Научная статья на тему 'Классификация систем отображения информации пилотируемых космических аппаратов'

Классификация систем отображения информации пилотируемых космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
73
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
пилотируемые космические аппараты / системы отображения информации / пульты космонавтов / пилотируемые космические корабли / орбитальные станции / manned spacecraft / information display systems / crew panels / manned spaceships / orbital stations

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Тяпченко Ю. А.

В СССР создано большое количество модификаций пилотируемых космических аппаратов (ПКА) «Восток», «Восход», «Союз», модулей орбитальных станций и разработаны проекты. Для этого множества появилось более ста модификаций систем отображения информации (СОИ), которые в статье представлены в виде пяти поколений. В каждом поколении выделены базовые представители пультов, показан их внешний вид, дано краткое описание и отмечены их особенности. Базовыми СОИ являются: «Восток», «Восход-3», «Союз 7К», «Союз Т» и «Союз ТМА». Решающий вклад в создание СОИ ПКА внесло Специализированное опытно-конструкторское бюро Летно-иссле­до­ва­тель­ского института им. М. М. Громова под руководством С. Г. Даревского.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Тяпченко Ю. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Classification of manned spacecraft information display systems

In the USSR, a large number of modifications of manned spacecraft (MS) “Vostok”, “Voskhod”, “Soyuz”, orbital station modules were created, and projects were developed. To account for these, more than a hundred modifications of information display systems (IDS) have appeared, which are presented in the article in the form of five generations. In each generation, the basic representative crew panels are identified, their appearance is shown, a brief description is given, and their features are noted. Basic IDSs are: “Vostok”, “Voskhod-3”, “Soyuz 7K”, “Soyuz T” and “Soyuz TMA”. A decisive contribution to the creation of MS IDS was made by the Specialized Experimental Design Bureau of the Flight Research Institute named after M. M. Gromov directed by S. G. Darevsky.

Текст научной работы на тему «Классификация систем отображения информации пилотируемых космических аппаратов»

УДК 629.78

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Ю. А. Тяпченко

Аннотация. В СССР создано большое количество модификаций пилотируемых космических аппаратов (ПКА) «Восток», «Восход», «Союз», модулей орбитальных станций и разработаны проекты. Для этого множества появилось более ста модификаций систем отображения информации (СОИ), которые в статье представлены в виде пяти поколений. В каждом поколении выделены базовые представители пультов, показан их внешний вид, дано краткое описание и отмечены их особенности. Базовыми СОИ являются: «Восток», «Восход-3», «Союз 7К», «Союз Т» и «Союз ТМА». Решающий вклад в создание СОИ ПКА внесло Специализированное опытно-конструкторское бюро Летно-исследова-тельского института им. М. М. Громова под руководством С. Г. Даревского.

Ключевые слова: пилотируемые космические аппараты, системы отображения информации, пульты космонавтов, пилотируемые космические корабли, орбитальные станции

Для цитирования: Тяпченко Ю. А. Классификация систем отображения информации пилотируемых космических аппаратов // Аэрокосмическая техника и технологии. 2023. Т. 1, № 3. С. 160-172. ЕРЫ FIODRM

CLASSIFICATION OF MANNED SPACECRAFT INFORMATION DISPLAY SYSTEMS

Yu. A. Tyapchenko

Abstract. In the USSR, a large number of modifications of manned spacecraft (MS) "Vostok", "Voskhod", "Soyuz", orbital station modules were created, and projects were developed. To account for these, more than a hundred modifications of information display systems (IDS) have appeared, which are presented in the article in the form of five generations. In each generation, the basic representative crew panels are identified, their appearance is shown, a brief description is given, and their features are noted. Basic IDSs are: "Vostok", "Voskhod-3", "Soyuz 7K", "Soyuz T" and "Soyuz TMA". A decisive contribution to the creation of MS IDS was made by the Specialized Experimental Design Bureau of the Flight Research Institute named after M. M. Gromov directed by S. G. Darevsky.

Keywords: manned spacecraft, information display systems, crew panels, manned spaceships, orbital stations

For citation: Tyapchenko Yu. A. Classification of manned spacecraft information display systems. Aerospace Engineering and Technology. 2023. Vol. 1, no. 3, pp. 160-172. EDN FIODRM

© Тяпченко Ю. А., 2023

Введение

Известно, что первыми пилотируемыми космическими аппаратами (ПКА) были корабли «Восток» и «Меркурий». За ними последовали модификации кораблей «Восток» и «Восход», транспортных кораблей серии «Союз» (СССР), «Джемини» и «Аполлон» (США), транспортного корабля снабжения комплекса «Алмаз» (СССР), корабля для облета Луны «Зонд» и ЛК-1, кораблей лунной программы Н1-Л3 и ЛК-700, орбитальных станций «Скайлэб» (США), «Салют», «Алмаз», «Мир» (все СССР). Особое место в истории космонавтики занимают проекты воздушно-космических самолетов США и СССР. В рамках каждого проекта создавались системы отображения информации (СОИ) и входящие в них пульты и приборные доски. СОИ - совокупность средств и методов взаимодействия человека и машины, это основной инструмент обеспечения деятельности космонавтов. Состав СОИ зависит от состава ПКА. Если ПКА имеют несколько разделяемых в процессе космического полета отсеков (модулей), и экипажи выполняют свои функции в разных отсеках, то в каждом отсеке создается одно или несколько рабочих мест с пультами космонавтов.

В СССР пилотируемая космонавтика в течение многих лет была приоритетным направлением развития науки и техники. На развитие этого направления, в том числе СОИ, выделялись практически неограниченные ресурсы. Головным предприятием по СОИ были Летно-исследовательский институт (ЛИИ), затем Специализированное ОКБ ЛИИ, выделившееся из состава ЛИИ под руководством С. Г. Даревского. СОКБ ЛИИ в области космических СОИ было монополистом, через которое обеспечивалось финансирование практически всех НИИОКР по созданию средств отображения и органов управления и их эргономическое обеспечение.

Автор посвятил созданию СОИ более 60 лет, из которых космическим 42 года (1961-2003). За это время выполнено более 100 различных проектов, каждый из которых заканчивался созданием новых систем для реальных кораблей и станций или созданием опытных образцов, которые подвергались испытаниям в соответствии с действующими стандартами. Целью этой работы является обобщение накопленного опыта в области, как однажды сказал один из известных ученых, «пультостроения». Цель достигается путем введения классификации СОИ.

Классификация СОИ ПКА

В таблице представлены СОИ ПКА, созданные ЛИИ, СОКБ ЛИИ, НИИАО, и их деление на поколения. В качестве критерия деления СОИ на поколения

выбран уровень сжатия аналоговой, цифровой, командной и сигнальной информации и организация эргономического интерфейса СОИ.

Поколения СОИ ПКА

Поколение Особенности состава СОИ Условные обозначения СОИ и ПКА

1 Пульты управления (ПУ) и приборные доски самолетного типа; «боковые» ручки управления; индикатор временной комбинированный (ИВК); картографические навигационные индикаторы местоположения корабля ИМП и ИНК СИС-1-3КА, СИС-2-3КА, СИС-3-3КВ, СИС-4-3КД, «Створ» («Восток», «Восход»). Пульт сближения СОИ «Орион» (Н1-Л3), пульты бытовых отсеков, шлюзовых камер, стыковочных модулей

2 Специальные приборы для ПКА; ПУ с матричным способом управления (командно-сигнальные поля); кнопочные органы управления СИС-5-3КВ (3КВ № 6); «Мирзам» (ДОС «Салют», Мир»); «Плутон», «Меркурий» (ДОС «Мир»); «Уран», «Луч» («Н1-Л3»); «Юпитер», «Икар» (ФГБ, ВА)

3 Приборы группового контроля параметров; совмещение телевизионной и измерительной информации; многофункциональные индикаторы; устройства ввода информации в бортсистемы; командно-сигнальные пульты с матричным способом управления и контроля «Сириус» («Союз 7К», «Союз-А8», «Союз М», «Салют»); «Марс» (орбитальная пилотируемая станция (ОПС) комплекса «Алмаз»)

4 Дисплейные системы; многофункциональные устройства ввода информации; передача информации СОИ на Землю; бортовые информационно-поисковые системы; навигационные планшеты, управляемые ЭВМ «Нептун» («Союз Т, ТМ»); Дисплейные системы «Диск-1Б», бортовые информационно-поисковые системы (ОПС комплекса «Алмаз»); «Вега», дисплейные системы «УС-3-Диск» и «Адонис» (орбитальный корабль «Буран»)

5 Интеграция средств и методов отображения информации на основе компьютерных и информационных технологий конца 2000-х годов; манипуляторы типа Мышь» для управления информацией и системами, ввода цифровых данных; графические, символьные способы отображения информации «Нептун-МЭ» («Союз ТМА»); интегрированный пульт управления (ИнПУ) международной космической станции (МКС)

Первыми представителями поколений СОИ являются: «СИС-1-3КА» ПКА «Восток»; «СИС-5-3КВ» ПКА «Восход-3» (3КВ № 6); «Сириус-7К» ПКК «Союз 7К»; «Нептун» ПКА «Союз Т»; «Нептун-МЭ» ПКА «Союз ТМА». На рис. 1 показан внешний вид пультов всех пяти поколений.

Рис. 1. Поколения СОИ ПКА

СОИ первого поколения

К первому поколению относится СОИ «СИС-1-3КА» и ее модификации. СОИ построена с использованием заимствованных из авиации органов управления (тумблеры, кнопки, галетные переключатели), средств аварийно-предупредительной сигнализации (сигнальные табло, звуковая сигнализация) и средств отображения аналоговой информации (трехшкальные индикаторы параметров). На этом заимствование завершается, что можно увидеть, если сравнить СОИ ПКА «Меркурий» и ПКА «Восток». Пульт ПКА «Меркурий» более авиационный как по составу средств, так и по их разнообразию и количеству. Чем можно объяснить такое различие в технике СОИ первых космических кораблей? Главный конструктор СОИ ПКА С. Г. Даревский объяснял это тем,

что впервые в практике летательных аппаратов удалось реализовать идею единой СОИ ЛА, которая родилась в рамках работ по унификации пультов для самолетов и не нашла поддержки у главных конструкторов самолетов и ЛИИ [1-3]. Можно предположить, что главные конструкторы самолетов считали, что СОИ -это часть системы управления самолета. Каждый самолет имеет свою индивидуальность, соответственно ее должны иметь их системы управления и пульты кабин самолетов как главной составной части самолетных СОИ. Никто не подвергал сомнению концепцию единой СОИ. Сомнению подвергалась идея унифицированной СОИ для всех самолетов, но она не реализована даже в рамках кораблей одного главного конструктора, были ли это С. П. Королев, В. П. Мишин, В. П. Глушко, Ю. П. Семенов (все РКК «Энергия») или В. Н. Челомей (ОКБ 52).

Существенное различие СОИ ПКА СССР и США можно объяснить различным отношением к роли человека на борту ПКА. В СССР предпочтение отдавалось автоматике и наземному центру управления. В задачу космонавтов первых ПКА России входило решение задачи спуска и посадки в случае отказа автоматики. Американцы следовали авиационным традициям - космонавты должны локализовать причины нештатной ситуации, а затем принимать решение о продолжении или прерывании полета.

Несмотря на кажущуюся простоту, состав и принцип построения СОИ ПКА «Восток» является достаточным для принятия решения о прекращении полета и осуществления спуска и посадки в ручном режиме управления. Для реализации этого решения корабль был оснащен необходимым инструментарием в составе оптико-электронной системы «Взор» для ориентации, индикатора местоположения (ИМП) для выбора места посадки, ИВК для контроля программных режимов спуска, часов с секундомером для определения времени включения двигателя и длительности его работы, ручки управления ориентацией и органами ручного включения программы спуска и включения тормозного двигателя.

Можно сказать, что СОИ ПКА «Восток» в полной мере отвечала требованиям обеспечения безопасности посадки космонавтов при возникновении запланированных нештатных ситуаций. СОИ построена так, что ее использование не требовало обращения к полетным инструкциям. Это одно из важнейших свойств СОИ, заимствованное в авиации, и которое в СОИ последующих поколений, кроме СОИ «Сириус» ПКК «Союз 7К», практически утеряно.

В СОИ отечественных кораблей штурвал управления движением ЛА был заменен на компактную двухкоординатную ручку управления ориентацией. Эта новация в последующем нашла применение не только на всех последующих отечественных и американских ПКА, но и в «электрических» самолетах. В рамках первой СОИ впервые созданы средства с учетом требований работы космонавтов в наддутом и не наддутом скафандре.

Начиная с СОИ ПКА «Восток», впервые в классе летательных аппаратов СОИ рассматриваются в качестве функционально и конструктивно единой си-

стемы сложного объекта. Оформляемые в виде отдельных пультов и приборных досок, СОИ стали объектом самостоятельного проектирования, разработки, отработки, производства и сопровождения в эксплуатации. Это потребовало создания технологии обеспечения жизненного цикла СОИ, технологии, отличной от технологии разработки другой радиоэлектронной аппаратуры. Главным компонентом этой технологии является эргономическое обеспечение СОИ и ее составных частей на всех этапах жизненного цикла. Среди всех новаций важнейшим решением, которое повлияло на развитие отечественной пилотируемой космонавтики, было принятие и реализация концепции полной автоматизации процессов управления на всех этапах полета и включение космонавтов в процесс управления при отказе автоматики. Отражением этой концепции было введение кодового замка в пульт управления ПКА «Восток». До его разблокирования вмешательство космонавта в управление ориентацией и тормозным двигателем исключалось. После первого полета замок был исключен из состава аппаратуры за ненадобностью, так как было доказано, что при соответствующей медицинской и психологической поддержке человек способен осуществлять целенаправленную деятельность в условиях невесомости, замкнутого пространства, ограничений на перемещение и др.

Исключение замка - факт доверия человеку в условиях космического полета. Наиболее убедительным доказательством правильности принятого решения является выход человека в космическое пространство, впервые выполненный на корабле «Восход-2» А. А. Леоновым (СССР).

СОИ второго поколения

Ко второму поколению относится СОИ «СИС-5-3КВ» ПКА «Восход-3» с существенно обновленными приборной доской и ПУ, применением светосигнальных приборов на основе электролюминесценции и кнопочных органов управления. В приборную доску СОИ введены индикаторы нового типа, световое табло впервые выполнено на основе электролюминесценции. В пульт космонавтов введен командно-сигнальный пульт с матричным управлением.

С помощью новых индикаторов обеспечиваются индикации: расстояния от корабля до ступени, с которой он соединен тросом; относительной скорости сближения или расхождения; тангажа и рыскания относительно линии визирования между центрами масс связанных объектов. В пульте управления применен командно-сигнальный пульт с матричным способом подачи команд и развернутым информационным полем, т. е. этот пульт построен на основе сжатия командной информации. Принципы построения командно-сигнального поля в дальнейшем нашли широкое применение в других СОИ. Это единственный во всей истории пилотируемой космонавтики пульт, в котором интересно решена задача работы двух космонавтов с одним информационным полем как в раздельном режиме, так и при одновременной работе двух космонавтов. В пульте использованы приборы, созданные специально для СОИ ПКА. Существенно

изменена конструкция пульта и приборной доски. Кнопочные органы управления имеют цветовое кодирование и индивидуальную механическую защиту от случайных включений.

СОИ третьего поколения

СОИ «Сириус-7К» ПКА «Союз 7К» относится к третьему поколению. Кален-дарно она была создана раньше СОИ второго поколения, поэтому многое, что применено в СОИ второго поколения, имеет свои корни в СОИ ПКА третьего поколения.

Исследования тенденций развития ПКА и их СОИ показывали, что реализация лунных программ возможна при условии существенного расширения функций космонавтов на борту ПКА. Это требовало пересмотра концепций о роли человека на ПКА и информационного обеспечения космонавтов. Если в орбитальных ПКА основной поток информации о состоянии систем шел на Землю, то в лунных проектах как в США, так и в России ставилась задача предоставления экипажам информации в том же объеме, что и персоналу в наземных центрах управления полетами (ЦУП). В наземные ЦУП передавались большие объемы информации. Обеспечить отображение больших объемов информации при значительных ограничениях габаритов, массы и энергопотребления СОИ возможно было только за счет изменения подхода к выбору средств и методов отображения информации.

В качестве основных способов отображения информации были определены способы, основанные на принципах последовательно-параллельного представления информации на малых информационных полях и принципах сжатия каналов контура ручного управления. Это привело к созданию многофункциональных устройств отображения и устройств сжатия команд-информации, которые были впервые реализованы в проекте СОИ «Сириус-7К» корабля «Союз 7К». В этой СОИ практически все новое:

• Впервые применен ИНК нового типа.

• Осуществлен переход от прямого к матричному способу выдачи управляющих команд и матричному способу контроля состояния управляемых агрегатов, т. е. решена задача сжатия команд-информации.

• Создан комбинированный (многофункциональный) электронный индикатор на основе телевизионного монитора с электроннолучевой трубкой, обеспечивший отображение большого числа аналоговых параметров систем и процессов на малом информационном поле, т. е. решена задача сжатия аналоговой информации.

• Создан электролюминесцентный многофункциональный ИКП, который позволил расширить программно-временной способ контроля и управления режимов полета и спуска корабля, реализованный в ИВК СОИ первого и второго поколений. С помощью ИКП решена задача отображения большого числа программ на малом информационном поле, т. е. решена задача сжатия про-

граммных режимов контроля и управления, а также выдачи команд при их непрохождении в автоматическом режиме или после подачи с Земли по командной радиолинии.

• Осуществлен переход от тумблеров к кнопочным органам управления.

• Кистевая ручка управления ориентацией заменена на пальчиковые ручки управления ориентацией и движением КА.

• Создан БЦИ - устройство ввода данных в систему ориентации (задание углов разворота датчиков системы ориентации) и величины тормозного импульса для спуска с орбиты.

• Обеспечена возможность одновременного управления бортовыми системами с двух рабочих мест с использованием левого и правого КСУ.

• Обеспечена передача отображаемой на видеоконтрольном устройстве информации на «Землю» в телевизионном формате. Эта возможность в дальнейшем существенно повлияла на технологию информационного обеспечения операторов ЦУП и космонавтов космических станций при решении многих задач дистанционного управления сложными объектами.

• Конструкция приборной доски, КСУ и входящих в них приборов выполнена на новой основе.

Проект СОИ «Сириус» - это инновационный проект в области СОИ летательных аппаратов. С помощью созданной СОИ, как составной части системы управления корабля, обеспечивается эффективный контроль автоматических режимов и решение всех задач полета в ручном режиме. Это система открытого типа, для ее эксплуатации не требуются килограммы инструкций по эксплуатации. Это была еще не революция в области СОИ летательных аппаратов, но ее начало. Внедрение таких систем требовало системного подхода при проектировании систем управления ПКА, а значит и соответствующих специалистов, которых ни одно высшее учебное заведение еще не готовило, в проектных организациях их тоже не было, только в головных институтах (НИИ автоматической аппаратуры (НИИАА), Москва - головной институт в области государственно значимых автоматизированных систем управления, ЛИИ - головной институт по самолетному оборудованию и испытаниям как самолетов, так и их составных частей).

Создание СОИ «Сириус» стимулировало развитие экранных технологий: на основе вакуумных электроннолучевых трубок, электролюминесценции, катодо-люминесценции, плазменных газоразрядных и жидкокристаллических индикаторов, а также создание многофункциональных индикаторов. В авиации -комплексных информационных систем сигнализации, систем электронной индикации, комплексных электронных систем индикации и сигнализации [4], информационных систем цифровых пилотажно-навигационных комплексов ИС ЦПНК, электронных систем самолетовождения, а в космонавтике - цифровых устройств ввода-вывода информации, графических процессоров и электронных ПУ бортовыми вычислительными комплексами и СОИ дисплейного типа.

СОИ четвертого поколения

Типовыми СОИ четвертого поколения являются СОИ «Нептун-Т» ПКА «Союз Т» и «Нептун-ТМ» ПКА «Союз ТМ». На рис.1 показан пульт СОИ «Нептун-Т».

СОИ четвертого поколения - это продукт эволюционного развития техники СОИ кораблей «Восход-3», «Зонд», «Союз 7К», орбитальной пилотируемой станции (ОПС) и транспортного корабля снабжения комплекса «Алмаз». Из СОИ предыдущих поколений заимствованы командно-сигнальные пульты с матричным избиранием объектов управления и сигнальным информационным полем на основе унифицированных электролюминесцентных световых модулей, клавишные блоки, регуляторы, электромеханический счетчик расхода топлива, ИНК, ИНТ, табло сигнальные.

В СОИ «Нептун-ТМ» применен комбинированный электронный индикатор (КЭИ) - электронный индикатор телевизионного типа без шкального устройства, на котором интегрировано отображение параметров систем и пилотажно-навигационных параметров. Можно говорить о том, что с этой системы началось внедрение многофункциональных электронных индикаторов нового поколения.

Отображение пилотажных параметров, параметров систем и параметров, связанных с обеспечением безопасности экипажа на одном и том же информационном поле видеоконтрольного устройства, обеспечивается дисплейными процессорами «Символ» (НИИ радиостроения НПО «Фазотрон», Москва) и КЛ-110 (Всесоюзный НИИ телевидения, Ленинград).

В СОИ осуществлен переход от электромеханических устройств ввода и контроля ввода уставок к электронным устройствам обмена информацией с бортовой цифровой ЭВМ: блок цифровой информации, который связан с навигационными датчиками, заменен индикатором ИРВИ и ПРВИ.

Новый тип КЭИ, ИРВИ, ПРВИ, дисплейные процессоры позволяют отнести эту СОИ к четвертому поколению.

СОИ пятого поколения

В СОИ пятого поколения входят два интегрированных на основе экранных и компьютерных технологий пульта (ИнПУ), которые сопряжены с бортовыми системами корабля. С помощью любого из них решаются все задачи СОИ четвертого поколения. Переход к пятому поколению - наиболее важный этап на траектории развития СОИ больших систем деятельности, идеи которых закладывались в конце 60-х - начале 70-х годов 20 в. и были реализованы в СОИ рабочих мест 4, 5 орбитального корабля ОК «Буран», СОИ «Символ» на центральном посте ДОС «Мир» и на рабочем месте оператора сближения российского сегмента международной космической станции (РС МКС).

В авиации переход к электронным СОИ впервые начался в США в рамках программы «Стеклянная кабина» - это панель кабины пилотов самолета, включающая в себя электронные дисплеи. В традиционной кабине устанавливается множество механических указателей для отображения информации. В «стеклянной» кабине установлено несколько дисплеев системы управления полетом, которые могут быть настроены для отображения необходимой информации. Это упрощает управление самолетом, навигацию и позволяет пилотам сконцентрироваться на наиболее важной информации.

Ранние «стеклянные» кабины, устанавливавшиеся в самолетах McDonnell Douglas MD-80/90, Boeing 737 Classic, 757 и 767-200/-300, Airbus A300-600 и A310, использовали электронную информационную систему полетов (EFIS) только для отображения пространственного положения самолета и навигационной информации. Для отображения скорости полета, высоты и вертикальной скорости применялись традиционные механические указатели. В более современных «стеклянных» кабинах на самолетах Boeing 737NG, 747-400, 767-400, 777, Airbus A320 и более поздних моделях Ил-96, Ту-204, SSJ100, Ан-148, CRJ, E-Jet и EMB-145/-140/-135 механические указатели и контрольные лампы полностью отсутствуют.

На рис. 2 показана «стеклянная» кабина самолета Airbus A380 с выдвижными клавиатурами и двумя широкоформатными дисплеями справа и слева от пилотов.

Рис. 2. Стеклянная кабина самолета Airbus A380

Инициатором разработки стеклянной кабины была NASA. Впервые электронный индикатор режимов полета появился на самолете MD-80 в 1979 г. К концу 1990-х гг. большинство авиапроизводителей устанавливали в кабины самолетов жидкокристаллические дисплеи (ЖКД). Стеклянные кабины стали стандартным оборудованием для авиалайнеров, самолетов бизнес-класса и военных самолетов. Стеклянные кабины также установлены на космические чел-

ноки Atlantis, Columbia, Discovery, Endeavour и российский космический корабль «Союз ТМА», запущенный в 2002 г.

В российской авиации стеклянные кабины установлены на всех современных самолетах с использованием зарубежных ЖК-панелей, а пилотируемая космонавтика развивается по законам и программам, в которых не нашлось места для СОИ и космической эргономики [5].

Следующим шагом на пути развития могут быть СОИ с привлечением технологий виртуальной VR (Virtual Reality), дополненной AR (Augmented Reality) или смешанной MR (Mixed Reality) реальности, которые уже широко используются в военных системах и машиностроении: судостроении, авиации, космонавтике, робототехнике [6-8]. Европейское космическое агентство ESA усматривает использование дополненной реальности при починке космических кораблей и орбитальных станций. Организация начала заниматься этим вопросом еще в 2009 г., когда необходимо было провести осмотр фильтра модуля на борту лаборатории Columbus [9].

VR/AR-технологии интенсивно внедряются на боевых самолетах и реализуются с помощью нашлемных индикаторов. Нашлемные AR-индикаторы могут существенно изменить структуру СОИ, а точнее могут исключить традиционные СОИ, СОИ стеклянной кабины, например в лунных или марсианских посадочных кораблях. Это будет сопровождаться существенным снижением массы и электропотребления средств обеспечения деятельности космонавтов на транспортных кораблях. Весьма большие перспективы у нашлемных AR-индика-торов на орбитальных станциях, на основе которых могут создаваться системы технического обслуживания бортового оборудования.

Однако простой переход на VR/AR СОИ невозможен до получения ответа на вопрос об их влиянии на здоровье человека. Например, использование очков с дополненной реальностью может привести к непреднамеренному игнорированию опасности в реальном мире. Проблемы с фокусировкой зрения, частичное перекрывание центрального поля зрения, перегрузка периферического зрения, отвечающего за весь спектр информации об относительной скорости движения объектов и расстоянии до них, длительное «отвлечение» на синтезированные добавленные картинки - все это является негативным и может представлять опасность для человека. AR-оборудование и приложения могут быть опасными для пользователей с медицинской точки зрения [10]. Поэтому прогнозировать наступление этого этапа сложно, тем более при существующем уровне работ в РФ в этом направлении.

Заключение

В работе показано, что СОИ ПКА развивались непрерывно и в своем развитии прошли путь от простейших систем, когда каждой команде соответствовал свой орган управления и каждому параметру свое средство отображения.

За годы, предшествовавшие перестройке, в области СОИ были получены результаты мирового уровня:

• научно обоснованы и практически реализованы принципы сжатия командной и сигнальной информации, программно-временные способы управления сложными объектами и созданы на этой основе высокоэффективные электронные СОИ;

• созданы и внедрены бортовые средства отображения на основе вакуумных электроннолучевых трубок, светодиодов, жидкокристаллических цифровых индикаторов, дискретных и матричных электролюминесцентных, катодолюминесцентных, плазменных индикаторов, многошкальных и двухкоординатных приборов со световым отсчетом;

• созданы и внедрены компактные ручки управления движением летательного аппарата, кнопочные органы управления, электроннооптическая информационно-поисковая и дисплейная система и др.;

• разработаны методы проектирования, изготовления, поставки и отработки СОИ, как единых систем обеспечения деятельности операторов.

Библиографический список

1. Даревский С. Г. Космонавтика и авиация: их взаимодействие при подготовке первых космонавтов. URL: https://proza.ru/2017/10/25/1928 (дата обращения: 10.07.2023).

2. Тяпченко Ю. А. Сергей Григорьевич Даревский - первый главный конструктор пультов космонавтов и тренажеров для подготовки космонавтов. URL: http://www.cosmoworld.ru/ spaceencyclopedia/publications/dar.pdf (дата обращения: 10.07.2023).

3. Даревский С. Г. Юрий Гагарин был просто старшим лейтенантом // Спутник. 1987. № 4. С. 18-21.

4. Приборное оборудование воздушных судов и его летная эксплуатация: Учебное пособие / сост. Е. В. Антонец, В. И. Кочергин, Г. А. Федосеева. Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2014. С. 34-43.

5. Национальная космическая технологическая платформа. Стратегический план исследований. Версия 1.1. URL: https://www.hse.ru/data/2012/06/15/1255665770/2012.04.02_nktp_sra.pdf (дата обращения: 13.07.2023).

6. Солдатов С., Кузьмина Н. Интерфейс будущего - системы дополненной реальности // Современные технологии автоматизации. 2016. № 1. С. 96-103.

7. Горбунов А. П., Нечаев Е. Е., Теренци Г. Дополненная реальность в авиации // Прикладная информатика. 2012. № 4 (40). С. 67-80.

8. Усов В. М., Крючков Б. И., Карпов А. А. и др. Инженерно-психологический анализ технологий дополненной реальности для визуальной поддержки дистанционного управления роботом манипулятором // Информация и космос. 2015. № 4. С. 58-67.

9. Блог про космические достижения. Исследование, Освоение, Интересное про космос. URL: https://inspaceforum.ru/ru/post/dopolnennaya-realnost-pozvolit-razvitsya-kosmicheskoy-industrii-34848 (дата обращения: 15.07.2023).

10. Дополненное ВСЕ // «Динамика»: Авиационные технологии. URL: http://www.dinamika-avia.ru/mcenter/forum/detail.php?id=2949 (дата обращения: 15.07.2023).

Дата поступления: 13.09.2023 Решение о публикации: 15.09.2023

Контактная информация:

ТЯПЧЕНКО Юрий Александрович - канд. техн. наук, заслуженный машиностроитель России, заслуженный создатель и испытатель космической техники, uatiapchenko@rambler.ru

References

1. Darevsky S. G. Kosmonavtika i aviatsiya: ikh vzaimodeystvie pri podgotovke pervykh kos-monavtov [Cosmonautics and aviation: their interaction in the training of the first cosmonauts]. URL: https://proza.ru/2017/10/25/1928 (accessed: July 10, 2023). (In Russian)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Tyapchenko Yu. A. Sergey Grigor'evich Darevskiy - pervyy glavnyy konstruktor pul'tov kosmonavtov i trenazherov dlya podgotovki kosmonavtov [Sergei Grigorievich Darevsky is the first chief designer of crew panels and simulators for cosmonaut training]. URL: http://www.cosmoworld.ru/spaceencyclopedia/publications/dar.pdf (accessed: July 10, 2023).

3. Darevsky S. G. Yuriy Gagarin byl prosto starshim leytenantom [Yuri Gagarin was just a first lieutenant]. Sputnik. 1987. No. 4, pp. 18-21. (In Russian)

4. Pribornoe oborudovanie vozdushnyh sudov i ego letnaya ekspluataciya: Uchebnoe posobie [Aircraft hardware and its flight operation: a textbook] / Comp. by E. V. Antonets, V. I. Kochergin, G. A. Fedoseeva. Ulyanovsk: Ulyanovsk Institute of Civil Aviation, 2014, pp. 34-43. (In Russian)

5. Natsional'naya kosmicheskaya tekhnologicheskaya platforma. Strategicheskiy plan issledo-vaniy. Versiya 1.1 [National space technology platform. Strategic Research Agenda. Version 1.1.]. URL: https://www.hse.ru/data/2012/06/15/1255665770/2012.04.02_nktp_sra.pdf (accessed: July 13, 2020). (In Russian)

6. Soldatov S., Kuzmina N. Interfeys budushchego - sistemy dopolnennoy real'nosti [Interface of the future — augmented reality systems]. Contemporary Automation Technologies. 2016. No. 1, pp. 96-103. (In Russian)

7. Gorbunov A. P., Nechaev E. E., Terenzi G. Dopolnennaya real'nost' v aviatsii [Augmented reality in aviation]. Applied Informatics. 2012. No. 4 (40), pp. 67-80. (In Russian)

8. Usov V. M., Kryuchkov B. I., Karpov A. A. et al. Inzhenerno-psikhologicheskiy analiz tekhnologiy dopolnennoy real'nosti dlya vizual'noy podderzhki distantsionnogo upravleniya robo-tom manipulyatorom [Engineering and psychological analysis of augmented reality technologies for visual support of remote control of a robot manipulator]. Information and Space. 2015. No. 4, pp. 58-67. (In Russian)

9. Blog pro kosmicheskie dostizheniya. Issledovanie, Osvoenie, Interesnoe pro kosmos [Blog about space achievements. Research, Exploration, Exciting things about space]. URL: https://inspaceforum.ru/ru/post/dopolnennaya-realnost-pozvolit-razvitsya-kosmicheskoy-industrii-34848 (accessed: July 15, 2023). (In Russian)

10. Dopolnennoe VSYo [Augmented ALL]. "Dynamics": Aviation Technologies. URL: http://www.dinamika-avia.ru/mcenter/forum/detail.php?id=2949 (accessed: July 15, 2023). (In Russian)

Date of receipt: September 13, 2023 Publication decision: September 15, 2023

Contact information:

Yuri A. TYAPCHENKO - Candidate of Technical Sciences, Honored Mechanical Engineer of Russia, Honored Designer and Tester of Space Technology, uatiapchenko@rambler.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.