Виртуальные технологии для обучения пилотов

Виртуальные технологии уже давно и прочно вошли в нашу повседневную жизнь, однако качественные решения для задач профессионального обучения, использующие технологии виртуальной реальности — все еще редкость.

Компания «Константа-Дизайн» впервые продемонстрировала на главных отраслевых форумах 2017 года результаты инициативных разработок в области создания перспективных систем визуализации, в которых уникальные возможности новейшей системы генерации изображений «Зарница» успешно скомплексированы с современными технологиями виртуальной реальности. Рассказывает главный специалист по программному обеспечению АО ЦНТУ «Динамика» Евгений ТЮЛИН.

«АВИАДАРТС-ВР» на МАКС-2017

Компания «Константа-Дизайн» впервые представила на Международном авиационно-космическом салоне в Жуковском свою новейшую разработку — систему генерации визуальных изображений «Зарница» для авиационных тренажеров. Системой был оснащен уникальный экспериментальный стенд под названием «Авиадартс-ВР», потенциально имеющий широкий круг военных и гражданских приложений. Стенд может использоваться в целях прототипирования будущей линейки тренажеров для отработки групповой слетанности и техники ведения воздушного боя, в качестве эффективного инструмента проведения научно-исследовательских работ в интересах создания перспективной авиационной техники и т.д.

На этот раз для демонстрации обучающих возможностей стенда была выбрана кабина истребителя типа Су-27. В качестве системы визуализации использовались очки виртуальной реальности (ОВР) Oculus CV-1, скомплексированные с системой генерации закабинного изображения «Зарница». Органы управления стенда разработаны компанией VirPil. В качестве территории полетов были выбраны Краснодарский край, территория Крыма и пр., однако система позволяет загрузить локацию с любой точки земного шара. Ландшафтные данные были предоставлены госкорпорацией Роскосмос, причем предполагается, что заказчик сможет подписаться на ту или иную «карту местности», которая будет обновляться с определенной периодичностью в зависимости от ее изменений в реальности. Прототип двух виртуальных кабин и виртуального инструктора стенда «Авиадартс-ВР» (который в данной конфигурации фактически представляет собой обучающий тренажер) позволяли обучаемым «летать» в едином окружающем пространстве, поэтому им была доступна не только отработка одиночного пилотажа, взлета-посадки, дозаправки в воздухе, атаки надводных/наземных целей и т. д., но и отработка ближнего маневренного воздушного боя и полетов в паре.

Тренажер дает возможность использовать виртуальную арматуру кабины, поскольку система визуализации позволяет отображать руки летчика. А поскольку функционал кабины истребителя реализован практически полностью, фактически обучаемый получил возможность руками выполнять все действия с арматурой кабины – включать управление носовой стойки, запускать двигатели и пр. Математическая модель движения самолета позволяет с высокой степенью адекватности имитировать динамику реального истребителя. Поэтому те посетители, которые были знакомы с DCS Су-27 (PFM), уже имели опыт и понимали, как им управлять, взлетали и осуществляли полеты на очень хорошем уровне, многим удавалась посадка.

Начиная с первого дня работы салона на стенде «Константы-Дизайн» не было отбоя от посетителей. На тренажере «Авиадартс-ВР» «летали» летчики-испытатели ЛИИ им. Громова, летчики строевых частей ВКС России, руководящий состав Липецкого Центра боевого применения, летчики пилотажных групп «Русь», «Соколы России», пилотажной группы ВВС Объединенных Арабских Эмиратов Al-Fursan и пилотажной группы итальянских ВВС Frecce Tricolore. Я был приятно удивлен тем, что всем им в течение буквально 5-7 минут удалось освоиться в VR шлеме, и уже через 10 минут все они успешно взлетали, показывали парный пилотаж, имитацию ближнего маневренного воздушного боя, одиночный пилотаж и пр. Каждый раз после их «приземления» посетители стенда аплодировали, т.к. они могли наблюдать за полетами на тренажерах на специальных больших мониторах.

Всего за время работы салона на тренажерах смогли «полетать» свыше 30-ти опытнейших военных летчиков, среди которых А.Н. Харчевский, А.Н. Козаченко, А.В. Коцюба, Г.Б. Рыжов, С.И. Соснин, Ю.А. Сушков и другие. Нам удалось пообщаться со многими из них, узнать их мнение об эргономике ручки управления, прототипе РУДа, педалях, усилиях в системе загрузки. Трудно переоценить важность такого общения для нас как для разработчиков тренажера. И их похвала, и в особенности конструктивная критика и ценные советы – все это исключительно важно и, безусловно, будет учтено в ходе дальнейшего развития проекта.

Александр КОЗАЧЕНКО, полковник запаса, Заслуженный военный летчик России, начальник методического отдела ЦНТУ «Динамика»:

«В этом году «Динамика» не принимала участие в работе авиасалона, тем не менее, поработать на МАКС-2017 все-таки удалось, на этот раз — в качестве летчика-инструктора на стенде компании «Константа-Дизайн», которая впервые представила систему визуализации нового поколения «Зарница» для авиационных тренажеров.

Сидя в кресле, имея только органы управления самолетом (РУС, РУДы и педали) и надев виртуальные очки, волшебным образом попадаешь в кабину истребителя. Интерактивные органы управления в кабине позволяют управлять взлетно-посадочными устройствами, навигационным комплексом и системой управления вооружения. Система визуализации позволяет загрузить ландшафт в любой точке земного шара.

Технические характеристики очков позволяют летчику отрабатывать все элементы техники пилотирования, навигации и боевого применения. Однако из всего набора элементов особый интерес, на мой взгляд, вызывает отработка групповой слетанности (без ограничения количества рабочих мест, а значит, и самолетов в группе), дозаправки топливом в воздухе, ближнего маневренного воздушного боя и посадки, в том числе на палубу. Новую систему визуализации оценивали многие строевые летчики и летчики-испытатели. Прежде всего, интерес вызвали большие углы обзора и объемность изображения, что позволяет отрабатывать групповой пилотаж, в том числе сложный и высший, видеть и контролировать положение самолетов в полетных порядках и вести ближний маневренный бой.

Конечно, еще есть над чем работать – недостаточное разрешение очков и, как следствие, немного «размытое» изображение, но это техническая проблема, и ее решение — вопрос времени. Самое главное, что визуализация нового поколения со временем позволит с высокой степенью достоверности полноценно отрабатывать летчикам – повторюсь – посадку, дозаправку в воздухе, групповой полет и маневренный воздушный бой. Сейчас эти элементы на тренажерах в полной мере отработать невозможно. Реализовать эти возможности в дальнейшем можно будет на комплексном тренажере, используя 3D очки виртуальной реальности только на одном или нескольких этапах полета, или специализированном (процедурном) тренажере.

Хочется верить, что на следующем авиасалоне «Константа» сможет показать уже полноценную версию системы визуализации с очками виртуальной реальности».

И еще одна категория посетителей МАКСа традиционно бывает особенно дорога всем участникам салона – это дети. Их эмоции и неподдельная радость от пусть и непродолжительных, но захватывающих дух полетов, слова благодарности от их родителей — все это незабываемые воспоминания.

Конечно, среди специалистов были и скептики. Самых убежденных из них непросто было уговорить на тестовый полет, но в итоге все они оказывались под впечатлением от «полета» и нередко возвращались по нескольку раз со своими коллегами для того, чтобы вновь и вновь испытать виртуальные полеты в парах. Больше всего нас, как разработчиков, радовал тот факт, что сам способ и качество визуализации в целом не вызывали у летчиков сомнений. Это было связано с тем, что хотя технологии виртуальной реальности весьма продвинулись за последние годы, тем не менее они все еще далеки от совершенства, и возможность использования их для профессионального обучения могла вызывать вопросы. Однако полный успех демонстрации стенда «Авиадартс-ВР» на МАКСе еще раз убедил нас в том, что мы на правильном пути, и в недалеком будущем технологии VR по праву займут свое место в индустрии профессионального моделирования и обучения в авиации.

«Орион-ГЕО» на форуме «АРМИЯ-2017»

Компания «Константа-Дизайн» известна специалистам тренажерной отрасли прежде всего как разработчик передовых решений в области систем генерации визуальных изображений, которые на сегодняшний день относятся к числу лучших продуктов в своем классе и широко используются в индустрии авиационного моделирования и обучения. Однако успешная реализация проекта «Авиадартс-ВР», связанного с использованием технологий виртуальной реальности, имеет все шансы вырасти в новое перспективное направление для развития бизнеса компании: следующим шагом после презентации стенда «Авиадартс-ВР» на МАКС-2017 стало получение контракта на разработку программного обеспечения демонстрационного стенда «Орион-ГЕО».

Впервые прототип рабочего места оператора геоданных «Орион-ГЕО», разработанный холдингом «Российские космические системы» (РКС) совместно с ООО «Константа Дизайн», был представлен на Международном форуме «Армия-2017». В целях демонстрации результатов деятельности компаний, входящих в состав концерна РКС, специалистами «КонстантыДизайн» было разработано программное обеспечение стенда «Орион-ГЕО», который был высоко оценен профессионалами. С помощью «Орион-ГЕО» посетители форума смогли совершить виртуальный полет над южной территорией полуострова Крым, проекция которого была создана в рамках проекта «Цифровая Земля», предполагающего создание и регулярное обновление сплошного бесшовного покрытия данными дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) территории всего земного шара с разрешением в 1 метр.

Фактически «Орион-ГЕО» представляет собой экспериментальный тренажер, позволяющий оператору использовать современные технологии интерактивного виртуального пространства для того, чтобы применять данные ДЗЗ в интересах самого широкого круга проектов, связанных с использованием результатов космической деятельности. Центральной частью стенда является виртуальная кабина вымышленного летательного аппарата, которая используется для достижения большей степени погружения в виртуальный мир, при этом арматура кабины является некоторым подсознательным ориентиром для оценки расстояний и положения оператора в пространстве. Возможность освещать и затенять виртуальную кабину позволяет оператору ориентироваться относительно положения солнца. Сам летательный аппарат имеет вымышленную схему управления перемещением в пространстве с футуристическим меню управления, позволяющим выбирать время суток, погодно-климатические условия и локацию.

Основными функциями стенда является демонстрация возможности использования средств виртуализации при отображении ситуационной, метеорологической и тактической обстановки на фоне снимков, произведенных российской группировкой космических аппаратов «Ресурс-П» и переданных «Константе-Дизайн» для моделирования виртуальной земной поверхности.

По результатам форума «АРМИЯ2017» руководством Роскосмоса и РКС было принято решение о дальнейшем развитии данной технологии и переводе стенда «Орион-ГЕО» в демонстрационный зал концерна РКС. Предполагается, что «Орион-ГЕО» будет участником целого ряда крупных международных выставок, его функционал будет постоянно наращиваться. Кроме того, будут разработаны еще как минимум два выставочных стенда и несколько сервисов с использованием облачных вычислений, их облик в настоящее время обсуждается.

Перспективы

Именно на стыке тренажерных технологий и технологий виртуальной реальности могут возникнуть новые передовые решения в области моделирования и обучения, и специалисты «Константы» рассматривают использование шлемов виртуальной реальности как одно из весьма перспективных в этом смысле направлений.

В рамках развития новой тематики, связанной с созданием виртуальных кабин тренажеров, в настоящее время «Константа-Дизайн» активно сотрудничает с российским разработчиком шлемов виртуальной реальности компанией DEUS, продукты которой демонстрируют отличные функциональные возможности, а именно — высокую степень детализации индикации приборов летательных аппаратов, повышенную вдвое четкость изображения, возможность использования периферийного зрения и т.д. Так стыковка новейшей системы генерации визуальных изображений «Зарница» («Константа-Дизайн») с двухканальными очками виртуальной реальности Svarog (DEUS) позволяет сформировать требования к ОВР с целью использования их в системах визуализации перспективных тренажерных комплексов. Полученные результаты позволят создать целую линейку легких унифицированных виртуальных кабин тренажеров летательных аппаратов и других сложных эргатических систем.

Другой перспективной сферой применения виртуальных кабин тренажеров с их отличными массо-габаритными характеристиками в сочетании с хорошей обзорностью внутрикабинного и закабинного пространства является создание авиационных тренажеров с использованием кинематических возможностей промышленных роботов-манипуляторов типа KUKA* в качестве системы подвижности. Использование виртуальных кабин позволит существенно повысить эксплуатационный ресурс подобных систем подвижности и даст возможность впервые в России создать тренажер легкого самолета с возможностью отработки навыков действий пилотов в расширенной области режимов полета.

Стремясь к совершенству в своих разработках в области технологий воспроизведения виртуальных миров, компания «Константа-Дизайн» в 2017 году смогла выйти на новый технологический уровень развития, впервые создав высококачественные прототипы виртуальных кабин, которые, без сомнения, найдут применение в области создания новейших обучающих комплексов для индустрии моделирования и обучения.


Статьи номера

Назад