Technologie symulatorów lotu

5/12/2018 Technologie symulatorów lotu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/technologie-symulatorow-lotu 1/12

2012-01-03 symulatory jazdy lub lotu

[email protected]

1

PROFESJONALNETECHNOLOGIE

SYMULATORÓW LOTU

Jacek Lewiński Społeczna Wyższa Szkoła Przedsiębiorczości i Zarządzani w Łodzi Studia II letnie magisterskie uzupełniające Semestr IIIGrupa projektowa 8

index 50564




[email protected]

2

Spis treści

1. Wstęp.......................................................................................................................................... 3

2. Pierwsze symulatory................................................................................................................... 3

3. Symulatory wizualne................................................................................................................... 3

4. Symulatory współczesne ........................................................................................................... 3

5. Symulatory wojskowe …...............................................................................................................9

6. Podsumowanie …........................................................................................................................11

7. Bibliografia ................................................................................................................................ 12




[email protected]

3

1. Wstęp

Współczesny człowiek musi posiadać wiele umiejętności pozwalających mu funkcjonować

w naszej rzeczywistości. Jednymi z najważniejszych i najbardziej oczywistych są umiejętnościprowadzenia obsługi pojazdów mechanicznych takich jak samochody, motocykle i tym podobne.

Postęp technologiczny sprawił, że nasza cywilizacja jest uzależniona od środków transportu. Czy jest to transport kołowy, lotniczy czy morski. Niezależnie od rodzaju trzeba umieć prowadzićsamochód lub inny pojazd kołowy. Jednak specjalizacja w pojazdach transportowych osiągnęłapoziom w którym stały się niesamowicie skomplikowane. Ilość systemów wspomagania odsuwaniemal na dalszy plan samą jazdę lub lot. Takie wyspecjalizowane pojazdy lub samoloty sa bardzodrogie a ich obsługa bardzo skomplikowana. Musimy również pamiętać o bezpieczeństwie samegokierowcy lub pilota prowadzącego dany pojazd. Życie ludzkie jest wartością najwyższą i musimymieć absolutną pewność, że osoba prowadząca lub pilotująca wyspecjalizowany pojazd lubsamolot zrobi to bezbłędnie, bez szkody dla własnego zdrowia, życia i zniszczenia samegodrogiego sprzętu. Celom tym służą wszelkiego rodzaju symulatory jazdy lub lotu. Są oneurządzeniami gdzie zbudowana jest kabina pilota lub kierowcy. A wszelkie zegary i urządzeniasłużące kontroli lotu lub jazdy powinny zachowują się tak jak w prawdziwym samolocie lubsamochodzie.

2. Pierwsze symulatory

2.1 Symulatory lotu Pomysł symulatorów lotu jest tak stary jak sam samolot. Już w początkach XX wieku zanim

pilot podjął ryzykowną decyzję pilotowania tego co nazywamy obecnie samolotem starano się daćmu jakieś pojęcie o tym co go czeka w powietrzu.

Rys1. Pierwsze próby symulatora w 1909 r Rys2. Symulator Antoinet te

Pierwszy symulator był po prostu krzesłem zamontowanym do beczki z dwoma kółkamikontrolnymi i linkami pomocnymi w tworzeniu wrażenia sterowania w mniejszym lub większymstopniu (przeważnie mniejszym) daną maszyną. W czasie I wojny światowej w roku 191 5 wWielkiej Brytanii pojawił się symulator lotu o nazwie “rocking” zaprojektowany przez H.G.Andersona a pierwszym opatentowanym urządzeniem tego typu w 1917 roku był amerykański“Ruggles Orientator” W.G. Rugglesa. Jednak w czasie pierwszej wojny światowe j symulatory takie

nie były oficjalnie używane ani w jakiś sposób rozpowszechnione. Wypadki pilotów były po prostu




[email protected]

4

wliczone w ryzyko zawodu. Samoloty pierwszej wojny światowej nie były szczególnie drogie. Wwiększości proste drewniane konstrukcje produkowało się niewiele wolniej niż niszczyło.Ten sposób myślenia zmieniło dopiero lotnictwo amerykańskie kiedy w 1934 roku miały miejsceserie tragicznych wypadków pilotów. Zdecydowano się wtedy na zakup czterech urządzeń LinkTrailer nazywanych przez pilotów żartobliwie “Blue Box”.

Rys3. Link Trailer “Blue Box”

Służyły one do treningów lotów przyrządowych tj. lotów gdzie pilot z powodu złych warunkówatmosferycznych lub po prostu lotów nocnych nie ma możliwości ustalenia pozycji swojego

samolotu wzrokowo. Okazały się one bardzo przydatne i już w trakcie II wojny światowej byłymasowo wykorzystywane do szkolenia pilotów alianckich.Wczesne symulatory lotu do zobrazowania lotu wykorzystywały kamerę przesuwającą się namakietą przeważnie jednostajnego terenu i w ten sposób symulującą lot. Oprócz tego oczywiściezegary kabin dołączone były do urządzeń kontrolnych zadających im odpowiednie parametry lotuw zależności od sposobu pilotowania.Pierwszym kompletnym symulatorem lotu wykorzystywanym po wojnie przez linię lotniczą PanAmerican był symulator kokpitu samolotu transportowego Boeing 373 Stratocruiser. Nie posiadałon możliwości ruchu kabiny ani odwzorowania wizualnego. ale kokpit pilota był wiernieodwzorowany. Funkcje kontrolne urzadzeń i instrumentów pokładowych nadawały się doskonaledo symulowania podstawowych zadań wykonywanych przez załogę. Trenowano i sprawdzanowspółdziałanie załogi i sposób opanowania przez nią głównych procedur lotu.




[email protected]

5

Rys4. Kabina symulatora Boing 377 Starcruiser

Wraz z pojawieniem się samolotów odrzutowych w takich jak Boeing 707 i DC -8 w Wielkiej Brytaniisymulatory były produkowane dla zapewnienia możliwości ćwiczeń i kontroli pilotów. Przykłademsymulatora samolotu odrzutowego był “Comet 4”. Ruch platformy tego symulatora odbywał się wtrzech osiach. Był on produkowany przez firmę Redifon z Aylesbury w Wielkiej Brytanii.

Rys5. Kabina symulatora Comet 4

W czasie “zimnej wojny” w latach 60-tych do 80-tych produkowano wiele symulatorówróżnych typów samolotów. Produkowano wtedy modułowe symulatory “Link Trainer”, którepo modernizacji używane są do dziś. Używa się ich głównie w kształceniu lotniczym wlocie zorientowanym na instrumenty. Szczególnie jeśli mówimy o dużych samolotachwojskowych nowszej generacji lat siedemdziesiątych kokpit był zbudowany w technologiianalogowej na czas. Procedury w kokpicie nie mogą jednak oddać w pełni dynamiki lotu.Jedną z ciekawostek jest fakt, że niektóre stworzone w latach siedemdziesiątych

symulatoru lotu symulowały warunki wybuchu jądrowego za pomocą zamontowanych wnich lamp błyskowych. Przykładami takich symulatorów mogą być produkowane w WielkiejBrytanii symulatory Valiant, Vulcan i Victor produkowanych przez spółkę Redifon wAylesbury w Crawley w latach 1950 i początku 1960.Symulator miał szyby z matowego szkła. Proste efekty monochromatyczne zaczętododawać dopiero w połowie lat sześćdziesiątych.




[email protected]

6

Rys 6. Kabina symulatora Vulkan Rys 7. Kabina samolotu Valiant

3. Symulatory wizualne.

W początkach wizualnych systemów symulacyjnych teren widziany przez pilota byłmodelem wykonanym z tradycyjnych materiałów, który był oświetlony zwykle przez szeregfluorescencyjnych lamp. Miniaturowa kamera odwzorowująca ruchy drążka sterowego pilotaprzesuwała się nad terenem dając w telewizorze przed pilotem wrażenie przesuwania się terenupodczas startu i lądowania. Odwzorowanie terenu w tych symulatorach obejmowało tylkobezpośrednie sąsiedztwo bazy. W symulatorach wojskowych tzw. płyty z modelami terenuprodukowane były dla większych obszarów obejmujące teren lotów niskich i atakowanie celów naniskich wysokościach.

Rys 8. Płyta z odwzorowaniem terenu dla symulatora lotu lat 80 - tych

Zastosowanie maszyn cyfrowych w symulatorach rozpoczęło się w latach 60-tych i stało się

powszechne w latach 80 - tych. Były to maszyny dedykowane produkowane przez duże firmy takie

jak Concurrent, Encore, Harris, IBM, etc. Na podstawie modeli budowano cyfrowe obrazy




[email protected]

7

wirtualnego świata, możliwie podobnego do świata rzeczywistego. Ten sposób budowania map

cyfrowych jest stosowany do czasów obecnych. Wczesne systemy pokładowe do zobrazowania w

jakiś sposób sytuacji taktycznej używały telewizora i kamery. Jednak obraz ten pozostawiał wiele

do życzenia. W 1972 roku firma Singer -Link z siedzibą w Birmington opracowała wyświetlacz

potrafiący oddać odległew obiekty w ostrości przybliżonej do realnej. Był to oczywiście obraz

telewizyjny ale dzięki zastosowaniu filtrów zmieniających długość ogniskowej dawał o wiele lepsze

wrażenie realizmu.

4. Symulatory współczesne.

Przełom nastąpił w 1982 roku kiedy firma Reddiffusion z Crawley wprowadziła szerokokątne

systemy potrafiące w realny sposób bardzo realistyczny oddawać perspektywę nieskończoności.

Rys 9. Symulacja obrazu w kokpicie nowej generacji

Systemy wyświetlały obraz na lustrach będących elastycznymi arkuszami mylaru. Gdy symulator jest w pracy dokładny kształt jest odwzorowywany na elastycznym arkuszu przymocowanym w




[email protected]

8

sposób ciśnieniowy do powierzchni. Obecnie wiele firm tworzy własne lustra oparte na tejtechnologii.

Rys 10. współczesny symulator lotu

Rys 11. kokpit samolotu pasażerskiego.

Symulatory lotu są intensywnie używane w treningu pilotów i całych załóg statkówpowietrznych, zarówno cywilnych jak i wojskowych. Używa się ich również do szkolenia inżynierówobsługi jesli chodzi o działanie systemów samolotu w realiach wykonywania zadań lub służbie wcywilnych liniach lotniczych. Posiadają oprogramowanie do symulacji wszelkich wydarzeńmogących zdarzyć się w czasie lotu. Trening pilotów jest niemniej ważny niż urządzenia na których

się odbywa.




[email protected]

9

5. Symulatory wojskowe.

Szkolenie podstawowe (Basic Course) w ramach przygotowania naziemnego (GroundSchool) polega na wykonaniu ośmiu misji na symulatorze przed pierwszym lotem na dwusterze F-

16. Obejmuje ono trening: – standardowych procedur naziemnych (uruchomienie, sprawdzenie systemów); – wykonywania lotów instrumentalnych (procedury IFR); – procedur awaryjnych instalacji: silnikowej, elektrycznej, paliwowej, hydraulicznej i sterowania; – procedur awaryjnych podczas operacji naziemnych i lądowania.

Przed samodzielnym wylotem szkolony pilot musi zaliczyć misje na symulatorze w celupotwierdzenia opanowania wszystkich procedure awaryjnych (z naciskiem zwłaszcza na proceduryawaryjne stosowane w deficycie czasu).Automatyzm wykonywanych czynności jest weryfikowany przez instruktora i stanowi podstawę dokontynuowania szkolenia w powietrzu. Po zakończeniu pierwszego etapu szkolenia pilot zaczyna

przygotowywać się do wykonywania lotów z zastosowaniem systemów uzbrojenia. Etap tenobejmuje: – naukę posługiwania się uzbrojeniem (posługiwanie się radiolokatorem oraz obsługa systemówuzbrojenia z wykorzystaniem systemu HOTAS); – opanowanie taktyki zwalczania przeciwnika powietrznego i naziemnego.

Rys 12. Panel kontrolny symulatora lotu.

Wykonanie lotu z symulowanym użyciem uzbrojenia w środowisku charakteryzującym się

dynamicznymi zmianami parametrów lotu oraz wzajemnego położenia samolotów, a także wymógodpowiedniego zinterpretowania informacji pochodzących z kilku źródeł – to czynniki, którepowodują, że pilot działa w deficycie czasu. Brak umiejętności odpowiedniego podziału uwagi czybłędne zinterpretowanie sytuacji taktycznej, wynikające z braku wiedzy lub niewystarczającegotreningu, istotnie zmniejsza bezpieczeństwo lotu.

W kontekście tych uwarunkowań szkolenie symulatorowe nabiera nowego znaczenia.Nauka taktyki zwalczania przeciwnika powietrznego obejmuje wszystkie elementy walkipowietrznej w warunkach zarówno widzialności wzrokowej (WVR), jak i jej braku (BVR). Dotyczywięc identyfikacji elektronicznej, zastosowania manewru przechwycenia adekwatnego do sytuacji(geometrii), reagowania na zagrożenia (AAMD) oraz użycia uzbrojenia rakietowego iartyleryjskiego podczas walki manewrowej.




[email protected]

10

Misje na symulatorze mające na celu przygotowanie pilota do zwalczania obiektów naziemnychrozpoczynają się od zapoznania z charakterystykami lotu na małych wysokościach. Następnie pilotopanowuje standardowe manewry. Na zakończenie tego etapu uczy się oraz odbywa treningwykorzystania systemów pokładowych z użyciem uzbrojenia kierowanego podczas atakowaniaobiektów naziemnych.

Podczas treningu ciągłego, przeprowadzanego po zakończeniu szkolenia podstawowego,personel latający jest okresowo oceniany – musi wykazać się umiejętnością wykonywania lotu wprzestrzeni kontrolowanej (IFR), a także misji taktycznych oraz właściwego działania w tzw.szczególnych przypadkach podczas lotu. Trening szczególnych przypadków podczas lotu, przezwielu uważany za główny powód zastosowania symulatorów lotniczych, jest ujęty w precyzyjnieokreślone ramy programowe. W początkowej fazie szkolenia pilot odbywa sesję treningową przynajmniej raz na dwa tygodnie.Musi ona obejmować wszystkie szczególne przypadki związane z działaniem w deficycie czasuoraz wybrane elementy z tzw. check listy (o ich wyborze decyduje instruktor). Scenariusz taktyczny jest drugorzędny i z zasady nie ma większego wpływu na ocenę. Głównymi elementamipodlega jącymi oszacowaniu są: umiejętność rozpoznania i zinterpretowania objawów, automatyzmpodjętych czynności w deficycie czasu oraz umiejętność posługiwania się listą kontrolną szczególnych przypadków. Check lista jest sporządzona w taki sposób, aby pilot posiadałwszystkie niezbędne informacje, logiczne i usystematyzowane, przydatne do zminimalizowaniazagrożenia.

Pilot w każdym przypadku zagrożenia jest zobowiązany postępować zgodnie z zasadą: Flight–Navigate –Communicate. Polega ona na umiejętności korzystania z dostępnych pomocy podczaswykonywania misji. Utrzymanie kontrolowanych parametrów lotu, umiejscowienie statkupowietrznego w przestrzeni oraz opisanie innemu pilotowi w ugrupowaniu sytuacji zaistniałej napokładzie to elementy stanowiące podstawę dalszego postępowania według check listy. Procedurakorzystania z tej instrukcji wymaga bezwzględnego prze strzegania zawartych w niej zapisów.

Niedopuszczalne jest działanie na pamięć. W sytuacji stresowej ławo bowiem popełnić błądpolegający na przeoczeniu czynności, która warunkuje dalsze postępowanie. Konsekwencją takiego błędu może być zwiększenie zagrożenia w zaistniałej szczególnej sytuacji. Treningszczególnych przypadków jest tak samo ważny, jak znajomość układu oraz umiejętnośćposługiwania się check listą.

Od początku eksploatacji F-16 w Polsce odnotowano ponad 7 tys. uszkodzeń i niesprawności.Zaliczono do nich zarówno przepalenie żarówki świateł pozycyjnych, wymianę podkładki, wyciekpłynu hydraulicznego z goleni podwozia, zawieszenie radiostacji, jak i zderzenie z ptakiem czyawarię silnika. Niektóre wykryte niesprawności i uszkodzenia zostały sklasyfikowane jakoincydenty lotnicze – zanotowano ich ponad tysiąc. W miarę kolejnych dostaw samolotów F -16 orazrozwoju infrastruktury nalot ulegał zwiększeniu – w ubiegłym roku wyniósł 6 tys. godzin. Z prostej

statystyki wynika, że na jeden dzień eksploatacji samolotu przypadają cztery niesprawności lubuszkodzenia. Jest to jednak obraz wypaczony, wynikający z potrzeby archiwizowania każdejczynności naprawczej, wykonanej na statku powietrznym zarówno podczas normalnej działalności, jak i planowanych przeglądów technicznych. Bardziej realistyczne jest zestawienie liczby nalotucałkowitego w odniesieniu do liczby incydentów lotniczych. W takim ujęciu jedno zdarzenieprzypada na około 20 godzin nalotu. Zestawiając statystycznie incydenty lotnicze zaistniałe wpowietrzu, można stwierdzić, że jeden z nich przypada na około 60 godzin osiągniętego nalotu. Na podstawie analizy przypadków zaistniałych w powietrzu można wyselekcjonować zdarzenia,które w największym stopniu zagrażają bezpieczeństwu lotów w aspekcie warunków wykonaniazadania (warunki atmosferyczne, pora doby, poziom wyszkolenia personelu latającego). Możnarównież wskazać na pewną prawidłowość: występowanie niesprawności i uszkodzeń z tej samejgrupy w danym okresie. Wynika z tego, że wnioski ze studiowania incydentów powinny być




[email protected]

11

uwzględniane w scenariuszach prowadzonego szkolenia symulatorowego F-16. Jako przykładpodam uszkodzenie głównego komputera (Main Mission Computer), charakteryzujące się brakiemwskazań zintegrowanego wyświetlacza przeziernego (HUD). Sytuacja taka zmusza pilota dowykonania lotu według przyrządów znajdujących się poniżej linii wzroku wewnątrz kabiny(sztuczny horyzont, zintegrowany wskaźnik busoli, wariometr). Mimo cyklicznego wykonywania

tego rodzaju podejścia podczas szkolenia, zintensyfikowanie treningu będzie zależało od pory roku – jesienią i zimą statystycznie częstsze są uszkodzenia MMC oraz gorsze warunki atmosferyczne(niższa podstawa chmur, większe zachmurzenie, ograniczona widzialność).

Szkolenie symulatorowe F-16 stanowi istotny element systemu utrzymania wysokiegopoziomu bezpieczeństwa lotów. Ujęte jest w programie szkolenia naziemnego w ramachprzygotowania podstawowego i treningu ciągłego, stanowi również element systemu oceny pilota.Zaawansowane technologicznie symulatory FMT i SLT są znakomitym narzędziem do naukiobsługiwania systemów sterowania, nawigacyjnych, celowniczych oraz uzbrojenia. Pozwalają pilotom doskonalić umiejętności stosowania procedur taktycznych i postępowania podczas stanówawaryjnych statku powietrznego. Dzięki odpowiednim scenariuszom treningu umożliwiają doraźnereagowanie na zaistniałe przypadki szczególne podczas lotu.

6. Podsumowanie

Symulatory są najtańszą a jednocześnie najbardziej efektywną formą szkoleniaumiejętności człowieka. Jednakowo ważne są tu technologia, oprogramowanie i umiejętności.Choć ostatnio rozwój technologiczny i doskonałość systemów komputerowych zintegrowanych znowymi typami samolotów przeważa szalę nad umiejętnościami człowieka, którego mózg jest takisam i ma taką samą pojemność od wieków. Przykładem są systemy korekcji lotu. Gdzie samolotnie pozwoli pilotowi na przekroczenie pewnych wartości granicznych jeśli chodzi o kąty natarcia wpłaszczyźnie lotu i sam wprowadza samolot na właściwą ścieżkę. Oczywiście zabezpieczeń jest

znacznie więcej. Droga jaką przeszły samoloty i ludzie uzupełniana jest przez urządzenia bezktórych w obecnym czasie w żadnym wypadku nie moglibyśmy sobie wyobrazić współczesnegoszkolenia. Przez urządzenia, których rozwijana doskonałośc stała się inspiracją dla przemysłu gier komputerowych zarabiających krocie na produkcji symulatorów, tak naprawdę niewiele mogącychoddać z prawdziwego kokpitu.




[email protected]

12

Bibliografia

1. [online] http://www.esafetysupport.org/en/welcome.htm

2. [online]

http://ec.europa.eu/information_society/activities/esafety/doc/rtd_projects/fact_sheets_fp6/c

all_4/esafetysupport.pdf

3. [online] http://www.cvisproject.org/en/links/esafety_support.htm

http://www.esafetysupport.org/en/welcome.htm



http://ec.europa.eu/information_society/activities/esafety/doc/rtd_projects/fact_sheets_fp6/call_4/esafetysupport.pdf



http://www.cvisproject.org/en/links/esafety_support.htm


































































Technologie symulatorów lotu

Documents

Transcript of Technologie symulatorów lotu