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].

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»