Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Технические фантазии в реальном воплощении

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Очевидное-Невероятное" на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

←   Ноябрь 2001   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Автор
BorislavD

Статистика

3.316 подписчиков
-2 за неделю
←   Все выпуски   →

Технические фантазии в реальном воплощении # 25


Служба Рассылок Subscribe.Ru
Эволюции самолета
Технические фантазии в реальном воплощении
Код tech.tft
Выпуск № 25
Автор и ведущий Cesiy
Приборное оборудование
Представление изображений самолета
Интегральные средства электронной индикации
Анимационные картины динамики
1.
Технический поиск-1
        В молодые годы, окончив МВТУ (факультет "Э" по специальности "турбиностроение"), я стал работать в КБ на судостроительном заводе министерства судостроения, в г.Таганроге, расположенном на Азовском море. При поступлении главный инженер отнеся ко мне, молодому специалисту с большим доверием, чувствовалось это же и в КБ, там надеялись и ждали результатов, и хотели посмотреть, что получится.
С самого начала мне было задано выполнить для турбины корабля новое парораспределение. Выполнить это удалось.  Тогда уже, в те годы не мог что-то делать, как обычно. Впоследствии, это засело и зависло навсегда (и, вероятно, иногда получалось что-то хорошее и, может быть, ценное).
        Затем работал в ЦАГИ министерства авиационной промышленности в г. Жуковском, тоже конструктором. Там пришлось "рисовать" электрические теплообменники для нагрева больших количеств воздуха. Стало от этого противно и скучновато, потому что разрабатывал чужие идеи.
        Потом случилось совсем необычное дело - поступил в НИИ министерства радиопромышленности, уже разработчиком. Не мог себе представить, что так будет. Однако составлять мысленные обобщения было некогда, с головой окунулся в электрические схемы следящих микроприводов, создал принцип расчета понижения инерционности (с отслеживанием общего настроя и молодого азарта). Кстати, удалось получить и новые, различные, компактные, хорошо балансируемые и хорошо работающие трехстепенные координаторы. В дальнейшем они дадут возможность в области авиации создать самолет с подвижным крылом в трех плоскостях.
2.
Технический поиск-2
        Почувствовал с годами, что что-то засиделся, каждый день одно и тоже, и перешел в ЛИИ, поближе к авиации и авиационным разработчикам. Вновь было совершенно новое - разработка посадочных режимов самолета. Очень трудное начало и само дело. Теория, книги, стенды, моделирование, тренажеры - применение всей математики и новых понятий о пространственном движении тела в воздухе. Угол атаки, крен, тангаж, воздушная скорость, приборное оборудование - такая масса всего, что не удержишь в голове. При посадке самолет изображался на экране в виде движущейся точки и её траектории. Посадочный алгоритм должен был обеспечивать, как говорится, управляемость и устойчивость. Параметры полета изображались и фиксировались в виде многочисленных кривых относительно оси времени. А что происходит в это время с самим самолетом? Его эволюции? Нужно было это себе хорошо представить и в общем, и в частном виде.
        Чтобы облегчить понимание и нагляднее узнать поведение "живого" самолета, изобразил точку на экране в виде узкого эллипса, построив его с помощью фигур Лиссажу. Большую ось эллипса наклонил и направил по посадочной глиссаде - теперь эта ось (и сам эллипс как бы представляющий самолет), повертываясь, отрабатывала тангаж и угол наклона к горизонту, а также отклонение от заданной глиссады. Уже что-то, хоть и совсем недостаточно для желаемого. По заданию совсем это не нужно было делать. В то время не было ни сегодняшних компьютеров, ни дисплеев, ни мониторов.
        Нужно было относительно тренажера Ту-154 смоделировать посадочный режим по крутой глиссаде. И посмотреть, как можно при ручном пилотировании производить посадку в заданную точку с малым разбросом. При этом, кстати,  хвостовое оперение (руль направления) раскрывался на две половинки, чтобы можно было осуществлять воздушное торможение. Были найдены алгоритмы посадки, отличающиеся от известных, например, по криволинейной глиссаде.
        Где-то на складе нашел осциллограф с большим квадратным экраном. У него были входы как для вертикальной, так и для горизонтальной разверток. Поскольку переход на авиационную работу оказался с переходными трудностями, нужно было многое понимать, ко многому привыкать вновь, потому что в алгоритмах полетных режимов присутствовало много новых  аэродинамических данных и самолетных понятий, - чтобы получше это представить - визуально и мысленно, электрические сигналы, применяемые в тренажере, подал на осциллограф для управления положением узкого эллипса.
        И вот, представьте, летит снижаясь самолет, очередной пилот отрабатывает на тренажере полетные навыки, а фигурка узкого эллипса движется при этом по глиссаде, приближаясь к ВПП. Можно видеть, кто- как летает. Кроме того, полет фиксировался самописцами, требующими последующей расшифровки. И без расшифровки было видно...Но как ведут себя самолет и пилоты?
        Перестроил модель так, чтобы мой "эллипс" был более похож на самолет: научил его изменять угол своей продольной оси (тангаж), а чтобы была "скорость", ввел спереди эллипса вектор, который изменял свою длину, угол между большой осью эллипса и вектором скорости стал показывать угол атаки. Таким образом, я стал постепенно привыкать к полету, к данным о нём и некоторым его параметрам, потому что много раз видел на экране "живой" силуэт самолета.
        Вместе со знаниями появились некоторые эмоции, когда пилот-экспериментатор, сидя в тренажере, значительно отклонялся от заданной глиссады, уходил то вверх, то вниз, и в конечном итоге не мог осуществить посадку в заданную зону ВПП. Называлось это летным происшествием. Заранее скажу, что будущий летчик-космонавт И.Волк по какому-то наитию производил посадку по крутой глиссаде идеально.
3.
Какие-то таинственные силы.
        До сих пор я ещё не был женат. Это произойдет позже, в ЛИИ, по многим замечательным причинам и мотивам, по любви, по исполнению желаний, по внутренней интуиции, по замечательному отклику - предполагаемое осуществится! Это произойдет тогда, когда внутренний настрой был все сильнее, а я мечтал, желал, ждал и... не надеялся. Какая-то сила привела меня и позволила желаниям сбыться. Та же сила - которая вела и была описана мной ранее, когда в лесу нашелся вариант исполнения С-300, см. выпуск  "Технических фантазий..." № 6 за 14.06.2001, он назывался "Где предел фантазии?", Часть 2 - некоторые догадки."
        Внутреннее подсознательное желание и та же сила приведет меня позже и к участию в реальных полетах. Пришлось пройти ещё одну учебу, сначала в МАИ, а затем в Школе летчиков.
4.
Продолжение технических поисков
        Продолжаю заниматься "летающим" эллипсом. Его изображение стало надоедать и раздражать. Хотелось, чтобы "летал" настоящий самолет, настоящий его рисунок, его имитатор, построенный пространственно. Как сделать, не имея сегодняшних инструментов?
        Как-то меняя шунтирование сигналов на входах осциллографа, я получил не чистыйо эллипс, а с каким-то изображением сзади, в виде хвостика. Картину с большой долей фантазии можно было представить как самолет. Однако мгновенно пришло нетерпение и неуемная радость - это есть изображение хвостового оперения. И покопавшись, я добился, что эллипс стал похож на самолет: носик, вытянутый фюзеляж и хвостовое оперение - и он летит, движется и изменяет свои угловые параметры. Но все равно это изображалось только в плоскости, не как физическое тело.
        Тренажер работает, а я занимаюсь "своим" изображением. Посадил на экран второй эллипс, отдельно от первого, расположил его в направлении плоскостей мнимых линий крыльев. Стали "летать" два эллипса, каждый изменял свои параметры, но отдельно, в своей плоскости. Так, второй эллипс имитировал крен и направление полета в горизонтальной плоскости, тогда как первый работал в вертикальной плоскости.
        Физическое тело представилось фантастически разделенным. Первый самолет-эллипс давал по-прежнему скорость, тангаж, угол атаки, и с послесвечением линию реально выполненной глиссады, второй - крен и полет в горизонтальной проекции.
        Нужно было две раздельных плоскости совместить в одну, чтобы получить настоящую реальную картину летящего самолета. При этом записывать положение самолета и параметры полета не на самописце, а на магнитной ленте, чтобы можно было потом весь полет прокрутить вновь, в видеоизображении показать прошлую ситуацию вышедшему из тренажера пилоту. Он мог теперь спокойно смотреть копию своего полета, подлинник которой он выполнял, видел воочию и чувствовал на тренажере.
        Сделать всё это не составляло труда (труд был в мыслях, чтобы подойти к решению задуманной задачи).
Задал начальные условия для двух самолетов-эллипсов одинаковыми - они совместились друг с другом - получился электронный самолет. Его продольную ось чуть перенаправил - получился вид маленькой модели как бы реального самолета.
5.
Некоторые выводы и последствия
        Очень все хорошо смотрелось. Теперь даже не специалист, подойдя к экрану, мог представить себе полет самолета. Можно было наблюдать его как в реальном времени, так и (обратите внимание!) в прошлом. Можно было показать успешные посадки, они становились все лучше,  зачастую стали походить на идеальные, и радовали не только её совершивших, но и всех присутствующих. Однако больший опыт давали посадки неуспешные, с летным происшествием, по ним было видно к чему приводят неправильные, нервные действия.
        Можно было сделать более глубокий анализ, вновь разделить самолет-эллипс на два, летающие каждый в своей плоскости, и по отклонениям предположить неверное управление.
        Было одно удовольствие наблюдать посадку по нескольку раз в день. Не всегда успешную. Казалось, можно уже научившись, самому "полетать". Выйдя из тренажера, посмотрев свою "картину" посадки, не все пилоты были рады и довольны (и собой и мной). Но что делать?!
        Наверное, мало кто видел (не в играх, а наяву) изображение самолета в пространстве, совершающего посадку. Становилось все более "модным" усовершенствовать приборное оборудование, появились идеи отображения информации на лобовом стекле или, как сейчас, с помощью средств электронной индикации. Но изображение пространственного самолетика до сих пор не дает покоя, потому что, на мой взгляд, он полнее, нагляднее и проще показывает пилоту, находящемуся в кабине, "его" самолет (и всё самое необходимое к этому) в виде общей картины в реальном полете.
        Как-то не на шутку разозлившись, когда никого поблизости не было, я сам сел в левое кресло тренажера, запустил двигатели, приборы, визуализацию, взлетел, развернулся и пошел по "родной" глиссаде на посадку. От волнения (и другого!) выполнил действия не так, как нужно (например, ручку управления подал не на себя, а в обратную сторону), не сел на ВПП, даже не долетел до неё. После этого стал более спокойно относиться к работе на тренажере настоящих летчиков-испытателей, будущих летчиков-космонавтов.
6.
Приборное оснащение
        Ещё тогда по опыту самолета-эллипса задумалось о новой кабине самолета и новом её приборном оснащении. Изображение на лобовом стекле я видел воочию. Показалось, что внимание при посадке не то что раздваивается, а троится - нужно наблюдать вперед, видеть посадочную полосу, одновременно считывать то, что изображено на лобовом стекле, и ещё успевать бросить взгляд на приборы в кабине.
        Сейчас те, кто в этом участвуют, и те, кто был в кабинах новых самолетов, например, в Жуковском на аэрошоу, знают и видели дисплеи отображения информации о полете и заданных режимах, так называемые средства электронной индикации. Все это вместо многих  стрелочных приборов, и, конечно, это шаг вперед в усовершенствовании работы пилотов (и приборов!). Данные о полете выводятся (и вводятся) в виде цифр, значков и стрелок, других обозначений, помещенных в квадратики и ромбики. Идет их динамическое изменение и обновление. Однако вновь считывание происходит визуально, а вычисления (до принятия решения) переносятся в голову пилота. При посадке в общем видно больше, приборов в отдельности стало меньше, а подача информации и работа остались почти теми же.
        Поэтому не раз вспоминаю своего "живого" самолетика, который спокойно оповещает о поведении пилота, показывает отклик на его действия летящего физического тела (самолета), дает возможность оценить ситуацию без потери времени, ненужных вычислений и напряжений. Потому что он наиболее интегрально отражает картину полета. Здесь возможно и просто ввести заданную глиссаду и текущие отклонения от неё. Он, это он (!) наиболее целесообразен именно в режимах взлета и посадки. Он не только создает информационное изображение в наиболее общем виде, но имеет прикрепленные другие наглядные данные в виде вектора скорости, углового положения относительно пространства. Вероятно, достаточно! Вместе с этим именно здесь появляется возможность совместного оптического или радиолокационного воспроизведения окружающей обстановки.
        Ввод такого изображения, такой картины полета в настоящее время не представляет программных и других технических трудностей. Может появиться новый прибор, вобравший в себя почти все требования науки и техники относительно самолетовождения. Потому что только с большим приближением можно считать (и раньше с этим мирились), что полет физического тела можно отображать с помощью цифр, электронной индикации стрелок и ромбиков.
        Собственно разработка  - это не проектирование нового самолета. Это целесообразное программное обеспечение, иллюстрирующее полет в общем, в интегральном виде. К этому принадлежат и сопутствуют многие усовершенствования в процессе разработки. Они ещё более могут украсить понимание изображения и новый самолетный быт, что в итоге увеличит спокойность и безопасность полетов.
        Не пора ли перейти к делу, не зацикливаясь на сегодняшних средствах электронной индикации? Если рассмотреть прилагаемые к ним инструкции, можно убедиться, что пилотная нагрузка от их введения нисколько не уменьшилась. Хуже того, появилось некоторое ложное состояние, что эти средства уменьшают риск и сложность управления полетом.
7
Трехмерная индикация.
        При разработке программного обеспечения и облика изображения самолета нужно, естественно, иметь в виду, что в настоящее время компьютерная техника ушла далеко вперед, и изображение по Лиссажу - это лишь приближенная форма. Сейчас (даже стало завидно) изображение возможно строить сразу в трехмерном виде. И в такой индикации, которая не только дает маленькую модель самолета в пространстве, его динамику, цветовое изменение и многое  другое, но она же сопровождается аудиосообщениями. Разве ранее это было возможно?
        Очень плохой пример к этому - игры полетно-самолетной тематики. Там много искуссвенного, красочного, быстрого - но в чем причина, что не приводятся цифровые самолетные данные, а сразу "летит"  весь самолет? Причина в этом - чтобы не приучать и не разочаровывать. И во-вторых, в чем причина того, что такие игры полюбились? Причина в самих самолетах и авиации, она в том же, что пилот - это всегда престижно. Наконец, в третьих, в играх мы не сидим в кабине, а смотрим на него со стороны (так удобнее), управляем полетом и никогда не теряем интерес к этому.
        Направление серьезно, интересно и обозначено - это индикация картины самолета и полета в самой кабине самолета.
8.
Летная работа.
        Постепенно появляется тенденция перехода от разработки к летной работе. Вероятно, это общий принцип психологического воздействия. Вы так много соприкасались и узнали о чем-то, например, об авиации и самолетах, что это затягивает, и пора переходить к этому делу вплотную. Так и было. И всё время (и на земле, и в полетах) преследовало  то начальное состояние, что как было бы хорошо, если бы вместо множества приборов установить один экран с летящим по нему "самолетом" в самом современном изображении. Анимационные объемные изображения могут строиться так, как-будто: пилот видит самолет относительно глиссады и ВПП с хвоста, сидя в кабине, или пилот видит самолет спереди, находясь на ВПП, или он видит самолет и глиссаду сбоку - каждый вид имеет свои преимущества. И, наконец, пилот видит полное объемное изображение летящего самолета в пространстве, как если бы он находился вовне чуть сверху и сбоку. Все четыре вида могут сразу представляться на одном экране или по желанию включать один из них в полноэкранном режиме. Перед пилотом сейчас находятся два индикаторных экрана, тогда один из них высвечивает все четыре изображения, а другой - желаемый полноэкранный режим.
        Сдал ещё одни экзамены (уж не помню, сколько их было) и получил свидетельство ведущего инженера по летным испытаниям. И они начались.Относительно мечты это была совсем другая тематика, как и ранее при обеспечении работы тренажера. И вновь убедился, сколько нужно сил, чтобы в реальном мире выполнить заданный летный эксперимент. При этом, естественно, все сопутствующие летные инструкции по самолету должны быть известны и восприняты. И ещё одно. Чтобы получить допуск к полетам нужно было пройти ВЛЭК - летную медицинскую комиссию, и выполнить прыжки с парашютом.
        Работы были с совсем разными самолетами, начиная с Ту-154 и до МиГ-25, у которых разные высоты, скорости полета и приборное оборудование. Естественно они не имели средств электронной индикации, но её вовсю уже разрабатывали. Теперь не в теории, а относительно практики убедился в трудностях пилотирования. Набило оскомину повторять, что одна из них - это необходимость опыта пилотирования, а другая - это многочисленность приборного оборудования. И то, и другое воспринимает только одно разумное запоминающее устройство - голова пилота.
        В области вычислений и обработки другие люди разгружены от рутинной работы - они получили (в немалое свое удовольствие) персональный компьютер. В нем, как известно, заложены многочисленные возможности помощи. Пилоты пока его не получили, исключая средства электронной индикации. Однако пока эти средства ведут только внутренюю обработку (может быть, не доводя её до конца), а её окончание приходится вновь на долю пилотов. На мой взгляд, более полное приближение - это электронная индикация самого изображения (или силуэта) самолета.
        Техническую часть летной работы здесь приводить не интересно. Она была и прошла, успешно или неуспешно - вопрос другой. Осталась мечта. И, может быть, она осуществится. Вспоминаю о ней каждый раз, когда вижу анимационные картины в 3D-изображении. Они настолько привлекательны и по-своему своеобразны - от реальных до мистических (кто знает), что вновь и вновь напоминают об их применении к области авиации (и не только к ней).
        Художники и дизайнеры уже создали почти все необходимые программы полета и эволюций воображаемого самолета. Перенесли их на игры. Они как бы предлагают: возьмите и используйте все хорошее. Перенесите в реальную среду, чтобы была реальная помощь. Но, нет! Это нонсенс.
9.
Откуда что пришло.
        "В этом есть правила. Эти правила такие красивые, особенные, но очень суровые. Вошедшему, испробовавшему их, нельзя уже остановиться. Нельзя их принять или не принять. Как бы присваивается звание. Процесс, один раз выполненный, затягивает в вечный режим, захватывает и ведет к созданию через утрату почти всех сил."
        Это цитирование самого себя из выпуска  № 6 за 14.06.2001, "Где предел фантазии?"


        e-mail: cesiy@netto.ru

        Предыдущие выпуски содержали:
  • № 22 - Автомашина или бензо-газо-электро-мобиль (улучшение экологической обстановки)
  • № 23 - Учебная тревога (по учебному процессу)
  • № 24 - Автомашина со штрих-кодом (эффективное информационное оборудование).

        Это часть рассказов о приборном информационном оборудовании. В них было и об автомашинах, и о самолетах. Пора перейти, например, к вертолетам.Что-то они "засиделись в девках". Применяют один и тот же винт, и ничего больше. Как будто нет других конструкций.

Всего Вам доброго, Cesiy, 12.11.2001.
http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru 		Отписаться
Убрать рекламу
В избранное