Спеціалізований тренажер функціональних систем вертольота

1. Спеціалізований тренажер функціональних систем вертольота, що містить зв'язані між собою імітатор функціональної системи, панель керування функціональною системою, процесорний модуль, блок узгодження і блок живлення, який відрізняється тим, що додатково містить панель керування тренажером і блок імітації акустичних шумів, імітатор функціональної системи виконаний у вигляді блока демонстраційних механізмів і блока візуалізації, а блок імітації акустичних шумів має модуль імітації акустичних шумів, модуль мовного інформатора і випромінювачі акустичних шумів і мовної інформації, при цьому панель керування тренажером зв'язана з процесорним модулем, який з'єднаний із блоком візуалізації, з блоком імітації акустичних шумів і за допомогою блока узгодження - з блоком демонстраційних механізмів, і взаємозв'язаний з панеллю керування функціональною системою, а випромінювачі акустичних шумів і мовної інформації з'єднані з модулем імітації акустичних шумів і з модулем мовного інформатора. 2. Спеціалізований тренажер за п. 1, який відрізняється тим, що панель керування функціональною системою, панель керування тренажером, 2 (19) 1 3 82401 4 ня і контролю вертольота і/або у вигляді набору складових їхні х елементів. Винахід відноситься до учбови х моделей або тренажерів для навчання керуванню наземними і повітряними транспортними засобами, зокрема, вертольотами, і може бути використана для професійної підготовки льотного і інженернотехнічного складу при вивченні в наземних умовах роботи конкретної функціональної системи вертольота і відпрацьовування навичок її експлуатації як при нормальному функціонуванні системи, так і при виникненні в ній відмовлень. На спеціалізованих тренажерах функціональних систем вертольота здійснюється обмежене коло учбово-тренувальних задач, зв'язаних з вивченням конструкції визначеної функціональної системи і принципів її роботи, а також виробленням навичок експлуатації цієї системи відповідно до посібника з льотної експлуатації і змістом вправ відповідного курсу підготовки. Виходячи з цього, важливими умовами, що повинні враховуватися при розробці і наступному використанні тренажерів даного типу в учбово-тренувальному процесі, є наочність відображення на тренажері досліджуваних функціональних систем, відповідність їхнього пристрою і логіки роботи в інтерактивному режимі реальної експлуатації функціональних систем на вертольоті і відносно невисока вартість тренажера. Перші дві умови характеризують дидактичні якості тренажера. Відомий універсальний модульний тренажер, обраний як прототип, який може бути використаний, у тому числі, для навчання пілотів вертольота [UA 70624, G09B 9/00], і містить зв'язані між собою імітатор функціональної системи, панель керування функціональною системою, процесорний модуль, блок узгодження і блок живлення. При цьому імітатор функціональної системи виконаний у вигляді електронних імітаторів агрегатів і механізмів функціональної системи, панель керування функціональною системою - у вигляді механічних або електромеханічних органів керування даною системою, блок узгодження - у вигляді адаптерів, за допомогою яких виробляється обмін інформацією між панеллю керування функціональною системою і електронними імітаторами агрегатів і механізмів функціональної системи. Кожна визначена функціональна система в складі тренажера виконана у вигляді автономного модуля з можливістю його незалежної модернізації або перепрограмування, а взаємозв'язок і керування автономними модулями в тренажері здійснюється за допомогою загального інформаційного каналу інформації, з'єднаного з генератором тактових імпульсів і периферійних елементів керування. Для забезпечення експлуатації автономних модулів у системі тренажера процесорні модулі кожної функціональної системи містять додатковий обсяг резерву па м'яті. Пристрій і логіка роботи тренажерапрототипу в інтерактивному режимі відповідає експлуатації функціональних систем на реальному вертольоті і дозволяє імітувати їхню роботу в штатних ситуаціях і при виникненні відмовлень. Недоліками тренажера-прототипу при використанні його в учбово-тренувальному процесі по вивченню визначеної функціональної системи вертольота і по відпрацьовуванню навичок її експлуатації є: - відсутність візуального відображення елементів досліджуваної функціональної системи і їхніх взаємозв'язків у шта тному режимі експлуатації і при виникненні відмовлень, що істотно знижує дидактичні якості тренажера і, відповідно, ефективність учбово-тренувального процесу; - периферійне розташування елементів керування тренажером, що не дозволяє керувати окремою автономною функціональною системою і, як наслідок, ускладнює процес навчання і приводить до нераціонального використання ресурсу тренажера; - відсутність у моделюючому середовищу тренажера акустичного і мовного супроводу, що знижує автентичність учбово-тренувального процесу з реальною експлуатацією функціональної системи на вертольоті; - наявність в інформаційному середовищі того, якого навчають, великої кількості елементів керування і контролю, які відносяться до різних функціональних систем, що розсіює увагу і, тим самим, також знижує дидактичні якості тренажера і ефективність учбово-тренувального процесу; - використання в процесорному модулі складних апаратних засобів для моделювання роботи функціональної системи і резервування додаткового обсягу пам'яті, що здорожує вартість тренажера і вартість проведення учбово-тренувального процесу. В основу винаходу поставлена задача створення спеціалізованого тренажера функціональних систем вертольота, у якому за рахунок уведення панелі керування тренажером і блоку імітації акустичних шумів, іншого виконання імітатора функціональної системи, а також іншого з'єднання їх між собою і з блоком узгодження забезпечується візуальне відображення елементів досліджуваної функціональної системи і їхніх взаємозв'язків у штатному режимі експлуатації і, при виникненні відмовлень, керування режимами експлуатації визначеної функціональної системи і акустичний супровід учбово-тренувального процесу, що, у сукупності, значно підвищує дидактичні якості тренажера і, відповідно, знижує тривалість підготовки льотного і інженерно-технічного складу при більшій об'єктивності її проведення і підвищує 5 82401 ефективність і якість учбово-тренувального процесу в цілому. При цьому конструктивне виконання тренажера, що заявляється, і використання в процесорному модулі порівняно простих апаратних засобів дозволяє знизити вартість процесу навчання. Поставлена задача вирішується тим, що в спеціалізованому тренажері функціональних систем вертольота, що містить зв'язані між собою імітатор функціональної системи, панель керування функціональною системою, процесорний модуль, блок узгодження і блок живлення, відповідно до винаходу він додатково містить панель керування тренажером і блок імітації акустичних шумів, імітатор функціональної системи виконаний у вигляді блоку демонстраційних механізмів і блоку візуалізації, а блок імітації акустичних шумів включає модуль імітації акустичних шумів, модуль мовного інформатора і випромінювачі акустичних шумів і мовної інформації, при цьому панель керування тренажером зв'язана з процесорним модулем, який, у свою чергу, з'єднаний із блоком візуалізації, із блоком імітації акустичних шумів і, за допомогою блоку узгодження, із блоком демонстраційних механізмів, і взаємозв'язаний з панеллю керування функціональною системою, а випромінювачі акустичних шумів і мовної інформації з'єднані з модулем імітації акустичних шумів і з модулем мовного інформатора. Для забезпечення наочності відображення тренажера і принципів роботи досліджуваної функціональної системи панель керування функціональною системою, панель керування тренажером, блок демонстраційних механізмів і блок візуалізації розміщені на стенді. Для забезпечення наочності тренажера і принципів роботи елементів функціональної системи блок демонстраційних механізмів виконаний у вигляді активних і пасивних елементів. Активні і пасивні елементи блоку демонстраційних механізмів можуть бути виконані у вигляді штатни х агрегатів і/чи механізмів і/чи деталей і/чи їхні х розрізів. Пасивні елементи блоку демонстраційних механізмів можуть бути виконані у вигляді макетів і/або фотопланшетів і/або графічних моделей агрегатів і/або механізмів і/або деталей і/або їхніх розрізів. Для забезпечення наочності тренажера, принципів роботи і взаємозв'язків елементів функціональної системи блок візуалізації виконаний у вигляді елементів функціональної системи і схеми взаємозв'язків між ними, при цьому елементи функціональної системи виконані у вигляді макетів, фотопланшетів і/або графічних моделей агрегатів і/або механізмів і/або деталей і/або їхніх розрізів. Для вироблення навичок керування при навчанні схема взаємозв'язків між елементами функціональної системи блоку візуалізації може бути виконана з відображенням зв'язків як при експлуатації функціональної системи в штатному режимі, так і при виникненні відмовлень. Схема взаємозв'язків між елементами функціональної системи блоку візуалізації може бути виконана електричною і/або трубопровідною. 6 Для підвищення рівня автентичності функціональної системи тренажера в інтерактивному режимі з реальною системою вертольота схема взаємозв'язків між елементами функціональної системи блоку візуалізації може бути виконана з можливістю відображення напрямку, якісних і кількісних параметрів взаємозв'язків за допомогою, наприклад, світлодіодів і/або інших світловипромінювальних елементів і/або табло. Для підвищення рівня автентичності тренажера з реальним вертольотом панель керування функціональною системою виконана у вигляді фрагментів відповідних штатни х панелей керування і контролю вертольота і/або у вигляді набору складових їхні х елементів. Панель керування функціональною системою виконана у вигляді активних елементів керування, наприклад, штатних вимикачів, перемикачів, кнопок, потенціометрів, і активних елементів контролю і відображення інформації, наприклад, штатних світлових табло, приладів, індикаторів. Активні елементи панелі керування функціональною системою виконані з конструктивними змінами для перетворення механічних і електричних сигналів у цифровий формат. Для підвищення активності самонавчання в режимі проб і помилок і рівня об'єктивності оцінки якості підготовки льотного складу процесорний модуль додатково містить модуль системи об'єктивного контролю. Пропонована конструкція тренажера забезпечує підвищення дидактичних якостей тренажера і оптимальне сполучення його інформаційновізуальних і сенсомоторних можливостей із задачами учбово-тренувального процесу при вивченні визначених функціональних систем, як при нормальному їхньому функціонуванні, так і при виникненні в них відмовлень. У результаті забезпечуються візуальне відображення пристрою і зв'язків між елементами досліджуваної функціональної системи, обмеження інформаційного середовища того, якого навчають, елементами керування і контролю даною функціональною системою і використання в процесорному модулі порівняно простих апаратних засобів, що, у сукупності, значно підвищує ефективність учбово-тренувального процесу при одночасному зниженні вартості тренажера і вартості проведення навчального процесу. Сутність винаходу пояснюється представленими фігурами креслень, де на Фіг.1 представлена принципова блок-схема спеціалізованого тренажера функціональних систем; на Фіг.2 - принципова схема блоку демонстраційних механізмів, блоку візуалізації, панелі керування функціональною системою і панелі керування тренажером і їхнє розміщення на стенді. Спеціалізований тренажер функціональних систем вертольота складається з блоку демонстраційних механізмів 1, блоку візуалізації 2, блоку імітації акустичних шумів З, блоку узгодження 4, процесорного модуля 5, панелі керування функціональною системою 6, панелі керування тренажером 7 і блоку живлення 8. Блок демонстраційних механізмів 1 призначений для вивчення конструкції визначеної функціо 7 82401 нальної системи і містить розміщені на стенді 9 активні 10 і пасивні 11 елементи, виконані, наприклад, у вигляді шта тних агрегатів 12 і/або механізмів 13 і/або деталей 14 і/або їхніх розрізів 15, що утворюють систему. У залежності від можливостей практичної реалізації тренажера і потреб учбовотренувального процесу пасивні 11 елементи можуть бути виконані у вигляді макетів 16 і/або фотопланшетів 17 і/або схематичних графічних моделей 18. Блок візуалізації 2 призначений для вивчення пристрою функціональної системи і зв'язків між її елементами. Блок візуалізації 2 виконаний у вигляді розміщених на стенді 9 елементів функціональної системи і схеми 19 взаємозв'язків між ними при нормальній експлуатації системи і при виникненні відмовлень. Елементи функціональної системи виконані, наприклад, у вигляді фотопланшетів 20 і/або графічних моделей 21 штатних агрегатів, механізмів, деталей і/або їхніх розрізів. У залежності від призначення функціональної системи схема 19 взаємозв'язків може бути виконана електричною і/або трубопровідною. Для підвищення наочності схема 19 чи окремі її частини містить активні ділянки, виконані з можливістю візуальної демонстрації робочих взаємозв'язків між елементами, їхнього напрямку, якісних і кількісних параметрів. Активні ділянки виконані, наприклад, зі світло діодів чи інших сві тловипромінювальних елементів або табло. Блок імітації акустичних шумів 3 містить модуль 22 імітації акустичних шумів, модуль 23 мовного інформатора і випромінювачі 24 акустичних шумів і мовних повідомлень. Програмне забезпечення блоку імітації акустичних шумів 3 забезпечує імітацію і відтворення акустичних шумів, властивій визначеній функціональній системі, наприклад, при роботі двигунів, устаткування, приладів, а також звуків, що виникають у моменти разових подій, наприклад, звуку ви хідного повітря при гальмуванні основних коліс, звуків при спрацьовуванні різних механічних і електромеханічних заслінок і кранів, а також мовних повідомлень. Мовні повідомлення можуть відтворюватися, наприклад, на російській та на англійських мовах. Блок узгодження 4 служить для перетворення керуючих сигналів, що надходять із процесорного модуля 5 на блок демонстраційних механізмів 1. Блок узгодження 4 виконаний у вигляді системи адаптерів: багаторазрядних цифро-аналогових і аналого-цифрових перетворювачів і каналів дискретного входу/виходу. Процесорний модуль 5 містить модуль 25 системи об'єктивного контролю і може бути виконаний, наприклад, у вигляді цифрового модельного процесора з убудованими пристроями для збереження програми і оперативної пам'яті і тактового генератора. Процесорний модуль 5 зв'язаний із блоком візуалізації 2 і блоком імітації акустичних шумів 3 і, через блок узгодження 4, із блоком демонстраційних елементів 1. Цифровий модельний процесор на підставі закладеної в нього програми реалізує математичні моделі експлуатації функціональної системи і оцінки дій тих, яких навчають. 8 Процесорний модуль 5 у реальному масштабі часу виконує наступні функції: - приймає інформацію, що надходить з панелі керування тренажером 7; - відповідно до програми робить розрахунок поточного стану моделюючої функціональної системи; - виробляє керуючі впливи на елементи відображення інформації на панелі керування функціональною системою 6; - за допомогою блоку узгодження 4 керує блоком демонстраційних механізмів 1 і контролює положення її активних елементів 10; - керує блоком візуалізації 2; - керує блоком імітації акустичних шумів 3; - здійснює реєстрацію даних про параметри стану елементів панелі керування функціональною системою 6 у процесі виконання учбовотренувальних вправ, зіставлення цих даних з еталонними і оцінку дій тих, яких навчають, у режимі самоконтролю, а також збереження зареєстрованих даних для подальшого їхнього аналізу за допомогою спеціалізованої програми графічного аналізу. Панель керування функціональною системою 6 призначена для вивчення комплекту приладів, устаткування і органів керування даною системою, розташованих на робочому місці пілота, і відпрацьовування навичок по її експлуатації. Панель керування функціональної системи 6 розташована на стенді 9 і містить, наприклад, активні елементи керування, наприклад, штатні вимикачі, перемикачі, кнопки, потенціометри і т.п., і активні елементи контролю і відображення інформації, наприклад, штатні світлові табло, прилади, індикатори і т.п., при цьому вона може бути виконана як у вигляді фрагментів відповідних штатни х панелей вертольота, так і у вигляді набору складових їхніх елементів (не показані). Комплект приладів, устаткування і органів керування виконаний з конструктивними змінами для перетворення механічних і електричних сигналів у цифровий формат. Панель керування функціональною системою 6 взаємозв'язана з процесорним модулем 5. Панель керування тренажером 7 призначена для включення і відключення тренажера, перевірки його працездатності, уведення режимів виникненні відмовлень у функціональній системі, розташована на стенді 9 і виконана у вигляді перемикачів з конструктивними змінами для перетворення електричних сигналів у цифровий формат (не показані). Панель керування тренажером 7 зв'язана з процесорним модулем 5. Блок живлення 8 забезпечує електроенергією усі блоки і системи тренажера від мережі 220 В, 50Гц і перетворення її до робочих напруг електричних схем по виду і величині електроенергії (постійна чи перемінна напруга, амплітуда і частота струму) у межах, що допускаються, по відхиленнях, а також забезпечення аварійного захисту тренажера і його систем від перенапруги та інших аварійних факторів. Мережне устаткування тренажера забезпечує побудова локальної мережі ETHERNET, у яку входять комп'ютери процесорного модуля 5 і блоку 9 82401 імітації акустичних шумів 3. У мережне устаткування входить багатоканальний мережний розгалужувач, який керує потоками інформації, і мережні кабелі, що через мережні адаптери блоку узгодження 4 з'єднують комп'ютери з мережним розгалужувачем. Моделююча середовище і панелі керування тренажером і функціональною системою забезпечують: - імітацію роботи визначеної функціональної системи в режимах наземних перевірок, запуску, польоту, відмовлень, складних і аварійних ситуацій, передбачених посібником з льотної експлуатації вертольота; - відпрацьовування дій екіпажа в зазначених режимах експлуатації функціональної системи; - об'єктивну оцінку дій екіпажа при експлуатації функціональної системи в інтерактивному режимі самоконтролю і у режимі збереження зареєстрованих даних для подальшого їхнього аналізу за допомогою спеціалізованої програми графічного аналізу. Спеціалізований тренажер функціональних систем дозволяє виконувати наступні учбовотренувальні задачі при підготовці льотного і інженерно-технічного складу, що експлуатують вертольоти: - первісне літне навчання; - переучування на інший тип вертольота; - відновлення кваліфікації після перерви. Процес навчання на спеціалізованому тренажері функціональних систем вертольота здійснюється в такий спосіб. Включення тренажера здійснюється з панелі керування тренажером 7 переводом вимикача (не показано) в робоче положення, після цього на цій же панелі іншим вимикачем (не показано) запускається перевірка систем тренажера, наприклад, перевірка контрольних індикаторів і світлосигнальних табло, активних елементів 10 блоку демонстраційних механізмів 1 і активних ділянок схеми 19 блоку візуалізації 2. Після перевірки готовності тренажера приступають до учбово-тренувальних вправ. Для цього на панелі керування тренажером 7 за допомогою відповідного вимикача (не показано) задається модель якого-небудь зі штатних режимів експлуатації функціональної системи. У процесі виконання вправи той, якого навчають, на панелі керування функціональною системою 6 у визначеній послідовності робить передбачені посібником з експлуатації дії, чи включаючи виключаючи шта тні вимикачі, перемикачі, кнопки, потенціометри і т.д., і контролює роботу системи на штатних сві тлових табло, по приладах і індикаторам. З панелі керування функціональною системою 6 керуюча інформація надходить у процесорний модуль 5, що реалізує математичні моделі режиму, що задаєть 10 ся, на елементах контролю панелі керування функціональною системою 6, на блоці візуалізації 2, блоці імітації акустичних шумів 3, і через блок узгодження 4 - на активних елементах 10 блоку демонстраційних механізмів 1. При цьому програмне забезпечення блоку імітації акустичних шумів 3 забезпечує імітацію і відтворення акустичних шумів, властивій досліджуваній функціональній системі, наприклад, при роботі двигунів, чи устаткування приладів, а також звуків, що виникають у моменти разових подій, наприклад, звуку вихідного повітря при гальмуванні основних коліс, звуків при спрацьовуванні різних механічних і електромеханічних заслінок і кранів, а також мовних повідомлень. У випадку неправильних дій того, якого навчають, в оперативну пам'ять процесорного модуля 5 заноситься інформація про допущену помилку, у режимі реального часу керуюча команда передається на модуль мовного інформатора 23, після чого через випромінювач акустичних шумів і мовних повідомлень 24 подається звуковий сигнал про помилку. Після виправлення помилки вправа продовжується. Інформація про параметри стану елементів панелі керування функціональною системою 6 реєструється і накопичується протягом виконання вправи, по закінченні якого вона може бути роздрукована за допомогою спеціалізованої програми графічного аналізу. Багаторазово повторюючи учбово-тренувальне завдання, той, якого навчають, прагне виконати його без порушень. Після цього аналогічним образом роблять вивчення інших режимів експлуатації функціональної системи відповідно до навчального плану. Практична перевірка спеціалізованого тренажера функціональних систем проведена при моделюванні роботи наступних систем вертольота МІ-8 МТВ: паливної, гідравлічної, протипожежної і протиобледенільної систем, системи обігріву і вентиляції, пневматичної системи і шасі, системи керування вертольотом. Результати перевірки показали, що пропонований спеціалізований тренажер функціональних систем підвищує ступінь інформаційної подоби систем реальному об'єкту, забезпечує наочність і послідовність навчального процесу, включаючи оцінку дій екіпажа, скорочує тривалість формування раціональних навичок по керуванню системою, що в цілому підвищує дидактичні якості тренажера і, відповідно, ефективність учбово-тренувального процесу при одночасному зниженні вартості тренажера і вартості проведення навчального процесу в порівнянні з відомим універсальним тренажером. У порівнянні з тренажером-прототипом тривалість учбовотренувальної підготовки по вивченню і відпрацьовуванню навичок керування функціональними системами вертольота знижується в середньому на 15-20% при одночасному підвищенні її якості. 11 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 82401 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601