RU48093U1 - HELICOPTER SIMULATOR - Google Patents

Abstract

Вертолетный тренажер относится к области авиационных тренажеров и может быть использован для подготовки летного состава управлению вертолетом в наземных условиях. Задачей предлагаемой полезной модели является удешевление конструкции системы регулирования и в то же время получение загрузочной характеристики более приближенной к штатной, обеспечение условий для обучения и тренировок летчиков, более приближенных к реальным, для чего загрузка рычагов и педалей управления выполнена по четырем каналам системы триммирования и регулирования усилий для имитации штатных усилий на всех органах управления вертолетного тренажера. Эта цель достигается тем, что в вертолетном тренажере, содержащем макет кабины летчика с имитаторами приборной доски, органов управления, пультов, ручек управления и педалей с датчиками положения, электромеханической системой триммирования и системой регулирования усилий, систему имитации визуальной обстановки, рабочее место инструктора и вычислительную управляющую систему, система регулирования усилий органов управления вертолета по каналам тангажа, крена, курса и общего шага винта выполнена в виде установленных вертикально гидроцилиндров, верхняя полость которых сообщается с атмосферой и соединена с нижней полостью каналом с управляемым дросселем, электрически соединенным с вычислительной управляющей системой, связанной с рабочим местом инструктора, которое выполнено с возможностью воздействия на процесс обучения.Helicopter simulator belongs to the field of flight simulators and can be used to train helicopter pilots in ground conditions. The objective of the proposed utility model is to reduce the cost of the design of the control system and at the same time to obtain a loading characteristic that is closer to the standard one, providing conditions for training and training pilots closer to real, for which the loading of levers and control pedals is performed through four channels of the trim and control system efforts to simulate full-time efforts on all controls of a helicopter simulator. This goal is achieved by the fact that in a helicopter simulator containing a model of the cockpit with simulators of the dashboard, controls, remotes, control knobs and pedals with position sensors, an electromechanical trim system and a force control system, a visual environment simulation system, an instructor workstation and a computational the control system, the system for regulating the efforts of the helicopter controls along the pitch, roll, heading and pitch of the propeller is made in the form of vertically mounted hydro the cylinders, the upper chamber which communicates with the atmosphere and connected to the lower passage cavity with a controllable throttle, is electrically connected to the computer control system associated with the workplace instructor is configured to impact on learning.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области авиационных тренажеров и может быть использована для подготовки летного состава управлению вертолетом в наземных условиях.The proposed utility model relates to the field of flight simulators and can be used to train helicopter control personnel in ground conditions.

Известен виртуальный тренажер вертолета, содержащий рабочее место летчика, блок виртуальной реальности, выход которого соединен с входом защитного шлема летчика с виртуальными очками, выход которого соединен с входом блока позиционирования, выход которого соединен с входом блока виртуальной реальности. Рабочее место летчика находится в кабине реального вертолета, содержащего системы объективного контроля и систему управления вооружением, выходы которых соединены через адаптер с входами блока отображения и документирования оценок рациональной деятельности в полете и блока моделей динамики полета и силовой установки, выход блока моделей динамики полета и силовой установки соединен с входом блока виртуальной реальности, а также со входами блока формирования видеоизображений для очков ночного видения и блока формирования звука в окружающей среде, выходы которых соединены с входами блока виртуальной реальности, причем выход блока виртуальной реальности соединен с входом защитного шлема летчика с виртуальными очками через адаптер. (Патент РФ RU 2149462 C1, G 09 B 9/46)A virtual helicopter simulator is known, comprising a pilot's workstation, a virtual reality unit, the output of which is connected to the input of the pilot's helmet with virtual glasses, the output of which is connected to the input of the positioning unit, the output of which is connected to the input of the virtual reality unit. The pilot’s workstation is located in the cockpit of a real helicopter containing objective control systems and an arms control system, the outputs of which are connected via an adapter to the inputs of the display and documentation of the estimates of rational activity in flight and the block of flight dynamics and power plant models, the output of the block of flight dynamics and power models the unit is connected to the input of the virtual reality unit, as well as to the inputs of the video imaging unit for night vision goggles and the sound generation unit in the surroundings environment, the outputs of which are connected to the inputs of the virtual reality block, and the output of the virtual reality block is connected to the input of the pilot's helmet with virtual glasses through the adapter. (RF patent RU 2149462 C1, G 09 B 9/46)

Недостатком данного тренажера является сложная и дорогостоящая конструкция адаптера для управления работой приборов реального вертолета в наземных условиях, невозможность работы некоторых приборов в наземной обстановке без их доработки и обязательное наличие аэродромной гидросистемы для нормального функционирования гидросистемы вертолета и загрузки органов управления. Все это приводит к удорожанию и усложнению тренажера.The disadvantage of this simulator is the complicated and expensive adapter design for controlling the operation of real helicopter devices in ground conditions, the inability to operate some devices in a ground situation without their completion and the mandatory presence of an aerodrome hydraulic system for the normal functioning of the helicopter hydraulic system and loading of control elements. All this leads to a rise in price and complexity of the simulator.

Наиболее близким к предлагаемому является авиационный тренажер, содержащий макет кабины летчика с имитаторами приборной доски, органов управления и пультов, центральную ручку управления и педали с электромеханической системой регулирования усилий и триммирования по трем каналам управления, систему имитации визуальной обстановки, рабочее место инструктора и вычислительную управляющую систему. Электромеханическая система регулирования усилий и триммирования по каналам тангажа, крена и курса выполнена в виде установленного в кабине моноблока, содержащего электромеханизмы регулирования усилий и триммирования, электрически связанные с вычислительной управляющей системой, и пружинные загружатели. Причем по каждому каналу управления электромеханизм регулирования усилий установлен на основании моноблока посредством шарнира с возможностью использования электромеханизма в качестве двуплечей качалки, одно плечо которой подвижно соединено с Closest to the proposed one is an aviation simulator containing a model of the cockpit with simulators of the dashboard, controls and remotes, a central control knob and pedals with an electromechanical system for regulating efforts and trimming through three control channels, a system for simulating the visual environment, the instructor’s workstation and the computer control the system. The electromechanical system for regulating efforts and trimming along the pitch, roll and course channels is made in the form of a monoblock installed in the cockpit containing electromechanisms for regulating efforts and trimming, electrically connected to the computer control system, and spring loaders. Moreover, for each control channel, the effort control electromechanism is installed on the basis of the monoblock by means of a hinge with the possibility of using the electromechanism as a two-arm rocking chair, one arm of which is movably connected to

пружинным загружателем, другое, включающее в себя подвижный шток, - с колонкой центральной ручки управления или педалями посредством тяги, по концам которой установлены сферические подшипники, при этом пружинный загружатель кинематически связан через двуплечую качалку с электромеханизмом триммирования, кроме этого на электромеханизмах и на пружинном загружателе установлены потенциометрические датчики положений соответствующих подвижных штоков, электрически связанные с вычислительной управляющей системой, электромеханизмы триммирования по тангажу и крену связаны с кнопкой, расположенной на центральной ручке управления, а по курсу - с трехпозионным нажимным тумблером, установленным на пульте. (Патент РФ RU 38070 U1, G 09 B 9/018 )a spring loader, another that includes a movable rod, with a column of the central control knob or pedals by means of a thrust at the ends of which spherical bearings are installed, while the spring loader is kinematically connected through a two-arm rocking chair with an electromechanical trimmer, in addition to electromechanisms and a spring loader potentiometric position sensors of the corresponding movable rods are installed, electrically connected to the computing control system, trim mechanisms IAOD pitch and roll associated with a button on the center control knob, and the rate - with trehpozionnym push toggle switch mounted on the console. (RF patent RU 38070 U1, G 09 B 9/018)

Недостатком данного устройства является то, что для авиационных тренажеров пружинные загружатели не обеспечивают в полной мере соответствие загрузочной характеристики имитируемых органов управления штатной загрузочной характеристике. Это связано с тем, что в штатных органах управления загрузочная характеристика является нелинейной, т.е. при значительном увеличении усилия на рычаги управления скорость перемещения этих рычагов не должна заметно увеличиваться. При электромеханической системе загрузки рычагов управления это условие может быть выполнено только при применении сложной системы регулирования усилий, позволяющей сигнал с датчика положения рычага управления преобразовывать в скорость его перемещения, либо установкой датчика скорости и уже затем электромеханизмом системы регулирования усилий устанавливать необходимое усилие на пружинном загружателе.The disadvantage of this device is that for flight simulators, spring loaders do not fully comply with the loading characteristics of the simulated controls with the standard loading characteristics. This is due to the fact that in regular controls the loading characteristic is non-linear, i.e. with a significant increase in effort on the control levers, the speed of movement of these levers should not significantly increase. With an electromechanical system for loading control levers, this condition can be fulfilled only by applying a complex system of force control, which allows the signal from the sensor of the position of the control lever to be converted to its speed of movement, or by installing a speed sensor and then using the mechanism of the force control system to set the required force on the spring loader.

Задачей предлагаемой полезной модели является удешевление конструкции системы регулирования усилий и в то же время получение загрузочной характеристики более приближенной к штатной, обеспечение условий для обучения и тренировок летчиков более приближенных к реальным, для чего загрузка рычагов и педалей управления выполнена по четырем каналам системы триммирования и регулирования усилий для имитации штатных усилий на всех органах управления вертолетного тренажера.The objective of the proposed utility model is to reduce the cost of the design of the effort control system and at the same time to obtain a loading characteristic more close to the standard one, to provide conditions for training and training pilots closer to real, for which the loading of levers and control pedals is performed through four channels of the trim and control system efforts to simulate full-time efforts on all controls of a helicopter simulator.

Поставленная цель достигается тем, что в вертолетном тренажере, содержащем макет кабины летчика с имитаторами приборной доски, органов управления, пультов, ручек управления и педалей с датчиками положения, электромеханической системой триммирования и системой регулирования усилий, систему имитации визуальной обстановки, рабочее место инструктора и вычислительную управляющую систему, система регулирования усилий на органах управления вертолета по каналам тангажа, крена, курса и общего шага винта выполнена в виде установленных вертикально гидроцилиндров, верхняя полость которых сообщается с атмосферой и соединена с нижней полостью каналом с управляемым дросселем, электрически соединенным с вычислительной управляющей This goal is achieved by the fact that in a helicopter simulator containing a model of the cockpit with simulators of the dashboard, controls, remotes, control knobs and pedals with position sensors, an electromechanical trim system and a force control system, a visual environment simulation system, an instructor workstation and a computational control system, effort control system on the helicopter controls along the pitch, roll, heading and pitch of the propeller made in the form of installed vertics flax hydraulic cylinders, the upper chamber which communicates with the atmosphere and connected to the lower passage cavity with a controllable throttle, is electrically connected to the control computer

системой, связанной с рабочим местом инструктора, которое выполнено с возможностью воздействия на процесс обучения.a system associated with the workplace of the instructor, which is configured to influence the learning process.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.The proposed utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлен общий вид вертолетного тренажера.Figure 1 presents a General view of a helicopter simulator.

На фиг.2 - гидравлическое загрузочное устройство системы регулирования усилий.Figure 2 - hydraulic loading device of the force control system.

Вертолетный тренажер состоит из макета кабины 1, установленного на подставке 2, системы имитации визуальной обстановки, включающей видеопроектор 3 и экранный комплекс 4, системы регулирования усилий 5 на органах управления вертолета и рабочего места инструктора 6, в котором установлена вычислительная управляющая система 7. В макете кабины 1 установлены имитаторы приборной доски 8, пультов управления 9, 10, ручек управления 11, 12 и педалей управления 13, с установленными на них электромеханизмами системы триммирования 14, которые установлены в штатных местах макета кабины.The helicopter simulator consists of a mock-up of the cockpit 1, mounted on a stand 2, a system for simulating the visual environment, including a video projector 3 and a screen complex 4, a control system for forces 5 on the controls of the helicopter and the workplace of the instructor 6, in which the computing control system 7. is installed. cab 1 installed simulators of the dashboard 8, control panels 9, 10, control knobs 11, 12 and control pedals 13, with the trim mechanism electromechanisms 14 installed on them, which are installed in the headquarters in the exact locations of the cab layout.

Ручки и педали управления через систему тяг 15 связаны с блоком 16, в котором установлены датчики положения органов управления 17 и качалки 18, связанные с системой регулирования усилий 5 (фиг.1)The knobs and control pedals through the link system 15 are connected to the block 16, in which the position sensors of the controls 17 and the rocker 18 are connected, connected with the force control system 5 (Fig. 1)

Система регулирования усилий 5 состоит из четырех, установленных вертикально гидроцилиндров, состоящих из корпуса 19, поршня 20, штока 21, крышки 22, канала 23, соединяющего верхнею и нижнею полости гидроцилиндра с установленным на нем управляемым дросселем 24 (фиг.2).The force control system 5 consists of four vertically mounted hydraulic cylinders consisting of a housing 19, a piston 20, a rod 21, a cover 22, a channel 23 connecting the upper and lower cavities of the hydraulic cylinder with a controlled throttle 24 mounted on it (Fig. 2).

При проведении тренировки летчик кнопками и тумблерами с пультов 9 и 10 и перемещением ручек управления 11, 12 и педалей управления 13, соединенных через тяги 15 с датчиками положения 17 подает управляющие сигналы на вычислительную управляющую систему 7, установленную на рабочем месте инструктора 6. Вычислительная управляющая система 7 анализирует эти данные и выдает сигналы на управление имитаторами приборов, установленными на имитаторе приборной доски 8 и систему имитации визуальной обстановки, которая передает видеосигнал на видеопроектор 3, с помощью которого видеоизображение проецируется на экранный комплекс 4.During the training, the pilot uses the buttons and toggle switches from the remote controls 9 and 10 and moves the control knobs 11, 12 and control pedals 13 connected via traction 15 to the position sensors 17 and provides control signals to the computer control system 7 installed at the instructor's workstation 6. Computing control system 7 analyzes this data and provides signals for controlling instrument simulators installed on dashboard simulator 8 and a visual environment simulation system that transmits a video signal to video projector 3 by which the video image is projected onto the screen complex 4.

Для имитации усилий на ручках управления 11, 12 и педалях управления 13 на задней стенке кабины 1 установлена система регулирования усилий 5. Эта система работает следующим образом.To simulate forces on the control handles 11, 12 and pedals 13 on the rear wall of the cab 1 is installed a force control system 5. This system works as follows.

Ручки управления 11, 12 и педали управления 13 через систему тяг 15 и качалки 18 связаны со штоками 21 загрузочных цилиндров системы регулирования усилий 5. При перемещении ручек управления 11, 12 или педалей 13 перемещается шток 21, который жестко связан с поршнем 20, который в свою очередь перемещает жидкость из одной полости гидроцилиндра в другую.The control knobs 11, 12 and the control pedals 13 are connected through rods 15 and rockers 18 to the rods 21 of the loading cylinders of the force control system 5. When moving the control knobs 11, 12 or pedals 13, the rod 21 is moved, which is rigidly connected to the piston 20, which in turn, the fluid moves from one cavity of the hydraulic cylinder to another.

Вследствие того, что при перемещении поршня 20 со штоком 21 разность объемов полостей гидроцилиндра меняется в верхней части гидроцилиндра, установлена крышка 22, выполненная с отверстиями, Due to the fact that when moving the piston 20 with the rod 21, the difference in the volume of the cavities of the hydraulic cylinder changes in the upper part of the hydraulic cylinder, a cover 22 is installed, made with holes,

связанными с атмосферой. Усилие на ручках управления 11, 12 и педалях 13 зависит от проходного сечения отверстия управляемого дросселя 24, управление которым осуществляется с рабочего места инструктора 6. При штатном режиме работы органов управления тренажера в управляемом дросселе 24 устанавливается проходное сечение, при котором усилие на штоке при перемещении поршнем жидкости из одной полости гидроцилиндра в другую через это сечение соответствует штатному усилию на органах управления вертолетом. При введении внештатной ситуации с рабочего места инструктора 6 через вычислительную управляющую систему 7 на систему регулирования усилий 5 подается управляющий сигнал, и система регулирования усилий 5 управляет дросселем 24, изменяя проходное сечение отверстий в нем. При увеличении проходного сечения отверстия дросселя 24 усилия на органах управления уменьшаются. При уменьшении - увеличиваются, а при полностью перекрытом отверстии дросселя 24 имитаторы органов управления вертолетом «заклинивает» и их перемещение невозможно.related to the atmosphere. The force on the control knobs 11, 12 and pedals 13 depends on the bore of the hole of the controlled throttle 24, which is controlled from the workplace of the instructor 6. In the normal mode of operation of the simulator controls in the controlled throttle 24, the bore is established at which the force on the rod when moving a fluid piston from one cavity of the hydraulic cylinder to another through this section corresponds to the nominal force on the helicopter controls. When an emergency situation is introduced from the workplace of the instructor 6, a control signal is supplied to the force control system 5 through the control computer system 7, and the force control system 5 controls the throttle 24, changing the passage section of the holes in it. When increasing the bore of the orifice 24, the forces on the controls decrease. When decreasing, they increase, and when the throttle aperture 24 is completely closed, the simulators of the helicopter controls "wedge" and their movement is impossible.

Выполнение системы триммирования и регулирования усилий по четырем каналам управления позволяет имитировать усилия не только по каналам тангажа, крена и курса, но и создать имитацию усилий по каналу общего шага винта.The implementation of the system of trimming and regulation of efforts on the four control channels allows you to simulate the efforts not only on the channels of pitch, roll and course, but also to create a simulation of efforts on the channel of the common pitch of the screw.

Установка в тренажере механизмов триммирования в штатных местах макета кабины летчика позволяет выполнить макет кабины с наименьшими отклонениями от штатной кабины вертолета, а применение системы регулирования усилий, выполненной в виде установленных вертикально гидроцилиндров с каналами, соединяющими верхнею и нижнею полости гидроцилиндров и установленными на них управляемыми дросселями, позволяет с наименьшими затратами воспроизвести загрузочную характеристику наиболее соответствующую штатным режимам работы органов управления вертолета и имитировать различные внештатные ситуации, возникающие в полете при обучении летного состава.The installation of trimmer mechanisms in the regular places of the pilot’s cockpit layout allows the cockpit to be made with the least deviations from the regular helicopter cockpit, and the use of a force control system made in the form of vertically mounted hydraulic cylinders with channels connecting the upper and lower cavities of the hydraulic cylinders and controlled throttles installed on them , allows you to reproduce at least cost the boot characteristic that is most consistent with the standard operating modes of the controls I have a helicopter and simulate various emergency situations that arise in flight when training flight personnel.

Опытный образец предложенного тренажера был разработан Донским филиалом Центра тренажеростроения, г. Новочеркасск, изготовлен и успешно прошел испытания в ОАО «Камов», г. Москва.A prototype of the proposed simulator was developed by the Don branch of the Center for simulator building, Novocherkassk, manufactured and successfully tested at OJSC “Kamov”, Moscow.

Claims (1)

Вертолетный тренажер, содержащий макет кабины летчика с имитаторами приборной доски, органов управления, пультов, ручек управления и педалей с датчиками положения, электромеханической системой триммирования и системой регулирования усилий, систему имитации визуальной обстановки, рабочее место инструктора и вычислительную управляющую систему, отличающийся тем, что система регулирования усилий на органах управления вертолета по каналам тангажа, крена, курса и общего шага винта выполнена в виде установленных вертикально гидроцилиндров, верхняя полость которых сообщается с атмосферой и соединена с нижней полостью каналом с управляемым дросселем, электрически соединенным с вычислительной управляющей системой, связанной с рабочим местом инструктора, которое выполнено с возможностью воздействия на процесс обучения.

A helicopter simulator containing a pilot’s cockpit model with dashboard simulators, controls, remotes, control knobs and pedals with position sensors, an electromechanical trim system and a force control system, a visual environment simulation system, an instructor’s workstation and a computer control system, characterized in that the control system of efforts on the helicopter controls along the pitch, roll, heading and pitch of the propeller is made in the form of a vertically mounted hydraulic cylinder Upper chamber which communicates with the atmosphere and connected to the lower passage cavity with a controllable throttle, is electrically connected to the computer control system associated with the workplace instructor is configured to impact on learning.