Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 199
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
(РОСАВИАЦИЯ)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ»
Факультет Лётной эксплуатации
Кафедра № 21 «Летной эксплуатации и безопасности полетов в гражданской авиации»
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Дипломная работа
(пояснительная записка)
Тема: Эволюция средств отображения полетной информации
и анализ их влияние на безопасность полетов
| «В Государственную экзаменационную комиссию» Заведующий выпускающей кафедрой №21 доцент, к.т.н. (ученая степень, ученое звание) ________________ Лобарь С.Г. (подпись) (фамилия, и.о.) | | Исполнитель: __________ Григоренко Г.Э.. (подпись) (фамилия,и.о.) Руководитель: доцент, к.т.н. (должность, ученая степень, ученое звание) _____________ КорольковаМ.А. (подпись) (фамилия, и.о.) |
Санкт-Петербург
2023 г.
Глава 1. Средства отображения полётной информации и их эволюция.
-
Общие сведения о средствах отображения полётной информации.
Средства отображения полетной информации (далее СОИ) – представляют собой комплекс, содержащий информацию о параметре или параметрах полета, которые необходимы для безопасного и экономичного выполнения полета в виде, пригодном для восприятия пилотами.
Этими параметрами могут быть:
-
Навигационные параметры воздушного сужна (далее ВС), включающие в себя информацию о барометрической и абсолютной высоте полета, приборной и воздушной скорости ВС, пространственном положении ВС и др. -
Параметры работы двигателей -
Индикация состояния систем ВС -
Информация о навигационной обстановке -
Пространственное положение ВС -
Данные о количестве топлива, противооблединительной жидкости, масла и прочих ресурсов, необходимых для выполнения полёта. -
Метеорологическая обстановка в пределах рабочей области метеорологического радиолокатора (далее МРЛ) -
Состояние средств автоматизированного управления ВС -
Состояние каналов связи и др.
Вся эта информация предъявляется пилоту в количественной, качественной, а также картинной форме.
Внедрение систем дистанционного контроля и управления ВС, привело к тому, что СОИ стали использовать в качестве единственного источника информации о полёте ВС, состоянии системы автоматизированного управления (далее САУ) или системы «пилот-ВС» (life ware – hardware).
Для контроля различных параметров пилоты взаимодействуют не с самим ВС, а по сути, с его заместителями, в виде имитирующих образов, т.е. информационных моделей реального ВС, которые отражают все важные для управления свойства самолёта, на основании которых пилот формирует образ реальной обстановки, производит анализ и оценку сложившейся ситуации, планирует управляющие воздействия, принимает решения, обеспечивающие правильную работу систем ВС, а также выполнение конкретного этапа полёта. Например, пространственное положение ВС пилот определяет с помощью авиагоризонта, посмотрев на взаимное расположение индикатора (имитирующего образа самолёта) и шкал указателей крена, тангажа, затем, если это необходимо, с помощью органов управления ВС корректирует эти значения таким образом, чтобы они удовлетворяли требованиям руководства по летной эксплуатации (далее РЛЭ) и данного этапа полёта.
Наиболее существенной особенностью деятельности пилота с информационной моделью является необходимость соотнесения сведений, получаемых посредством приборов, пилотажно-навигационных и других дисплеев, как между собой, так и с самим ВС. Именно на этих процедурах и строится вся деятельность пилота. Отсюда понятно, что построение адекватной информационной модели является одной из важнейших задач не только при проектировании кабины, но и всего самолёта в целом.
-
Анализ требований и характеристик для разработки рекомендаций по проектированию и построению информационных моделей, предназначенных для эксплуатации ВС.
В работе по созданию информационных моделей, предшествующей выбору технических средств ее реализации, т. е. средств отображения информации, необходимо руководствоваться следующими эргономическими требованиями:
по содержанию: информационные модели должны адекватно отображать объекты управления, рабочие процессы, окружающую среду и состояние самой системы управления;
по количеству информации: информационные модели должны обеспечивать оптимальный информационный баланс и не приводить к таким нежелательным явлениям, как дефицит или переизбыток информации;
по форме и композиции: информационные модели должны соответствовать задачам трудового процесса пилота и его возможностям по приему, анализу, оценке информации и осуществлению управляющих воздействий.
Учёт всех этих требований обеспечивает нормальное функционирование системы человек-машина, а именно необходимую точность и оперативность их взаимодействия. Однако опыт показывает, что пилоты часто сталкиваются с трудностями, которые связаны с неправильным проектированием кабины самолёта, которое, в свою очередь, может быть следствием неполных представлений конструкторов о возможностях человека по приему и переработке информации. Например, в самолёте Cessna 172S Skyhawk пилот, при пилотировании по дублирующим (резервным) приборам, испытывает трудности, связанные с их неудобным расположением на приборной панели. Это обусловлено тем, что этот самолёт был разработан для выполнения полётов по правилам визуальных полетов (далее ПВП), что подразумевает ведение визуальной ориентировки и постоянное сличение карты с местностью. В свою очередь, резервный авиагоризонт, высотомер и указатель скорости расположены в самом низу центральной приборной панели, чуть выше РУД. Подобное расположение вынуждает пилота отводить свой взгляд на угол больше 60 градусов, что повышает утомляемость и увеличивает нагрузку на экипаж в не самой простой ситуации – отказ основных пилотажно-навигационных дисплеев, что оказывает негативное влияние на безопасность во время выполнения полётов на данном самолёте. Разобрав этот пример становится ясно, что если бы конструкторы придерживались всех эргономических требований по созданию информационных моделей, то подобного бы не случилось и пилоты при данном отказе испытывали меньшее напряжение.
Опыт разработки и эксплуатации информационных моделей, а также специальный анализ деятельности пилотов с ними позволяют сформулировать ряд важнейших характеристик информационных моделей.
В модели должны быть представлены лишь те параметры и свойства, которые имеют непосредственное отношение к эксплуатации и функционированию систем ВС, а сама модель воспроизводит действительность в упрощённой форме и всегда является некой идеализацией действительности. Степень и характер упрощения и идеализации могут быть определены на основе анализа целей и задач проектируемого самолёта.
Модель должна быть наглядной, т.е. пилот должен иметь возможность быстро и правильно воспринимать отображаемую информацию.
«Читаемость» модели, определяемая её структурой, так же играет не малую роль. Правильная структура обеспечит быстрое и правильное восприятие пилотом сложившейся в полёте ситуации.
Заметно облегчается восприятие проблемной ситуации в полёте при наличии следующих функций модели:
-
отображение конкретных изменений свойств и параметров самолёта при пилотировании; -
правильное отображение некорректности работы каких-либо систем.
Информация предоставляется пилоту в закодированном, а не натуральном виде, но при этом должен быть грамотно проработан сам интерфейс, т.е. особый язык, понятный человеку, который может быть использован машиной. Этот код должен быть создан так, чтобы работа системы экипаж-воздушное судно была максимально эффективна.
Информация не должна предоставляться в произвольной форме, а должна иметь определенные алгоритмы, полагаясь на которые, пилот сможет предугадывать поведение самолёта и парировать возможные его отклонения от нормального режима на данном этапе полёта.
Все эти характеристики должны быть учтены, но не обязательно в равной степени, ведь самолеты могут проектировать для абсолютно разных задач и целей. Так, например, при создании самолёта, предназначенного для воздушных перевозок пассажиров, уделяется большее внимание проработке отображения отклонений параметров систем самолёта от заданных, а также их неисправностей и ошибок, ведь при некорректной работе какой-либо системы, при бездействии пилотов, которое может быть следствием сложного и не наглядного отображения состояния систем ВС, может привести к катастрофе. В свою очередь, при создании самолёта сельскохозяйственной авиации наибольшее внимание уделяется абсолютно другим характеристикам информационных моделей.
В конечном итоге можно понять, что при проектировании информационной модели должно учитываться множество факторов. Проведя анализ приведённых ниже требований и характеристик, можно попробовать кратко сформулировать порядок по построению информационной модели, предназначенной для эксплуатации воздушных судов:
-
Определить цели и задачи модели, а также порядок их решения
2. Определить:
-
способы и применяемые методы решения задач -
потребное время на решение поставленных целей и задач -
потребную точность модели
3. Составить список типов объектов управления, определить их количество и параметры, которые необходимо учесть при решении задач
4. Составить перечень учитываемых признаков объектов управления ВС
5. Произвести распределение признаков в зависимости от важности, выбрать те, учет которых необходим в первую очередь.
6. Произвести анализ, в результате которого можно будет распределить обязанности между пилотом и моделью, а также подобрать автоматическое оборудование для самой модели, с помощью которого она сможет справляться с поставленными задачами, а пилот мог бы.
Стоит отметить, что перечисленные выше этапы должны быть проделаны несколько раз, чтобы найти самое оптимальное решение в проектировании.
7. Выбрать такую систему кодирования, которая была бы наиболее легкой для восприятия пилотом;
8. Создание наиболее удобной композиции информационных моделей для пилотирования ВС и контроля работы его систем
9. Разработка оптимальной техники пилотирования на каждом этапе полёта на данном типе ВС
10. Разработка тренажёра для испытания информационной модели и оценки ее эффективности, а также выявления и устранения недостатков модели
После выявления недостатков, разрабатываются рекомендации и поправки, которые необходимо ввести, для более корректной работы СОИ и лучшей работы элементов модели SHELL экипаж-воздушное судно. 9 и 10 пункты повторяются до тех пор, пока модель не станет работать наиболее эффективно.
-
Определение степени необходимой квалификации пилотов и разработка методических указаний, а также разработка программы подготовки пилотов для эксплуатации данной модели. -
Разработка методики пилотирования ВС с применением разработанной информационной модели на летном тренажере.