Система визуализации тренажера летательного аппарата для совместного обучения членов экипажа

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ОБУЧЕНИЯ ЧЛЕНОВ ЭКИПАЖА(71) Заявитель Елисеев Александр Викторович(72) Автор Елисеев Александр Викторович(73) Патентообладатель Елисеев Александр Викторович(57) 1. Система визуализации тренажера летательного аппарата для совместного обучения членов экипажа, содержащаярабочих мест с нашлемными системами обучаемых летчиков, вычислительный программно-аппаратный комплекс с блоками формирования закабинного изображения, выходы которых подключены квидеопроекторным системам,отражательный экран, отличающаяся тем, что перед объективами видеопроекторных систем в плоскости перпендикулярной плоскости оптических осей, установлены светоделительные поляризационные фильтры максимального светопропускания, при этом плоскости поляризации фильтров, установленных на соседних рабочих местах, расположены под углом 90 друг к другу, а нашлемная система каждого рабочего места включает в себя соответствующий поляризационному фильтру анализатор. 2. Система визуализации по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве поляризационных фильтров и анализаторов применены пленочные поляроиды. 9853. Система визуализации по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что анализаторы нашлемной системы смонтированы на поверхности плоских линз, например очков. где- количество рабочих мест обучаемых летчиков.(56) 1. Патент 2128860, МПК 09 9/08, 1998. 2. Заявка 98100617, МПК 09 9/30, 1998. 3. Патент 5313276, МПК 09 9/30, 1994. 4. Патент США 4315240, МПК 09 9/30, 1982 (прототип). Полезная модель относится к техническим средствам имитации визуальной обстановки,преимущественно в тренажерах летательных аппаратов (ЛА) и может быть использована для воспроизведения видеопроекционными системами синтезируемых вычислительным комплексом двухмерных изображений внешней закабинной обстановки при совместном обучении (тренировке) летчиков, входящих в состав экипажа. Известны системы визуализации тренажеров ЛА аналогичного назначения, предназначенные для обучения и выработки навыков пилотирования как одного обучаемого летчика 1, 2, так и группы летчиков в составе экипажа 3. Для выработки навыков взаимодействия многоместных экипажей при пилотировании летательного аппарата, используют различные системы визуализации закабинного пространства в зависимости от поставленной задачи. Известна система визуальзации тренажера летательного аппарата для совместного обучения членов экипажа, содержащая несколько рабочих мест с нашлемными системами обучаемых летчиков, в которой используют псевдообъемную демонстрацию двухмерной проекции для получения эффекта трехмерного изображения на отражательном экране, установленном перед остекленением кабины посредством вычислительного программноаппаратного комплекса с блоками формирования закабинного изображения, выходы которых подключены к видеопроекционным системам 4. В известном устройстве оптическая система, обеспечивающая формирование результирующего стереоскопического изображения, включающая два коллиматора, представляющие собой специальные дорогостоящие оптические индикаторы, проекторы и другое оборудование, требует применения более сложного компьютерного комплекса. Для обеспечения характеристик визуализации закабинного пространства при необходимости моделировать объемную сцену перед группой обучающихся в составе экипажа летчиков,необходимо использовать дорогостоящее дополнительное оборудование, например широкоугольное устройство индикации, которое может быть объединено в сложный индикатор,требующий специальные пакеты прикладных программ, арифметический сопроцессор и т.д., что приводит к большим эксплуатационным, в том числе материальным расходам. У большинства реальных летательных аппаратов кабины экипажей представляют собой многоместные кабины с двойным управлением и несколькими проемами с широким остеклением, обеспечивающим широкие углы обзора. На каждом рабочем месте объекты закабинного пространства видны в различном ракурсе, чем дальше находится объект от кабины, тем больше разница в восприятии этого объекта на рабочих местах летчиков. Однако известные в настоящее время системы визуализации, применяемые для обучения и выработки навыков взаимодействия нескольких летчиков в составе экипажа, расположенного в кабине тренажера ЛА аналогично реальному летательному аппарату, не позволяют получить смещение зоны отображения закабинного изображения для каждого рабочего места, соответствующего смещению реального наблюдаемого изображения с различных рабочих мест в зависимости от их расположения по отношению к наблюдаемому объекту. 2 985 Например, при отработке навыков по дозаправке в воздухе летательного аппарата, а также других заданий, выполняемых на малой высоте при расстоянии до объектов визуализации до 10 км, выработке навыков посадки летательного аппарата погрешность в восприятии объекта визуализации при наблюдении двумя летчиками, находящимися на удалении от плоскости, проходящей через продольную ось ЛА, не позволит обеспечить эффективного обучения, соответствующего условиям реального полета. Таким образом, недостатком известной системы является несоответствие условий обучения реальным условиям полета вследствие воздействия ряда существенных факторов, обусловленных ошибкой в восприятии объекта визуализации с разных рабочих мест обучаемых летчиков, вызванных невозможностью обеспечения смещения закабинного изображения объекта, соответствующего реальному его восприятию на различных рабочих местах, и, как следствие - низшая достоверность тренировочных полетов. Другими недостатками известной системы являются конструктивная и технологическая сложность, высокая стоимость системы в целом и ее эксплуатации. Задачей полезной модели является обеспечение координатного отображения объектов закабинного пространства для каждого рабочего места летчиков пропорционально зоны видимости, в соответствующих условиях реального полета при упрощении и удешевлении конструкции системы визуализации тренажера ЛА для совместного обучения летчиков в составе экипажа. Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве системы визуализации тренажера летательного аппарата, содержащемрабочих мест с нашлемными системами обучаемых летчиков, вычислительный программно-аппаратный комплекс с блоками формирования закабинного изображения, выходы которых подключены квидеопроекторным системам, отражательный экран, перед объективами видеопроекторных систем, в плоскости, перпендикулярной плоскости оптических осей, установлены светоделительные поляризационные фильтры максимального светопропускания, при этом плоскости поляризации фильтров, установленных на соседних рабочих местах, расположены под углом 90 друг к другу, а нашлемная система каждого рабочего места включает в себя соответствующий поляризационному фильтру анализатор. В качестве поляризационных фильтров и анализаторов применены пленочные поляроиды. Анализаторы нашлемной системы смонтированы на поверхности плоских линз, например очков. где- количество рабочих мест обучаемых летчиков. Установка перед объективами видеопроекторных систем в плоскости, перпендикулярной плоскости оптических осей светоделительных поляризационных фильтров, позволяет формировать на отражательном экране два изображения для соседних рабочих мест, соответствующим спектральным составляющим каждого из поляризационных фильтров, поскольку при передаче света осуществляется его преобразование в набор монохроматических лучей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, так как плоскости поляризации фильтров,установленные на соседних рабочих местах, расположены под углом 90 друг к другу. Наличие в нашлемной системе каждого рабочего места анализатора, соответствующего поляризационному фильтру, позволяет обучаемому летчику на своем рабочем месте зрительно воспринимать только одно изображение закабинного объекта, соответствующее передаваемому через поляризационный фильтр, установленный в зоне этого рабочего места. Применение в качестве поляризационных фильтров и анализаторов пленочных поляроидов позволяет упростить и удешевить систему в целом. Размещение анализаторов нашлемной системы на поверхности плоских линз очков позволяет обучаемым летчикам совершать дополнительные движения в необходимых пределах для решения поставленных задач без потери четкости восприятия изображения. 3 985 Полезная модель поясняется чертежами. Фиг. 1 - предложенная система визуализации тренажера ЛА для совместного обучения членов экипажа. Фиг. 2 - схема формирования закабинного изображения объектов для соседних рабочих мест обучаемых летчиков. Фиг. 3 - нашлемная система с поляризационным анализатором. Устройство, реализующее полезную модель, содержит несколькорабочих мест обучаемых (тренируемых) летчиков в составе экипажа 1, 2, расположенных в кабине 3 тренажера ЛА. В кабине 3, за остеклением 4, установлен отражательный экран 5. Рабочие места 1, 2 оснащены органами управления (не показано), связанными с моделирующими узлами вычислительного комплекса 6 с блоками формирования закабинного изображения, выходы 7, 8 которых подключены к видеопроекторам 9, 10 с объективами 11, 12 (см. фиг. 1). В плоскости оптических осей ,видеопроекторов 9, 10 перед объективами 11, 12 установлены светоделительные поляроидные фильтры 13, 14 максимального светопропускания. При этом спектроделители 15, 16 фильтров 13, 14 расположены под углом 90 друг к другу (фиг. 2). На шлемах 17 (фиг. 3) закреплены очки 18, на поверхности плоских линз 19, 20 которых смонтированы соответствующие поляризационным фильтрам 13, 14 анализаторы 21, 22. Устройство работает следующим образом. На экране 5 оптико-электронным оборудованием, включающим вычислительный комплекс 6, видеопроекторы 9, 10, формируются два изображения с полями зрения, соответствующим полям зренияидля рабочих мест 1 и 2 в различных спектральных диапазонах, соответствующих спектральным составляющим поляризационных фильтров 13, 14, которые преобразуются в набор монохроматических волн лучей света. Таким образом, при передаче изображения осуществляется его кодирование в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Для реализации этой операции на выходе формирователей изображений на объективах 11, 12 видеопроекторов 9, 10 установлены светоделители 13, 14 - поляризационные пленки с нанесенными на их поверхность кристаллами, оси которых строго ориентированы под углом 90 к оси светопропускания друг друга. Фильтрующие покрытия из чередующихся слоев с высоким и низким показателем преломления линейно поляризуют свет,преломленный на границе оптических сред в плоскости падения лучей и ориентируют его перпендикулярно плоскости колебания отраженных лучей. Излучение от источников передается на экран 5, на котором формируются смещенные по количеству рабочих мест изображения закабинных объектов 23. При этом смещение формируемых изображений на соседних рабочих местах 1 зависит от угламежду осями видеопроекторов соседних рабочих мест, то есть. Однако при этом части изображения перекрывают друг друга и единого изображения для стороннего наблюдателя не наблюдается. На экране для соседних рабочих мест 5 формируются в различных спектральных диапазонах два различных изображения 23, наложенных друг на друга в процессе совмещения с полями зрения обучающихся летчиков. Формирование двухмерных изображений производится посредством светофильтров с максимальным пропусканием света. В результате многолучевой интерференции происходит усиление излучения заданной длины волны максимального светопропускания фильтра. Для создания у обучающихся видимости единого изображения перед глазами летчиков на расстоянии 50-60 мм на плоских линзах очков 19 устанавливают анализаторы 20,21, оси светопропускания которых расположены под прямым углом друг к другу, спектры отражения каждого из которых соответствуют спектру одного из изображений , . При этом угол зрения каждого летчика 1, 2 охватывает соответственно одно сформированное изображение, соответствующего условиям реального полета. 4 985 Автором изготовлен опытный образец предложенной системы визуализации тренажера летательного аппарата, который предполагается к внедрению и в настоящее время проходит успешные испытания на тренажерном стенде, разработанным ЗАО Аэромаш, г. Минск. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.