CC BY
75М.С. ЛАГКУЕВ, И.Н. КОТЛОВ, М.А. СУДАКОВ, А.В. ШЕВЧЕНКО
M.S. LAGKUEV, I.N. KOTLOV, M.A. SUDAKOV, A.V. SHEVCHENKO
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОДГОТОВКИ
EFFECTIVENESS OF TRAINING
ИНТЕРАКТИВНЫЙ ПРОЦЕДУРНЫЙ ТРЕНАЖЁР ПЕРВОНАЧАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ АВИАЦИОННОГО ПЕРСОНАЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
INTERACTIVE PROCEDURAL SIMULATOR FOR INITIAL TRAINING OF AVIATION PERSONNEL USING INNOVATIVE VIRTUAL REALITY TECHNOLOGY
Сведения об авторах: Лагкуев Магомет Сарафилович - руководитель дисциплины - старший преподаватель Краснодарского высшего военного авиационного училища лётчиков имени Героя Советского Союза А. К. Серова, подполковник (г. Краснодар. E-mail: magi_67@mail. ru);
Котлов Игорь Николаевич - старший преподаватель Краснодарского высшего военного авиационного училища лётчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова, подполковник (г. Краснодар. E-mail: ktlv2008@ rambler.ru);
Судаков Максим Александрович - курсант 3-го курса 1 факультета авиационного (базовой подготовки) Краснодарского высшего военного авиационного училища лётчиков имени Героя Советского Союза А. К. Серова (г. Краснодар. E-mail: msudakov20@yandex. ru);
Шевченко Алексей Вячеславович - курсант 3-го курса Краснодарского высшего военного авиационного училища лётчиков имени Героя Советского Союза А. К. Серова (г. Краснодар. E-mail: zhironkina. arina@ mail. ru).
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы повышения эффективности профессиональной подготовки в лётных вузах ВКС РФ путём внедрения в образовательный процесс авиационных тренажёров с использованием инновационных технологий виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности.
Ключевые слова: интерактивный процедурный тренажёр первоначальной подготовки авиационного персонала с использованием инновационной технологии виртуальной реальности (ИПТ-ПП(АП)-ИТВР).
Information about the authors: Magomet Lagkuev - head of discipline - senior teacher of the Krasnodar Higher Military Aviation School of Pilots named after Hero of the Soviet Union A K. Serov, Lieutenant Colonel (Krasnodar. E-mail: magi_67@mail. ru);
Igor Kotlov - Senior Lecturer of the Krasnodar Higher Military Aviation School of Pilots named after Hero of the Soviet Union A K. Serov, Lieutenant Colonel (Krasnodar. E-mail: ktlv2008@rambler. ru);
Maxim Sudakov - 3rd year cadet of the 1st Faculty of Aviation (Basic Training) of the Krasnodar Higher Military Aviation School of Pilots named after Hero of the Soviet Union A. K. Serov (Krasnodar. E-mail: msudakov20@ yandex. ru);
Aleksey Shevchenko - 3rd year cadet of the Krasnodar Higher Military Aviation School of Pilots named after Hero of the Soviet Union A. K. Serov, contact information (Krasnodar. E-mail: zhironkina. arina@mail. ru).
Summary. The article discusses the issues of increasing the efficiency of vocational training in flight universities of the RF Aerospace Forces by introducing aviation simulators into the educational process, using innovative technologies of virtual (VR) and augmented (AR) reality.
Keywords: an interactive procedural simulator for initial training of aviation personnel using innovative virtual reality technology.
Министр обороны РФ С. Шойгу отметил, что система военного образования - важнейший инструмент формирования кадрового потенциала Вооружённых Сил. Поэтому её развитие было и остаётся приоритетным. Масштабное переоснащение армии и флота ставит перед системой военного образования задачу подготовки специалистов, способных умело применять новое вооружение и военную технику. Одним из ключевых направлений является совершенствование учебно-материальной базы военных учебных заведений. В современных условиях в основе деятельности вузов основополагающим должен быть принцип опережающего развития учебно-материальной базы. От этого напрямую зависят знания и практические навыки выпускников.
Развитие авиационной техники и ускорение научно-технического прогресса в современных условиях требуют не только глубокие теоретические знания, но и твёрдые профессиональные навыки, приобрести которые становится невозможным без современных авиационных тренажёров различного назначения. Сложная, наукоёмкая технология производства, высокая стоимость современных авиационных комплексов и высокоточных систем боевого применения повышенной мощности требуют от выпускников вузов ВКС высокого уровня оперативно-тактического мышления, умения решать сложные тактические задачи в условиях острого дефицита времени, детально планировать бой, выбирать оптимальные и обоснованные варианты выполнения боевых задач, а также грамотно эксплуатировать авиационную технику. Всё это, в свою
очередь, приводит к необходимости повышения эффективности их образовательного процесса, прежде всего в области формирования профессиональных навыков и умений. Решение подобных задач без соответствующей учебно-материальной базы образовательных учреждений ВКС, оснащённых современными авиационными тренажёрами, становится невозможным.
Профессия лётчика в мире считается самой требовательной к уровню профессиональной подготовки лётного состава и их практическим навыкам. Выпуск в полёт недоученного лётчика, как правило, приводит к лётному происшествию и большому моральному и материальному ущербу. В связи с этим, профессия лётчика характеризуется, прежде всего, высоким уровнем профессионализма при эксплуатации авиационной техники, твёрдыми и правильными практическими навыками управления воздушным судном в различных условиях обстановки. Выработка у лётчиков профессиональных навыков и умений осуществляется в ходе тренажной и лётной подготовки. Соотношение между тренажной и лётной подготовкой в разных странах по-разному, в зависимости от качества и количества авиационных тренажёров от 15-20% общего налёта в России до 45-50% в США.
Одним из важнейших этапов в образовательном процессе лётчика является его первоначальная лётная подготовка. На этом этапе образовательного процесса лётных вузов ВКС выявляются те психофизиологические особенности организма человека, которые позволяют или исключают возможность его дальнейшего лётного обучения. В результате государству
наносится большой материальный ущерб. Глубоко продуманная и организованная с учётом индивидуального подхода тренажёрная подготовка способствует не только уменьшению материальных расходов, но и успешному выполнению программы первоначальной лётной подготовки курсантов, впервые приступающих к полётам. Современные авиационные тренажёры третьего и четвёртого поколений хорошо выполняют свою роль по первоначальной подготовке лётчиков, имитируя настоящий самолёт со всей тактильной отдачей и визуализацией динамики полёта. Вместе с тем эти поколения тренажёров имеют высокую стоимость, сопоставимую со стоимостью воздушного судна, их разработка, модернизация, техническое обеспечение и сервисное обслуживание остаются сложными и дорогостоящими, они имеют громоздкие размеры, а для размещения требуют специализированные типовые здания.
Таким образом, выполняя целевые установки Верховного Главнокомандующего и Министра обороны, учитывая растущее значение тренажной подготовки в образовательном процессе вуза и ограниченные возможности учебно-тренировочного комплекса по обеспечению необходимого минимума налёта на тренажёре курсантов, впервые приступающих к полётам, военно-научным сообществом Краснодарского ВВАУЛ был разработан и представлен к рассмотрению на форуме «Армия-2020» интерактивный процедурный тренажёр первоначальной подготовки авиационного персонала с использованием инновационной технологии виртуальной реально-
сти (ИПТ ИТВР), который, на наш взгляд, позволит улучшить процесс первоначальной лётной подготовки курсантов.
В основу разработки тренажёра положен один из перспективных методов современных информационных технологий в образовательном процессе - виртуальной реальности. Проведена работа по использованию, а также непосредственному созданию интерактивных УИ-симуляторов в рамках образовательных программ для курсантов-лётчиков авиации ВКС России.
Феномен УИ, заимствованный из ставших привычными современных информационных технологий, является неисчерпаемым источником создания новых приспособительных моделей поведения. Ключевой компонент УИ состоит в теоретически неограниченной возможности участника событий взаимодействовать с виртуальной средой, будучи погружённым в виртуальные события,и, что крайне важно, наблюдать и корректировать средствами технологии биоуправления свои действия, создавая новые приспособительные стереотипы поведения, т.е. обретать необходимые умения для выполнения специализированных действий.
В целом виртуальная реальность - это технология машинного взаимодействия, которая обеспечивает погружение пользователя в трёхмерную интерактивную информационную среду. Следует обратить внимание, что объекты этой среды представляют собой не просто качественно прорисованные трёхмерные картины (сцены), они обладают определёнными свойствами, аналогичными настоящим объектам и проявляющимися при взаимодействии с другими виртуальными предметами.
Использование комплекса УИ в образовательном процессе возможно практически для всех направлений подготовки в качестве тренажёрного модуля по отработке формирования практических
умений в профессиональной деятельности.
Смысл работы с такой системой заключается в том, что обучаемый надевает специальные очки, в которых создаётся подсистема генерации трёхмерного изображения кабины самолёта, которая поступает туда из системы программного обеспечения. Для обработки программного обеспечения служит один высокопроизводительный стационарный компьютер, отвечающий за все математические вычисления виртуального мира.
Первым делом для создания такой системы нужно произвести качественную и детальную разработку трёхмерного окружения внутри кабины самолёта.
С использованием программ по работе с трёхмерной графикой мы создали трёхмерную полигональную модель кабины самолёта, всех его устройств, датчиков и приборов с учётом их правильного расположения и эргономикой, чтобы у пользователя создавалась иллюзия присутствия в искусственном мире.
Данная модель была перенесена в игровой двигатель, в котором по средствам программирования нами была разработана симуляция работы всех устройств самолёта, датчиков, приборов и других его устройств.
Для управления движением и осуществления связи человека с виртуальным миром используется специальный датчик, который отслеживает положение рук
в пространстве и переносит их в виртуальный мир. Так пользователь сможет взаимодействовать с органами управления, приборами и всей движущейся арматурой кабины самолёта. Такой датчик имеет довольно малый размер и спокойно крепится на очках, не мешая обучаемому.
Во время полёта для управления самолётом требуются очень точная настройка и работа с такими устройствами, как РУС и РУД самолёта. В нашем тренажёре их имитируют универсальные компьютерные контроллеры, занимающие соответствующее положение, как в настоящей кабине, и чья работа переносится в виртуальный мир.
Моделирование и программирование внутренних устройств самолёта подразумевает, что они выполняют те же функции, что и в настоящем самолёте. Поэтому для точного моделирования их работы и настройки требуется детальное изучение работы самого самолёта, его документации, РЛЭ и других руководящих документов.
Одной из значимых тенденций развития образования на современном этапе является поиск инновационных технологий обучения, отвечающих требованиям объективности, надёжности, технологичности при относительно небольших затратах. Виртуальная реальность (УИ) является одной из подобных технологий, позволяющих интегрировать информацию с объектами реального мира в форме текста, компьютерной графики, аудио
¡гщр
1 штаг
и иных представлений в режиме реального времени. Задачи дополненной реальности - расширить информационное взаимодействие человека с окружающим миром.
По мнению многих экспертов внедрение УИ технологий для обучения лётчиков имеет хорошие перспективы. Именно здесь и следует ожидать очередной «прорыв» в области тренажёрных технологий. Появление новых технологий виртуальной и дополненной реальности, несомненно, приведёт к изменению тренажёрных технологий. Человеческое зрение, ограниченное пока биологическими возможностями, дополнится бионическим зрением, расширенным при помощи компьютерных технологий. Очки, оснащённые виртуальной и дополненной реальностью, могут с успехом заменить для отдельных видов подготовки громоздкие и весьма дорогостоящие проекционно-экран-ные комплексы и коллиматоры. Современные системы генерации изображений внекабинной обстановки вкупе с бесшовной сшивкой изображений и новейшими проекционными технологиями обеспечивают сегодня беспрецедентное качество систем визуализации авиационных тренажёров.
В противовес высокой стоимости стандартных авиационных тренажёров и большим объёмам финансовых затрат на их техническое обслуживание, что отражается на стоимости обучения лётчиков, пилотные системы обучения в виртуальной реальности обладают большим потенциалом, чтобы сделать профессиональный тренировочный полёт более доступным, при этом бюджет ВКС существенно сократится.
Применение новой технологии УИ способствует более качественному усвоению материала по одной из важнейших дисциплин при подготовке военного лётчика.
Виртуальные технологии предлагают интересные возможности для передачи эмпирического материала. В данном случае клас-
сический формат обучения не искажается, а такой формат позволяет модернизировать обучение, вовлечь курсантов в учебный процесс, наглядно иллюстрировать и закреплять материал.
В общей целостности наша разработка позволяет:
- выработать практические навыки работы с органами управления в кабине самолёта;
- сформировать навыки в действиях при подготовке двигателя самолёта к запуску;
- отработать действия обучаемого при запуске двигателя самолёта и его опробованию;
- произвести проверку самолётных систем и останов двигателя;
- сформировать навыки переключения внимания во время эксплуатации техники.
К настоящему времени тренажёр позволяет обучать курсантов действиям при осмотре кабины, её подготовке к полёту и выполнению запуска и пробы двигателя. Первоочередной задачей на ближайшую перспективу мы считаем доработку программного обеспечения тренажёра по имитации полётов по кругу, в пилотажную зону на простой и сложный пилотаж, по маршруту и на отработку действий при возникновении особых случаев и непонятных ситуаций. В перспективе рассчитываем установить тренажёр на подвижную в трёх степенях платформу (по тангажу, крену и курсу), совершенствовать рабочее место руководителя тренировки
(инструктора) с таким расчётом, чтобы он мог не только контролировать действия обучаемого, но и имел возможность использовать один из основных методов лётного обучения «делай как я». Кроме того, в целях контроля за психофизическим состоянием обучаемого в ходе тренировки и корректировки его обучения практическим навыкам, считаем целесообразным оборудовать его рабочее место специальными датчиками-измерителями пульса, частоты дыхания, температуры тела, усилий зажима ручки управления самолётом и времени реакции на отклонения, вводимые инструктором.
Таким образом, авиационные тренажёры, построенные по технологии виртуальной реальности, способны повысить эффективность образовательного процесса в лётных вузах ВКС, изменить процесс обучения лётчиков в лучшую сторону, сделать его более понятным и интересным для обучающихся, особенно для современной молодёжи, которая более адаптирована к использованию компьютерных систем за счет 3D-визуализации и элементов геймификации.
Применение предлагаемой интерактивной обучающей программы позволит повысить мотивацию у обучающихся, качество подготовки будущих лётчиков с меньшими финансовыми затратами для нашего государства и, конечно, безопасность овладения профессии военного лётчика.
