Luftfartssimulator

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. november 2018; checks kræver 18 redigeringer .

En flysimulator  er en flysimulator designet til træning af piloter på jorden. I en luftfartssimulator simuleres flyvedynamikken og driften af ​​flysystemer (AC) ved hjælp af et hardware-softwarekompleks ved hjælp af specielle modeller implementeret i softwaren til simulatorens computerkompleks.

Pilottræning

Uddannelsen af ​​piloter på en luftfartssimulator er et af de vigtigste elementer for at sikre sikker drift af et fly . Det giver dig mulighed for at minimere den negative påvirkning af den såkaldte. menneskelig faktor , det vil sige, det tillader at minimere muligheden for fejlagtige handlinger fra flybesætningen. Relevansen af ​​simulatortræning har en støt stigende tendens på grund af det faktum, at den menneskelige faktor fortsat er hovedårsagen til flyulykker . [1] Derudover har den hurtige vækst i computerens computerkraft gjort det muligt at bringe moderne luftfartssimulatorer til et sådant udviklingsniveau, at pilottræning på simulatorer er blevet mere effektiv end træning på et rigtigt fly. En sådan effektivitet af luftfartssimulatorer skyldes deres evne til at give højintensiv træning. Så hvis besætningen i en rigtig flyvning er tvunget til at bruge lang tid på at udføre rutineoperationer, der ikke er relateret til udførelsen af ​​specifikke træningsopgaver, for eksempel at udføre lange "boksflyvninger", klatring, flyve ind i zonen osv. , så har simulatoren speciel software Softwaren giver dig mulighed for øjeblikkeligt at ændre flyveforhold, vejr, geografisk placering, stoppe udførelsen af ​​en opgave til analyse og gentagelse osv. Også på simulatoren kan du øve handlinger i nødsituationer uden begrænsninger , hvoraf nogle enten er farlige for at øve sig i en rigtig flyvning, eller generelt er deres test i rigtig flyvning forbudt. Derudover er det fordelagtigt at træne piloter på flysimulatorer fra et økonomisk synspunkt (på trods af de høje omkostninger ved moderne simulatorer, der nærmer sig prisen på selve flyet).

På trods af at behovet for simulatortræning er almindeligt anerkendt, indebærer det en potentiel fare forbundet med muligheden for at indgyde falske færdigheder på grund af VS-modellernes utilstrækkelige tilstrækkelighed . Et eksempel på at indgyde en falsk færdighed på en simulator, der førte til et flystyrt, er styrtet med A300-linjen i New York . Som undersøgelsen af ​​denne katastrofe viste, [2] demonstrerede piloten fra dette flyselskab energisk arbejde med rorpedalerne på simulatoren, hvilket førte til i virkelig flyvning, når den kom ind i turbulenszonen , til at svinge flyet langs krøjningen , efterfulgt af adskillelse af den lodrette hale fra flykroppen. Samtidig førte sådanne handlinger på simulatoren ikke til, at flyet gik ud over driftsgrænserne.

For at udelukke muligheden for at indgyde falske færdigheder i verdenspraksis i løbet af de sidste par årtier er der udarbejdet særlige detaljerede standarder, der regulerer processen med at skabe og kvalificere simulatorer. Nu har simulatorer, der er certificeret i henhold til det højeste niveau af internationale standarder (niveau D i henhold til JAR-FSTD eller niveau VII i henhold til ICAO 9625) en så høj grad af efterligning af en rigtig flyvning, at de tillader højrehåndede piloter at blive frigivet efter at have gennemført forløbet af simulator-omskoling til en ny type fly umiddelbart til kommerciel flyvning uden at udføre eksportprogrammet på flyet.

Moderne flysimulatorer bruges også til forskningsformål, for eksempel til at udarbejde besætningens handlinger, når de går ud over operationelle grænser (udgang ved høje angrebsvinkler , udgang fra vanskelige rumlige positioner osv.). [3]

I militær luftfart er flysimulatorer af særlig værdi, da de tillader praktisk talt ubegrænset simulering af en rigtig kampsituation, som er meget svær at simulere i fredstid under øvelser.

Det menes, at for en normal pilottræningsproces kræves mindst én flyvesimulator til 20 fly. Men der er i øjeblikket kun omkring ti moderne simulatorer i drift i Rusland. [4] Derfor gjorde Federal Air Transport Agency , på grund af en kraftig stigning i ulykkesfrekvensen i russisk luftfart [5] på grund af utilstrækkelig uddannelse af besætningen, et forsøg på at forbedre situationen ved at købe en række luftfartssimulatorer. [6]

Klassifikation

Luftfartssimulatorer kan opdeles i tre hovedgrupper:

I den moderne praksis med civil luftfartspilotuddannelse er komplekse og proceduremæssige simulatorer mest udbredt.

Inden for militær luftfart, den såkaldte. tekniske træningshjælpemidler (TSA) - komplekse, flyve- og specialiserede (proceduremæssige) flyvebesætningsflysimulatorer, som sikrer tilegnelse af speciel viden af ​​flyvebesætninger og dannelse (vedligeholdelse) af deres færdigheder og evner inden for pilotteknik, flynavigation, kampbrug af simuleret luftfartsudstyr (AT), handlinger i særlige situationer, samt kontrol af niveauet af erhvervede færdigheder og evner. TCO omfatter også andre tekniske midler, der giver erhvervelse af særlig viden og dannelse af færdigheder og evner, der er nødvendige for driften af ​​AT [7] .

Proceduresimulatorer

Flyveprocedurer Træningsanordninger er designet til, at besætningen kan udarbejde procedurerne for at forberede og udføre en flyvning.

I simulatorer til dette formål simuleres konsoller, instrumenter og kontroller normalt ved hjælp af berøringsskærme. For nemheds skyld kan individuelle konsoller og kontroller præsenteres som layouts i fuld størrelse. Normalt er disse simulatorer af flyets sidekontrolstave , simulatorer af autopilotens kontrolpanel , simulatorer af frontpanelerne på flynavigationssystemet . [otte]

Proceduresimulatorer er ikke beregnet til erhvervelse af pilotfærdigheder. Derfor er de normalt ikke udstyret med et billedbehandlingssystem.

Komplekse simulatorer

I overensstemmelse med definitionen givet i Federal Aviation Rules "Certificering af tekniske midler til træning af luftfartspersonel" forstås under de komplekse simulatorer ( Fuld flysimulator ) luftfartssimulatorer, der giver træning til besætninger i det fulde omfang af deres funktionelle opgaver for flyvedrift af et luftfartøj af en bestemt type.

Komplekse simulatorer er simulatorer af højeste niveau. Som regel har de et mobilitetssystem. Cockpittet på den integrerede simulator er lavet i form af en komplet kopi af et rigtigt flycockpit. Avancerede visualiseringssystemer er installeret på komplekse simulatorer. [9]

Visualiseringssystem

Moderne billeddannelsessystemer er af to typer - projektion og kollimation. I visualiseringssystemer af begge typer projiceres billedet ved hjælp af projektorer på sfæriske eller cylindriske skærme. Projicering af et billede på skærme placeret i umiddelbar nærhed af simulatorcockpittet fører til, at synslinjen for fjerne projicerede objekter afhænger af piloternes øjne. Vinklen på denne fejl - parallakse  - kan estimeres med formlen

, hvor
D  er afstanden fra pilotens hoved til visualiseringssystemets justeringscenter,
L  er afstanden fra visualiseringssystemets justeringscenter til skærmen.

Så ved D = 1 m og L = 3 m for tilfældet vist på figuren, det vil sige, når visualiseringssystemet er indstillet til venstre pilot, er parallaksen 18 grader.

ICAO Standard 9625 kræver en parallakseværdi på ikke mere end 10 grader for hver pilot, når billeddannelsessystemet indstilles til midtpunktet mellem piloter. For tilfældet vist på figuren ved D = 0,5 m er parallaksen i forhold til midtpunktet 9 grader.

Tilstedeværelsen af ​​parallakse er en ulempe, der er forbundet med projektionsbilleddannelsessystemer. I cockpittet på en simulator med et projektionsvisualiseringssystem er der kun ét punkt, hvor parallaksen er lig nul. Når man designer et billeddannelsessystem, tages dette punkt som pilotens position. Da i en to-mands besætning kan både venstre og højre pilot være pilot, i dette tilfælde giver visualiseringssystemet to nul-fejlpunkter med mulighed for at skifte fra et sted til et andet.

Parallaxe er forårsaget af en tæt placeret skærm, såvel som lysets egenskab til at spredes, når det reflekteres fra en ru skærmoverflade. Men hvis lyset, der kommer fra projektorerne, er kollimeret , det vil sige projiceret på en sådan måde, at lysstrålerne fra det gengivne objekt er parallelle med hinanden, så vil fænomenet parallakse blive elimineret. Betjeningen af ​​kollimationsbilleddannelsessystemet er baseret på dette princip. I et kollimationssystem føres lys fra projektorer gennem et specielt optisk system - gennem en bagprojektionsskærm til et sfærisk spejl . Således skabes illusionen om objekter, der er fjerntliggende på stor afstand.

Omkostningerne ved et kollimationsbilleddannelsessystem overstiger $1 million, men kun det giver dig mulighed for at øve visuelle landingsfærdigheder på en simulator. Kollimationssystemer er installeret på FFS komplekse simulatorer og FTD niveau 2 simulatorer (niveau 2 ifølge JAR-FSTD) .

Videoprojektorer er et vigtigt element i visualiseringssystemet. Moderne simulatorer bruger DLP-projektorer . I komplekse simulatorer - mere avancerede LCOS-projektorer eller DLP-projektorer med LED'er .

Mobilitetssystem

Mobilitetssystemet sætter simulatorkabinen i gang, hvilket gør det muligt for piloter at mærke de normale, langsgående og laterale g -kræfter og vinkelaccelerationer skabt af det i alle tre akser. [10] På grund af platformens begrænsede vandring udføres G-simuleringen kun kortvarigt, men dette anses for tilstrækkeligt, da nøgleinformationen for piloten er G-ændringen forårsaget af styringen, og ikke selve G-værdien.

Når simulatorplatformens matematiske bevægelseslov udvikles, opdeles bevægelsesligningen for flyet, der er modelleret på simulatoren, i en række harmoniske svingninger  - harmoniske ved hjælp af metoderne til harmonisk analyse . De første harmoniske er de laveste frekvensovertoner, der yder det største bidrag til flyets bevægelse. Samtidig er en person den mindst følsomme over for disse langvarige svingninger . Så hvis du langsomt øger overbelastningen til små værdier, kan en person i siddende stilling måske ikke engang mærke dens forandring. Højere harmoniske bidrager mindre og mindre til bevægelse med stigende frekvens, og de er mere og mere følsomme over for mennesker. Derfor undertrykkes lavere harmoniske ved hjælp af et højpasfilter .

Udover kortsigtet overbelastningssimulering er der også mulighed for langsigtet overbelastningssimulering. Den enkleste og mest udbredte måde at simulere langvarig overbelastning på er at bruge den vandrette tyngdekraftskomponent til at simulere langsgående og lateral overbelastning ved at vippe platformen korrekt. For at opnå denne effekt, når platformens bevægelseslov dannes, føres flyets bevægelsesligning gennem et lavpasfilter , som undertrykker højere harmoniske.

En anden måde at simulere langvarig overbelastning på er at installere simulatorkabinen på centrifugen. Centrifugesimulatorer er dog ikke udbredt på grund af deres høje omkostninger og bruges kun i udviklede lande til træning af jagerpiloter og astronauter [11] [12] (se hovedartiklen High-G training ).

Dynamikken i bevægelsen af ​​simulatorens platform er vist på grafen. Grafen viser, at mobilitetssystemet simulerer en overbelastning på kort tid (mindre end et sekund), hvor accelerationen af ​​platformens acceleration når accelerationen af ​​det simulerede fly. På grund af platformens begrænsede arbejdsslag bremses den og vender tilbage til neutral position. I dette tilfælde udføres bremsning og returnering af platformen med en acceleration under tærsklen for menneskelig opfattelse.

Mobilitetssystemer er opdelt efter typen af ​​kraftdrev i hydraulisk, elektrisk, elektro-hydraulisk og elektro-pneumatisk.

I praksis er hydrauliske mobilitetssystemer mest udbredt i betragtning af, at det for at flytte det bevægelige modul er nødvendigt at udvikle en stor kraft på drevet, der overstiger 10 tf . Fordelen ved hydrauliske mobilitetssystemer er også selvsmøring. Hydrauliske mobilitetssystemer har dog høje driftsomkostninger, primært forbundet med et højt energiforbrug (ca. 100 kW ) for den hydrauliske pumpestation . Den hydrauliske pumpestation kræver også et separat rum til organisering af varmefjernelse, støj- og vibrationsisolering. Derudover kræver tryksatte enheder øget opmærksomhed under drift.

Hydrauliske mobilitetssystemer erstattes af elektriske mobilitetssystemer. [13] De bruger 4-5 gange mindre strøm og er praktisk talt lydløse. [fjorten]

Elektriske mobilitetssystemer er dog mærkbart ringere end hydrauliske systemer med hensyn til glathed, på trods af at de med succes er certificeret i henhold til internationale standarder. Dette skyldes det faktum, at elektriske mobilitetssystemer ikke kunne bringes til niveauet for hydrauliske systemer med hensyn til evnen til at udvikle øjeblikkelig kraft. Hydrauliske systemer har fortsat en sådan fordel på grund af tilstedeværelsen af ​​hydrauliske akkumulatorer i deres design . I denne henseende er hydrauliske mobilitetssystemer fortsat benchmark med hensyn til bevægelseskvalitet.

L - 3 Communications kom ind på markedet med en kompromisløsning - et elektrohydraulisk mobilitetssystem [15] baseret på princippet om drift af flyautonome styremaskiner (AWP'er). [16] Det elektrohydrauliske systems kraftdrev er også hydrauliske, ligesom det hydrauliske mobilitetssystems drivkræfter er det, men i det elektrohydrauliske system er den hydrauliske strømforsyning af drivenheder organiseret anderledes. Hvis den hydrauliske forsyning i det hydrauliske mobilitetssystem er centraliseret fra én pumpestation placeret i en afstand fra simulatoren, så har hvert hydraulisk drev i det elektrohydrauliske system en individuel hydraulisk pumpe drevet af en elektrisk motor, og de er placeret direkte ved hydrauliske drev. Denne og en række andre tekniske løsninger gjorde det muligt for L-3 Communications at implementere "hydraulisk vægtkompensation af simulatoren" , [15] som gav det elektrohydrauliske system fordelen af ​​et elektrisk mobilitetssystem - lavt strømforbrug; samtidig har den en jævn kørsel, tæt på den jævne kørsel af det hydrauliske mobilitetssystem.

Elektrohydrauliske mobilitetssystemer fremstillet af L-3 Communications er installeret på de komplekse simulatorer af Sukhoi Superjet-100- flyet . [17]

Der er også et elektro -pneumatisk mobilitetssystem på markedet , som implementerer princippet om pneumatisk aflæsning af ormeparret . [18] Et elektro-pneumatisk mobilitetssystem fremstillet af MOOG [19] er installeret på den integrerede An-148 simulator . [tyve]

Taktiske simulatorer

Hvis civile flysimulatorer praktisk talt har nået loftet for deres udvikling til det moderne niveau af elementbasen, så har taktiske simulatorer (Full Mission Simulator) fortsat praktisk talt ubegrænsede muligheder for deres forbedring. Taktiske simulatorer er designet til at øve gruppekampsoperationer. De er forenet i et enkelt netværk ved hjælp af HLA-grænsefladen , som giver dig mulighed for at kombinere heterogene simulatorer -  luftfart , tank, artilleri osv.

Certificering

Transportministeriet repræsenteret af Federal Air Transport Agency og Rostransnadzor har ret til at certificere luftfartssimulatorer i Rusland . Transportministeriet anerkender også retten til at udarbejde dokumenter til certificering af Center for Ekspertise og Certificering af Luftfartssimulatorer . Transportministeriet kan certificere luftfartssimulatorer i henhold til Federal Aviation Rules "Requirements for flight simulation training devices used to train and control the professional skills of flight crew members of civil aircraft", godkendt ved bekendtgørelse nr. 229 fra Transportministeriet dateret. 12. juli 2019. [23] Disse FAP'er er stort set en gentagelse af ICAO 9625 [24] internationale standarder , EASA 's CS-FSTD(A) [25] standard og US Federal Aviation Administration 14 CFR Part 60 [26] standard .

Ud over de vigtigste standarder, som præsenterer certificeringskrav til simulatorer, er følgende dokumenter også meget brugt:

Når man udvikler simulatorer, bruges standarderne fra ARINC- organisationen [29] :

Det britiske luftfartsselskab RAeS har ret til at certificere simulatorer .

Indtil videre har Rusland ikke produceret en simulator, der er certificeret i henhold til det højeste niveau af den internationale standard (EASA, FAA-certifikat). Den første certificering af en simulator fremstillet af en indenlandsk virksomhed i henhold til det højeste niveau af den internationale standard kan betragtes som det øjeblik, hvor indenlandsk simulatorbygning kommer ind på verdensplan. Begivenheden, der fandt sted i februar 2013, da Det Europæiske Luftfartssikkerhedsagentur certificerede simulatoren af ​​det russiske fly Sukhoi Superjet i den højeste kategori "D", kan betragtes som et fremskridt i denne retning. [30] Denne certificering er bemærkelsesværdig, idet den russiske side under konstruktionen af ​​simulatoren udviklede en matematisk model (med deltagelse af TsAGI med hensyn til den matematiske aerodynamiske model) og software (med deltagelse af GosNIIAS ) af flyvedynamikken kontur.

Pris

Ifølge resultaterne af en åben auktion , afholdt i 2011, udgjorde prisen på en typisk integreret simulator af seriel design - en simulator af A-320- flyene på højeste niveau ifølge ICAO - omkring 12 millioner dollars. [31 ]

Prisen på en lignende simulator af det russiske fly SSJ-100 var omkring 17,5 millioner dollars. [32] Dette er næsten halvdelen af ​​katalogprisen for et naturligt fly.

Se også

Links

Noter

  1. ↑ Årsager til dødelige ulykker efter årti (procentdel) . PlaneCrashInfo.com (1. januar 2010). Arkiveret fra originalen den 11. februar 2013.
  2. ↑ Dokumentar. "Flystyrt i New York "  Flystyrt i Queens . fra National Geographic tv -serien Seconds to Disaster . Arkiveret fra originalen den 30. juni 2012.
  3. ↑ Et teknisk møde i konsortiet om SUPRA-projektet blev afholdt på TsAGI . TsAGI pressemeddelelse (20. september 2011). Hentet 9. april 2012. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016.
  4. ↑ Byushgens A.G. Russisk fitnessmarked på vej mod verdensstandarder . AviaPort Agency (20. januar 2012). Arkiveret fra originalen den 18. juni 2012.
  5. ↑ 2011 var det sikreste år i IATAs historie . Forretningsluftfartsportal ATO.ru (19. december 2011). Arkiveret fra originalen den 18. juni 2012.
  6. ↑ Om resultaterne af udbud afholdt af Federal Air Transport Agency under Transportministeriet i Den Russiske Føderation om levering af seks luftfartssimulatorer . Rosaviatsia (18. august 2011). Arkiveret fra originalen den 18. juni 2012.
  7. ↑ Federal Aviation Rules for Engineering and Aviation Support for State Aviation, Art. 423
  8. ↑ Præsentation af simulatoren (eng.)  
  9. ↑ Karakteristikaene for en moderne integreret simulator kan findes i denne præsentation af simulatoren  (eng.)
  10. ↑ Alexandrov V.V. og andre. Matematiske problemer med dynamisk flyvesimulering / Ed. udg. V.A. Sadovnichy . - M . : Fra-i Mosk. un-ta , 1986.
  11. ↑ Centrifuger. Cosmonaut Training Center Yu. A. Gagarina Arkiveret 26. december 2007.
  12. ↑ Desdemona: Den næste generation i bevægelsessimulering   . TNO Forsvar, Sikkerhed og Sikkerhed. Arkiveret fra originalen den 24. april 2012.
  13. ↑ Dr. Sunil Murthy. Motion Control: Elektrificerer følelsen af ​​at flyve . Maskindesign (3. juni 2009). Arkiveret fra originalen den 24. april 2012.
  14. ↑ CAE True™ Electric Motion System (link utilgængeligt) . Arkiveret fra originalen den 24. maj 2011. 
  15. ↑ 1 2 Thales eM2K: 6-DOF Motion System . Arkiveret fra originalen den 24. april 2012.
  16. ↑ Styretøj // Luftfart: Encyclopedia / Ed. G. P. Svishcheva. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1994.
  17. ↑ SSJ 100 flysimulator er klar til at træne russiske piloter . Business Aviation Portal (22. november 2011). Arkiveret fra originalen den 24. april 2012.
  18. ↑ Motion & Control-belastningssystem . SIM Industrier . Arkiveret fra originalen den 24. april 2012.
  19. ↑ Elektrisk pneumatisk bevægelsesbase . MOOG . Arkiveret fra originalen den 24. april 2012.
  20. ↑ Samling af An-148-simulatoren . S7 Træning (22. december 2010). Arkiveret fra originalen den 24. april 2012.
  21. ↑ A. Byushgens Ind i himlen uden at forlade jorden. // Videnskab og liv. - 2008. - Nr. 12.
  22. ↑ Center for ekspertise og certificering af luftfartssimulatorer . Hentet 26. juli 2011. Arkiveret fra originalen 27. december 2011.
  23. ↑ Føderale luftfartsregler "Krav til flyvesimuleringstræningsenheder, der bruges til at træne og kontrollere de faglige færdigheder hos flybesætningsmedlemmer i civile fly" . Hentet 15. juni 2020. Arkiveret fra originalen 15. juni 2020.
  24. ↑ Manual of Criteria for the Qualification of Flight Simulation Training Devices. - 4. udg. - ICAO , 2015. - ISBN 978-92-9249-930-3 .
  25. ↑ CS-FSTD(A) Flyve Simuleringstræningsenheder . Hentet 15. juni 2020. Arkiveret fra originalen 15. juni 2020.
  26. ↑ Federal Aviation Regulations CFR Part 60 Ændring 1 . Hentet 28. april 2010. Arkiveret fra originalen 21. september 2012.
  27. ↑ Krav til designdata og ydeevnedata for flysimulatorer. IATA 7. udgave 2009 (link ikke tilgængeligt) . Hentet 26. april 2010. Arkiveret fra originalen 19. oktober 2014. 
  28. ↑ Håndbog til evaluering af flyvesimulering af træningsenheder . - 4. udg. - RAeS , 2009. - T. 1. - 693 s.
  29. ↑ ARINC organisationsstandarder (link ikke tilgængeligt) . Hentet 23. maj 2011. Arkiveret fra originalen 19. april 2012. 
  30. ↑ SSJ100 Full Flight Simulator (FFS) i Venedig modtager EASA-certificering . SCAC Pressecenter (25. februar 2013). Arkiveret fra originalen den 5. april 2013.
  31. ↑ Bestillingsnr. 0173100002911000034 . Offentlige indkøbsportal (17. maj 2011). Arkiveret fra originalen den 18. juni 2012.
  32. ↑ Bestillingsnr. 0173100002911000063 . Offentlige indkøbsportal (25. juli 2011). Arkiveret fra originalen den 30. juni 2012.
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger