Вертолёт, 2005 № 02

Идея образной индикации (ОИ) состоит в том, чтобы в системе «пилот — летательный аппарат» появилось звено, которое собирает первичную информацию от датчиков и представляет ее пилоту в переработанном виде. Индицируются не только текущие показания датчиков, прогнозируется развитие полетной ситуации с учетом динамических характеристик конкретного ЛА. Алгоритмической основой образной индикации являются математические модели прогнозирования как траектории движения ЛА в целом, так и отдельных его параметров (скорости, высоты, траекторных углов) с использованием различных гипотез движения в зависимости от времени прогнозирования и характера маневра, рельефа, заданной траектории полета. То есть цель управления состоит не в компенсации отклонений, а в ориентации вектора скорости в пространстве в желаемом направлении через результирующую силу. Следовательно, физический принцип ОИ основан на том элементарном положении, что причиной изменения скорости является сила. И если следить за отклонением вектора результирующей силы, то можно достичь правильной ориентации ЛА в пространстве и приведения его в заданную точку сразу, а не методом «проб и ошибок».

Теоретической основой пилотирования по образной индикации является принцип «преследующего слежения с прогнозированием», позволяющий одновременно с повышением точности пилотирования существенно увеличить резервы внимания летчика по сравнению с пилотированием «директорным способом». Таким образом, на борту появляется своего рода «электронный инструктор», или «электронный помощник летчика», который в соответствии с заложенными в программу алгоритмами берет на себя функции анализа и подсказки правильных действий.

Принципиально новым в ОИ является переход от цифро-шкальной индикации к отображению полета в виде 2- и 3-мерных графических образов. В этом случае летчик имеет возможность использовать приобретенные им навыки визуального пилотирования в полете по псевдообъемным «картинкам».

Все ограничения по условиям безопасности полета сведены к ограничениям на вектор прогнозного движения как интегральный символ, используемый для пилотирования ЛА. Информация о приближении к ограничениям выдается летчику одновременно с учетом времени запаздывания его реакции и скорости приближения к ограничениям.

Таким образом, использование ОИ обеспечивает следующие преимущества:

— повышение точности пилотирования при одновременном увеличении резервов внимания летчика в полете по сложным пространственным траекториям;

— рациональное устранение отклонений от заданной траектории полета;

— повышение эффективности парирования сильных ветровых возмущений и разбалансировки ЛА;

— снижение требований к моторным навыкам летчика и их быстрое восстановление для координированного управления ЛА;

— устойчивую пространственную ориентировку летчика;

— снижение количества совершаемых летчиком ошибок в технике пилотирования и в выборе рациональной траектории полета;

— своевременное предупреждение летчика о возможности столкновения с препятствиями или земной поверхностью, а также о превышении эксплуатационных ограничений;

— снижение утомляемости летчика.

Рис. 2. Основной пилотажный дисплей современного самолета

Рис. 3. Один из основных кадров ПНС-А. Цифро-шкапьная индикация

Все вышеперечисленное «работает» на повышение эффективности пилотирования и безопасности полета.

Система средств образной индикации защищена патентами на изобретения, прошла испытания на летающих лабораториях, получила положительную оценку летного состава (как самолетов, так и вертолетов) и рекомендована для использования при подготовке на тренажерах. Говоря о перспективах и путях внедрения средств ОИ, следует учитывать тот факт, что подавляющее большинство эксплуатирующихся в настоящее время самолетов и вертолетов выпуска 8090-х годов не оборудовано современными пилотажными приборами с цифровым выходом данных. Указанное обстоятельство, с одной стороны, служит препятствием для использования ОИ, а с другой, делает еще более необходимым оснащение авиационного парка современными средствами пилотирования и навигации. Переоборудование устаревших ЛА современными пилотажнонавигационными комплексами экономически нецелесообразно.

Резервной или дублирующей пилотажнонавигационной системой, получающей данные от независимого источника, может стать сравнительно дешевое устройство с образной индикацией. Такой системой и является малогабаритная интегрированная навигационная система (МИНС) «КомпаНав-2» разработки и производства московской компании ТеКнол. На базе этой системы создано автономное пилотажно-навигационное средство ПНС-А, в котором принципы образной индикации не только в полной мере использованы, но и получили дальнейшее развитие в направлении повышения безопасности пилотирования в сложных условиях полета. В развитии подходов к образной индикации в ПНС-А вводится растровая карта местности (сканированная или аэрофотоснимок), на которую накладывается планируемая траектория полета, возможна также цифровая индикация рельефа местности. Передача глубины синтезированного закабинного пространства через цветокодирование рельефа с учетом оптимального расположения источника света и выбор системы координат «вид с земли на самолет» обеспечивают хорошую пространственную ориентировку даже при активном пространственном маневрировании. Наложенная на изображение рельефа на прогнозной дальности линия опасной высоты полета (мажоранта) обеспечивает летчика информацией о высоте полета над рельефом и своевременно предупреждает о возможности столкновения с поверхностью земли (рис. 3).

Установка ПНС-А с дисплеем образной индикации на ЛА любого типа равнозначна модернизации пилотажно-навигационного комплекса на уровне самых современных решений в стиле glass cockpit. При этом существенно расширяется сфера применения летательного аппарата, повышается точность отработки штатных операций и безопасность выполнения сложных заданий. Важно отметить, что ПНС-А — это автономное, привносимое оборудование, не требующее подключения к штатным бортовым системам, что существенно упрощает его установку и процесс согласования с имеющимся оборудованием.

Андрей ТИТОВ, д-р техн. наук, кафедра «Безопасность полетов и моделирование авиационных комплексов», Военно-воздушная инженерная академия им. Н.Е. Жуковского