УДК 656:51-7

СТРУКТУРА ИМИТАТОРА ДИНАМИКИ ПОЛЕТА ТРАНСПОРТНОГО САМОЛЕТА

Гарькина Ирина Александровна1, Данилов Александр Максимович2, Пылайкин Сергей Александрович3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, д.т.н., профессор
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, д.т.н., профессор
3Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, аспирант

Аннотация
Определяется структура имитатора динамики полета авиационного тренажера; указываются основные параметры и используемые сигналы. Приводится реализованная структурная схема имитатора.

Ключевые слова: авиационные тренажеры, имитатор динамики полета, используемые сигналы, пример реализации, структурная схема


STRUCTURE SIMULATOR FLIGHT DYNAMICS TRANSPORT AIRCRAFT

Garkina Irina Aleksandrovna1, Danilov Alexander Maksimovich2, Pylaykin Sergei Aleksandrovich3
1Penza state university of architecture and construction, doctor of science in engineering, professor
2Penza state university of architecture and construction, doctor of science in engineering, professor
3Penza state university of architecture and construction, graduate student

Abstract
Defined the structure of the simulator aircraft flight dynamics; identifies the main parameters and signals. The block diagram is given dynamics of the flight simulator.

Keywords: a block diagram, example of implementation, flight dynamics simulator, flight simulators, signals


Библиографическая ссылка на статью:
Гарькина И.А., Данилов А.М., Пылайкин С.А. Структура имитатора динамики полета транспортного самолета // Современная техника и технологии. 2014. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/06/4016 (дата обращения: 28.05.2017).

В настоящее время не существует эффективных методов идентификации эргатических систем, хотя имеются вполне удовлетворительные методы математического моделирования чисто технических систем [1…9]. Это связано с действием в эргатических системах организмического принципа, в соответствии, с которым оператор достраивает себя в целостной эргатической системе организмически оптимально (объект предопределяет поведение оператора). Поэтому по данным нормальной эксплуатации реальной человеко-машинной системы могут быть определены лишь обобщенные динамические характеристики (как человека, так и объекта); возникает задача определения динамических характеристик объекта методом пробных воздействий (возможно не для всех режимов полета). Организмическим принципом определяются и сложности при решении задач динамического синтеза, сертификации авиационных тренажеров (АТ) из условий формирования у обучаемых требуемых навыков управления.

Уместен вопрос о научных основах построения тренажёров. В тренажёростроении пересекаются множество областей современной техники; агрегаты тренажеров имеют различные научные основы построения [1]. Трудности создания общей науки о тренажёрах обуславливаются, прежде всего, трудностями формализации деятельности человека, его восприятия и реакций. Всякая точная наука оперирует математическими моделями субсистем и процессов, составляющих предмет данной науки [4,5]. Формализованные модели восприятия лётного экипажа, его профессиональной деятельности в полёте составляют фундаментальную, необычайно трудную проблему авиационной инженерной психологии, эргономики. Пока не удается решить на стадии проектирования формализованными методами задачи синтеза АТ и расчета показателей их эффективности (недостаточная разработанность моделей). Сегодня уже определены научные основы построения тренажёрных субсистем и тренажёрных комплексов в целом; они составляют достаточно стройную и практически важную научную дисциплину и в их современном виде. Это относится и к имитатору динамики полета, который должен воспроизводить в наземных условиях движение самолёта в пространстве путём решения замкнутой системы нелинейных дифференциальных уравнений. Входными параметрами являются управляющие воздействия экипажа в кабине самолёта, а выходными – параметры полёта. Имитатор в составе тренажёра должен обеспечивать выполнение следующих задач: руление по ВПП и рулёжным дорожкам; взлёт и набор высоты; полёт по маршруту, снижение и заход на посадку; уход на второй круг с использованием средств комплекса стандартного пилотажно-навигационного оборудования; экстренное снижение; полёт пo кpyгу, заход на посадку и посадку; пробег по ВПП с использованием всех средств торможения; полёт в условиях опасных внешних воздействий. При решении этих задач учитываются: температура воздуха и атмосферное давление; высота (уровень местности) аэродрома; горизонтальная составляющая скорости ветра; вертикальный и горизонтальный «сдвиг ветра»; горизонтальные и вертикальные порывы ветра; влияние обледенения на аэродинамические характеристики; влияние состояния ВПП; масса и центровка самолёта; режимы работы силовой установки (включая режим обратной тяги); положение управляющих поверхностей, механизация крыла, шасси; аэроупругость.

Принцип имитации динамики полёта основывается на непрерывном вычислении параметров полёта с помощью математических зависимостей, определяемых в реальном масштабе времени с целью создания подобия моделируемого на АТ «полёта» реальному. Подобие «полёта» создается за счёт предоставления экипажу визуальной, акустической и акселерационной информации, а также воспроизведения показаний приборов пилотажно-навигационного комплекса и положения органов управления, в том числе и нагрузок на органы управления. Структурная схема модуля имитатора динамики полёта и взаимосвязь его с другими имитаторами приведена на рис. 1 (использованы стандартные обозначения [1]; определяются:




).

В имитаторе используются сигналы и параметры:

(система управления);

(силовая установка);

( взлётно-посадочные средства);

(тормозная система);

(имитатор навигационной обстановки);

, состояние ВПП (имитатор атмосферных явлений);

- противообледенительной системы (включение ПОС, «Обледенение»);
- с рабочего места инструктора (сигналы «Исходное место», «Останов»).

Уравнения движения в имитаторе динамики полёта разбиваются на 4 группы: продольное движение; боковое движение; движение по земле; вычисление аэродинамических коэффициентов. Все параметры содержатся в вычислителе в виде кодов. Шаг интегрирования выбирался из условия обеспечения устойчивости решения ( 25мс). Связь модуля имитатора динамики полёта с модулями других систем и имитаторов осуществлялся на основе внутримашинного и межмашинного обмена информацией. Предусматривалась возможность ввода и вывода на дисплейный модуль значений параметров в физических величинах, что позволяло производить оперативное изменение динамической модели (при необходимости). 
По данным независимой экспертизы принятая структура имитатора динамики полета и использованное программно-алгоритмическое обеспечение позволили получить удовлетворительные имитационные характеристики тренажера, обеспечивающие формирование у операторов необходимых навыков пилотирования [1,2].

 


Библиографический список
  1. Авиационные тренажеры модульной архитектуры: монография [Текст] /  Лапшин Э.В., Данилов А.М., И.А.Гарькина, Б.В.Клюев, Н.К. Юрков. – Пенза, ИИЦ ПГУ, 2005. – 146 с.
  2. Andreev A.N., Danilov A.M., Klyuev B.V., Lapshin E.V., Blinov A.V., Yurkov N.K. Information models for designing conceptual broad-profile flight simulators / Measurement Techniques. August 2000. –  Vol.43.  Issue 8. – P.667-672.
  3. Данилов А.М., Домке Э.Р., Гарькина И.А. Формализация оценки оператором   характеристик объекта управления  /  Известия ОрелГТУ. Информационные системы и технологии,  2012. – № 2 (70). –  С.5-11.
  4. Данилов А.М., Гарькина И.А. Сложные системы: идентификация, синтез, управление. – Пенза: ПГУАС, 2011. –  308 с.
  5. Данилов А.М., Гарькина И.А., Домке Э.Р. Математическое и компьютерное моделирование сложных систем. –  Пенза: ПГУАС, 2011, – 296 с.
  6. Будылина Е.А., Гарькина И.А., Данилов А.М., Пылайкин С.А. Аналитическое определение имитационных характеристик тренажных и обучающих комплексов // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6 (часть 4). – С. 698-702.
  7. Сухов Я.И., Гарькина И.А. Практические методы оценки параметров переходных случайных процессов // Исследования в области естественных наук. –  Июнь 2014. – № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2014/06/6823
  8. Будылина Е.А., Гарькина И.А., Данилов А.М.Декомпозиция динамических систем в приложениях / Региональная архитектура и строительство. -2013.-№ 3. – С. 95-100.
  9. Гарькина И.А., Данилов А.М., Домке Э.Р.Математическое моделирование управляющих воздействий оператора в эргатической системе / Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). – 2011. -  № 2. – С. 18-23.


Все статьи автора «fmatem»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: