Исследовательский полунатурный стенд для анализа задач пилотирования и алгоритмов обработки полетных данных

В докладе представлена структура, состав и алгоритмическое обеспечение программно-аппаратного комплекса для моделирования пространственного движения летательного аппарата. Предлагаемый стенд концептуально отличается от распространенных в настоящее время пилотажных моделирующих стендов, которые, как правило, предназначены для отработки авиационного оборудования или для обучения летного состава (тренажеры). Предлагаемый стенд является исследовательским и предназначен для анализа задач пилотирования и алгоритмов обработки полетных данных. Главная особенность стенда заключается в относительной простоте интерфейса в сочетании с полнотой моделирования динамики ЛА. Такая постановка задач позволяет ограничиться относительно простым программным обеспечением, которое разрабатывается самими исследователями. При этом важнейшее преимущество состоит в том, что используемые программы полностью контролируются исследователями и могут оперативно изменяться в зависимости от решаемой задачи. В рассматриваемом варианте стенд реализует полные уравнения пространственного движения ЛА, модель аэродинамических коэффициентов и алгоритмов системы дистанционного управления (СДУ) выбранного для моделирования самолета, модели стандартной атмосферы и ветра.

Комплекс имеет упрощённый графический интерфейс, отображающий основные элементы информационного поля кабины и стилизованные органы управления. В качестве аппаратной реализации органов управления может выступать широкий спектр устройств, однако авторы используют имитаторы ручку управления самолетом (РУС) и ручку управления двигателем (РУД) Thrustmaster Hotas Warthog. Эти устройства в ходе экспериментов показали лучшие значения таких характеристик, как максимальная задержка получения данных, средняя задержка получения данных, разрешающая способность, максимальная флуктуация при отсутствии внешнего воздействия, максимальное соотношение сигнал/шум от устройства.

Стенд представляет собой программу, написанную на языке C++ (компилятор GNU GCC Compiler). Визуализация кабины реализована с использованием программных библиотек Xors3d Engine и 3D-моделей в формате B3D. Модульная архитектура программного обеспечения стенда позволяет создавать на его базе расширение для пакета прикладных программ MATLAB. Отсутствие значительных требований к программному и аппаратному обеспечению стенда позволяет разворачивать комплекс на любой современной ПЭВМ.

Программное обеспечение совместимо с ПЭВМ под управлением операционной системы Windows. Несмотря на то, что данная ОС не может работать в режиме реального времени, практика показывает, что введение дополнительных механизмов стабилизации шага интегрирования необходимо лишь на ПЭВМ с низкой производительностью.

Эффективность стенда апробирована при решении следующих задач:

• оценка алгоритма проверки правильности регистрации полетных данных;
  
• оценка алгоритмов определения погрешностей бортовых измерений высотно-скоростных параметров;
  
• исследование деятельности человека-оператора по управлению ЛА при заходе на посадку.
  

Работа выполнена при поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (РФФИ), проект 12-08-00682.