy illuusio kaukana olevista kohteista.
Kollimaatiokuvausjärjestelmän hinta ylittää miljoona dollaria, mutta vain sen avulla voit harjoitella visuaalisia laskeutumistaitoja simulaattorilla. Kollimaatiojärjestelmät asennetaan monimutkaisiin FFS -simulaattoreihin ja FTD Level 2 -simulaattoreihin (taso 2 JAR-FSTD:n mukaan) .
Videoprojektorit ovat tärkeä osa visualisointijärjestelmää. Nykyaikaiset simulaattorit käyttävät DLP-projektoreita . Monimutkaisissa simulaattoreissa - edistyneemmät LCOS-projektorit tai DLP-projektorit LEDillä .
Liikkumisjärjestelmä saa simulaattorin ohjaamon liikkeelle, jolloin lentäjät voivat tuntea sen synnyttämät normaalit, pituus- ja sivuttaissuuntaiset g -voimat ja kulmakiihtyvyydet kaikilla kolmella akselilla. [10] Lavan rajallisen kulkumatkan vuoksi G-simulaatiota suoritetaan vain lyhyesti, mutta sen katsotaan riittävän, koska ohjaajan avaintieto on ohjauksen aiheuttama G-muutos, ei itse G-arvo.
Simulaattorialustan matemaattista liikelakia kehitettäessä simulaattorilla mallinnettu lentokoneen liikeyhtälö hajotetaan harmonisten värähtelyjen sarjaksi - harmonisiksi harmonisten analyysimenetelmien avulla . Ensimmäiset harmoniset ovat alhaisimman taajuuden harmonisia, jotka vaikuttavat eniten lentokoneen liikkeeseen. Samaan aikaan ihminen on vähiten herkkä näille pitkän ajanjakson värähtelyille . Joten jos lisäät ylikuormitusta hitaasti pieniin arvoihin, istuma-asennossa oleva henkilö ei ehkä edes tunne sen muutosta. Korkeammat harmoniset vaikuttavat yhä vähemmän liikkeeseen taajuuden lisääntyessä, ja ne ovat yhä herkempiä ihmisille. Siksi alemmat harmoniset vaimennetaan käyttämällä ylipäästösuodatinta .
Lyhytaikaisen ylikuormitussimuloinnin lisäksi on mahdollista myös pitkän aikavälin ylikuormitussimulaatio. Yksinkertaisin ja yleisimmin käytetty tapa simuloida pitkäaikaista ylikuormitusta on käyttää vaakasuuntaista painovoimakomponenttia simuloimaan pitkittäistä ja sivuttaista ylikuormitusta kallistamalla alustaa asianmukaisesti. Tämän vaikutuksen saavuttamiseksi alustan liikelakia muodostettaessa lentokoneen liikeyhtälö johdetaan alipäästösuodattimen läpi , joka vaimentaa korkeampia harmonisia.
Toinen tapa simuloida pitkäaikaista ylikuormitusta on asentaa simulaattorin hytti sentrifugiin. Sentrifugisimulaattoreita ei kuitenkaan käytetä laajalti niiden korkeiden kustannusten vuoksi, ja niitä käytetään vain kehittyneissä maissa hävittäjälentäjien ja astronautien koulutukseen [11] [12] (katso pääartikkeli High-G-koulutus ).
Simulaattorin alustan liikkeen dynamiikka on esitetty kaaviossa. Kaavio osoittaa, että liikkuvuusjärjestelmä simuloi lyhyessä ajassa (alle sekunnissa) ylikuormitusta, jossa alustan kiihtyvyyden kiihtyvyys saavuttaa simuloidun lentokoneen kiihtyvyyden. Lisäksi lavan rajoitetun työiskun vuoksi se jarrutetaan ja palaa vapaa-asentoon. Tässä tapauksessa jarrutus ja alustan paluu suoritetaan kiihtyvyydellä, joka on alle ihmisen havainnointikynnyksen.
Liikkuvuusjärjestelmät jaetaan voimansiirron tyypin mukaan hydraulisiin, sähköisiin, sähköhydraulisiin ja sähköpneumaattisiin.
Käytännössä hydraulisia liikkuvuusjärjestelmiä käytetään laajimmin ottaen huomioon, että liikkuvan moduulin siirtämiseksi on tarpeen kehittää käyttövoimaan suuri, yli 10 tf voima . Hydraulisten liikkuvuusjärjestelmien etuna on myös itsevoitelu. Hydraulisilla liikkuvuusjärjestelmillä on kuitenkin korkeat käyttökustannukset, jotka liittyvät ensisijaisesti hydraulipumppuaseman suureen energiankulutukseen (noin 100 kW ) . Lisäksi hydraulinen pumppausasema vaatii erillisen huoneen lämmönpoiston, melun ja tärinän eristämisen järjestämiseksi. Lisäksi paineistetut yksiköt vaativat enemmän huomiota käytön aikana.
Hydrauliset liikkumisjärjestelmät korvataan sähköisillä liikkuvuusjärjestelmillä. [13] Ne kuluttavat 4-5 kertaa vähemmän sähköä ja ovat käytännössä hiljaisia. [neljätoista]
Sähköiset liikkuvuusjärjestelmät ovat kuitenkin sileyden suhteen huomattavasti huonompia kuin hydraulijärjestelmät huolimatta siitä, että ne on sertifioitu onnistuneesti kansainvälisten standardien mukaisesti. Tämä johtuu siitä, että sähköisiä liikkuvuusjärjestelmiä ei kyetty nostamaan hydraulijärjestelmien tasolle hetkellisen tehon kehittämiskyvyn suhteen. Hydraulijärjestelmillä on edelleen tällainen etu niiden suunnittelussa olevien hydrauliakkujen vuoksi . Tässä suhteessa hydrauliset liikkuvuusjärjestelmät ovat edelleen liikkeen laadun mittapuu.
L -3 Communications tuli markkinoille kompromissiratkaisulla - sähköhydraulisella liikkuvuusjärjestelmällä [15] , joka perustuu lentokoneen autonomisten ohjauslaitteiden (AWP) toimintaperiaatteeseen. [16] Sähköhydraulisen järjestelmän tehokäytöt ovat myös hydraulisia, samoin kuin hydraulisen liikkuvuusjärjestelmän käyttölaitteet, mutta sähköhydraulisessa järjestelmässä käyttölaitteiden hydraulinen tehonsyöttö on järjestetty eri tavalla. Jos hydraulisessa liikkuvuusjärjestelmässä hydraulinen syöttö on keskitetty yhdeltä etäisyydellä simulaattorista sijaitsevalta pumppausasemalta, niin sähköhydraulisessa järjestelmässä jokaisessa hydraulikäytössä on oma sähkömoottorilla toimiva hydraulipumppu ja ne sijaitsevat suoraan pumppausasemalla. hydrauliset käyttölaitteet. Tämän ja useiden muiden teknisten ratkaisujen ansiosta L-3 Communications pystyi toteuttamaan "simulaattorin hydraulisen painon kompensoinnin" , [15] mikä tarjosi sähköhydrauliselle järjestelmälle sähköisen liikkumisjärjestelmän edun - alhainen virrankulutus; samalla se toimii tasaisesti, lähellä hydraulisen liikkuvuusjärjestelmän sujuvaa toimintaa.
L-3 Communicationsin valmistamat sähköhydrauliset liikkuvuusjärjestelmät on asennettu Sukhoi Superjet-100 -lentokoneen monimutkaisiin simulaattoreihin . [17]
Markkinoilla on myös sähköpneumaattinen liikkuvuusjärjestelmä , joka toteuttaa matoparin pneumaattisen purkamisen periaatteen . [18] An -148 :n integroituun simulaattoriin on asennettu MOOGin valmistama sähköpneumaattinen liikkuvuusjärjestelmä [19] . [kaksikymmentä]
Jos siviililentokoneiden simulaattorit ovat käytännössä saavuttaneet kehityksensä katon elementtikannan nykytasolle, niin taktisilla simulaattoreilla (Full Mission Simulator) on edelleen käytännössä rajattomat mahdollisuudet parantaa niitä. Taktiset simulaattorit on suunniteltu ryhmätaisteluoperaatioiden harjoitteluun. Ne yhdistetään yhdeksi verkkoksi HLA-rajapinnalla , jonka avulla voit yhdistää heterogeenisiä simulaattoreita - ilmailua , tankkia, tykistöä jne.
Liittovaltion lentoliikenneviraston ja Rostransnadzorin edustamalla liikenneministeriöllä on oikeus sertifioida lentosimulaattoreita Venäjällä . Liikenneministeriö tunnustaa myös oikeuden laatia asiakirjoja Lentosimulaattorien osaamis- ja sertifiointikeskuksen sertifiointia varten . Liikenneministeriö voi sertifioida ilmailusimulaattorit liittovaltion ilmailusääntöjen "Siviili-ilma-alusten ohjaamomiehistön jäsenten ammattitaidon kouluttamiseen ja ohjaamiseen käytettävien lentosimulaatiokoulutuslaitteiden vaatimukset" mukaisesti, joka on hyväksytty liikenneministeriön määräyksellä nro 229, päivätty. 12. heinäkuuta 2019. [23] Nämä FAP:t ovat suurelta osin ICAO 9625: n [24] kansainvälisten standardien , EASA :n CS-FSTD(A) [25] -standardin ja US Federal Aviation Administration 14 CFR Part 60 [26] -standardin toistoa .
Simulaattorien sertifiointivaatimukset esittävien päästandardien lisäksi seuraavat asiakirjat ovat laajalti käytössä:
Myös simulaattoreita kehitettäessä käytetään ARINC -organisaation [29] standardeja :
Brittiläisellä ilmailuyhdistyksellä RAeS on oikeus sertifioida simulaattoreita .
Venäjä ei ole toistaiseksi valmistanut kansainvälisen standardin (EASA, FAA-sertifikaatti) korkeimman tason mukaan sertifioitua simulaattoria. Kotimaisen yrityksen valmistaman simulaattorin ensimmäistä kansainvälisen standardin korkeimman tason sertifiointia voidaan pitää hetkenä, jolloin kotimainen simulaattorirakennus astuu maailmantasolle. Helmikuussa 2013 tapahtunutta tapahtumaa, jolloin Euroopan lentoturvallisuusvirasto sertifioi venäläisen Sukhoi Superjetin lentokoneen simulaattorin korkeimpaan D-luokkaan, voidaan pitää edistyksenä tähän suuntaan. [30] Tämä sertifikaatti on huomionarvoinen siinä mielessä, että Venäjä kehitti simulaattorin rakentamisen aikana matemaattisen mallin (jossa TsAGI osallistui aerodynamiikan matemaattiseen malliin) ja ohjelmiston (jossa GosNIIAS osallistui) lentodynamiikasta . ääriviivat.
Vuonna 2011 pidetyn avoimen huutokaupan tulosten mukaan tyypillisen integroidun sarjamallin simulaattorin - ICAO:n mukaan korkeimman tason A-320- lentokoneen simulaattorin - hinta oli noin 12 miljoonaa dollaria. ]
Venäläisen SSJ-100- lentokoneen vastaavan simulaattorin hinta oli noin 17,5 miljoonaa dollaria [32] Tämä on lähes puolet luonnollisen lentokoneen luettelokustannuksista.
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |