Малоходовые системы подвижности: компактность при максимальной гибкости

halldale.pngТрадиционные подвижные платформы с ходом 60 дюймов уже не являются единственным вариантом для производителей тренажерной техники. На рынке появились новые системы малого хода, которые не только обеспечивают реалистичное отображение акселерационных эффектов и вибрации в вертолетных тренажерах, но и предлагают новые возможности для реализации требований EASA и FAA в части обучения навыкам предотвращения сваливания. Рик АДАМС побеседовал с представителями компаний, внедряющих эту инновационную технологию.

 short_move_01.jpgИх можно назвать компактными системами подвижности или системами подвижности малого хода. Благодаря этим системам высококачественная тренажерная подготовка может стать доступной большему количеству пилотов при сокращении ряда затрат на обучение. «Для размещения нашей системы не требуется больших площадей, ее энергопотребление достаточно невысоко, но при этом она обеспечивает воспроизведение основных акселерационных стимулов, и результаты весьма впечатляющи», — рассказывает Джон Фраска, генеральный директор компании Frasca International (Урбана, штат Иллинойс). Речь идет о миниатюрной подвижной платформе с ходом 6 дюймов, созданной на основе технологии, изначально применявшейся в системах отображения вибрации для вертолетных тренажеров Frasca: комплексных тренажеров категории Level D с 62-дюймовыми подвижными платформами и тренажеров на неподвижном основании категории Level 7. «Когда мы разработали эту вибрационную платформу и оценили ее возможности, у нас появились некоторые идеи по ее усовершенствованию. Так, шаг за шагом, мы пришли к сегодняшнему решению».

 Система подвижности и вибрации малого хода была установлена на тренажер класса FTD для экипажа легкого вертолета. «Летать на вертолетных тренажерах класса FTD непросто, причем в первую очередь это касается тренажеров легких вертолетов, — объясняет Джон Фраска. — Многие устройства класса FTD — и даже более продвинутые комплексные тренажеры класса FFS — требуют длительной «акклиматизации». Особенно трудно приходится опытным пилотам, за плечами которых тысячи часов полетов на реальном ЛА. В устройствах категории Level 7 обеспечивается точное соответствие всем характеристикам вертолета. Чего же в них не хватает? Только акселерационных стимулов».

 Компания Frasca пригласила пилотов опробовать FTD с новой системой подвижности и вибрации. Во время испытаний оператор включал и выключал систему подвижности, не сообщая об этом пилотам. Система вибрации продолжала работать, поэтому пилоты не понимали, что система подвижности отключена. «Разница была очень заметной, — рассказывает Фраска. — Причем как в полетных данных, так и в оценках самих пилотов. Пилоты спрашивали нас: «Что случилось? Минуту назад управлять тренажером было легче, а теперь стало трудно…» (при выключении системы подвижности) или наоборот: «У меня все получается, как вы это сделали?»

 «Так в чем же причина? В малом ходе системы? В алгоритмах, которые мы использовали? Или, может быть, в скорости приводов? Успеху способствовали все перечисленные факторы, — уверен Джон Фраска. — Это очень высокоскоростная система, на порядок быстрее типичной подвижной платформы». Конечно, не обошлось и без определенной доли инженерного «волшебства». Фраска продолжает: «Мы многому научились в процессе создания и настройки этой системы. Мы ошибались, делали выводы, исправляли наши ошибки и, в конце концов, добились хороших результатов».

 Последние несколько лет инженеры компании Frasca экспериментировали с длиной приводов систем подвижности. Были опробованы приводы длиной 24 дюйма (в тренажере категории Level B самолета Cessna Caravan), а также длиной 36 и 40 дюймов. «По наблюдениям наших специалистов, более компактные системы показали лучшие результаты. Возможно, дело в том, что они более жесткие, сопряжение их узлов более прочное. На этот счет есть множество гипотез. Я думаю, на данном этапе у нас нет полного понимания всех нюансов», — говорит Фраска.

 «Одним из недостатков систем большого размера являются огромные затраты на их разработку, отладку, инфраструктуру для их размещения, а также на электроэнергию и техническое обслуживание. Цель компании Frasca — сделать тренажерное обучение доступным для более широкой аудитории, снизить его стоимость. Если обучение на тренажере могут позволить себе только избранные, его преимущества в области повышения безопасности полетов не коснутся тех, кому оно не доступно».

 Первый образец компактной системы подвижности производства Frasca установлен на тренажер вертолета Bell 206L JetRanger категории Level 7 FTD, который успешно работает на базе американской компании Air Evac Lifeteam около Сент-Луиса.

 Подготовка экипажей с нулевым налетом?

 Компания TRU Simulation + Training, бывшее подразделение Textron, также разработала систему подвижности на базе виброплатформы для вертолетных тренажеров категории Level D и работает над адаптацией этой технологии для создания самостоятельного компактного решения для воспроизведения не только вибрационных эффектов, но и подвижности.

 Впервые вибросистема с ходом 6 дюймов, устанавливаемая на традиционную 60-дюймовую подвижную платформу, была применена в комплексном тренажере вертолета Bell 429, который сейчас ожидает сертификации по категории Level D в испанской Валенсии. «В тренажере Bell 429 система показала себя, — рассказывает старший вице-президент TRU Simulation + Training Джим Такатс. — Экипажи очень высоко оценили качество компактной системы подвижности, я даже не ожидал настолько высоких оценок».

 Инженеры компании TRU также провели испытания тренажера при выключенной «большой подвижной платформе», с использованием только компактной системы.

 Как отмечает Такатс, пять лет назад, когда отраслевая группа еще работала над требованиями для вертолетных тренажеров (ICAO Doc. 9625, Том II), «специалисты просто не могли поверить, что концепция подготовки экипажей с нулевым налетом на реальных вертолетах может стать реальностью. Это казалось невозможным. Эксперты считали, что выполнение 80-90% задач обучения в тренажерах — это уже великолепно».

 По словам Джима Такатса, даже специалисты комиссии по приемке тренажера Bell 429, опытные и критически настроенные летчики-испытатели «старой школы», признали, что этот тренажер позволяет отработку полного комплекса задач подготовки пилотов. «Я думаю, мы наконец-то достигли уровня развития технологии, полностью соответствующего современным требованиям подготовки экипажей», — говорит Такатс, отмечая широкие возможности современных тренажеров в части отображения акселерационных эффектов и закабинного пространства, а также высокие показатели качества генерации изображения и точности моделирования.

 Сейчас специалисты TRU работают над созданием прототипа комплексного тренажера перспективного вертолета с электродистанционной системой управления Bell 525 Relentless, а также тренажера вертолета Bell 505 Jet Ranger X категории FTD Level 7, причем, согласно планам компании, последний будет оборудован только компактной системой подвижности.

 Система подвижности и вибрации с ходом 6 дюймов также будет установлена на несколько комплексных тренажеров категории Level D для нового учебно-тренировочного центра компании Coptersafety в Хельсинки. Первым устройством этой партии, которое будет введено в эксплуатацию к четвертому кварталу 2017 г., будет тренажер вертолета H145 (Airbus Helicopters). Затем учебно-тренировочный центр получит тренажеры вертолетов H125, AW169 и AW189 (Leonardo Helicopters), а также еще один тренажер для подготовки экипажей ЛА, тип и модификация которого будут объявлены позже.

 Кроме того, Джим Такатс сообщил CAT, что компания TRU в сотрудничестве с Textron участвует в конкурсе на поставку компактных систем подвижности для тренажеров категории Level 2/ FNPT II, которые будут использоваться для начальной подготовки пилотов, а также для занятий на втором и третьем этапе подготовки к получению лицензии пилота многочленного экипажа (Multicrew Pilot Licence, MPL). В дискуссии, посвященной требованиям ICAO 9625 Doc. 1 к тренажерам самолетов, Такатс отмечает: «Подавляющее большинство экспертов соглашаются, что будущим пилотам на этапе начальной подготовки не нужны высокоточные тренажеры. Студенты еще не были в кабине реального ЛА, им незнакомы ощущения реального полета. На этом этапе им необходимо, прежде всего, освоить навыки работы с органами управления, познакомиться с характеристиками управляемости ЛА». Эксперты TRU уверены, что компактные подвижные платформы могут стать идеальным решением для простых бюджетных тренажерных систем с хорошим качеством визуализации и базами данных для отработки визуального полета, перелетов на большие расстояния, одиночного полета, а также действий по выводу самолета из сложных пространственных положений и штопора в объеме требований на лицензию MPL. «В компактных системах применяются те же методики и алгоритмы отображения акселерационных стимулов, что и в системах категории Level D, единственное их отличие — это малый ход».

 Расширенный диапазон, компактная подвижная платформа

 Компания AMST Systemtechnik GmbH, известная своей работой над созданием пилотажного стенда нового поколения DESDEMONA в сотрудничестве с Нидерландской организацией прикладных научных исследований (TNO), выходит на завершающую стадию проекта по разработке тренажера для обучения навыкам предотвращения сваливания UPT (upset prevention trainer). Демонстрационный образец устройства будет установлен в главном офисе AMST в Рансхофене (Австрия) в 2017 г.

 В состав тренажера категории ICAO Type VI Airfox UPT входит макет кабины, широкоугольная коллимационная система визуализации (отвечающая требованиям к устройствам категории Level D) и два рабочих места инструктора (на борту тренажера и удаленное). В тренажере реализована математическая модель динамики полета за предельными режимами для узкофюзеляжных самолетов типа Boeing 737 или Airbus A320.

 Тренажер оборудован шестистепенной подвижной платформой малого хода с 28-дюймовыми приводами разработки AMST, позволяющими увеличить диапазон отображаемого тренажером положительного угла тангажа (в сценариях, предполагающих высокие углы атаки и тангажа) в два раза по сравнению с комплексными тренажерами с 60-дюймовыми подвижными платформами.

 Рассказывает д-р Майкл Мэйрофер, руководитель отдела технологий для гражданской авиации AMST: «Стандартная шестистепенная подвижная платформа отображает положительные углы тангажа до 23-25 градусов. Однако, в связи с требованиями безопасности при эксплуатации современных систем отображения акселерационных эффектов, в реальности максимальный угол тангажа, доступный в большинстве тренажеров, — это что-то около 15 градусов». В то же время для отработки навыков управления самолетом на предельных режимах «может потребоваться выход на 30 градусов тангажа». По словам д-ра Мэйрофера, разработанные AMST специальная подвижная платформа и программное обеспечение, реализующее «оптимальную методику отображения движения», позволяют выводить тренажер даже на такие высокие углы тангажа. «Это совершенно другой, гораздо более реалистичный сценарий», — подчеркивает Мэйрофер.

 Для изготовления тренажера AMST использовались такие материалы, как алюминий и армированное стекловолокно. Кроме того, основная часть вычислительного оборудования размещается за пределами кабины, чтобы она была достаточно легкой для работы с компактной подвижной платформой. Такая конструкция дает дополнительные преимущества, снижая энергопотребление устройства.

 Почему же эта технология подходит для обучения именно навыкам предотвращения сваливания, а не вывода из него? «Для отработки вывода из сваливания тренажер должен воспроизводить ускорение силы тяжести, а в комплексных тренажерах это не имеет смысла, поскольку в них вы не ощущаете длительных перегрузок», — объясняет Мэйрофер. Возможности тренажера Airfox не будут ограничены обучением пилотов навыкам предотвращения сваливания. Как отмечает Мэйрофер, эта система идеально подойдет для реализации всех задач обучения пилотов на лицензию MPL, вплоть до третьего этапа программы подготовки на данную лицензию. В авиакомпаниях и обучающих организациях этот тренажер сможет взять на себя немалую долю периодической переподготовки экипажей — и при этом он примерно в два раза дешевле тренажера класса FFS.

 Проблемы с физикой

 Обратившись за комментариями к экспертам Федеральной авиационной администрации США (FAA), журнал CAT получил следующий ответ: «По законам физики на низких частотах системы подвижности с приводами уменьшенного хода могут давать более серьезные искажения коэффициента усиления и фазы, что в результате может привести к снижению точности воспроизведения тренажером акселерационных эффектов. Во время испытаний инспектор, проводящий субъективную оценку характеристик тренажера, может заметить эти искажения». В то же время эксперты подчеркивают, что в требованиях FAA нет конкретных указаний относительно длины приводов, поэтому «сертификационные власти будут рассматривать системы подвижности с любой предлагаемой длиной приводов».

 Хотя требования FAA по обучению пилотов навыкам предотвращения сваливания и вывода самолета из сложных пространственных положений вступят в силу только в марте 2019 г., FAA уже сертифицировала три тренажера в соответствии с перспективными требованиями, касающимися воспроизведения предельных режимов. Первыми устройствами, сертифицированными по новым правилам, стали два тренажера B737 авиакомпаний Alaska Airlines и Southwest Airlines, а также тренажер G550 производства FlightSafety International. Представитель FAA продолжает: «Мы располагаем информацией о нескольких тренажерах, по которым в ближайшее время нам должны поступить заявки на квалификацию. То есть, можно сказать, что в этой области уже наметился некоторый прогресс».

 Требования по обучению пилотов навыкам предотвращения сваливания и вывода самолета из сложных пространственных положений Европейского агентства по авиационной безопасности (EASA) вступили в силу в мае текущего года. Пока эти требования касаются только программ периодической переподготовки пилотов коммерческой авиации. Выход аналогичных требований EASA для программ начальной подготовки на рейтинг типа будет приурочен к выпуску соответствующей официальной документации FAA.

 

CAT Magazine Issue 5/2016

Перевод с английского

Татьяны РОМАНОВОЙ



Статьи номера

Назад