Мария Суханова
Проект по созданию тренажерного комплекса для обучения пилотов Су-27 был начат еще в 90-е годы, однако его финансирование долгое время оставалось очень ограниченным, а три года — в период «дефолта» — вообще остутствовало. В реализации проекта участвуют Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры (ВНИИРА), который выступает как головная организация, и Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем (ГосНИИАС). Специалистами ВНИИРА разрабатывался комплексный тренажер для подготовки группы руководства полетами и офицеров боевого управления, ГосНИИАС — для подготовки летных экипажей. В прошлом году работы активизировались, и к настоящему времени первый комплект оборудования полностью готов, протестирован, принят заказчиком и вскоре будет отправлен на место эксплуатации — в Академию ВВС в Монино.
Комплекс
«Это тренажер для военных летчиков, — рассказывает начальник Испытательно-моделирующего комплекса ГосНИИАС Борис Михайлов. — На нем учатся действовать в одиночку и в группе самолетов в условиях огневого, маневренного и радиоэлектронного противодействия противника: находить и поражать цели, уходить от преследования; отрабатывают навыки обращения с оружием, прицельно-навигационным оборудованием, радиолокатором, комплексом связи и другими системами самолета». Для тренировок используются автоматизированные рабочие места (АРМ) трех типов. Первое, пилотское, представляет собой точную копию кабины летчика и позволяет с максимальной точностью имитировать полет. Второе, пилотское упрощенное, — это ПК с клавиатурой и джойстиком; оно служит в основном для имитации ведомых при обучении групповым действиям в составе звена (тренажер поддерживает до шестнадцати взаимодействующих самолетов). Третье АРМ предназначено для командира — руководителя тренировки, который на трех мониторах наблюдает за воздушным пространством в ходе учебного боя (мониторы отображают карту, вид полигона со стороны и часть приборной доски, а также вид из кабины любого выбранного самолета).
Самой новаторской и интересной составляющей комплекса является система визуализации, которая показывает реальную местность, причем на очень большой, практически любого размера, площади. В зарубежных тренажерах ничего подобного нет — в них закладывается модель зоны полетов на 40—50 км, на большее не хватает памяти. И это условная местность, которая отображается в виде довольно грубых картинок: зеленая земля, голубое небо, несколько домов изображают город. «В нашей системе изображение строится на основе данных аэрофотосъемки, — говорит Борис Михайлов, — так что города, реки, дороги выглядят так, как они в действительности видны с самолета. Есть также возможность построить вид внекабинного пространства по электронной карте, но на ней имеется информация только о рельефе и нет окраски, так что для текстурирования необходимы дополнительные данные».
Помимо того, что система, разработанная в ГосНИИАС, демонстрирует реалистичную картину настоящей (а не вымышленной) местности, она в принципе способна хранить модель сколь угодно обширной территории. В существующий тренажер разработчики просто заложили реальную зону тренировочных полетов — квадрат 400Ч400 км. Модель хранится на жестком диске и по ходу виртуального движения самолета динамически подгружается частями в оперативную память. «Мы можем взять несколько жестких дисков и моделировать сколь угодно далекие полеты», — поясняет технический руководитель темы Андрей Огинский.
Все устройства связаны между собой через локальную сеть и работают под управлением Windows — использовать ее предложил заказчик, для которого данная система является основной. «Программирование под Windows низкочастотной системы реального времени (до 100 Гц) вызывает трудности, когда появляется необходимость сетевой синхронизации рабочих мест, входящих в нее, — говорит заместитель руководителя темы Михаил Филиппов. — Объекты-модели системы обмениваются друг с другом информацией на частотах не менее 25 Гц, однако прием информации, даже осуществленный с частотой, которая больше частоты отправки, не гарантирует достоверного приема. В результате при отображении, к примеру, близко летящего самолета появляются видимые скачки и флуктуации». Решить проблему позволило совершенствование механизма синхронизации. «Вообще при разработке новых систем всегда возникает много такого рода капризов и тонкостей, — добавляет начальник лаборатории Юрий Сычев. — Но теперь, когда все это пройдено, мы в состоянии сделать новую систему в несколько раз быстрее, чем предыдущая».
Создание изображения
На упрощенном АРМ летчика и АРМ командира вид из кабины отображается на обычном компьютерном мониторе. В тренажере, имитирующем кабину пилота, для этой цели используется специальная конструкция, позволяющая создать эффект кругового обзора. Изображение внекабинного пространства создается с помощью проекторов на полиэкране из нескольких (в данном случае шести) плоских сегментов, расположенных под углом друг к другу; проекторы (по одному на каждый сегмент) размещаются на специальной стойке позади кабины. Этот подход позволяет избежать темных полос на стыке сегментов изображения, с которыми очень сложно бороться при использовании видеокубов. Подобные решения хорошо известны, оборудование для их реализации существует на рынке уже более десяти лет и выпускается целым рядом фирм.
«Мы подобрали сравнительно недорогие проекторы Canon SX50, так как умеренная цена в них сочетается с хорошим разрешением, — говорит Андрей Огинский. — 1400 точек на ширину экрана соответствуют приблизительно двум угловым минутам на пиксел, и этого, по мнению авиационных медиков и по нашему опыту, в подавляющем большинстве случаев достаточно для получения реалистичной картинки. Меньшие значения нас не устраивают: при работе с проектором на 1024 точки на экране можно различить квадратики. А тратить деньги на большее разрешение для нас не имело бы смысла».
Экраны и проекторные стойки для двух кабин-тренажеров спроектировала и изготовила
компания Activision. На каждой стойке закреплено шесть проекторов с углами обзора
70 и 65о. «Для нашей компании это была интересная задача, — рассказывает Юрий
Ильин, директор Activision.— Шесть плоских экранов объедены в один экран сложной
формы, который как бы вписан во внутреннюю часть сферы. Общая площадь экрана
превышает 20 кв. м, высота одного комплекса составляет 4,6 м, длина —
5,4 м, ширина — 6 м. Из-за специфической архитектуры помещения, в котором размещены
комплексы, всю конструкцию пришлось изготавливать в виде сегментов (составных
частей) и затем собирать их в единое целое непосредственно вокруг кабины пилота.
Конструкция полиэкрана позволяет перемещать и ориентировать отдельные его составляющие
относительно друг дуга и кабины летчика, что способствует созданию эффекта кругового
обзора». «Ребята прекрасно справились с работой, — комментрует Борис Михайлов.
— Всё выполнено качественно и точно в срок».
Возможности и перспективы
В 90—95% случаев тренажеры позволяют заменить учебный вылет его имитацией —
при этом экономятся топливо, ресурсы самолетов, рабочее время наземных служб,
снижается аварийность. На тренажерах, кроме того, можно отрабатывать действия
в таких ситуациях, которые сложно или невозможно создать в реальных полетах,
— например, в смертельно опасных.
Разработанная ГосНИИАС система визуализации пригодилась бы и для обучения пилотов
гражданской авиации. Конечно, оно проще — в основном отрабатываются взлет и
посадка, — но перед тем, как впервые лететь в новый для него аэропорт летчику
было бы хорошо изучить его окрестности на модели, приближенной к реальности.
Однако пока тренажерным комплексом интересуются только военные — с их стороны
уже поступил заказ на новую, более точную и соответственно сложную систему.
