Журнал "Компьютерра" №772

Не отрываясь

Автор: Александр Бумагин

Чтобы новая модель самолета взмыла в небо, недостаточно спроектировать ее, построить, досконально проверить надежность систем и продать авиакомпании. Нужно еще переобучить пилотов. И по возможности без жертв.

Тренажер, который по контракту с ЗАО «ГСС» делает компания Thales Training and Simulation, относится к полномасштабным тренажерам категории D[Международные категории A, B, С и D устанавливают степень подобия между тренажером и конкретным самолетом. Одним из средств достижения высокой степени подобия является система подвижности. Категория D - высшая. Российская система сертификации тренажеров для гражданских самолетов сильно отличается от международной, совершенствовавшейся все те годы после распада СССР, когда в России никто не делал тренажеров. Международные нормы учитывают все нюансы развития современных, в том числе компьютерных технологий.]. Он является точной копией кабины самолета Superjet 100 и способен достоверно имитировать ощущения, которые может испытывать летчик в различных полетных ситуациях.

Тренажер состоит из системы подвижности с шестью степенями свободы, системы визуализации с разверткой в двести градусов и собственно макета кабины. К тому же пилот сможет выбрать именно тот аэропорт, где ему придется взлетать или садиться (существует специальная база данных).

- Обучение летного состава всего флота SSJ 100 входит в зону ответственности Superjet International, - говорит Игорь Сударов, глава службы по обучению заказчиков российского филиала этого российско-итальянского СП. - Основной учебный центр будет находиться в Венеции, однако тренажеры будут и в Венеции, и в Москве».

Сразу оговоримся, что диковинкой этот тренажер является только по российским меркам: увы, для отечественных самолетов тренажеры категории D не разрабатывались. Да, в России эксплуатируются подобные комплексы, но они созданы для обучения пилотов «Боингов» и «Аэробусов», производители которых давно поставляют такое оборудование по требованию авиационных властей западных стран.

- Международные правила, - поясняет Сударов, - регламентируют такой порядок работы авиастроителей, который обязывает обеспечить средства обучения, в том числе тренажер, позволяющие обучать пилотов, не используя сам самолет. И дело не в экономии топлива, а в том, что тренажер-копия позволяет отработать аварийные ситуации в условиях, максимально схожих с реальными, без риска для людей и техники.

Тренировать навыки поведения в таких критических ситуациях, как отказ двигателя, непосредственно в воздухе чревато катастрофой: у человека может просто не получиться с первого раза, а второго шанса в авиации не предоставляется. Симулятор же позволяет набить руку на земле, и сегодня пилоты должны проходить тренировочный курс раз в несколько месяцев. Конечно, не для всех тренировок нужен именно полномасштабный тренажер, для некоторых занятий вполне подходит симулятор, достоверно воспроизводящий лишь приборную панель. Эти так называемые процедурные тренажеры в учебном комплексе авиапроизводителей обычно тоже имеются.

То, что пилота нельзя обучать в воздухе, стало очевидно, наверное, сразу, как только появились самолеты.

- В те времена наличие предполетной практики было гораздо важнее, чем сейчас, - говорит Сударов. - Мы сегодня привыкли к тому, что пилотов как минимум двое, и каждый начинающий летчик может рассчитывать на то, что в первых полетах рядом с ним будет кто-то из опытных. А тогда летали в одиночку.

На заре авиации была известна «система пингвина», в которой использовался аэроплан с уменьшенным размахом крыльев. Уже в начале двадцатого века начинающие пилоты учились управлять самолетом, не покидая земли. В частности, этот способ обучения применялся во французской военной школе во время Первой мировой войны. Другие устройства, с помощью которых пытались решить ту же задачу, предполагали использование воздушных шаров или, к примеру, железнодорожных тележек. Тогда и родилась идея сделать такое устройство, которое, оставаясь на земле, максимально точно воссоздавало бы ощущение настоящего полета. Это устройство должно в идеале передавать перегрузки и адекватно откликаться на управление. Иногда тренажеры, похожие на настоящие аэропланы, ориентировали по ветру с целью достижения должного эффекта.

Первые тренажеры, претендовавшие на то, чтобы передавать все перипетии полета, приходилось «трясти» вручную. В 1915 году появились тренажеры, которые с помощью электрического устройства могли измерять реакцию будущих летчиков при возникновении дисбаланса машины[Появились также специальные тренажеры для бомбометателей, использующие нарисованные ландшафты.]. Благодаря электромоторам, этим симуляторам уже не нужна была физическая сила нескольких человек, чтобы наклонять и крутить платформу с тренажером. Впрочем, специально обученный человек должен был следить за тем, какие моторы, когда и как работают, дабы ситуация менялась в зависимости от условий теста и действий летчика. Переложить логические операции такого типа на плечи электроники удалось лишь спустя десятилетия.

С самых ранних пор не забывали конструкторы и о слуховых и зрительных особенностях восприятия. Так, в 1917 году во Франции появились первые симуляторы, воссоздававшие шум авиационного мотора и в примитивной форме отображавшие вид из кабины пилота. Электронная версия такого устройства была запатентована в США в 1929 году. На нем с помощью перфоленты можно было запрограммировать ход тестового полета, вот только управление не имело обратной связи: реакция логического устройства на действия летчика отсутствовала, и что бы ни делал испытуемый, машину трясло и вертело в соответствии с введенной программой.

Другой патент тех лет описывает тренажер, в котором предусмотрены места для ученика и преподавателя, причем органы управления ученика были связаны с местом учителя, и тот мог по возможности оперативно менять поведение тренажера в зависимости от действий подопечного. Кроме того, при тренировках полета по приборам нужно было обеспечивать изменение показаний этих приборов в симуляторе, что в бескомпьютерную эпоху было делом нетривиальным. Использование для тех же целей аналогового компьютера стало возможным лишь во Вторую мировую войну. В 1943 году появился, пожалуй, первый по-настоящему электронный тренажер для самолета АТ-6, который сам по себе предназначался для обучения будущих пилотов. Первым полным симулятором для пассажирского самолета в начале пятидесятых годов стал тренажер фирмы BOAC для лайнера Comet I.

Постоянно ужесточавшиеся требования к безопасности полетов делали заказчиков тренажеров все более взыскательными. Тренажеры должны были становиться все более и более похожими на свои летающие прототипы; кроме того, от техники требовалась все большая производительность, а потому век аналоговых компьютеров в моделировании полетов был не слишком долгим. В 1960 году в Университете Пенсильвании был создан специальный цифровой компьютер для полетных тренажеров. Вскоре появился компьютер Link Mark I для моделирования полетов в режиме реального времени, в котором параллельными вычислениями занимались уже три процессора. В те же годы сформировалось и обычное в наши дни требование к системам подвижности тренажеров, которые должны обладать шестью степенями свободы.

Наконец, последнее, что было реализовано в тренажерах, - близкая по достоверности передача вида из кабины. Для этого использовались разные техники, поначалу считали за благо отобразить землю схематично и в виде плоскости. Первая цветная система визуализации, основанная на телевидении, появилась в 1962 году, а первый специальный компьютер для тех же целей был разработан в США в рамках космической программы. В 1971 году свет увидел симулятор Vital II компании McDonnell-Douglas Electronics, способный симулировать ночной полет. Современные системы способны воспроизводить трехмерную цветную сцену с несколькими тысячами полигонов для дневного, ночного и сумеречного освещения; они имеют разрешение до трех мегапикселов, могут имитировать разные погодные условия, а моделируемые сцены отображают настоящие детали поверхности в районе существующих аэропортов. Тренажеры, которые достоверно передают особенности управления самолетом, а также воспроизводят звуковые, визуальные и подвижные эффекты пилотирования, получили название Full Flight Simulator (в российской терминологии - полномасштабный тренажер).

Современный полномасштабный тренажер состоит из шести основных подсистем, в число которых входят компьютерный комплекс, система управления, макет кабины, система визуализации, система подвижности и рабочее место инструктора. Эти устройства используются не только в работе с пилотами, но и при разборе различных инцидентов.

Программа переобучения летчиков на SSJ 100 предполагает не менее 36 часов занятий. 12 часов летчики проводят на статическом тренажере и 24 часа (вместе с проверочными полетами) - на полномасштабном. Курс обычно согласовывается и утверждается национальными авиационными властями.

- Скорее всего нам придется обучать не юнцов, только что вышедших из училища, - говорит Сударов, - а опытных пилотов-инструкторов, которых будут присылать авиакомпании-заказчики. В этом заинтересован сам заказчик: предполагается, что в рамках поставки самолета по контракту мы обучаем фиксированное количество людей со стороны покупателя, а дальнейшее обучение уже осуществляется на платной основе.

Авиакомпании заинтересованы в том, чтобы обучить наиболее опытных инструкторов, а в дальнейшем осуществлять обучение собственными силами. Для этого, правда, нужно либо купить тренажер, либо арендовать его в учебном центре. Понятно, что покупка тренажера, стоящего как половина самолета, имеет смысл, если парк приобретаемых самолетов данного типа достаточно велик.

Переучиваться летать на новом самолете, по словам Сударова, труднее тем, кто летал только на российских самолетах (Як-40, Ту-134). Прежде чем садиться в тренажер, летчику нужно будет пройти специальный курс по взаимодействию членов экипажа в новом самолете.

- В советских самолетах совершенно иная концепция, - поясняет Сударов. - У нас было принято, что экипаж состоит минимум из пяти человек: командир корабля, второй пилот, бортинженер, штурман и бортрадист. Мировые же авиапроизводители пошли по пути высокой автоматизации управления, и зарубежные лайнеры рассчитаны на экипаж из двух человек.

Экипаж, конечно, продолжает выполнять все те же функции, хотя ему помогает более эргономичная авионика и система управления. Так или иначе, к этой среде летчику необходимо привыкнуть, а потому на тренажерах обычно предусматриваются разные программы для пилотов, имеющих разную подготовку. По статистике, три процента летчиков не проходят тесты на полномасштабном тренажере. Однако степень строгости здесь умеренная: несдавшие отправляются на переподготовку.

Существуют специальные тренажеры и для бортпроводников. К примеру, тренажер для SSJ 100 будет представлять собой часть фюзеляжа с шестью рядами кресел и дверью, чтобы можно было, в частности, отработать процедуру аварийного покидания самолета. Высота и ориентация тренажера относительно пола может меняться в зависимости от моделируемой ситуации: самолет условно может находиться на воде или сесть не на все шасси, в результате чего корпус будет иметь значительный крен.

Количество бортпроводников на самолете не регламентируется авиапроизводителем, а зависит от политики перевозчика.

- Если вы летали на самолетах Singapore Airlines, - говорит Сударов, - то видели, что там в первом классе чуть ли не у каждого кресла своя стюардесса.

Впрочем, в любом случае бортпроводников должно быть не меньше двух, что диктуется процедурами, обеспечивающими безопасность в аварийной ситуации. Дай бог, чтоб нам с вами попадались не только очаровательные, но и натренированные стюардессы. А еще лучше - чтобы их действия в аварийной ситуации нам не пришлось оценивать вовсе.