Вертолёт, 2005 № 01 - Журнал Вертолет (книги .TXT) 📗
Решение проблемы предлагает компания ТеКнол. Компания разработала и производит автономное пилотажно-навигационное средство (ПНС-А), не связанное с бортовыми системами и получающее всю пилотажно-навигационную информацию от собственных датчиков и приемника спутниковой навигационной системы (рис. 1).
Основным элементом пилотажно-навигационного средства ПНС-А является малогабаритная интегрированная навигационная система (МИНС) КомпаНав-2 (рис. 2). На базе микроэлектромеханических датчиков и приемника GPS реализована инерциальная навигационная система (ИНС), сочетающая малые размеры с точностными параметрами стандартной авиационной ИНС.
МИНС КомпаНав-2 определяет:
— углы ориентации ЛА;
— географические координаты;
— барометрическую высоту и геовысоту;
— угловые скорости и ускорение ЛА;
— путевую скорость полета ЛА.
В качестве опции может устанавливаться датчик воздушной скорости, эксплуатационный накопитель и модем для передачи данных.
Как уже говорилось, все эти параметры определяются автономно, без подключения системы к штатному бортовому оборудованию, что делает ее легко устанавливаемой на летательных аппаратах любого типа.
В качестве МФИ используется переносной персональный компьютер планшетного типа Panasonic CF-18, выполненный в соответствии со стандартом MIL-STD-810F. Компьютер имеет сенсорный одиннадцатидюймовый жидкокристаллический дисплей повышенной яркости, который может быть конфигурирован в планшетный индикатор.
Комплект упаковывается в герметичный ударопрочный пластмассовый кейс и является персональным привносимым оборудованием. Для установки ПНС-А не требуется модернизации существующих штатных систем. Оно легко устанавливается и демонтируется. Установка комплекта ПНС-А на борт вертолета может выполняться самим пилотом или борттехником. Являясь дублирующим, дополнительным оборудованием, ПНС-А имеет на борту статус, аналогичный статусу карманного навигационного приемника JPS. Достаточно разрешения на установку. Решение на использование ПНС пилот принимает самостоятельно, сообразуясь с обстоятельствами полета. По желанию пользователя ПНС-А комплектуется дополнительным экраном, клавиатурой и нашлемным индикатором.
Рис. 4. Основной экран ПНС-А
Рис. 2. МИНС КомпаНав-2
Рис. 3. ПНС-тренажер
Какие же возможности предоставляет ПНС-А пилоту? Как уже упоминалось, ПНС-А является привносимым оборудованием. Компьютер может быть снят для проведения подготовительных работ, разбора полета и тренажерной подготовки. В ПНС-А вводится цифровая карта предполагаемого района полета. Это может быть даже сканированное изображение бумажной карты. С помощью специальных процедур проводится ее привязка по географическим координатам.
На этапе планирования полета пилот или штурман вертолета с учетом рельефа прокладывает маршрут на карте, отмечая на экране компьютера желаемые промежуточные пункты маршрута (ППМ). В полете ПНС-А строит пространственную траекторию и ведет вертолет от одного пункта к другому. Помимо этого, ПНС самостоятельно строит схемы посадок на оперативно выбранные площадки и взлетов с учетом рельефа и направления ветра (уже на этапе полета).
Автономное пилотажно-навигационное средство может выполнять функцию мини-тренажера (рис. 3). Для этого к нему подключаются джойстики-манипуляторы и педали. Пилот может совершить виртуальный полет, пройдя маршрут или наиболее сложные его этапы в режиме реального времени, отрабатывая навыки работы с ПНС-А.
Рис. 5. Пилотажно-навигационные экраны ПНС
Рис. 6. Изображение на дисплее рельефа местности; предупреждение о возможном столкновении с землей
Для отображения параметров полета в ПНС-А используется «образная индикация». На дисплее создается образ полета в виде хорошо понятных летчику 2- и 3-мерных графических образов, обеспечивающих устойчивую пространственную ориентировку (рис. 4).
Главной особенностью образной индикации является переход от директорного управления, когда летчик по показаниям приборов парирует через органы управления уже совершившиеся ошибки ориентации ЛА, к ориентации вектора скорости в пространстве в желаемом направлении через результирующую силу, индицируемую на дисплее ПНС-А в виде вектора. Учет в программном обеспечении ПНС-А устойчивости и управляемости конкретного типа ЛА и высокие характеристики системы КомпаНав-2 в определении параметров полета гарантируют высокую точность пилотирования и своевременное предупреждение пилота о возможном выходе летательного аппарата за пределы эксплуатационных ограничений.
Применительно к пилотированию вертолета это означает, что летчик, следуя индикации ПНС-А, может с минимальными усилиями и затратами внимания эффективно парировать внешние возмущения. То есть здесь-то современная техника и берет на себя часть функций по управлению вертолетом при совершении сложных операций, таких, например, как подцепка и укладка грузов, траловые работы, тушение пожаров, патрулирование, и выполнении типовых задач по маршруту с посадкой на оборудованные и необорудованные площадки.
При полете в сложных метеоусловиях (СМУ) по заранее проложенному маршруту ПНС-А обеспечивает приведение летательного аппарата в заданную точку и в заданное время, делая возможным инструментальный полет в условиях недостаточной или даже нулевой видимости. Имея собственные датчики координатного и пространственного положения, ПНС-А, по сути, становится резервным или дублирующим комплексом, наличие которого на борту делает возможным эксплуатацию вертолета в сложных метеоусловиях и ночью (рис. 5).
По статистике столкновение с подстилающей поверхностью — одна из главных причин фатальных авиационных происшествий.
Ведущие мировые производители (Gamin, Bendix King) выводят на экраны своих EFIS (Electronic Flight Information System) графическое представление рельефа местности в виде трехмерной проекции или цветного плана (рис. 6). Функция предупреждения о столкновении с поверхностью является важнейшей составляющей обеспечения безопасности полета.
Пилотажно-навигационное средство отображает на экране дисплея трехмерный рельеф подстилающей поверхности, делая возможным инструментальный полет с огибанием рельефа и обходом препятствий. Функция предупреждения реализована в виде линии безопасной высоты — мажоранты, определяемой автоматически, в соответствии с рельефом и параметрами полета.
В процессе полета ПНС-А выполняет функцию эксплуатационного накопителя. Все выходные данные системы КомпаНав-2 регистрируются и могут быть подвергнуты анализу после полета: восстановлена траектория (в плане и по высоте), построены графики изменения основных параметров полета. Наконец, ПНС-А позволяет «проиграть» весь полет, провести его визуальную реконструкцию, оценить качество работы летчика, увидеть ошибки пилотирования.
Описанные выше свойства пилотажнонавигационного средства позволяют применять его для выполнения заданий, связанных с полетами на малых и предельно малых высотах в равнинной и горной местности и над районами городской застройки. ПНС-А обеспечивает инструментальный полет без визуальных ориентиров днем и ночью, в простых и сложных метеоусловиях. Важно отметить, что, обладая всеми свойствами штатных пилотажных приборов, эта система не конкурирует с сертифицированным оборудованием и не заменяет его. В то же время ПНС-А позволяет расширить функциональные возможности вертолета, снизить нагрузку на летчика, обеспечив большую степень безопасности при выполнении сложных операций.
