КРЕСЛО ПИЛОТАЖНОГО ТРЕНАЖЁРА С ИМИТАТОРАМИ ВИБРАЦИЙ И УДАРОВ Российский патент 2015 года по МПК G09B9/08 G09B9/52 

Изобретение относится к авиационно-космической технике и может быть использовано в тренажере с системой моделирования акустических, вибрационных и ударных нагрузок (ориентиров), соответствующих условиям реального полета (например, для ЛА - режим посадки и пробег по взлетно-посадочной полосе, работа двигателей ЛА, работа лопастей вертолета, для КЛА - толчки при включении двигателей причаливания и ориентации, удары при стыковке КЛА со станцией и т.п.), действующих на летательный аппарат (ЛА) и космический летательный аппарат (КЛА) и на летчика.

В пилотажных тренажерах используют различные способы и устройства для имитации акустических шумов, вибрации и ударов, действующих на летчика.

Известен тренажер для обучения летчиков пилотированию ударного вертолета и применению авиационных средств поражения (патент РФ на изобретение №2367026 тренажер для обучения летчиков пилотированию ударного вертолета и применению авиационных средств поражения, МПК 7 G09B 9/46), содержащий моделирующий комплекс, обеспечивающий расчет параметров движения, генерацию изображения закабинной обстановки, моделирование работы бортовых систем, рабочее место летчика (оператора), формирователь акустической обстановки, формирователь вибрационных воздействий, выполненный на персональной ЭВМ со звуковой картой, механизм возбуждения вибраций в виде вибрационной подушки (музыкальный сабвуфер) на штатном кресле.

Как известно, все изменения режимов в реальном полете сопровождаются изменениями акустической обстановки, изменениями характера вибрации и ударов и воспринимаются пилотом, находящимся в штатном кресле. Эти воздействия являются для него не только нагрузкой, но и служат естественными ориентирами, которые соответствуют происходящим событиям, выполняемым действиям, режимам, результаты которых он может наблюдать также по приборам, по изменению закабинной обстановки.

Поэтому при имитации полета на тренажере во время подготовки летчика очень важно правильно передать не только акустическую обстановку (акустические ориентиры), но и вибрационно-ударные ориентиры, позволяющие пилоту нарабатывать тактильный и сенсорно-моторный «автоматизм», необходимый для формирования действий по обратной связи, повышения степени его тренированности.

Кресло пилота интегрирует в себе элементы бортовой эргономики: для КЛА - форму кресла, электрооборудование и т.п.; для ЛА - ремни пристяжные, различные ручки и т.п. Поэтому в макете кабины тренажера кресло пилота должно быть штатным.

Применяемый в известном тренажере механизм возбуждения вибраций имеет ряд недостатков.

Тактильные ощущения, создаваемые вибрационной подушкой и передаваемые непосредственно пилоту, недостаточно информативны. Они локализованы, имеют общий фоновый характер.

Распределенный механизм подушки, подкладываемой на кресле за спину летчика, не имеет точки выхода силы, чтобы ее можно было приложить к штатному креслу для передачи последнему импульса заданного направления и величины. По этой же причине на кресле нельзя суммировать воздействие от нескольких механизмов возбуждения вибраций и ударов с разными направлениями сил.

Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является кресло пилотажного тренажера с имитаторами вибраций и шума (патент РФ на изобретение №2249253 кресло пилотажного тренажера с имитаторами вибраций и шума, МПК7 G09B 9/08), в котором основание сиденья, стойки которого установлены на демпфирующих опорах, выполнено в виде замкнутого объема, а механизмы возбуждения вибраций и шума выполнены в виде динамика, установленного в основании этого объема. Акустические волны, возбуждаемые излучателем динамика, воздействуют непосредственно на полку сиденья и на летчика.

Известное устройство имеет следующие недостатки. Кресло не является штатным, имеет сложную конструкцию, которая, по сути, является повторением большой музыкальной акустической системы. При этом верхняя полка, являющаяся сидением летчика, передает вибрацию только в направлении вертикальной оси.

Целью изобретения является создание кресла пилотажного тренажера с имитатором ударов и вибрации с использованием штатного кресла летательного аппарата и использованием в качестве механизма возбуждения ударов и вибрации готовой акустической системы типа «сабвуфер» при их незначительных доработках.

Технический результат изобретения выражается в упрощении конструкции механизма возбуждения ударов и вибрации и в расширении функциональных возможностей кресла как механизма передачи оператору вибрационных и ударных ориентиров (например, при одновременном воздействии на одно сиденье нескольких вибраторов при их рациональном размещении за пределами кабины).

Поставленная задача достигается тем, что в кресле пилотажного тренажера с имитатором вибрации и шума, установленном на демпфирующих опорах, содержащем механизмы возбуждения вибрации в виде динамика, звуковые волны которого воздействуют на сиденье и на летчика, обеспечивающем функциональность устройства за счет создания требуемых характеристик излучения возбуждаемых волн в различных диапазонах частот и амплитуд волновых колебаний в соответствии с условиями реального полета ЛА, в качестве излучателя звуковых волн использована готовая акустическая система типа «сабвуфер» с встроенным усилителем, выходное отверстие которой перекрывается дополнительно введенной резиновой мембраной. Акустические волны, возбуждаемые излучателем сабвуфера, воздействуют на резиновую мембрану, которая преобразовывает звуковую энергию в механическую. К центру мембраны перпендикулярно ее плоскости при помощи двух шайб крепится шток. Механические колебания мембраны через шток передаются на штатное кресло летательного аппарата (ЛА) и летчика.

Предложенное устройство поясняется чертежами. На фиг.1 представлено кресло пилотажного тренажера с имитаторами вибраций и ударов; на фиг.2 - кресло космического тренажера с тремя имитаторами вибрации и ударов по трем осям.

Механизм возбуждения вибрации и ударов представляет собой коммерческий (имеющийся в продаже) сабвуфер 1 - устройство воспроизведения низких акустических частот, включающее в себя динамик 2, установленный в ящике 3, доработанном таким образом, что его выходное отверстие перекрыто прочной резиновой мембраной 4. Перпендикулярно к центру мембраны с помощью гаек 5 и шайб 6 прикрепляется шток 7, другой конец которого через переходные накладки 8 связан с креслом 9. Сабвуфер через переходные устройства 10 жестко крепится к полу кабины. Стойки кресла 11 для придания ему большей зависимости от усилий вибратора крепятся к полу кабины с помощью амортизаторов 12.

Устройство работает следующим образом.

Управляющий сигнал от воздействия летчика на органы управления ЛА поступает в вычислительный комплекс, в котором решаются задачи моделирования полета. Результат вычислений представляется не только в изменении изображений имитатора визуальной обстановки, показаний приборов, но и в виде изменения шума в макете кабины, вибрации и ударов штатного кресла. Шум воспроизводится через акустические системы, установленные в кабине. А вибрацию и удары генерирует механизм возбуждения вибраций, установленный в ящике 3. Это происходит следующим образом. Акустические волны от диффузора динамика 2 воздействуют на резиновую мембрану 4, заставляя ее прогибаться в соответствии с формой звукового сигнала, подаваемого на усилитель сабвуфера от звуковой карты. С помощью штока 7 эти перемещения передаются штатному креслу 9 через узел крепления штока 8. Будучи установленным на амортизаторах, кресло начинает вибрировать и воспринимать удары и толчки в направлении полета.

На фоне общей вибрации, соответствующей воздействиям от работы двигателей, вращения лопастей (в случае вертолета), возможно введение коротких и сильных импульсов. С помощью них моделируется, например, удар колесами о землю при посадке. При этом сила удара зависит от скорости снижения и совпадает с визуальным отображением момента касания земли.

При этом аудиосистема воспроизводит звук, а кресло передает физическое воздействие.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемое кресло пилотажного тренажера с имитатором вибрации и ударов может быть изготовлено на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования и использовано в обучающем тренажере.

Предлагаемое техническое решение практически реализовано в специализированном тренажере вертолета Ка-226АГ, изготовленном в ОАО «НИИАО».

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемое кресло пилотажного тренажера с имитатором вибрации и ударов отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и может быть защищено патентом на изобретение.

Изобретение относится к авиационно-космическому тренажеростроению. Кресло пилотажного тренажера с имитатором вибрации и ударов, установленное на демпфирующих опорах, содержит механизмы возбуждения вибрации в виде динамика, звуковые волны которого через мембрану и дополнительные механизмы воздействуют на сиденье и на летчика, обеспечивая функциональность устройства за счет создания требуемых характеристик излучения возбуждаемых волн в различных диапазонах частот и амплитуд волновых колебаний в соответствии с условиями реального полета летательного аппарата. В качестве излучателя звуковых волн использована готовая акустическая система типа «сабвуфер» с встроенным усилителем, установленная в ящике, выходное отверстие которого перекрывается дополнительно введенной резиновой мембраной. Акустические волны, возбуждаемые излучателем сабвуфера, воздействуют на резиновую мембрану, которая преобразовывает звуковую энергию в механическую. К центру мембраны перпендикулярно ее плоскости при помощи двух шайб крепится шток. Механические колебания мембраны через шток передаются на штатное кресло летательного аппарата и летчика. В результате упрощается конструкция механизма возбуждения ударов и вибрации, расширяются функциональные возможности тренажера. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Кресло пилотажного тренажера с имитатором вибрации и ударов и шума, содержащее основание сиденья, стойки которого установлены на демпфирующих опорах, механизмы возбуждения вибрации и ударов и акустическую систему, отличающееся тем, что кресло используется штатное, а механизм возбуждения вибрации и ударов представляет собой коммерческий музыкальный сабвуфер, установленный в ящике, выходное отверстие которого закрыто резиновой мембраной, к которой прикреплен один конец тяги, при этом второй конец тяги закреплен на штатном кресле пилота.

2. Кресло по п.1, отличающееся тем, что с целью создания вектора силы удара нужного направления к нему могут быть присоединены три механизма возбуждения вибрации и ударов по трем осям.