Симулятор полета
Симулятор полета — это устройство, которое искусственно воссоздает полет самолета и среду, в которой он летает, для обучения пилотов, проектирования или других целей. Он включает в себя воспроизведение уравнений, которые определяют, как летают самолеты, как они реагируют на приложения органов управления полетом, на воздействие других систем самолета, а также как самолет реагирует на внешние факторы, такие как плотность воздуха , турбулентность , сдвиг ветра, облака, осадки и т. д. Моделирование полета используется по разным причинам, включая летную подготовку (в основном пилотов), проектирование и разработку самого самолета, а также исследование характеристик самолета и его управляемости. [1]
Термин «симулятор полета» может иметь несколько иное значение в общем языке и технических документах. В прошлых правилах это конкретно относилось к устройствам, которые могут точно имитировать поведение воздушного судна при различных процедурах и условиях полета. [2] В более поздних определениях это было названо «полноценным симулятором полета». [3] Более общий термин «тренажер для моделирования полета» (FSTD) используется для обозначения различных типов устройств для обучения полету и более точно соответствует значению фразы «симулятор полета» в общем английском языке. [4]
История моделирования полетов [ править ]
В 1910 году по инициативе французских командиров Клолюса и Лаффона и лейтенанта Клавенада были построены первые наземные учебно-тренировочные самолеты для военной авиации. «Tonneau Antoinette» (бочка Антуанетты), созданная компанией Antoinette , по всей видимости, является предшественником авиасимуляторов.
Первая мировая война (1914–1918) [ править ]
Область обучения заключалась в стрельбе из воздуха, которой управлял пилот или специалист-стрелок. Стрельба по движущейся цели требует прицеливания впереди цели (что включает в себя так называемый угол упреждения), чтобы обеспечить время, необходимое пулям для достижения окрестностей цели. Иногда это также называют «стрельбой с отклонением» и требуют навыков и практики. Во время Первой мировой войны было разработано несколько наземных тренажеров для обучения этому навыку новых пилотов. [5]
1920-е и 1930-е годы [ править ]
Самым известным ранним устройством для моделирования полета был Link Trainer , произведенный Эдвином Линком в Бингемтоне, штат Нью-Йорк , США, который он начал создавать в 1927 году. Позже он запатентовал свою конструкцию, которая впервые поступила в продажу в 1929 году. Тренажер представлял собой базовый авиасимулятор с металлическим каркасом, обычно окрашенный в хорошо известный синий цвет. Некоторые из этих авиасимуляторов времен начала войны все еще существуют, но найти работающие примеры становится все труднее. [6]
Семейная фирма Линков в Бингемтоне производила пианино и органы, поэтому Эд Линк был знаком с такими компонентами, как кожаные сильфоны и герконы. Он также был пилотом, но, недовольный объемом реальной летной подготовки, он решил построить наземное устройство, обеспечивающее такую подготовку без ограничений погоды и наличия самолетов и летных инструкторов. Его конструкция имела пневматическую подвижную платформу, приводимую в движение надувными сильфонами, которые обеспечивали сигналы наклона и крена. Вакуумный двигатель, аналогичный тем, что используются в пианино, вращал платформу, давая сигналы отклонения от курса. На подвижной платформе была установлена типовая копия кабины с рабочими приборами. Когда кабина была закрыта, пилоты могли практиковаться в полете по приборам в безопасных условиях. Платформа движения подавала пилоту сигналы о реальном угловом движении по тангажу (нос вверх и вниз), крену (крыло вверх или вниз) и рысканию (нос влево и вправо). [7]
Первоначально авиационные летные школы не проявили особого интереса к «Линк Тренеру». Линк также продемонстрировал своего тренера ВВС США (USAAF), но безрезультатно. Однако ситуация изменилась в 1934 году, когда армейские ВВС получили правительственный контракт на доставку почтовой почты. Это включало необходимость летать как в плохую, так и в хорошую погоду, для чего USAAF ранее не проводило особой подготовки. За первые недели работы почты погибло около дюжины армейских пилотов. Руководство армейских ВВС помнило Эда Линка и его тренера. Линк прилетел, чтобы встретиться с ними на стадионе «Ньюарк Филд» в Нью-Джерси, и они были впечатлены его способностью прибыть в день с плохой видимостью благодаря практике на своем тренировочном устройстве. В результате ВВС США приобрели шесть тренажеров Link Trainer, и это, можно сказать, ознаменовало начало мировой индустрии авиасимуляторов. [7]
Вторая мировая война (1939–1945) [ править ]
.jpg)
Основным тренажером для пилотов, использовавшимся во время Второй мировой войны, был Link Trainer. Около 10 000 было произведено для обучения 500 000 новых пилотов из стран-союзников, многие из которых находились в США и Канаде, поскольку многие пилоты прошли обучение в этих странах, прежде чем вернуться в Европу или Тихий океан для выполнения боевых задач. [7] Почти все пилоты ВВС США прошли обучение на Link Trainer. [8]
Для навигации в ночное время по звездам использовался другой тип тренажера времен Второй мировой войны. Тренажер небесной навигации 1941 года имел высоту 13,7 м (45 футов) и мог вместить штурманскую команду экипажа бомбардировщика . Это позволило использовать секстанты для съемки «звездных снимков» с проецируемого изображения ночного неба. [7]
1945–1960-е годы [ править ]
В 1954 году United Airlines купила у Curtiss-Wright четыре авиасимулятора стоимостью 3 миллиона долларов, которые были похожи на более ранние модели, но с добавлением визуальных эффектов, звука и движения. Это был первый из современных авиасимуляторов для коммерческих самолетов. [9]
Симулятор вертолетов существовал под названием Jacobs Jaycopter как средство «сокращения затрат на обучение вертолетам». [10] [11] [12] Позже симулятор был продан как аттракцион на Всемирной выставке в Нью-Йорке 1964–65 годов . [13]
Сегодня [ править ]
Производители симуляторов консолидируются и вертикально интегрируются, поскольку обучение предлагает двузначный рост: CAE прогнозирует, что в период с 2017 по 2027 год появится 255 000 новых пилотов авиакомпаний (70 в день), а 180 000 первых офицеров станут капитанами . Крупнейшим производителем является канадская компания CAE Inc. 70% с долей рынка и годовым доходом в 2,8 миллиарда долларов, производящая устройства для обучения в течение 70 лет, но перешедшая к обучению в 2000 году после нескольких приобретений. Сейчас CAE зарабатывает больше на обучении, чем на производстве симуляторов. со штаб-квартирой в Кроули Компания L3 CTS вышла на рынок в 2012 году, приобретя Thales Training & Simulation производственный завод недалеко от аэропорта Гатвик , где она собирает до 30 устройств в год, затем британскую учебную школу CTC в 2015 году, Aerosim в Сэнфорде, Флорида, в 2016 году и Португальская академия G Air в октябре 2017 года. [14]
При доле рынка в 20% оборудование по-прежнему составляет более половины оборота L3 CTS , но вскоре ситуация может измениться, поскольку оно обучает 1600 коммерческих пилотов ежегодно , 7% из 22 000 ежегодно поступают в профессию, и стремится к 10% в фрагментированный рынок. Третьим по величине является TRU Simulation + Training , созданный в 2014 году, когда материнская компания Textron Aviation объединила свои тренажеры с Mechtronix , OPINICUS и ProFlight , сосредоточившись на тренажерах и разработав первые полнопилотажные тренажеры для 737 MAX и 777X . Четвертая – FlightSafety International , ориентированная на самолеты общего назначения , бизнес-класса и региональные самолеты . Airbus и Boeing инвестировали в свои собственные учебные центры, стремясь получить более высокую прибыль, чем производители самолетов, такие как MRO , конкурирующие со своими поставщиками CAE и L3. [14]
В июне 2018 года в эксплуатации находилось 1270 тренажеров коммерческих авиакомпаний, что на 50 больше, чем за год: 85% FFS и 15% FTD . CAE поставила 56% этой установленной базы, L3 CTS - 20% и FlightSafety International - 10%, а учебные центры CAE являются крупнейшим оператором с долей 13%. В Северной Америке находится 38% мировых тренажеров, в Азиатско-Тихоокеанском регионе — 25% и в Европе — 24%. Типы Boeing составляют 45% всех моделируемых самолетов, за ними следует Airbus с 35%, затем Embraer с 7%, Bombardier с 6% и ATR с 3%. [15]
Приложения [ править ]
Обучение пилотов [ править ]
( просмотр в виде интерактивной панорамы 360° )
Большинство авиасимуляторов используются в основном для летной подготовки . Простейшие тренажеры используются для отработки основных процедур в кабине, таких как обработка списков экстренных проверок, а также для ознакомления с кабиной. Они также используются для полетам по приборам . обучения [16] [17] для которых внешний вид менее важен. Определенные системы самолета могут моделироваться, а могут и не моделироваться, а аэродинамическая модель обычно является чрезвычайно общей, если вообще присутствует. [18] В зависимости от уровня сертификации приборы, которые в реальном самолете имели бы движущиеся индикаторы, могут быть оснащены дисплеем. Благодаря более совершенным дисплеям, системам отображения в кабине и движениям авиасимуляторы можно использовать для зачисления различного количества летных часов в счет лицензии пилота. [19]
Определенные классы симуляторов также используются для обучения, помимо получения начальной лицензии, например, для повторной проверки рейтинга приборов или, чаще всего, [20] получение типового рейтинга для конкретного типа воздушного судна.
Другое использование [ править ]
В процессе проектирования самолета вместо проведения некоторых летных испытаний можно использовать летные тренажеры. Такие «инженерные авиасимуляторы» могут обеспечить быстрый способ поиска ошибок, снижая как риски, так и стоимость разработки. [21] Кроме того, это позволяет использовать дополнительное измерительное оборудование, которое может быть слишком большим или непрактичным для установки на борту реального самолета. На разных этапах процесса проектирования используются разные инженерные симуляторы разного уровня сложности. [22] : 13
Симуляторы полета могут включать в себя тренировочные задания для членов экипажа, кроме пилотов. Примеры включают стрелков на военном самолете. [23] или операторы подъемников. [24] Отдельные тренажеры также использовались для задач, связанных с полетом, например, для эвакуации самолета в случае крушения на воде. [25] В условиях высокой сложности многих систем, из которых состоят современные самолеты, по техническому обслуживанию самолетов . все большую популярность приобретают тренажеры [26] [27]
Квалификация и одобрение [ править ]
.jpg)
Процедура [ править ]
До сентября 2018 г. [28] Если производитель желает получить одобрение модели ATD, в FAA передается документ, содержащий характеристики модельного ряда и подтверждающий соответствие соответствующим правилам. После утверждения этого документа, называемого Руководством по утверждению квалификации (QAG), все будущие устройства, соответствующие QAG, автоматически утверждаются, и индивидуальная оценка не требуется и не доступна. [29]
Фактическая процедура, принятая всеми CAA (органами гражданской авиации) по всему миру, заключается в том, чтобы за 30 дней до даты квалификации (40 дней для CAAC) предложить документ MQTG (главное руководство по квалификационным испытаниям), который подходит для уникального симулятора и будет действовать. вдоль самого устройства, содержащее объективные, функциональные и субъективные испытания, призванные продемонстрировать репрезентативность симулятора по сравнению с самолетом. Результаты будут сравниваться с данными летных испытаний, предоставленными OEM-производителями самолетов, или с данными испытательной кампании, заказанными OEM-производителями симуляторов, а также могут быть сопоставлены с данными POM (Proof Of Match), предоставленными симуляторами разработки OEM-производителей самолетов. Некоторые тесты QTG будут проводиться повторно в течение года, чтобы в ходе непрерывной квалификации доказать, что симулятор по-прежнему соответствует допускам, утвержденным CAA. [30] [16] [31]
Категории Федерального управления гражданской авиации США (FAA) [ править ]
- Авиационное учебное устройство (АТД) [32]
- Базовый ATD FAA (BATD) — обеспечивает адекватную платформу обучения и дизайн для выполнения как процедурных, так и эксплуатационных задач, специфичных для требований наземной и летной подготовки для получения сертификата частного пилота и квалификации по приборам в соответствии с разделом 14 Свода федеральных правил.
- FAA Advanced ATD (AATD) – обеспечивает адекватную платформу обучения как для процедурных, так и для эксплуатационных задач, специфичных для требований наземной и летной подготовки для получения сертификата частного пилота, рейтинга по приборам, сертификата коммерческого пилота, сертификата транспортного пилота (ATP) и летного пилота. Сертификат инструктора.
- Устройства летного обучения (FTD) [33]
- FAA FTD уровня 4 — аналогично инструктору по процедурам в кабине (CPT). Этот уровень не требует аэродинамической модели, но требуется точное моделирование систем.
- FAA FTD Level 5 — требуется аэродинамическое программирование и моделирование систем, но оно может представлять семейство самолетов, а не только одну конкретную модель.
- FAA FTD Level 6 — требуется аэродинамическое программирование для конкретной модели самолета, ощущение управления и физическая кабина.
- FAA FTD Level 7 – зависит от модели. Все применимые аэродинамика, средства управления полетом и системы должны быть смоделированы. Должна быть предусмотрена вибрационная система. Это первый уровень, требующий зрительной системы.
- Полнопилотажные тренажеры (FFS) [34]
- FAA FFS Level A – требуется система движения как минимум с тремя степенями свободы. Только самолеты.
- Уровень B FAA FAA – требует трехосного движения и более точной аэродинамической модели, чем уровень A. Самый низкий уровень симулятора полета вертолета.
- FAA FFS Level C – требуется подвижная платформа со всеми шестью степенями свободы. Также уменьшите транспортную задержку (задержку) на уровнях A и B. Визуальная система должна иметь горизонтальное поле зрения внешнего мира не менее 75 градусов для каждого пилота.
- FAA FFS Level D – самый высокий уровень квалификации FFS, доступный в настоящее время. Требования указаны для уровня C с дополнениями. Движущаяся платформа должна иметь все шесть степеней свободы, а зрительная система должна иметь горизонтальное поле зрения внешнего мира не менее 150 градусов с коллимированным (дальним фокусом) дисплеем. Требуются реалистичные звуки в кабине, а также ряд специальных движений и визуальных эффектов.
Европейского агентства по авиационной безопасности (EASA, ex JAA ) Категории
Эти определения применимы к обоим самолетам. [3] и вертолеты [35] если не указано иное. Все тренажеры, кратко описанные ниже, представляют собой разные подклассы тренажеров для моделирования полета (FSTD).
с базовым учебным устройством по приборам (BITD) Только для самолетов : базовая студенческая станция для выполнения процедур полетов по приборам ; может использовать подпружиненные органы управления полетом и инструменты, отображаемые на экране.
Тренажер по пилотажной навигации и процедурам (FNPT) : представление кабины со всем оборудованием и программным обеспечением для воспроизведения функций систем самолета.
- Уровень I EASA FNPT : Полностью закрытая кабина в реальном масштабе, силы управления и ход самолета, представляющие собой аэродинамическую модель, учитывающую изменения воздушной скорости, нагрузки и других факторов.
- EASA FNPT Уровень II : Моделирование управления воздушным судном на земле и при эффекте земли , эффекты обледенения, визуальная система, включая различные условия окружающего освещения (т. е. день, ночь, сумерки).
- EASA FNPT Level III Только для вертолетов : более широкое поле зрения и средства быстрой проверки правильности работы аппаратного и программного обеспечения.
- MCC : Дополнительные требования к FNPT уровня II и III, которые должны использоваться для обучения совместной работе нескольких экипажей , например, какие инструменты необходимо дублировать для каждого члена экипажа. [36]
Устройства летного обучения (FTD)
- Уровень 1 EASA FTD : может отсутствовать визуальная система, по сравнению с FNPT системы самолета должны работать правильно, основываясь только на входных сигналах пилота, не требуя действий инструктора.
- Уровень 2 EASA FTD : визуальная система с различными условиями, кабина должна включать другие места экипажа, органы управления должны имитировать динамику движения.
- EASA FTD Level 3 Только для вертолетов : данные модели должны быть основаны на проверочных полетах — не могут быть типовой аэродинамической моделью, более широкое поле зрения.
Полнопилотажные тренажеры (FFS)
- EASA FFS Level A : система движения с 3 степенями свободы (тангаж, крен, качка).
- EASA FFS Level B : система движения со всеми 6 степенями свободы, моделирующая наземное обслуживание.
- EASA FFS Level C : Моделирование различных условий взлетно-посадочной полосы, обледенения, более подробная аэродинамическая модель.
- Уровень D EASA FFS : характерные вибрации, ощущаемые в кабине, реалистичные уровни шума.
Технология [ править ]
Структура симулятора [ править ]
Симуляторы полета являются примером системы «человек в цикле» , в которой постоянно происходит взаимодействие с человеком-пользователем. С точки зрения устройства, входами являются основные органы управления полетом , кнопки и переключатели приборной панели, а также рабочее место инструктора, если оно имеется. На их основе обновляется внутреннее состояние и решаются уравнения движения для нового временного шага. [37] Новое состояние моделируемого самолета отображается пользователю через визуальные, слуховые, двигательные и сенсорные каналы.
Для моделирования совместных задач симулятор может подходить для нескольких пользователей, как и в случае с симуляторами сотрудничества нескольких экипажей . В качестве альтернативы можно подключить больше симуляторов, так называемое «параллельное моделирование» или «распределенное моделирование». [38] Поскольку военным самолетам часто приходится взаимодействовать с другими кораблями или военным персоналом, варгеймы часто используются для распределенного моделирования. По этой причине совместно с военными организациями были разработаны многочисленные стандарты распределенного моделирования, включая авиацию. Некоторые примеры включают SIMNET , DIS и HLA .
Имитационные модели [ править ]
Центральным элементом имитационной модели являются уравнения движения летательного аппарата. [37] Когда самолет движется в атмосфере, он может проявлять как поступательную, так и вращательную степени свободы . Чтобы добиться ощущения плавного движения, эти уравнения решаются 50 или 60 раз в секунду. [22] : 16 Силы движения рассчитываются на основе аэродинамических моделей, которые, в свою очередь, зависят от состояния рулей, приводимых в движение конкретными системами, их авионики и т. д. Как и в случае с моделированием, в зависимости от требуемого уровня реалистичности существуют разные уровни деталей, при этом некоторые подмодели опущены в более простых симуляторах.
Если частью симулятора является пользователь-человек, чего не бывает в некоторых инженерных симуляторах, необходимо выполнять моделирование в реальном времени. Низкая частота обновления не только снижает реалистичность симуляции, но также связана с увеличением заболеваемости симуляторами . [39] Правила накладывают ограничение на максимальную задержку между действиями пилота и реакцией самолета. По этой причине приходится идти на компромисс, чтобы достичь требуемого уровня реализма с меньшими вычислительными затратами. Симуляторы полета обычно не включают в себя полные вычислительные модели гидродинамики для сил или погоды, а используют базы данных подготовленных результатов расчетов и данных, полученных в реальных полетах. Например, вместо моделирования обтекания крыльев коэффициент подъемной силы может быть определен с точки зрения параметров движения, таких как угол атаки . [22] : 17
Хотя разные модели нуждаются в обмене данными, чаще всего их можно разделить на модульную архитектуру для лучшей организации и простоты разработки. [40] [41] Обычно модель механизма для наземного обслуживания представляет собой отдельный входной параметр для основных уравнений движения. Каждый двигатель и прибор авионики также представляют собой автономную систему с четко определенными входами и выходами.
Инструменты [ править ]
Все классы FSTD требуют той или иной формы копирования кабины. Поскольку они являются основным средством взаимодействия пилота с самолетом, особое значение придается органам управления из кабины . Для достижения хорошей передачи навыков в правилах использования авиасимуляторов предусмотрены весьма специфические требования. [16] это определяет, насколько близко они должны соответствовать реальному самолету. Эти требования в случае полнопилотажных тренажеров настолько детализированы, что может оказаться экономически выгодным использовать настоящую деталь, сертифицированную для полетов, а не изготавливать специальную копию. [22] : 18 В симуляторах более низких классов могут использоваться пружины для имитации усилий, ощущаемых при перемещении органов управления. Когда возникает необходимость лучше воспроизвести управляющие силы или динамическую реакцию, многие тренажеры оснащены системами обратной связи с активным приводом . Также могут быть включены вибрационные приводы либо из-за требований моделирования вертолета, либо для самолетов, оснащенных вибраторами .
Другой формой тактильного воздействия пилота являются инструменты, расположенные на панелях кабины. Поскольку они используются для взаимодействия с различными системами самолета, этого может быть достаточно для некоторых форм обучения процедурам. Отображение их на экране достаточно для самых простых BITD. симуляторов [3] и любительское моделирование полета , однако для большинства классов сертифицированных симуляторов требуется, чтобы все кнопки, переключатели и другие входы работали так же, как и в кабине самолета. Необходимость физической копии кабины увеличивает стоимость конструкции тренажера и привязывает оборудование к конкретному типу самолета. По этим причинам продолжаются исследования взаимодействий в виртуальной реальности , однако отсутствие тактильной обратной связи негативно влияет на производительность пользователей при использовании этой технологии. [42] [43]
Визуальная система [ править ]
Внешний вид самолета является важным ориентиром для управления самолетом и основным средством навигации для выполнения правил визуального полета . [44] Одной из основных характеристик зрительной системы является поле зрения . В зависимости от типа тренажера может быть достаточно обеспечить только вид вперед с помощью плоского дисплея. Однако некоторым типам летательных аппаратов, например истребителям , требуется очень большое поле зрения, желательно почти полное, из-за маневров, выполняемых во время воздушного боя. [45] Аналогичным образом, поскольку вертолеты могут выполнять полет на висении в любом направлении, некоторые классы тренажеров для вертолетов требуют даже 180 градусов горизонтального поля зрения. [46]
При проектировании визуальной системы существует множество параметров. Для узкого поля зрения может быть достаточно одного дисплея, однако обычно требуется несколько проекторов. Такое расположение требует дополнительной калибровки, как с точки зрения искажений из-за непроецирования на плоскую поверхность, так и яркости в областях с перекрывающимися проекциями. [47] Также используются различные формы сит, в том числе цилиндрические, [48] сферический [47] или эллипсоидальный. Изображение может проецироваться на стороне просмотра проекционного экрана или, альтернативно, «обратно» проецироваться на полупрозрачный экран. [49] Поскольку экран находится гораздо ближе, чем объекты вне самолета, для симуляторов с несколькими пилотами предусмотрены специальные коллимированные дисплеи, устраняющие эффект параллакса между точками зрения пилотов. [50]
Альтернативой крупномасштабным дисплеям являются симуляторы виртуальной реальности, использующие головной дисплей . Такой подход обеспечивает полное поле зрения и значительно уменьшает размер симулятора. Есть примеры использования в исследованиях, [41] а также сертифицированный FSTD . [51]
Вклад в современную компьютерную графику. Наука о визуальном моделировании, применяемая на основе визуальных систем, разработанных в авиасимуляторах, также была важным предшественником сегодняшних систем трехмерной компьютерной графики и компьютерных изображений (CGI). А именно потому, что целью моделирования полета является воспроизведение на земле поведения самолета в полете. Большая часть этого воспроизведения была связана с правдоподобным визуальным синтезом, имитирующим реальность. [52] В сочетании с необходимостью сочетать виртуальный синтез с требованиями к обучению военного уровня графические технологии, применяемые в авиамоделировании, часто на годы опережали то, что было бы доступно в коммерческих продуктах. Когда компьютерная графика впервые использовалась для обучения пилотов, первые системы оказались эффективными для некоторых простых учебных задач, но требовали дальнейшего развития для сложных учебных задач, таких как отслеживание местности и другие тактические маневры. Ранние системы CGI могли изображать только объекты, состоящие из плоских многоугольников. Достижения в области алгоритмов и электроники в визуальных системах авиасимуляторов и компьютерной графики в 1970-х и 1980-х годах повлияли на многие технологии, которые до сих пор используются в современной графике. Со временем системы CGI смогли накладывать текстуру на поверхности и плавно переходить от одного уровня детализации изображения к следующему. [53] в реальном времени Визуализация виртуальных миров с помощью компьютерной графики делает некоторые аспекты визуальных систем авиасимуляторов очень похожими на игровые движки , используя некоторые общие методы, такие как разные уровни детализации или библиотеки, такие как OpenGL . [22] : 343 Многие провидцы компьютерной графики начинали свою карьеру в Evans & Sutherland и Link Flight Simulation, подразделении компании Singer, двух ведущих компаниях в области моделирования полетов до наступления современной компьютерной эры. Например, генератор цифровых изображений (DIG) Singer Link, созданный в 1978 году, считался одной из первых в мире систем CGI. [54]
Система движения [ править ]
Изначально в системах движения использовались отдельные оси движения, подобно подвесу . После изобретения платформы Стюарта [55] одновременная работа всех приводов стала предпочтительным выбором, при этом некоторые правила FFS специально требуют «синергетического» движения с 6 степенями свободы . [56] В отличие от реального самолета, моделируемая система движения имеет ограниченный диапазон движения. Это особенно влияет на способность моделировать устойчивые ускорения и требует отдельной модели для аппроксимации сигналов вестибулярной системы человека в заданных ограничениях. [22] : 451
Система движения вносит основной вклад в общую стоимость симулятора. [22] : 423 Однако оценить передачу навыков, основанную на обучении на тренажере и ведущую к управлению реальным самолетом, сложно, особенно когда речь идет о сигналах движения. Требуются большие выборки мнений пилотов, и многие субъективные мнения имеют тенденцию высказываться, особенно пилотами, которые не привыкли давать объективные оценки и реагировать на структурированный график испытаний. В течение многих лет считалось, что моделирование на основе движения с 6 степенями свободы дает пилоту более высокую точность операций управления полетом и реакцию самолета на управляющие воздействия и внешние силы, а также дает лучшие результаты обучения для студентов, чем моделирование, не основанное на движении. Это описывается как «верность управления», которую можно оценить с помощью стандартов испытательных полетов, таких как числовая шкала оценки качества управления Купера-Харпера. Недавние научные исследования показали, что использование таких технологий, как вибрационные или динамические сиденья в авиасимуляторах, может быть столь же эффективным при проведении обучения, как и большие и дорогие устройства FFS с 6 степенями свободы. [57] [58]
высококлассные авиасимуляторы Современные
движения (VMS) в НАСА Эймсе / Симулятор вертикального
Самый большой авиасимулятор в мире — это симулятор вертикального движения (VMS) в Исследовательском центре Эймса НАСА , к югу от Сан-Франциско. Он имеет очень большую систему движения с 60 футами (+/- 30 футов) вертикального перемещения (подъёма). Система подъема поддерживает горизонтальную балку, на которой установлены рельсы длиной 40 футов, обеспечивающие боковое перемещение кабины симулятора на +/- 20 футов. На 40-футовой балке установлена традиционная шестиступенчатая платформа с шестью степенями свободы, а на платформе установлена сменная кабина. Такая конструкция позволяет быстро переключаться между разными салонами самолета. Моделирование варьировалось от дирижаблей, коммерческих и военных самолетов до космических шаттлов. В случае со космическим шаттлом большой симулятор вертикального движения использовался для исследования продольных колебаний, вызванных пилотом (PIO), которые произошли во время раннего полета шаттла непосредственно перед приземлением. После выявления проблемы на VMS с ее помощью были опробованы различные алгоритмы продольного управления и рекомендованы лучшие для использования в программе «Шаттл». [59]
Тренировка дезориентации
AMST Systemtechnik GmbH (AMST) из Австрии и Environmental Tectonics Corporation (ETC) из Филадельфии, США, производят ряд тренажеров для тренировки дезориентации, которые имеют полную свободу в рыскании. Самым сложным из таких устройств является тренажер «Дездемона» в научно-исследовательском институте TNO в Нидерландах производства компании AMST. Этот большой симулятор имеет подвесную кабину, установленную на каркасе, который обеспечивает вертикальное движение. Каркас установлен на рельсах, прикрепленных к вращающейся платформе. Направляющие позволяют располагать кабину тренажера под разными радиусами от центра вращения, что обеспечивает устойчивую перегрузку примерно до 3,5. [60] [61]
видеоигр полета для Симулятор любителей и
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
Примечания [ править ]
- ^ Федеральное управление гражданской авиации (25 апреля 2013 г.). «FAR 121, подраздел N — Программа обучения» . Проверено 28 апреля 2013 г.
- ^ «Тренажер самолета AC 120-40 и оценка визуальной системы» (PDF) . Федеральная авиационная администрация.
- ^ Перейти обратно: а б с CS FSTD(A).200: Терминология
- ^ «Определение авиасимулятора из Кембриджского словаря и тезауруса для продвинутых учащихся» . Издательство Кембриджского университета.
- ^ Bonnier Corporation (январь 1919 г.). «Сухая стрельба для авиастрелков» . Научно-популярный ежемесячник . Компания Бонньер. стр. 13–14.
- ^ Моделирование полета (12 июля 2010 г.). «Технологии авиасимуляторов на протяжении многих лет» . Архивировано из оригинала 12 октября 2011 года . Проверено 20 апреля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «Ориентиры ASME: летный тренажер Link». Архивировано 17 декабря 2011 года в Wayback Machine Американском обществе инженеров-механиков . Проверено: 18 декабря 2011 г.
- ^ «Информационный бюллетень ВВС США: Тренер по ссылкам». Национальный музей ВВС США. Проверено: 12 октября 2016 г.
- ^ Журналы Hearst (сентябрь 1954 г.). «Пилоты авиакомпаний летают в любую точку мира, не отрываясь от земли» . Популярная механика . Журналы Херста. п. 87.
- ↑ Канадская авиация, февраль 1961 г.
- ^ Фортье, Ренальд. «Необычный симулятор вертолета: он летает – канадский Jacobs Jaycopter» . Ingenium Канадские национальные музеи науки и инноваций .
- ^ «Джейкоптер, Эдмонтон, Альберта» . Провинциальные архивы Альберты — вопрос .
- ^ «Всемирная выставка в Нью-Йорке 1964–1965 годов — поездка на Джейкоптере» . WorldsFairPhotos.com .
- ^ Перейти обратно: а б Мердо Моррисон (25 июня 2018 г.). «Сравнение стратегий производителей гражданских симуляторов» . FlightGlobal .
- ^ Антуан Фафар (26 июня 2018 г.). «Анализ: Парк гражданских симуляторов приближается к отметке в 1300» . FlightGlobal .
- ^ Перейти обратно: а б с «EASA CS-FSTD(A) Выпуск 2» (PDF) .
- ^ Леонард Росс; Пол Слоттен; Луиза Йизель (1990). «Оценка пилотом полезности полноценных полетов на тренажере IFR для подготовки пилотов авиации общего назначения». Журнал авиационного/аэрокосмического образования и исследований . 1 (2). дои : 10.15394/JAAER.1990.1024 . ISSN 1065-1136 . Викиданные Q112800809 .
- ^ «14 CFR, Приложение D к Части 141 4.(c)» . Архивировано из оригинала 24 апреля 2022 года . Проверено 1 июля 2022 г.
- ^ Европейская группа по безопасности вертолетов (EHEST). «Преимущества тренажеров (FSTD) в летной подготовке вертолетов» (PDF) . Агентство авиационной безопасности Европейского Союза (EASA). п. 6 . Проверено 29 июня 2022 г.
- ^ Дэвид Дж. Аллертон (декабрь 2010 г.). «Влияние моделирования полета в аэрокосмической отрасли». Аэронавигационный журнал . 114 :6. дои : 10.1017/S0001924000004231 . ISSN 0001-9240 . Викиданные Q112813532 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж г Дэвид Дж. Аллертон (2009). Принципы моделирования полета . Уайли . дои : 10.2514/4.867033 . ISBN 978-0-470-75436-8 . Викиданные Q112813340 .
- ^ Сьюзан Т. Хирс; Патрисия А. Каспер (октябрь 1998 г.). «Оценка субъективных измерений при моделировании боевого вертолета-разведчика для полной миссии». Материалы ежегодного собрания Общества человеческого фактора и эргономики . 42 (1): 26–30. дои : 10.1177/154193129804200107 . ISSN 1071-1813 . Викиданные Q112800993 .
- ^ Майкл Кинг; Стивен Ленсер; Д. Роджерс; Х. Карнахан (2 января 2022 г.). «Новички и опытные операторы подъемников в симуляторе виртуальной реальности вертолетного подъемника». Международный журнал исследований в области обучения . 20 : 1–13. ISSN 1448-0220 . Викиданные Q112805528 .
- ^ Карстен Хиттен (ноябрь 1989 г.). «Крушение вертолета в воде: эффекты тренировки на симуляторе побега». Acta Psychiatrica Scandinavica . 80 : 73–78. дои : 10.1111/J.1600-0447.1989.TB05256.X . ISSN 0001-690X . Викиданные Q112805503 .
- ^ Андре Пиньейру; Пауло Фернандес; Ана Майя; и другие. (2012). «Разработка тренажера для обучения механическому обслуживанию авиационных двигателей F-16 в OpenSimulator». Procedia Информатика . 15 : 248–255. дои : 10.1016/J.PROCS.2012.10.076 . ISSN 1877-0509 . Викиданные Q57592005 .
- ^ Франческа Де Крещенцио; Массимилиано Фантини; Франко Персиани; Луиджи Ди Стефано; Пьетро Аззари; Самуэле Салти (1 января 2011 г.). «Дополненная реальность для обучения техническому обслуживанию самолетов и поддержки операций». IEEE Компьютерная графика и приложения . 31 (1): 96–101. дои : 10.1109/MCG.2011.4 . ISSN 0272-1716 . ПМИД 24807975 . Викиданные Q87833678 .
- ^ «ФАУ AC 61-136B» (PDF) .
- ^ «ФАУ AC 61-136А» (PDF) .
- ^ «ФАУ CFR, часть 60» (PDF) .
- ^ «CAAC CCAR-60» (PDF) .
- ^ AC-61-136A Приложение 1 и 2
- ^ 14 CFR Part 60, Appendices B and D
- ^ 14 CFR Part 60, Appendices A and C
- ^ CS FSTD(H).200: Терминология
- ^ Приложение 1 к CS FSTD(H).300, Приложение 1 к CS FSTD(A).300
- ^ Перейти обратно: а б Баарспул, М. (1990) Обзор методов моделирования полета. Прогресс аэрокосмических наук, 22, 1–20.
- ^ Ричард Фудзимото (декабрь 2015 г.), Параллельное и распределенное моделирование , doi : 10.1109/WSC.2015.7408152 , Wikidata Q63321790
- ^ Рэнди Пауш ; Томас Креа; Мэтью Конвей (январь 1992 г.). «Обзор литературы по виртуальным средам: визуальные системы военных авиасимуляторов и болезнь симуляторов». Присутствие: телеоператоры и виртуальные среды . 1 (3): 344–363. дои : 10.1162/PRES.1992.1.3.344 . ISSN 1054-7460 . Викиданные Q112822678 .
- ^ Калифорния Ипполито; Эми Рут Притчетт (14 августа 2000 г.), Архитектура программного обеспечения для реконфигурируемого авиасимулятора , Американский институт аэронавтики и астронавтики , номер документа : 10.2514/6.2000-4501 , Wikidata Q112822781
- ^ Перейти обратно: а б Маттиас Оберхаузер; Дэниел Дрейер (1 сентября 2017 г.). «Имитатор полета в виртуальной реальности для разработки человеческого фактора». Познание, технология и работа . 19 (2): 263–277. дои : 10.1007/S10111-017-0421-7 . ISSN 1435-5558 . Викиданные Q112822831 .
- ^ Маркус Тацгерн; Кристоф Биргманн (март 2021 г.). «Изучение входных аппроксимаций для панелей управления в виртуальной реальности». Виртуальная реальность и трехмерные пользовательские интерфейсы : 1–9. дои : 10.1109/VR50410.2021.00092 . Викиданные Q112826551 .
- ^ Раздел 91.155 14 CFR, часть 91 — Общие правила эксплуатации и полетов — FAA
- ^ Р. Баретт; А. Моррис; Дж. Барибо (22 июля 1985 г.), Современная купольная визуальная система воздушного боя , Американский институт аэронавтики и астронавтики , doi : 10.2514/6.1985-1747 , Wikidata Q112840484
- ^ Приложение 1 к CS FSTD(H).300, 1.3 Визуальная система, требование b.3
- ^ Перейти обратно: а б Брайан Рено (14 августа 1989 г.), Купольная система отображения полного поля зрения , Бостон: Американский институт аэронавтики и астронавтики , doi : 10.2514/6.1989-3316 , Викиданные Q112790735
- ^ Брент Кэмерон; Хуман Раджаи; Брэдли Юнг; Роберт Ланглуа (май 2016 г.), Разработка и внедрение экономичных технологий авиасимуляторов , номер документа : 10.11159/CDSR16.126 , Wikidata Q112812641
- ^ Леонард Дж. Бест; Дон Р. Уайт; Филип В. Пепплер (16 августа 1999 г.), M2DART: дисплей обратной проекции реального изображения , стр. 348–355, doi : 10.1117/12.357610 , Wikidata Q112840621
- ^ Байрон Дж. Пирс; Джордж А. Джери (октябрь 1998 г.). «Последствия коллимации изображений для обучения на авиасимуляторах». Материалы ежегодного собрания Общества человеческого фактора и эргономики . 42 (20): 1383–1387. дои : 10.1177/154193129804202004 . ISSN 1071-1813 . Викиданные Q112793062 .
- ^ «EASA одобрило первое учебное устройство для моделирования полета на основе виртуальной реальности (VR)» . Агентство авиационной безопасности Европейского Союза (EASA). 26 апреля 2021 г. Проверено 30 июня 2022 г.
- ^ Рольф, Дж. М. и Стейплс, К. Дж. (27 мая 1988 г.). Авиационное моделирование Cambridge Aerospace Series No 1 . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521357517 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ян, Джонсон (август 1985 г.). «Достижения в области компьютерных изображений для моделирования полетов» . ИИЭЭ . 5 (8): 37–51. дои : 10.1109/MCG.1985.276213 . S2CID 15309937 .
- ^ Карлсон, Уэйн (20 июня 2017 г.). «Компьютерная графика и анимация: ретроспективный обзор» . п. 13.2.
- ^ Стюарт, Д. (1965–1966). «Платформа с шестью степенями свободы». Труды Института инженеров-механиков . 180 (1, № 15): 371–386. дои : 10.1243/pime_proc_1965_180_029_02 .
- ^ Приложение 1 к CS FSTD(H).300, 1.2 Система движения, требование b.1
- ^ Андреа Л. Спарко; Джудит Бурки-Коэн; Тиау Х. Го (2010). Перенос обучения с полнопилотажа на тренажер высокого уровня с динамическим сиденьем . Конференция AIAA по моделированию и имитационным технологиям. дои : 10.2514/6.2010-8218 .
- ^ Питер Джон Дэвисон. «Краткий обзор исследований, посвященных влиянию движения при обучении пилотов на авиасимуляторе» (PDF) . Решения для симуляторов MPL . Проверено 12 ноября 2019 г. .
- ^ Борода, Стивен; и другие. «Тренировка по посадке и выкатке космического корабля на тренажере вертикального движения» (PDF) . АААА. Архивировано из оригинала (PDF) 20 января 2009 года . Проверено 5 февраля 2014 г.
- ^ «DESDEMONA: Следующее поколение в моделировании движения» Нидерландская организация прикладных научных исследований. Дата обращения: 5 июля 2012 г.
- ^ Роза, М., М. Вентинк и Ф. Финстра. «Тестирование производительности системы движения Дездемона». AIAA MST, Хилтон-Хед, Южная Каролина, 20–23 августа 2007 г.
Библиография [ править ]
- Келли, Ллойд Л., как рассказал Роберт Б. Парк. Создатель пилотов . Нью-Йорк: Grosset & Dunlap, 1979, первое издание 1970 года. ISBN 0-448-02226-5 .
Внешние ссылки [ править ]
- Черная магия и гремлины: аналоговое моделирование полета в Центре летных исследований НАСА, Джин Л. Уолтман
- Искусство моделирования полета (Диссертация Aerospace MEng по моделированию полета). Архивировано 6 августа 2020 года в Wayback Machine.
- MiGMan’s Flight Sim Museum , авиасимуляторы видеоигр с 1970-х годов до наших дней.
| Действие |
|  | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Приключенческий боевик | |||||||||||
| Приключение | |||||||||||
| Цифровая столешница | |||||||||||
| Головоломка | |||||||||||
| Ролевая игра | |||||||||||
| Моделирование |
| ||||||||||
| Стратегия | |||||||||||
| Другие жанры | |||||||||||
| Связанные понятия |
| ||||||||||
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
