Компания "Сервотехника" представляет инновационную разработку корпорации Wittenstein
Кому из "геймеров" не знаком джойстик, позволяющий максимально приблизить действия компьютерного игрока в виртуальном мире к таковым в мире реальном. Но не все знают, что джойстики уже давно прописались также в гражданской и боевой авиации, играя роль ручек управления и став неотъемлемой частью тренажерных комплексов различного типа.
Научно-технический прогресс никогда не стоит на месте, поэтому в последнее время разработаны более совершенные ручки управления и джойстики тренажерных комплексов летательных аппаратов. Они обладают расширенным набором возможностей и способны решать уже более широкий спектр задач, чем их «консервативные» предшественники.
Активная ручка управления или АРУ – такое название получили джойстики нового поколения, разрабатываемые с 1999 года специалистами немецкой компании Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH при содействии британской BAE Systems. И хотя изначально активная ручка создавалась для использования в тренажерах пилотов, ее конструкция оказалась столь удачной, а возможности - настолько уникальными, что АРУ быстро «пробила» себе дорогу и на вполне реальные летательные аппараты.
Сегодня АРУ уже входит в состав бортового комплекса управления сверхзвукового учебно-тренировочного самолета Т-50 «Голден Игл» («Золотой орел»), выпускаемого южнокорейской компанией KAI для нужд Военно-воздушных сил Республики Корея и на экспорт.
«Голден Игл» стал ярким символом высокого уровня общетехнического и научного прогресса Республики Корея и является, по оценкам экспертов, одной из лучших машин в своем классе. В том числе и благодаря новому оборудованию Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH.
От виртуальной реальности к настоящей пилотской кабине
Когда типовой современный авиационный тренажер имитирует обстановку во время полета, реальные технологии обычно просто переносятся в виртуальный мир. Таким образом, в большинстве случаев задачей разработчиков подобного учебного комплекса является как можно более точная подгонка применяемой ими в тренажере технологии под ту технологию, которая используется в настоящем самолете или вертолете. Создание инженерами Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH активной ручки управления коренным образом изменило философию авиационного тренажера. Да и в «реальной» авиации АРУ отнюдь не оказалась лишней.
Еще совсем недавно пилот, управляя самолетом в полете, должен был, что называется, «руками» чувствовать движения рулей – двигая ручку управления, летчик посредством механических тяг воздействовал на рули, изменяя их положение. Итогом таких воздействий были изменение курса или угла атаки самолета.
Помните кадры из кинофильмов о второй мировой войне? В жарком бою пилот истребителя, прилагая все силы, стремится удержать жутко трясущуюся ручку управления, выводя «стальную птицу» из штопора, или же закладывая крутой вираж, чтобы зайти в хвост вражескому «стервятнику». Примерно так приходилось «трудиться» и механикам-водителям танков, на которых приводы управления трансмиссией были выполнены механическими &ndash в виде рычагов, для управления которыми надо было прилагать недюжинную физическую силу. Несколько облегчила труд летчиков гидравлика. Однако, такие системы оказались не лишены своих, иногда – весьма серьезных, недостатков.
С изобретением технологии электродистанционной системы управления, так называемого «управления по проводам», ситуация изменилась радикально. Отныне команды на рули передаются от ручки управления по проводам – скорость реакции возросла, а нагрузка на пилота снизилась. Летчик теперь уже не трясется вместе с зажатой в руке ручкой управления, а спокойно – словно джойстиком – управляет своей машиной. Аналогичный принцип внедрен и в отношении системы управления двигателем самолета.
В наше время электродистанционная система управления уже стала неотъемлемой частью бортового оборудования летательных аппаратов военного и гражданского назначения. Причем первым гражданским самолетом, на котором была применена подобная система управления, стал чрезвычайно популярный в мире «аэробус» А320, выпускающийся с 1988 года.
Однако, есть у нее и недостатки. Так, например, ручка управления здесь фактически является обычным пассивным джойстиком – без обратной связи. А это, в частности, постоянно вызывает затруднения у разработчиков тренажеров при решении задачи имитации воздейстия аэродинамических сил на виртуальный самолет. Поэтому вполне закономерным шагом стало создание немецкими и британскими инженерами активной ручки управления, которая, например, может быть быстро перепрограммирована на конкретный тип летательного аппарата.
Особенно полно достоинства новой продукции корпорации Wittenstein проявляются в ходе последнего этапа подготовки пилотов, в ходе которого новичок выполняет полет вместе с опытным инструктором. Ручки управления обоих летчиков можно запрограммировать таким образом, что они окажутся в «электронной связке» друг с другом. Это позволит инструктору отслеживать – или лучше сказать – чувствовать любое движение джойстика, находящегося в руке у новичка. Можно сделать и наоборот – тогда в режиме «master-slave» молодой пилот будет перенимать необходимые знания в буквальном смысле из рук своего наставника. Кроме того, благодаря использованию того или иного программного обеспечения, можно постоянно регулировать характер подготовки, переводя новичка с одного уровня на другой, более высокий.
Джойстик нового поколения
А начинался проект по АРУ в компании Wittenstein почти 10 лет назад – в 1999 году ее инженеры приступили к созданию «чудо-ручки» в рамках оплаченной Министерством обороны США программы проектирования тренажеров различных боевых самолетов. Потенциал активной ручки управления оказался столь высок, что американские военные внедрили ее и в другие тренажеры, в том числе и в комплекс AVCATT, использующийся для комплексной подготовки вертолетчиков армейской авиации Соединенных Штатов.
Причина такого ошеломляющего успеха кроется как в небольших габаритах нового оборудования, так и в наличии уже упомянутой возможности быстрой адаптации ручки управления к различным сценариям путем изменения рабочей программы. АРУ полностью интегрирована с задающим и отслеживающим полетный профиль бортовым компьютером самолета, благодаря чему пилот может полностью сосредоточиться на самом важном – пилотировании вверенного ему летательного аппарата.
Разработчики подчеркивают – активная ручка управления может решать и весьма сложные, комплексные задачи. Например, в области обеспечения безопасности воздушного движения. Так, если авиалайнер, оснащенный новой системой, по каким-либо причинам отклоняется от заданного курса, на ручку управления подается вибросигнал, предупреждающий пилота об ошибке. Практически одновременно такой же сигнал подается и на АРУ, установленную в пилотской кабине другого самолета, который находится в данном районе и может оказаться перед угрозой столкновения. Таким образом, пилот воздушного судна оказывается предупрежден о возникновении потенциально опасной ситуации и имеет возможность предпринять необходимые действия. По утверждению инженеров компании-разработчика, аналогичный принцип, не раз спасавший летчикам и пассажирам жизнь, уже реализован на практике и в отношении самолетов боевой авиации.
Интегрированная технология
Основу новой активной ручки управления, спроектированной немецкими и британскими специалистами, составили бесщеточные двигатели и планетарные редукторы различных типоразмеров. Указанное оборудование принадлежит к новому поколению и изначально создавалось для применения в современных робототехнических комплексах. Результат интеграции данных образцов – уникальная система, призванная кардинальным образом изменить процесс подготовки летчиков, а также существенно повысить безопасность пилотирования самолетов и вертолетов гражданского и военного назначения. Однако новая система ни в коем случае не станет «вещью в себе». По оценкам разработчиков и независимых экспертов, наработки, полученные инженерами Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH в процессе создания нового оборудования, могут быть с высокой эффективностью использованы и в отношении целого спектра других моделей редукторов, серводвигателей и электромеханических приводов, серийно выпускаемых немецкой компанией в интересах различных заказчиков.
Владимир Щербаков,
ЗАО "Сервотехника"
Активная ручка управления или АРУ – такое название получили джойстики нового поколения, разрабатываемые с 1999 года специалистами немецкой компании Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH при содействии британской BAE Systems. И хотя изначально активная ручка создавалась для использования в тренажерах пилотов, ее конструкция оказалась столь удачной, а возможности - настолько уникальными, что АРУ быстро «пробила» себе дорогу и на вполне реальные летательные аппараты.
Сегодня АРУ уже входит в состав бортового комплекса управления сверхзвукового учебно-тренировочного самолета Т-50 «Голден Игл» («Золотой орел»), выпускаемого южнокорейской компанией KAI для нужд Военно-воздушных сил Республики Корея и на экспорт.
«Голден Игл» стал ярким символом высокого уровня общетехнического и научного прогресса Республики Корея и является, по оценкам экспертов, одной из лучших машин в своем классе. В том числе и благодаря новому оборудованию Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH.
От виртуальной реальности к настоящей пилотской кабине
Когда типовой современный авиационный тренажер имитирует обстановку во время полета, реальные технологии обычно просто переносятся в виртуальный мир. Таким образом, в большинстве случаев задачей разработчиков подобного учебного комплекса является как можно более точная подгонка применяемой ими в тренажере технологии под ту технологию, которая используется в настоящем самолете или вертолете. Создание инженерами Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH активной ручки управления коренным образом изменило философию авиационного тренажера. Да и в «реальной» авиации АРУ отнюдь не оказалась лишней.
Еще совсем недавно пилот, управляя самолетом в полете, должен был, что называется, «руками» чувствовать движения рулей – двигая ручку управления, летчик посредством механических тяг воздействовал на рули, изменяя их положение. Итогом таких воздействий были изменение курса или угла атаки самолета.
Помните кадры из кинофильмов о второй мировой войне? В жарком бою пилот истребителя, прилагая все силы, стремится удержать жутко трясущуюся ручку управления, выводя «стальную птицу» из штопора, или же закладывая крутой вираж, чтобы зайти в хвост вражескому «стервятнику». Примерно так приходилось «трудиться» и механикам-водителям танков, на которых приводы управления трансмиссией были выполнены механическими &ndash в виде рычагов, для управления которыми надо было прилагать недюжинную физическую силу. Несколько облегчила труд летчиков гидравлика. Однако, такие системы оказались не лишены своих, иногда – весьма серьезных, недостатков.
С изобретением технологии электродистанционной системы управления, так называемого «управления по проводам», ситуация изменилась радикально. Отныне команды на рули передаются от ручки управления по проводам – скорость реакции возросла, а нагрузка на пилота снизилась. Летчик теперь уже не трясется вместе с зажатой в руке ручкой управления, а спокойно – словно джойстиком – управляет своей машиной. Аналогичный принцип внедрен и в отношении системы управления двигателем самолета.
В наше время электродистанционная система управления уже стала неотъемлемой частью бортового оборудования летательных аппаратов военного и гражданского назначения. Причем первым гражданским самолетом, на котором была применена подобная система управления, стал чрезвычайно популярный в мире «аэробус» А320, выпускающийся с 1988 года.
Однако, есть у нее и недостатки. Так, например, ручка управления здесь фактически является обычным пассивным джойстиком – без обратной связи. А это, в частности, постоянно вызывает затруднения у разработчиков тренажеров при решении задачи имитации воздейстия аэродинамических сил на виртуальный самолет. Поэтому вполне закономерным шагом стало создание немецкими и британскими инженерами активной ручки управления, которая, например, может быть быстро перепрограммирована на конкретный тип летательного аппарата.
Особенно полно достоинства новой продукции корпорации Wittenstein проявляются в ходе последнего этапа подготовки пилотов, в ходе которого новичок выполняет полет вместе с опытным инструктором. Ручки управления обоих летчиков можно запрограммировать таким образом, что они окажутся в «электронной связке» друг с другом. Это позволит инструктору отслеживать – или лучше сказать – чувствовать любое движение джойстика, находящегося в руке у новичка. Можно сделать и наоборот – тогда в режиме «master-slave» молодой пилот будет перенимать необходимые знания в буквальном смысле из рук своего наставника. Кроме того, благодаря использованию того или иного программного обеспечения, можно постоянно регулировать характер подготовки, переводя новичка с одного уровня на другой, более высокий.
Джойстик нового поколения
А начинался проект по АРУ в компании Wittenstein почти 10 лет назад – в 1999 году ее инженеры приступили к созданию «чудо-ручки» в рамках оплаченной Министерством обороны США программы проектирования тренажеров различных боевых самолетов. Потенциал активной ручки управления оказался столь высок, что американские военные внедрили ее и в другие тренажеры, в том числе и в комплекс AVCATT, использующийся для комплексной подготовки вертолетчиков армейской авиации Соединенных Штатов.
Причина такого ошеломляющего успеха кроется как в небольших габаритах нового оборудования, так и в наличии уже упомянутой возможности быстрой адаптации ручки управления к различным сценариям путем изменения рабочей программы. АРУ полностью интегрирована с задающим и отслеживающим полетный профиль бортовым компьютером самолета, благодаря чему пилот может полностью сосредоточиться на самом важном – пилотировании вверенного ему летательного аппарата.
Разработчики подчеркивают – активная ручка управления может решать и весьма сложные, комплексные задачи. Например, в области обеспечения безопасности воздушного движения. Так, если авиалайнер, оснащенный новой системой, по каким-либо причинам отклоняется от заданного курса, на ручку управления подается вибросигнал, предупреждающий пилота об ошибке. Практически одновременно такой же сигнал подается и на АРУ, установленную в пилотской кабине другого самолета, который находится в данном районе и может оказаться перед угрозой столкновения. Таким образом, пилот воздушного судна оказывается предупрежден о возникновении потенциально опасной ситуации и имеет возможность предпринять необходимые действия. По утверждению инженеров компании-разработчика, аналогичный принцип, не раз спасавший летчикам и пассажирам жизнь, уже реализован на практике и в отношении самолетов боевой авиации.
Интегрированная технология
Основу новой активной ручки управления, спроектированной немецкими и британскими специалистами, составили бесщеточные двигатели и планетарные редукторы различных типоразмеров. Указанное оборудование принадлежит к новому поколению и изначально создавалось для применения в современных робототехнических комплексах. Результат интеграции данных образцов – уникальная система, призванная кардинальным образом изменить процесс подготовки летчиков, а также существенно повысить безопасность пилотирования самолетов и вертолетов гражданского и военного назначения. Однако новая система ни в коем случае не станет «вещью в себе». По оценкам разработчиков и независимых экспертов, наработки, полученные инженерами Wittenstein Aerospace & Simulation GmbH в процессе создания нового оборудования, могут быть с высокой эффективностью использованы и в отношении целого спектра других моделей редукторов, серводвигателей и электромеханических приводов, серийно выпускаемых немецкой компанией в интересах различных заказчиков.
Владимир Щербаков,
ЗАО "Сервотехника"