WorkBench

[ авиагоризонт "Стрелка" ]

[ move to END ]

p>

Авиагоризонт "Стрелка" 

Авиагоризонт "Стрелка" представляет собой две стрелки, которые разнесены по высоте. Верхняя стрелка указывает тангаж, а нижняя, как обычно, крен. Все просто, но что получилось?  Если американские АГ и по крену и по тангажу АГ типа "ВсВС", если советские АГ являются АГ комбинированого типа, т.к. по тангажу тип ВсВС, по крену тип ВсЗ, то АГ "Стрелка" - это АГ типа ВсЗ ( и по крену типа   ВсЗ и по тангажу типа ВсЗ).

                                    Фиг.1          Фиг.2  

  

    Недостатками существующих авиагоризонтов является:

1. Затруднения в определении своего пространственного положения при попадании в сложную ситуацию, если пилотирование по АГ типа ВсВС;

2. Ситуация усложняется, когда линия горизонта уходит за пределы видимости на приборе;

3. Летчику требуется большое время для определения своего пространственного положения в сложных и физически затруднительных положениях, особенно при пилотировании по АГ типа ВсВС;

4. Нередко в сложной ситуации летчик воспринимает авиагоризонт, как авиагоризонт другого типа, с которым он летал на предыдущем типе самолета или проходил первоначальное обучение. В таком случае сложная ситуация переходит в катастрофическую.                                                                                                                                       

                                                          

                                      АГД-1

                                                                                                 Фиг. 3

             

  Техническим результатом изобретения является:

 

  - Простота и ясность индикации пространственного положения летательного аппарата;

  -  Надежность, невозможность ошибочного восприятия   пространственного положения летчиком даже при  физически трудных ситуациях полета,

  - Быстрота восприятия. Достаточно беглого взгляда и даже периферийного зрения, что бы знать и в условиях отсутствия естественного горизонта, что полет нормальный,

  - такой вид информации позволяет в самых сложных

  условиях полета действовать быстро и правильно.

 - по АГ «Стрелка»  понятно сразу, что происходит. И не нужны длительные тренировки»

 

  Патент на изобретение №  2561311 RU

     Формула изобретения (Invention formula): "(57)Авиагоризонт содержит трехстепенной гироскоп, устройство визуальной индикации, отличающийся тем, что в верхней части устройства индикации располагается указатель тангажа в виде силуэта самолета (вид с земли в профиль), что позволяет определять угол тангажа по специальной шкале как по стрелочному индикатору, делая отсчет напротив носика силуэта самолета, на устройстве визуальной индикации указатель крена в виде отдельного прибора с силуэтом самолета по типу вид с земли «ВсЗ», располагается ниже указателя тангажа и таким образом разнесенного по высоте относительно указателя тангажа, так же может быть установлен индекс угла атаки на фоне шкалы углов тангажа".

     Реферат  изобретения (Invention Abstract):  "(54) GYROHORIZON WITH PITCH AND BANK INDICATORS SPACED IN HEIGHT (57) Abstract: FIELD: transport. SUBSTANCE: invention relates to aircraft instrumentation and can be used in aircraft spatial position determination systems in flights under IMC and at night at the absence of natural horizon. For this, pitch and bank are defined by two separate aircraft outlines. Claimed gyrohorizon is composed of two meters integrated in one case. First meter 1 is located at the case top part whereat aircraft outline 3 in side view forms pitch angle indicator in scale 2. Pitch angle is counted at said scale against aircraft outline nose. Second meter is located under first one. It shows to pilot aircraft outline 6 bank in rear view. Note here that index of the angle of attack 4 can be set against the background of pitch angle scale. EFFECT: higher reliability".                                                                      

        

                                                                                                                                  Фиг.4                           

 

   Отзывы по категориям профессий звучат примерно так:

 - летчик-испытатель:  такой авиагоризонт неплохо было бы иметь в качестве резервного авиагоризонта,

 - инженер - конструктор: Хорошая идея. А ввиду простоты исполнения индикатора (две стрелки) неплохо бы его сделать резервным в механическом исполнении. Механические на сегодня надежнее.

 - программист: «Ввиду того, что стрелки разнесены, можно увлечься, например, креном и упустить тангаж,

 - подрастающее поколение:  «По первым двум вообще не понятно, как  можно пилотировать в ужасных случаях. А по АГ «Стрелка» очень даже понятно», 

 

    Вид некоторых положений ЛА в воздушном пространстве на АГ "Стрелка".

        

                                      Фиг.5а                             Фиг.5б                              Фиг.5в                               Фиг.5г       

Cмотри ускоренное видео.

Здесь AGj.exe в архиве RAR

  

5.   Испытания изобретения на симуляторах.

 

     Всякая индикация авиагоризонтов должна характеризоваться эффективностью индикации и это должно быть указано в перечне характеристик  авиагоризонтов или других систем индикации.  Простейший пример - это приложение “AG.exe”, который позволил получить представление о эффективности индикации пространственного положения ЛА.  С поиощью приложения AGj.exe нужно набрать статистику в виде таблицы успешности выхода из критических состояний  при использовании авиагоризонтов типа: ВсВС, кАГ и  ВсЗ.  АГ Стрелка на тренажорах по методике, которая заложена в приложении AGj.exe.

·            Испытательный стенд для разных типов индикации авиагоризонов нам представлется как исполняемая программа на персональном компьютере, которую я назвал· AGj.exe. Он позволят выявить эффективность индикации кажого из 3-х типов авиагоризонтов, как параметр, который  должен входить в  перечень характеристик авиагоризонтов.  

·           Как работает данный стенд? При включении программы мы видим панель приборов, на которой расположены указатели оборотов двигателя, скорости, высоты, вертикальной скорости скольжения  и авиагоризонт. Щелчком мыши по кнопкам слева внизу выбрать тип авиагоризонта: ВсВС рис.6а, кАГ (наш советский комбинированный авиагоризонт)рис.6б или авиагоризонт "Стрелка" типа ВсЗ рис.6в. От кн. F1, F2, F3, F4 устанавливаете обороты соответственно  0%, 30%, 75% и 100%. Управление креном кн. "←", "→", и тангажом кн. "↑", "↓"

  Фиг.6а  

  Фиг.6б 

  Фиг.6в

     Если Вы освоились, проводим испытание. Клик по кн. "Старт" и программа устанавливает случайное, неожиданное положение самолета в пространстве. Вы должны вывести ЛА в горизонтальный полет и зафиксировать это на время не менее 3 секунд. При этом крен и тангаж должны  быть в пределах 0±5гр. Если Вы  успешно вывели, то в фаил "z_static_student" записывается "+". Если вышло время 18 сек, или произошла встреча с землей, или не верны первые движения(последнее порекомендовал  кандидат психологических наук П.А.Коваленко), в фаил записывается "-". Число плюсов к общему количеству опытов есть эффективность индикации авиагоризонта. Процент(эффективность) / число проведенных опытов показывается на стенде слева от кн. "Старт". Как видно на рисунке при 100 опытах  получили соответственно 16%, 26%, 71%. 

     Эти цифры позволяют увидеть простоту и надежность индикации тангажа и крена AГ "Стрелка". Вы убедитесь, что вы мгновенно определяете свое пространственное положение и спокойно и уверенно восстанавливайте режим полета. Вы это сделаете уверенно даже если Вам будут создавать большие помехи. Создалось впечатление, что из любого положения Вы выйдете просто и надежно в три движения: мгновенно считываете показания АГ(теперь это возможно), убираете крен и затем устанавливаете нужный угол тангажа.

    Можно сказать, что простейшее  приложение “AG.exe переводит нас от словесных доказательств к конкретным цифрам оценки эффективности индикации.

    Ясно, что ЛА здесь гипотетический, а ни какой-то конкретный тип ЛА, но он в каждом опыте один и тот же ЛА, что позволяет выявить разницу в эффективности индикации разных авиагоризонтов. О оцифровке шкал. В формуле изобретения о шкалах нет речи. Это заявка для дискуссий. Шкалу крена нужно вернуть к традиции, а с оцифровкой шкалы тангажа пока "?". 

    Вывод .

    Пилотирование по АГ с прямой индикацией удобно в нормальном полете. Как только ситуация становится  нештатной спасаются как правило те, кто с АГ обратной индикации. Предлагаемый авиагоризонт АГ "Стрелка"  должен значительно снизить ошибки определения пространственного положения ЛА, а значит это существенный вклад за безопасность полетов.  Рекомендуется использовать в роли резервного АГ. И это будет удачно,  если не будем его перенасыщать  другой дополнительной информацией. Надеюсь, что при внедрении АГ "стрелка"  в борьбе с  аварийностью по причине потери пространственной ориентировки будет сделан шаг вперед. Авиагоризонт "Стрелка" неотъемлемая часть приборной панели при управлении БПЛА. Так же надеюсь, что Авиагоризонт "Стрелка" будет не слабым аргументом при продаже наших ЛА на внешнем рынке..

   Поскольку все сказанное здесь изложено мной  в журнале

"Проблемы безопасности полетов" № 5, 2015 г, то изложение на этом сайте

с некоторыми  сокращениями будем считать электронной версией.

 

30.03.2016 г.                                                                                    Путинцев Владимир Иванович    p-akc@bk.ru

патент" № 2561311 RU от13.08.2013 г             

 

Справка для тех,

        кто не знаком с авиацией и практикой полетов.

Как всякое свободное тело ЛА имеет шесть степеней свободы: три поступательных и три вращательных. Исходя из этого положение самолета в воздухе определяется углами тангажа, крена и рысканья как результат  вращательных движений вокруг соответствующих осей X, Y, Z (фиг.7).

                                          фиг.7

   Чтобы прилететь из точки А в точку Б или вести успешно какие-то другие операции в воздухе, необходимо, непрерывно контролировать положение ЛА в воздухе, что бы самолет не перешел в режим беспорядочного падения. Для этого нужно наблюдать за текущими значениями тангажа и крена и своевременно корректировать их отклонения от необходимых значений. В простых метеоусловиях тангаж и крен  определяются наблюдением за естественным горизонтом. При полете в сложных метеоусловиях необходим прибор для определения пространственного положения ЛА в воздухе, который называется авиагоризонт.

    Авиагоризонт — бортовой гироскопический прибор, используемый в авиации для определения и индикации углов крена и тангажа летательного аппарата, то есть углов ориентации относительно истинной вертикали.

 

2.   Анализ существующих авиагоризонтов                

   Принцип действия авиагоризонта основан на свойстве гироскопа с тремя степенями свободы сохранять своё положение в пространстве. Манёвры летательного аппарата отображаются на индикаторе прибора с помощью силуэта самолёта и шкал углов крена и тангажа. По принципу индикации различают авиагоризонты, у которых при манёврах летательного аппарата либо  силуэт самолёта на индикаторе перемещается относительно неподвижных шкал, либо шкалы смещаются относительно силуэта самолета.  Таким образом, по типу индикации углов крена и тангажа авиагоризонты различают на «вид с воздушного судна на землю» (ВсВС) или прямая индикация и «вид с земли на воздушное судно» (ВсЗ) или обратная индикация. В авиагоризонте ВсВС подвижным относительно пилота, является линия искусственного горизонта.  А в  авиагоризонте ВсЗ подвижным относительно пилота является силуэт ВС.

                       Фиг.8          

   Авиагоризонт с неподвижным силуэтом самолета изобретен в1929 г. в США и получил большое распространение в западном мире. У приборов этого типа за силуэтом самолета, укреплённым на лицевой стороне прибора, находится сфера со шкалами крена и тангажа, стабилизированная гироскопом. Сфера посередине делится на две полусферы: верхняя символизирует небо (обычно окрашена в голубой цвет); нижняя – землю (коричневый цвет). В таком приборе реализуется принцип индикации «вид с самолёта на землю»(фиг.8 смотри слева). Линия раздела полусфер отображает линию естественного горизонта. При горизонтальном полёте линия искусственного горизонта проходит точно через силуэт самолёта. Если самолёт набирает высоту, искусственный горизонт смещается ниже силуэта самолета, а если снижается – выше его. При наклоне самолёта на левое крыло сфера со шкалами поворачивается по часовой стрелке, если на правое – сфера поворачивается против часовой стрелки. При этом повороты сферы относительно силуэта самолета в точности повторяют углы крена и тангажа ЛА.

К концу 50-х годов в СССР был разработан авиагоризонт АГД-1 по типу ВсЗ уже в обратной индикации(фиг3, смотри справа). Так родились два типа авиагоризонтов: «вид с воздушного судна на землю» ВсВС или прямая индикация и «вид с земли на воздушное судно» ВсЗ или обратная индикация. Здесь нужно заметить, что фактически это АГ комбинированного типа "кАГ", т.к. указатель тангажа остался по типу ВсВС. И до сих пор, если говорят, что это АГ с обратной индикацией, то на самом деле речь идет о АГ комбинированного типа.  

      В авиагоризонте ВсВС подвижным относительно пилота, является линия искусственного горизонта. В авиагоризонте ВсЗ подвижным относительно пилота является силуэт ВС. Все это очень хорошо изложено в труде П. А Коваленко  http://biglebowsky.livejournal.com/83542.html.

Многие люди полагают, что это самоочевидно как с верхней картинкой, так и с нижней. Однако есть гипотеза, что авиагоризонт "вид с самолета на землю", это - чудовищное зло». Гипотеза утверждает, что ндикация "вид с самолета на землю" может приводить к потере пространственной ориентации и постоянным ошибкам в выборе направления вращения (и авиационным катастрофам, соответственно)”.

    Удобно пилотировать по авиагоризонту типа ВсВС(прямая индикация) при переводе внимания то на естественный горизонт, то на авиагоризонт в случае переменной облачности или размытого горизонта. При этом линии горизонтов естественного и приборного совпадают, а в голове устойчивый  правильный образ положения самолета в пространстве.   Все хорошо пока на борту все хорошо. Однако в нештатной ситуации и в пилотажном варианте легче понимать свое пространственное положение по прибору ВсЗ. Здесь безопасность определяется правилом: куда я двигаю рычаг управления, туда двигается ЛА, туда же должен двигаться силуэт самолета на авиагоризонте. А это авиагоризонт типа ВсЗ.

    Зарубежные и большинство советских\российских авиагоризонтов созданы по типу ВсВС: АГИ-1,  АГБ-2,  АГБ-96,  АГБ-98,  АГР-144, АГР-29, АГР-72 , АГР-74 и др.  К авиагоризонтам типа ВсЗ относятся: АГК-47, АГБ-3, АГД-1, АГР-81 и др.

    Учитывая трудности полета по приборам и несчастные случаи, связанные с этим видом полета среди требований, которые предъявляются к авиагоризонту, на первом месте стоит правильность восприятия показаний, быстрота и высокая точность отсчета, определение перехода из одного состояния полета в другое.

 Что бы оценить на сколько отвечают существующие  АГ предъявляемым к ним требованиям обратимся к анализу происшествий, которые связаны с использованием АГ.

                      

3.   Катастрофы и анализ их причин.

      Читаем труд П. А.Коваленко http://www.usability.ru/sources/Kovalenko-Aiagorizont-2011.pdf:

. . .  «доктор технических наук Билл Эрколайн представил анализ аварийности ВС класса А, в ВВС США за 1971 – 2000 годы.  Как следует из этого анализа, коэффициенты аварийности, рассчитанные на 100 000 летных часов, за истекший 30 летний период, по техническим эксплуатационным причинам снизились больше чем вдвое. При этом показатель потери пространственной ориентировки за указанный период, практически не изменился. В этой же работе отмечается, что из-за дезориентировки в ВВС США, за последние 15 лет погибло 82 летчика, что составляет 20,0% от всех АП класса А.

.. . . по данным известного отечественного летчика–испытателя 1 класса, доктора технических наук, профессора В.Е. Овчарова [28] за последние годы произошли следующие катастрофы:

 – Ми -24 В (ВВС), 19.02.89;

А – 310 – 308 F – OGOS 22.03.94 г.в рейсе Шереметьево – Гонконг;

Ту – 154 Б1 RA – 85164, 06.12.95 г. В рейсе Южно – Сахалинск – Хабаровск;

КА – 27ПС (ВВС) н.п. Торжок, 22.10 97;

Saab – 340 (аэр. Цюрих, Швейцария), 10.01.00.;

 A – 310, Бахрейн, 2000 г.;

 Ту – 154 М RA – 85845, аэр. Иркутск, 03.07.01;

 Ми – 8 МТВ – 1, ГТК «Россия», ноябрь 2005 г. (АПБЧЖ);

 А – 320, АРМ – АВИА, 03.05. 06.;

 Boeing – 737 – 500, «Аэрофлот – Норд», 14.09.08 г. Пермь.

 

       Таким образом, за период с 1989 по 2008 произошло 10 катастроф, при расследовании которых было выявлено, что все ВС оборудованы авиагоризонтами с «прямой индикацией» (вида ВсВС на землю). Удельный вес катастроф по причине потери пространственной ориентировки на летательных аппаратах с индикацией ВсЗ за весь период эксплуатации не зафиксированы.»

. . . . Большое количество катастроф за рубежом вынудило США разрешить установку авиагоризонтов с «обратной» индикацией на ВС (см. «Advisory Circular AC No: 25-11А введенном в действие U.S. Departament of Transportation Federal Aviation Administration 21.06.2007»), тем самым подтвердив регрессивность концепции «прямой» индикации.».

    На рисунках (фиг4) мы видим различные положения ЛА. http://svpressa.ru/society/article/41003/ В первом случае подъем с углом тангажа 25 градусов. Во втором случае правый крен 30 гр. Третий случай требует уже некоторого размышления. Теперь представим себе, что при падении все это вращается. Одновременно  лётчик по какой-то причине может оказался в полуобморочном состоянии. Тогда, как установлено медициной на сегодня, сознание возвращается к нему через 10 - 15 секунд. Правильно оценивать обстановку он начинает через 20 секунд. Ясно, что в зависимости от ситуации сознание летчика может быть повреждено от нескольких секунд до более длительного времени, чем эти 10-15 секунд. Наша задача сделать авиагоризонт таким, чтобы его правильная информация мгновенно поступала в мозг пилота,  правильно, без искажений отражалась бы в мозгу и вызывала правильные управляющие летательным аппаратом реакции.  Коваленко П.А. "Пагубное влияние «прямой» индикации в авиагоризонтах на катастрофу самолета Boeing-737, 14.09.08 г. под Пермью и другие авиапроисшествия. Психологическое дорасследование"  http://www.usability.ru/sources/Kovalenko-Aiagorizont-2011.pdf

    Полет Юрия Гагарина и Владимира Серегина выполнялся на УТИ  Миг-15, который  был  оборудован авиагоризонтом АГИ-1. Это авиагоризонт типа ВсВС. Среди многих версий катастрофы упоминается трудность пилотирования в облаках и вывода самолета из того затруднительного положения с этим типом АГ. Считаю, что если бы был АГ типа "Стрелка", то такого бы не случилось.  

 

   Источники информации

- УЧЕТ СПЕЦИФИКИ ОБРАЗА ПОЛЕТА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНДИКАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ САМОЛЕТА. Ломов Б.Ф. - http://www.psyoffice.ru/8/psichology/book_o413_page_20.html

- Учет характеристик образа полета в инженерно–психологическом проектировании деятельности летчика. Глава 6. Завалова Н.Д., Ломов Б.Ф., Пономаренко В.А.   http://sbiblio.com/biblio/archive/savalova_obras/05.aspx

- Коваленко П.А. Пагубное влияние «прямой» индикации в авиагоризонтах на

катастрофу самолета Boeing-737, 14.09.08 г. под Пермью и другие авиапроисшествия. Психологическое «дорасследование»

 http://www.usability.ru/sources/Kovalenko-Aiagorizont-2011.pdf

- Авиагоризонты  - http://crown-airforce.narod.ru/technics/aviapribor/avgor_lic.html;

- Сообщество Профессионалов - http://biglebowsky.livejournal.com/83542.html

- ПОТЕРЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ...-   http://interactiveavia.livejournal.com/1226.html

- авиагоризонт АГД-1К - http://kk.convdocs.org/docs/index-10387.html?page=3;

- система индикации авиагоризонта -http://www.findpatent.ru/patent/203/2032883.html;

- RC Allen 3-inch RCA 2600-3 DIGITAL  - авиагоризонт с цифровым индикатором.  : http://www.pilotshop.rs/instruments/attitude-indicators/rc-allen-3-inch-rca-2600-3-digital-attitude-indicator-new-model.html     

 

 

Контактные сведения;       Телефон     Электронная почта  

[ Переход в начало ]

 
 Партнеры