CC BY
62
УДК 629.735.017
ТРЕНАЖЕР УЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ЗАПУСКА И ОПРОБОВАНИЯ АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
А.А. ИЦКОВИЧ, В.А. НАЙДА, А.С. ПОЗОЛОТИН
В статье излагаются модели, используемые в процессе создания электронного тренажера для приобретения навыков по запуску и опробованию авиационного двигателя.
Ключевые слова: электронный тренажер, запуск, опробование, авиадвигатель.
Основной проблемой авиационных происшествий и инцидентов являются ошибки человека при эксплуатации авиационной техники (так называемый «человеческий фактор») и несовершенство или износ самой техники (так называемый «машинный фактор»). Более 70% всех авиационных происшествий и инцидентов происходит из-за «человеческого фактора», то есть ошибок пилотов, диспетчеров, инженерно-технического состава и т.д. Статистические данные приведены на рис. 1.
■ Человеческий
■ Машинный
■ Природный
Рис. 1. Влияние эксплуатационных факторов на безопасность полетов
Это связано с недостаточной подготовленностью персонала и с особенностями физиологии и психологии человека. Человеку, попавшему в нестандартную или непредвиденную ситуацию, сложно оценить сложившуюся проблему и сосредоточиться на её решении, вследствие чего он совершает ошибки, что может привести к серьезныш негативным последствиям.
На сегодняшний день компьютеры и компьютерные технологии являются наиболее динамично развивающимися отраслями науки и техники. За последнее десятилетие производительность компьютеров возросла в несколько раз. Сегодня невозможно представить развитие и накопление научных знаний без применения компьютеров. ПК заняли прочное место практически во всех отраслях хозяйства и в социальной области.
Широкое применение выгаислительныгх машин основано на разработке и внедрении программных систем различного класса. Среди программных сред особую роль играют проблемно-ориентированные профессиональные программные комплексы.
В последнее время в сфере образования все большее внимание уделяется компьютерным формам учебного процесса. Постоянно растущий и совершенствующийся парк вычислительных машин и аппаратной поддержки, широкие возможности операционных и программных систем, обеспечивающие включение в образовательный процесс современных методов организации информационного обмена, включая мультимедиа-приложения, системы электронных коммуникаций, требуют более обстоятельного и регулярного подхода к созданию образовательного пространства и внедрению новыгх образовательных технологий. Использование компьютерных тренажеров позволяет не только повысить качество обучения, но и сократить множество расходов, связанных с эксплуатацией реальной техники. Однако
виртуальные системы, к которым относятся компьютерные тренажеры, развивающие игры и т.п., с точки зрения безопасности и возможности «повторения пройденного пути», содержат качественный недостаток, который может быть оценен как «снижение реальной ответственности за неправильно совершенное действие или принятое решение», несмотря на оригинальность и внешнюю привлекательность.
Роль тренажерных технологий в обучении и подготовке авиационного персонала достаточно высока. Их применение позволяет повысить уровень профессиональной подготовки летного и инженерно-технического персонала и снизить число авиационных происшествий по вине человеческого фактора.
Разрабатываемый электронный тренажер относится к числу процедурных тренажеров. Предназначен для формирования у обучаемых навыков и умений по запуску и опробованию двигателя ПС-90А на самолете Ил-96.
Виртуальный интерьер кабины максимально приближен к реальному. Область применения электронного тренажера - предварительная подготовка летного и инженерно-технического персонала эксплуатационных авиационных предприятий гражданской авиации.
Построение ЭТ основано на использовании комплекса имитационных моделей: модели объекта изучения (авиационный двигатель), модели функционирования АД, модели деятельности ИТС и модели диалога ИТС с тренажером (сценарий диалога).
Модель авиационного двигателя описывается множеством параметров его технического состояния (частота вращения роторов двигателя, температура выходящих газов и т.д.).
ГАД ={уАД},
где у - параметр технического состояния АД.
Множество параметров , моделируемых на тренажере, ограничено целями обучения
ГАД ЭТ={уАДЭТ}.
Модель функционирования АД описывается множеством функций, выполняемых двигателем в процессе его запуска и опробования (выход на режим малого газа, проверка механизации компрессора и т.д.).
ОАД={юАД}.
В учебных целях множество функций, имитируемых на ЭТ, ограничено
ОАДЭТ={юАДЭТ}.
Например, не имитируется проверка приемистости и выбега ротора двигателя, т.е. применяется упрощенная схема опробования двигателя.
Основой имитационной модели тренажера является функциональная модель авиационного двигателя. Функциональная модель АД состоит из интерактивной графической кабины экипажа, которая взаимодействует с программно-математической моделью функционирования систем двигателя. Модель реализована в технологических указаниях и других технических документах по запуску и опробованию двигателя.
В состав тренажера входят дисплейные имитаторы приборных досок кабины экипажа, а также имитаторы органов управления: переключателей, рычагов, кнопок. По своему
конструктивному и цветовому оформлению имитаторы, в значительной степени, соответствуют реальным органам управления.
Модель деятельности ИТС описывается множеством параметров {уИТС}. С учетом функций ИТС, моделируемых на ЭТ{юАДЭТ}, модель деятельности ИТС запишется следующим образом
ОИТСЭТ={юИТСЭТ}.
Множество моделируемых функций ИТС определяется задачами обучения.
Модель диалога ИТС с тренажером оформляется в виде сценария диалога (сценария взаимодействия ИТС с ЭВМ) с помощью средств отображения информации (информационных
элементов вывода и моторных элементов ввода). Сценарий диалога представляет собой последовательность кадров с изображением приборных досок, и набора допустимых действий в каждом кадре, приводящих к смене кадра или к изменению состояния кадра.
Сценарий запуска двигателя выполнен в соответствии с алгоритмом запуска и отражает содержание каждого шага процесса запуска, контролируемые на данном шаге параметры работы двигателя и их значения. Описываются действия студента в процессе управления запуском двигателя. Например, сценарий запуска ВСУ включает следующие шаги:
• нажать кнопку «ПОДКАЧКА ОСНОВНАЯ»;
• включить переключатель «СТОП-КРАН»;
• включить мнемокадр «ВСУ»;
• переключить тумблер «ЗАПУСК-ХОЛ.ПРОКРУТКА»;
• переключить тумблер останова и выбора режима работы ВСУ;
• нажать кнопку-табло «ЗАПУСК»;
На рис. 2 представлен пример детализированного кадра сценария диалога
шЕГЕЯН
Включите Главный Выключатель. При этом загорится сигнальное табло 'СТВОРКА ОТКРЫТА1.
Рис. 2. Кадр сценария «Подача топлива на запуск»
Все действия ИТС делятся на запросы и управления. Результатом выполнения действия является изменение оперативного состояния двигателя и, как следствие, изменение режима его работы.
Предложенная система моделей ЭТ определяет методологию и технологию его разработки.
Прикладное программное обеспечение тренажера разработано с использованием программной среды Adobe Flash.
Технология разработки Flash-документа включает в себя несколько этапов. Находясь в среде разработки, дизайнер создает так называемый авторский файл (документ). В ходе этого процесса разрабатываются визуальные элементы и цветовая схема проекта. На данном этапе, если есть необходимость, осуществляется импорт графики (векторной или растровой) из внешних редакторов, её оптимизация и интеграция в рабочий проект.
Далее в дело включается аниматор. При помощи временной шкалы он «оживляет» подвижные элементы. Формируется структура документа и встроенной библиотеки объектов. При необходимости импортируются видеофайлы, созданные во внешних приложениях.
После проведения необходимых предварительных работ, к проекту подключается программист. Он создает программный скелет приложения, закладывает сценарий работы тренажера в виде кодов на языке программирования. Необходимость интенсивного использования языка программирования обусловлена наличием большого количества интерактивных элементов, а также нелинейностью выполнения документа.
Разработка системы отображения электронного тренажера.
Система отображения ЭТ состоит из набора графических изображений реальных панелей приборов самолета Ил-96:
• панель СКВ;
• панель ВСУ;
• панель топливной системы;
• панель приборов контроля двигателя;
• панель запуска двигателя на земле;
• панель запуска двигателя в воздухе;
• пульт управления двигателями.
Изображения панелей получены с помощью цифровой фотосъемки в кабине экипажа. Полученные снимки использовались в качестве макета для последующего создания электронной версии в среде графических редакторов Corel Draw, Adobe Photoshop, и Adobe Flash.
Динамические процессы запуска и опробования двигателя, переключения и перемещения органов управления двигателем, а также текст подсказок сопровождается звуковыми эффектами и голосом диктора.
Обработка авиационных шумов и создание эффекта возрастания оборотов двигателя выполнена в звуковом редакторе Adobe Audition Professional.
Голос диктора также обработан с помощью программы Adobe Audition Professional.
На примере шага «Выбор режима работы ВСУ» рассмотрим в общем виде технологию разработки ЭТ: так как данный шаг является промежуточным, все элементы уже прорисованы, слои распределены. Открываем панель Actions шкалы TimeLine и пишем код “stop();” для остановки воспроизведения и ожидания управляющего воздействия от пользователя. Кнопке выбора режима ВСУ (тумблер 3) приписываем код перехода на следующий кадр: «GotoAndPlay (15);». При этом необходимо остановить все ранее запущенные звуки “stopAllSounds();”. Создаем новый ключевой кадр и заменяем в нем кнопку выбора режима на «малый газ» (тумблер 3 п2). А также кнопку табло «5» на «5 active». В поле Actions нового кадра пишем код остановки воспроизведения : «stop();». Нажимаем Ctrl+F12, компилируем и тестируем готовый файл.
Контроль действий обучаемого производится за счет программного кода. По отдельности подсчитываются 2 вида ошибок: ошибки выбора необходимых приборов и органов управления, и ошибки, связанные с нарушением алгоритма запуска. Общее число ошибок, а также подробное описание каждого неверного действия отображаются на бланке-отчете, который может быть просмотрен на экране компьютера или распечатан.
Тренажер предназначен для отработки правильной последовательности действий обучаемым при запуске и опробовании двигателей ПС90-А на самолете Ил-96. Работа тренажера основана на упрощенной математической модели работы двигателя. Контроль действий обучаемого осуществляется на основе действий члена экипажа согласно Руководству по летной эксплуатации (РЛЭ). Тренажер может быть использован для индивидуальной подготовки в учебном процессе авиационно-технических училищ и учебно-тренировочных центров ГА.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рыбалкин В.В., Зубков Б.В. Человеческий фактор и безопасность полетов. - М.:МГТУ ГА, 1994.
2. Рыбалкин В.В. Безопасность полетов. - М.:МГТУ ГА, 1995.
3. Кузнецов С.В., Комаров В.Ю., Перегудов Г.Е., Кузнецов Г.Э. Концептуальные положения создания электронных тренажеров пилотажно-навигационного оборудования на базе персональных ЭВМ // Наука и техника гражданской авиации на современном этапе: Тезисы докладов международной научно-технической конференции.
- М:МГТУГА, 1994.
4. Новожилов Г.В. Руководство по летной эксплуатации Ил-96. Авиационный комплекс им. С.В. Ильюшина, 1994.
5. Роберт Рейнхард, Сноу Дауд. Macromedia Flash MX. Библия пользователя, ИД «Вильямс». - М. 2005.
6. Гурский Д. ActionScript 2.0. Программирование во Flash MX, ИД «Питер», С-Пб., 2004.
EDUCATIONAL TRAINER ON START AND APPROBATION OF THE AVIATION ENGINE
Itckovich A.A., Naida V.A., Pozolotin A.S.
The models used in creation of an electronic trainer for acquisition of skills to start and approbate the aviation engine are disclosed in the article.
Key words: electronic trainer, start, assay, jet engine.
Сведения об авторах
Ицкович Александр Абрамович, 1934 г.р., окончил УАИ (1957), доктор технических наук, профессор кафедры технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, автор 180 научных работ, область научных интересов - надежность, эффективность и управление процессами эксплуатации авиационной техники, поддержание летной годности воздушных судов.
Найда Владимир Акимович, 1938 г.р., окончил КИИГА (1961), кандидат технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, автор более 20 научных работ, область научных интересов - техническая эксплуатация ЛА.
Позолотин Антон Сергеевич, 1987 г.р., окончил МГТУ ГА (2008), аспирант кафедры технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, автор 3 научных работ, область научных интересов - техническая эксплуатация ЛА.
