АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ БОРТОВЫМ КОМПЛЕКСОМ И СИСТЕМАМИ ЛА Российский патент 1999 года по МПК B64C13/18 B64C13/04 

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано для дистанционного управления летчиком бортовым комплексом и системами ЛА.

Известен способ управления бортовым комплексом и системами ЛА (например, используемый французской фирмой Sagem), в котором управление построено по принципу раскрывающегося иерархического меню при непосредственном нажатии на многофункциональную кнопку (МФК) или на ее знакоместо на экране (если экран сенсорный). Знакоместо МФК содержит символы обозначения ее функций в виде аббревиатур или мнемообразов. При этом логика использования сторон индикатора заключается в том, что МФК на одной стороне индикатора выполняют функции, принадлежащие одному иерархическому уровню управления в иерархическом меню, в результате чего при нажатии МФК на одной стороне индикатора происходит раскрытие меню на другую сторону. Кроме того, каждая МФК может имеет циклический перебор своих функций, осуществляемый повторным нажатием на нее.

Близким по технической сущности к прототипу является патент США "Metod and device for revising the leteral flight plan of an aircraft" N 5340061 от 23 августа 1994 г. , в котором также используется принцип иерархического меню, раскрытие которого происходит путем непосредственного нажатия на знакоместа, расположенные только в нижней части сенсорного экрана.

Однако на наиболее напряженных и ответственных режимах полета ЛА в условиях острого дефицита времени такой способ не обеспечивает необходимых производительности и безошибочности действий летчика при условии одновременного сохранения высокой точности пилотирования. Это в первую очередь объясняется тем, что летчик для управления бортовым комплексом и системами вынужден отрывать руку от рычагов управления ЛА и подносить ее к индикатору для нажатия МФК.

При этом в момент нажатия МФК по разные стороны экрана индикатора он кратковременно закрывает его рукой. Однако, если таких управляющих действий много, то общее время невидимости летчиком экрана индикатора может достигнуть значительной величины в самые напряженные моменты полета.

Кроме того, при наличии в этот момент сильных акселерационных воздействий вследствие резких эволюций ЛА действия летчика могут быть неточными, либо вообще невозможны (например, при полете с большими перегрузками).

Во многих компоновках кабин МФК на индикаторах плохо досягаемы для летчика, так как приборная доска значительно удалена от него, а индикаторы размещены за рычагами управления ЛА (например, штурвалами). В этом случае для нажатия на МФК летчик вынужден ослабить ремни безопасности или вообще отстегнуться от кресла, что влияет на безопасность пилотирования. Летчик небольшого роста (с короткими руками) может вообще не дотянуться до МФК индикатора без движения вперед всем корпусом.

В сложной иерархической структуре управления бортовым комплексом количество вариантов управления для различных этапов полета и возникающих в них полетных ситуаций может быть так велико, что летчику будет трудно их все запомнить. Это потребует длительного времени специальной подготовки к каждому полету для запоминания, привития и поддержания устойчивых навыков управления. В случае забывания возможность использования различных бумажных инструкций в полете весьма ограничена, особенно при возникновении быстроразвивающихся опасных ситуаций.

В результате время отвлечения летчика от процесса пилотирования на управление бортовым комплексом и системами ЛА достаточно велико, что может привести к снижению точности пилотирования и несвоевременному вмешательству летчика в управление ЛА при возникновении угрозы безопасности попета (например, при отказе самой автоматической системы управления бортовым комплексом и системами ЛА).

Кроме того, выход из строя МФК может привести к срыву всего полетного задания и даже возникновению угрозы безопасности полета.

Технические результаты использования изобретения сводятся к следующему.

1. Обеспечивается надежное дистанционное управление комплексом и системами ЛА при сильных акселерационных воздействиях на летчика и вне зависимости от его антропометрических особенностей, а также непрерывный визуальный контакт с индикатором (не заслоняемым руками).

2. Сохранена высокая "гибкость" управления, так как в зависимости от полетной ситуации на каждом шаге принятия решения летчик может выбрать любой другой вариант управления (из предложенного вариативного ряда), отличный от запрограммированного.

3. Незнание летчиком последовательности выполнения действий не ведет к срыву полетного задания и угрозе безопасности полета, так как рациональные действия ему все время "подсказываются".

4. Изобретение позволяет управлять бортовым комплексом и системами ЛА одновременно с помощью двух различных способов управления (дистанционно, органами оперативного управления на рычагах управления ЛА и с помощью непосредственного нажатия на МФК обрамления экрана индикатора), что обеспечивает удобство (чем удобнее управлять в данный момент, тем летчик и управляет) и высокую надежность управления (при отказе одного из органов управления летчик управляет другим).

5. Летчику очень удобно контролировать автоматический режим управления бортовым комплексом и системами ЛА по изменению маркировки обозначений МФК на раскрытом иерархическом меню и быстро переходить на автоматизированное управление комплексом и системами ЛА при первом нажатии на оперативные органы управления на рычагах управления ЛА.

6. Изобретение способствует быстрому обучению летчика рациональным действиям в полете в штатных и нештатных ситуациях, так как они непрерывно "подсказываются".

7. Обеспечивается малое время отвлечения летчика от пилотирования ЛА, что приводит к повышению точности пилотирования и уменьшению времени вмешательства летчика в управление ЛА при возникновении угрозы безопасности полета.

В целом изобретение позволяет на наиболее нагруженных и ответственных этапах полета в условиях острого дефицита времени обеспечивать высокую производительность и безошибочность действий летчика по управлению бортовым комплексом и системами ЛА с высокой точностью их выполнения по месту и времени, а также точно пилотировать самолет и еще иметь небольшие резервы внимания для решения задач "осмотрительности" в полете.

Указанные технические результаты достигаются тем, что способ управления бортовым комплексом и системами ЛА построен по принципу раскрывающегося иерархического меню на разные стороны индикатора при нажатии на МФК, а при повторном нажатии на МФК происходит циклический перебор ее функций, обозначенных символами на экране индикатора напротив МФК, при этом в соответствии с запрограммированной последовательностью действий летчика при исполнении одного действия ему маркированием рекомендуется следующее действие, при этом выполнение всех действий осуществляется без отрыва рук от рычагов управления ЛА путем нажатия кнопки "согласие", расположенной на рычаге управления, в случае согласия летчика с рекомендованным действием, а в случае несогласия - выбором другого действия путем перемещения подвижного маркера по знакоместам МФК с помощью нажатия переключателя "перевыбор", также расположенного на рычаге управления, в стороны (влево, вправо, вверх, вниз) или циклическим перебором функций МФК нажатием на переключатель "перевыбора" (прямо), при запаздывании летчика по выполнению рекомендуемого действия подается звуковой сигнал, синхронизированный с миганием подвижного маркера, а в случае ошибочного выполнения действия оно блокируется с выдачей сообщения речевым информатором и на экран индикатора о причинах его запрещения.

Таким образом, управление бортовым комплексом и системами ЛА осуществляется дистанционно (без отрыва рук от рычагов управления ЛА с помощью кнопки "согласия" и переключателя "перевыбор", имеющего шесть дискретных положений, включая нейтральное) и автоматизированно с непрерывной "подсказкой" действий путем маркирования обозначений функций МФК в соответствии с заранее запрограммированной последовательностью их выполнения, в которой в силу иерархического построения управления все последующие действия определяются предыдущими. Причем маркирование обозначений функций МФК (как в соответствии с программой, так и выполняемое самим летчиком с помощью переключателя "перевыбора") является предварительной операцией по отношению к нажатию кнопки "согласия" - исполнительной операции.

В полете пальцы рук летчика практически всегда находятся на оперативных органах управления: кнопке "согласия" и переключателе "перевыбора", что и обеспечивает их мгновенное нажатие. Кратковременное удержание кнопки "согласия" летчиком в нажатом состоянии приводит к одновременному выполнению всех действий в подчиненной иерархической ветке меню.

Учитывая особенности кратковременной памяти человека, число МФК с одной стороны индикатора не должно быть более семи, а у каждой из МФК не должно быть более семи функций. Эти ограничения практически не сужают область применения изобретения, так как иерархия управления даже самыми сложными многофункциональными комплексами ЛА значительно проще.

На чертеже представлены результаты экспериментов на пилотажном стенде по сравнению изобретения ("автоматизированный" способ управления) и прототипа (способ управления с помощью МФК).

В качестве примера использования изобретения можно привести трехуровневую иерархическую структуру управления системой индикации, в которой:
первым уровнем являются типы и подтипы индикационных кадров;
вторым уровнем являются режимы и подрежимы управления подтипами индикационных кадров;
третьим уровнем - способы и подспособы реализации выбранных подрежимов управления индикацией.

МФК для выбора типов и подтипов индикации находятся сверху индикатора, МФК для выбора режимов и подрежимов - справа, способов и подспособов - слева. Причем подменю каждого уровня управления (подтипы, подрежимы, подспособы) выбираются циклическим перебором функций МФК.

Таким образом, в начальный момент подвижный маркер находится на каком-либо знакоместе в виде аббревиатур типа индикации. Для перевыбора типа индикации летчик нажимает переключатель "перевыбора" на РУС большим пальцем правой руки влево или вправо. При этом подвижный маркер (например, в виде кольца) перемещается по верхней строке обозначений МФК в заданном летчиком направлении (соответственно, влево или вправо). Для перевыбора подтипа, в выбранном типе индикации, летчик нажимает на переключатель "перевыбора" прямо. Одновременно с нажатием переключателя происходит маркирование прямоугольниками типа и подтипа с автоматическим раскрытием справа соответствующих ему режима и подрежима (также замаркированных прямоугольниками), для которых в свою очередь слева раскрываются способ и подспособ (также замаркированные прямоугольниками) в соответствии с заранее запрограммированной последовательностью действий летчика.

Аналогичные действия летчик может осуществлять при перевыборе режима-подрежима и способа-подспособа. Для этого подвижный маркер будет перемещаться нажатием на переключатель вверх или вниз, а циклический перебор - прямым нажатием на переключатель "перевыбора".

Таким образом, может быть перепрограммирована заново вся последовательность действий, включая все меню и подменю (подтипы, подрежимы, подспособы).

Если летчик согласен выполнить все запрограммированные действия, то он нажимает пальцем левой руки кнопку "согласия" на РУДе, при этом "включение" маркируется "поджиганием" фона аббревиатуры МФК, а подвижный маркер в виде "кольца" автоматически перемещается на следующее по программе действие, соответствующее знакоместу обозначения функции МФК. В случае согласия летчика с рекомендацией цикл нажатия на кнопку "согласия" повторяется.

Из проведенных экспериментов на пилотажном стенде следует, что при необходимости одновременного пилотирования и управления бортовым комплексом и системами ЛА изобретение ("автоматизированный" способ) примерно в два раза лучше, чем прототип (способ с помощью МФК) как по производительности действий, так и по точности пилотирования ЛА (см. чертеж).

Изобретение относится к авиации и может быть использовано для дистанционного управления летчиком бортовым комплексом и системами ЛА (без отрыва рук от рычагов управления ЛА). В процессе управления летчику непрерывно "подсказываются" действия в соответствии с заранее запрограммированной иерархической последовательностью их выполнения. Для перевыбора запрограммированных ранее действий используется подвижный маркер, дистанционно перемещаемый по знакоместам обозначения многофункциональных кнопок на экране нажатием на переключатель "перевыбор" в стороны (влево, вправо, вверх, вниз) или с циклическим перебором функции многофункциональной кнопки нажатием на переключатель "перевыбор" прямо. В случае согласия с рекомендованными или ранее перевыбранными летчиком действиями для их исполнения он нажимает отдельную кнопку "согласие". Повышается производительность, точность, рациональность и безошибочность действий летчика, а также повышается точность пилотирования и безопасность полета в целом. 1 ил.

Способ управления бортовым комплексом и системами летательного аппарата, включающий раскрытие иерархического меню на разные стороны экрана индикатора при нажатии на многофункциональную кнопку, циклический перебор ее функций, обозначенных символами на экране индикатора напротив многофункциональной кнопки, при повторном нажатии на нее, отличающийся тем, что в соответствии с запрограммированной последовательностью действий летчика при исполнении одного действия маркированием определяют следующее действие, при этом выполнение всех действий осуществляют без отрыва рук от рычагов управления летательного аппарата путем нажатия кнопки "согласие", расположенной на рычаге управления, в случае согласия летчика с определенным ранее действием, а в случае несогласия - выбором другого действия путем перемещения подвижного маркера по знакоместам многофункциональных кнопок с помощью нажатия переключателя "перевыбор", также расположенного на рычаге управления, в стороны (влево, вправо, вверх, вниз), или циклическим перебором функций многофункциональной кнопки нажатием на переключатель "перевыбор" прямо, при запаздывании летчика по выполнению определенного ранее действия подают звуковой сигнал, синхронизированный с миганием подвижного маркера, а в случае ошибочного выполнения действия его блокируют с выдачей сообщения речевым информатором и на экран индикатора о причинах его запрещения.