Simulatoare TA Final1

Primele începuturi ale simulatoarele de zbor

• In 1910 la Şcoala Franceză de Lupte Aeriene se utiliza pentru a învăţa primele elemente de manevrare a avionului “sistemul pinguin “, adică exerciţiile pe un avion Bleriot cu aripi cu anvergura redusă, care nu putea decola şi zbura, dar era extrem de util pentru însuşirea manevrelor de pornire a motorului şi de deplasare a aeronavei la sol.


• Tot în perioada 1909-1910 a fost prezentat şi unul dintre cele mai simple dispozitive de instruire de catre firma Antoinette. Acesta consta din două jumătăţi dintr-un butoi secţionat longitudinal, montate suprapus şi care se puteau deplasa una faţă de alta. Pilotul era instalat în partea superioară a jumătăţii de butoi şi trebuia prin mişcări asupra unor “comenzi ” să ţină sistemul superior aliniat cu orizontul. El era solicitat şi mişcat în două plane, sistemul acesta fiind “acţionat “ de mai mulţi operatori umani, care foloseau nişte tije lungi de lemn, ataşate structurii butoaielor astfel încât să realizeze ruliul şi tangajul simulat al unei aeronave. Un model la scara 1:1 a acestui prim simulator, este expus în holul de intrare al Airbus Training Centre la Toulouse, Franţa.


Dispozitiv de instruire al firmei Antoinette


• Un alt dispozitiv a fost brevetat şi de profesorul Sanders în 1910, care preciza în cererea sa de invenţie : "Invenţia este de salutat, fără îndoială, deoarece reprezintă un dispozitiv ce va permite novicilor să obţină o concepţie clară a mecanismelor de pe un avion şi a condiţiilor existente în aer, fără nici un risc personal ..... Dispozitivul de învăţare a fost construit din componente de aeronave reale şi se prezintă ca o aeronavă montată pe o articulaţie şi care se dirijează după direcţia predominantă a vântului”. Pilotul se instala în această aeronavă dotată cu comenzile clasice şi încerca să se obişnuiască cu manevrarea suprafeţelor de comandă, dacă vântul exterior “aeronavei” era suficient de favorabil.


Dispozitiv brevetat de profesorul Sanders în 1910


Elementul pivotant al dispozitivului profesorului Sanders


• Primul război mondial, prin cerinţa mare de a antrena şi forma piloţi militari a condus la apariţia multor dispozitive de testare a piloţilor şi a unor sisteme care doreau să simuleze unele evoluaţii ale aeronavei. Astfel de simulatoare au fost brevetate de Lender şi Heidelberg în Franţa (1917 ) şi de Buckley în S.U.A (1929).

• Necesitatea antrenării intense a piloţilor a condus şi la începerea utilizării avioanelor cu dublă comandă pentru instruire în zbor şi la utilizarea a o serie de dispozitive instalate la sol pentru pregatirea mitraliorilor pentru trageri aeriene.


Dl. Ruggles si orientatorul sau la Kelly Field, San Antonio, Texas, 1928.


• În general însă înainte de inventarea simulatoarelor, un pilot învăţa cum să zboare citind instrucţiunile şi regulamentele, zburând împreună cu un instructor şi schimbând informaţii cu alţi piloţi. De aceea, aceşti primi ani au fost pentru aviaţie şi mai ales pentru piloţi extrem

de dificili, pierderile umane şi materiale fiind mari.

Primul simulator

• Prima analiză a unei metode de modelare şi simulare pe un calculator a evoluţiilor unei aeronave este considerată a fi cea a lui Roeder, într-un brevet de invenţie german din 1929. Acesta analiza problema generala a legaturii dintre comenzile pilotului, evolutiile unei aeronave si indicatiile aparatelor de bord. Lucrarea a introdus ideea unui calculator care să prelucreze semnalele de la comenzi şi să transmită indicaţii aparatelor de bord în urma simularii dinamice a zborului şi a evoluţiilor în altitudine a aeronavei.

Simulatoarele de zbor

Link Trainer in Western Canada Aviation Museum


Link Trainer


• În 1941 în cadrul unităţii RAF Silloth s-a construit un trainer iniţial pentru avionul de bombardament uşor şi recunoaştere aeriană Lockeed Hudson montat pe o baza fixă (inamovibilă). Fuzelajul a fost echipat cu instrumentele specifice si un sistem pneumatic care să simuleze sunetul motoarului şi mişcarea.

• Ulterior, către sfârşitul celui de al doilea război mondial, şi pentru alte avioane cum ar fi Wellington, Lancaster, Halifax şi Dakota s-au construit trenajoare la Silloth.


Trenajorul Lockeed Hudson de la unitate RAF Silloth, anul 1941


• Au urmat câţiva ani de stagnare a dezvoltării simulatoarelor până 1966 când se marchează un progress tehnologic substanţial în construcţia acestora. D. Stewart pe când lucra pentru the Space and Weapons Research Establishment for aviation a publicat o propunere pentru mişcarea unei platforme triunghiulare antrenată de trei picioare articulate.

• Când această propunere a fost combinată cu cercetarea lui V.E. Gough a rezultat invenţia privind platforma Stewart-Gough care permite aşezarea pe aceasta a unui cockpit de avion . Platforma are acum şase grade de libertate şi este mişcata cu ajutorul a şase verine articulate.


Simulator Modern cu 6 grade de libertate


• Simulatoarele moderne, în mod obişnuit, utilizează cele mai avansate sisteme vizuale şi sisteme de mişcare. Simularea va continua şi în viitor odată cu noile dezvoltări tehnologice.

• În momentul de faţă sunt reproduse fidel scene vizuale ale spaţiului de zbor.

• În continuare o problemă importantă o constituie mişcarea platformei, la care s-a rezolvat mişcarea de ruliu,tangaj, giraţie şi translaţiile verticală, laterală şi faţă-spate, dar nu s-a rezolvat şi problema mişcării accelerate. Totuşi sunt încercări promiţătoare cum ar fi de exemplu Simulatorul Desdemona realizat de olandezi.


Simulatorul Desdemona, Olanda


• ETAPE DIN ISTORIA SIMULATOARELOR


• Poate că este posibil de a zbura fără motoare, dar nu şi fără cunoştinţe şi aptitudini. În principal este nevoie de calificare, mai degrabă decât de maşini.

Wilbur Wright

• Pentru asta suntem antrenaţi şi pregătiţi!Chesley B. "Sully" Sullenberger III, capitanul de zbor al

lui US Airways 1549. care a aterizat în Râul Hudson, fără pierderi de vieţi omeneşti.


Simulatoarele au devenit nelipsite în momentul de faţă ca mijloc de antrenament în domeniul aviaţiei pe plan mondial datorită unor condiţii generale de lucru din care putem sublinia:

• Utilizarea aviaţiei ca mijloc de transport;• Multiplele constrângeri în autorizările aeronautice

internaţionale;• Progresele calculatoarelor au dus la realizarea unor

performanţe semnificative în domeniul simularii, pentru sistemul propriu de calcul, generarea imaginii şi redarea de fenomene meteo.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian

• Statisticile efectuate pe perioade lungi de timp au demonstrat clar şi cu fapte că zborul pe liniile aeriene este cel mai sigur mod de călătorie. Probabilitatea de a fi implicat într-un accident de avion într-o călătorie este de 52,6 milioane la unu, faţă de probabilitatea de a fi implicat într-un accident de automobil care este de 7,6 milioane la unu. În general se consideră şansele de a avea un accident mortal pe un vehicul cu motor terestru ca fiind de 30-50 de ori mai mari decât de a fi implicat la un zbor într-o catastrofă de aviaţie.

• Urmărind implicaţiile factorului uman în incidente trebuie să analizăm atent şi amploarea acestei activităţi, cât de mare este densitatea circulaţiei de aeronave în prezent şi în general în aviatie, iar când vorbim de activitatea civila de pilotaj, de unde vom lua o serie de date, trebuie să avem în vedere anvergura ei şi dinamica sa


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • în prezent există peste 600 de linii

aeriene;• destinaţiile zborurilor sunt localizate în

peste 250 de ţări distribuite pe tot globul cu populaţii diferite;

• în prezent în lume funcţionează peste 1350 de aeroporturi importante;

• în prezent sunt peste 170 000 de piloţi atestaţi pentru zbor pe linii aeriene.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • Creşterea traficului aerian a luat în ultimii 40 de ani proporţii

deosebit de mari.• Numai în Europa la înfiinţarea Agenţiei Europene pentru Siguranţa

Aviaţiei- EASA - European Aviation Safety Agency se considerau urmatoarele cifre :-25 000 de aeronave circulând în fiecare zi pe aeroporturile europene,-numărul de pasageri estimat pe 2006 era de cca. 318 milioane,-se estimează ca până în 2020 transportul comunitar aerian se va dubla.

• Toate aceste date ale traficului arată că « presiunea » la care se lucrează în aviaţie a crescut, nu se mai poate concepe viaţa modernă fără transportul aerian şi că există aeroporturi care funcţionează la limita fizică de preluare a aeronavelor la aterizare şi decolare.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • Cifrele arată cât de mult contează activitatea pilotului pentru

întreaga activitate umană şi totodată nu trebuie să uităm că pilotul este de obicei şi inevitabil ultima verigă într-un lanţ de factori care declanşează sau opreşte o catastofă aeriană.

• În urmă cu 40 de ani, circa 80% din accidente erau produse din cauze tehnice, datorită unor condiţii meteo şi numai 20% erau datorate factorului uman. Astăzi cifrele sunt inversate ca proportii adică cca 80% din accidente au cauze umane şi numai 20% din ele au cauze tehnce.

• Termenul “eroare de pilotaj” acoperă şi ascunde foarte mult şi este folosit în special când multe din cauzele reale nu au putut fi stabilite. Realitatea este ca între avioanele pilotate de Vuia şi Vlaicu la începutul secolului şi avioane ca AIRBUS-ul sau BOEING-ul actual sau mai mult chiar un avion de luptă al începutului de mileniu ca F-22 , există un singur element comun: PILOTUL.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian Dintre condiţiile generale care influenţează negativ condiţiile de lucru ale piloţilor se evidenţiază câteva cu pondere mai mare:-aeronavele au devenit mult mai mari ca dimensiuni şi capacitate, funcţionând la viteze mult mărite ,-densitatea traficului aerian a crescut mult şi se estimează dublarea numărului de decolari în circa 10 ani, iar sistemele de navigatie şi dirijare sunt din ce în ce mai complexe şi mai automatizate,-numărul de aparate indicatoare care trebuiau urmărite de pilot a crescut dramatic, în timp, de la câteva foarte rudimentare, ajungând la câteva zeci ca număr şi apoi au început să scadă ca număr, dar au devenit de o complexitate extraordinară prin utilizarea glass-cockpit-ului şi a EFIS-ului.-echipajele au fost reduse ca număr, deoarece din 1970 s-a eliminat funcţiile de inginer de zbor şi a operatorului radio prin utilizarea noilor sisteme de conducere automată a zborului, cuplarea şi controlul automat al comunicaţiilor şi perfecţionarea modului de afişare,-gradul de informatizare a pregătirii în aviaţie s-a mărit foarte mult , fiind necesară acum în mod evident o pregatire superioară, deosebită a piloţilor, -costul direct şi indirect al incidentelor şi accidentelor aviatice a crescut simţitor, un avion costând în momentul de faţă zeci de milioane de dolari.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian Dacă analizăm datele statistice şi dacă defalcăm după cauze accidentele aviatice, se consemnează că în perioada 1950-2004 au avut loc 2147 de accidente grave, soldate cu deteriorări sau distrugeri a aeronavelor implicate şi statistic cauzele sunt :

-în 45% din cazuri cauza este clar « eroarea de pilotaj «

-în 34% din cazuri nu s-a putut defini exact cauza sau se mai efectuează încă cercetări,

-în 13 % din cazuri ,cauza a fost generată de defecte tehnice ale aeronavei,

-în 7% din cazuri,starea vremii a fost cauza determinantă,

-în 5% din cazuri, cauzele au fost de natura unoe acte teroriste, sabotaje, deturnari etc,

-în 4% din cazuri cauzele accidentelor au fost legate de activitatea de la sol : dirijare, necomunicare , greşeli ân alimentarea cu combustibil, etc


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian Există şi alte statistici care tratează în special accidentele foarte grave aviatice şi ele arată că în perioada 1992-2001 s-au petrecut 210 astfel de accidente, din care cele cu cauze exact determiate sunt în numar de 149.

Analiza directă a factorilor ce au determinat producerea acestor accidente a relevat urmatoarea distribuţie :

-66% din cazuri sunt produse datorita factorului uman,

-14% din cazuri sunt produse din cauza stării tehnice a aeronavei,

-10% din cazuri sunt produse din cauza timpului nefavorabil,

-5% din cazuri sunt produse din cauze externe, nelegate de organizarea structurilor de aviaţie,

-3% din cazuri sunt produse din cauza unor lucrări tehnice executate la sol incorect,

-3% din cazuri sunt produse din cauza dirijari greşite în aer şi la sol.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian Menţionăm în final ca o concluzie, datele din lucrarea « Errors in Aviation Decision Making: A factor in accidents and Incidents » publicată în S.U.A care menţionează faptul ca eroarea piloţilor în luarea deciziilor este cauza principală a accidentelor în proporţie de 60% până la 80%. În plus un studiu făcut de Helmreich si Foushee( Helmreich, R.L., Foushee, H.C.” Why crew resource management? Empirical and theoretical bases of human factors training in aviation.”, E. L. Wiener, B. G. Kanki, & R. L. Helmreich (Eds.), Cockpit resource management , San Diego: Academic Press. ,1993, U.S.A.)sugerează că având în vedere omniprezenţa erori umane, în prezent sarcina esenţială a pilotului este gestionarea eficientă a evenimentelor.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • În lucrările sale teoretice fundamentale asupra erorii

umane, Reason a descris modelul de tip „Schweitzer „ de producere a erorii arătând că acţiunea finală a piloţilor este ultima linie de apărare în aceste sisteme operaţionale complexe ce funcţionează în momentul actual şi că el, operatorul uman, trebuie să facă faţă atât defectelor inerente din sistem, cât şi tendinţei organizaţiilor de a lăsa posibile lacune în organizare care permit propagarea de erori.

• Faţă de această situaţie considerată critică era evident că autorităţile aeronautice internaţionale au luat măsuri drastice şi au dezvoltat proceduri complexe, care să combată şi chiar să înlăture multe din cauzele producerii acestor erorilor.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • La iniţiativa FAA în S.U.A s-a înfiinţat Centrul pentru

Analiza Factorului Uman în Aviaţie (CAHFA) care analizează modul de producere a erorilor umane în aviaţie şi propune soluţii pentru ameliorarea situaţiei. Primele concluzii ale acestei instituţii au rezultat din aplicarea modelului de accident al lui Reason la aviaţia civilă,( modelul fiind acceptat de FAA şi ICAO) şi din aceste studii s-au relevat în organizarea aviaţiei mai multe nivele de legiferare, fiecare autorizat şi determinat să poată emite reglementări pentru funcţionarea sigură a sistemului, iar reglementările emise acţionează ca nişte “bariere “ utile ce înlătură premizele de accident.

• Dacă aceste reguli relativ stricte sau “barierele’ astfel create au totuşi zone neclare sau neprecizate de aplicare. Prin sistem se pot propaga excepţii, care duc direct la acumularea de deficienţe în tot sistemul şi implicit contribuie la producerea de accidente.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian Deficienţele în organizare şi reglementări sunt de mai multe feluri:-deficienţe la nivel statal şi al autorităţii aeriene în organizarea funcţionării aviaţiei,-deficienţe la nivelul organizării companiei aeriene,-deficiente în pregătirea zborului, întreţinerea aeronavei,comunicare inter-compartimente,etc,-deficienţe în pregătirea şi atestarea piloţilor.Realitatea existentă a fost plastic descrisă de fostul administrator al FAA , amiralul Donald Engen, care a spus în anii 80 ”Ne-am ocupat timp de cinzeci de ani cu hardware-ul aviaţiei care acum este cu adevărat corespunzator.E timpul acum să ne ocupăm şi de oameni!“


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • FAA a analizat apoi mai în detaliu cazuistica şi implicaţiile

factorului uman în accidente, tot după modelul descris de Reason şi a definit 4 categorii de cauze în care erorile umane pot conduce la catastrofe. Aceste patru categorii sunt:1.-acţiuni periculoase2.-pre-condiţii ce pot conduce la acţiuni periculoase3.-grad de supraveghere necorespunzător4.-influenţe asupra piloţilor datorita sistemului organizaţional în care se opereaza

Fiecare categorie este şi ea împărţită după cum urmează :


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • 1.-Acţiunile periculoase se pot împărţii în erori şi abateri. Pentru a

înţelege situaţiile la acest nivel vom analiza succint dar pe bază de exemple aceste situaţii :

• -erorile pot fi de trei feluri :• erori datorate deprinderilor prost însuşite : de exemplu : ne-

urmărirea continuă a imaginii din afara cabinei, ne-respectarea paşilor de programare a manevrelor,controlul în limite prea largi a zborului aeronavei.

• erori de decizie : exemplu : proceduri gresite la aterizare, luarea de decizii cu întârziere.

• erori perceptuale : exemple : perturbări ale simţurilor, iluzii vizuale, senzaţia de dezorientare spatiala.

• -abateri de la regulile clasice, care pot fi de genul : efectuarea de manevre fără autorizare, schimbarea altitudinii de zbor făra respectarea tuturor procedurilor.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian 2.-Pre-condiţii ce pot conduce la acţiuni periculoase,

acestea se împart în două tipuri de situaţii şi anume :• pre-condiţii de deficienţă ale operatorului care se referă

la starea mentala , psihologică sau fizică a pilotului, cum ar fi de exemplu :oboseală maximă, stress din cauze personale, etc.

• pre-condiţii de deficienţă ale sistemului în care lucrează operatorul. Exemple din domeniu : cazul când echipajele nu sunt alese corespunzator, există conflicte latente organizaţionale, nu s-a făcut un antrenament corespunzator cu aeronava respectivă, etc


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian 3.-Grad de supraveghere necorespunzatoare

care poate rezulta din mai multe motive :• sistemul în care lucrează pilotul nu este controlat

suficient,• modul de control şi planificarea acestor activităţi

este necorespunzător cu normele actuale,• problemele de procedură nu sunt corect

rezolvate,• modul de evidenţă a controalelor nu este

adecvat.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian 4.-Influenţe asupra piloţilor datorita sistemului

organizaţional în care lucrează care pot proveni din trei cauze :

• sistemul general defectuos al managementului : lipsă de resurse materiale, umane, financiare etc,

• cadrul general al climatului organizaţional : cine conduce cu adevărat,dacă sistemul are reacţii, gradul de pregatire a conducerii, etc,

• mijloacele reale ale organizaţiei din care face parte ca operare, mod de antrenament, standardele aplicate etc.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian • Multe din aceste deficienţe de diverse categorii amintite

aici, în special cele legate de posibile erori administrative sau scăpari în legislatie s-au corectat prin eforturi coordonate şi în timp s-a reuşit să se instituie un control activ, international care a dus la o uniformizare a acestor reguli, dar au mai rămas mult de făcut la nivelul piloţilor.

• Dacă analizăm creşterea gradului de automatizare al conducerii aeronavelor constatăm că el a avut şi unele efecte secundare negative care au fost şi ele definite şi puse în evidenţă de studiile menţionate anterior.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian Dintre aceste efecte care au o influenţă negativă asupra activităţii pilotului putem menţiona :

a)Modul concret de concepţie al echipamentelor de conducere automatizată a zborului.

b)Trecerea unui pilot de la sistemul clasic de pilotaj la sistemul modern . c)Probleme de comunicare.

d)Probleme de antrenament.

Simulatoarele de zbor Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian

Pentru domeniul militar o analiză similară efectuată de către specialişti în psihologie aviatică de la Naval Postgraduate School din Monterey în 1998 a condus la definirea unui sistem de a analiza erorile şi de a definii factorii determinanţii care influenţează şi agravează producerea de accidente din punct de vedere uman, stabilind ca definitorii opt tipuri de factori:

1- Factori senzoriali şi de percepţie din care amintim :

-erori în aprecierea distanţelor, altitudinii, vitezei

-erori datorită senzaţiilor false vizuale şi de percepţie a mişcării, dezorientare spatiala,

-căderi în nivelul de atenţie,

-neaprecierea situaţiei de pericol, de coliziune etc,

2- Factori medicali şi psihologici dintre care :

-tratament medical impropriu,

-stare de sănătate proastă,

-stress acumulat sau oboseală cronică,


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian 3-Factori legaţi de pregătirea improprie, manevre făcute intuitiv,

-cunoaşterea superficială a aparatului de zbor, a procedurilor tipice,

-necoordonare în executarea manevrelor,

-omiterea anumitor operaţiuni sau manevre,

4-Factori interni cu referire la personalitatea pilotului şi educarea sentimentul de siguranţă,

- ignorare a ameninţărilor,

-atitudine extrem de optimistă,

-acceptare necontrolată a ordinelor,

5-Factori ce ţin de alegerea deciziilor, de managementul riscurilor,

-tendinţa de a ignora o serie de factori ce influenţează riscul,

-tendinţa de a supralicita capabilităţile proprii şi ale sistemului,

-tendinta de a ignora avertizările primite pe diverse canale.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian 6-Factori legaţi de comunicare şi de coordonarea între membrii echipajului.

-neânţelegere adecvată a mesajelor,

-interverificarea operaţiunilor,

-probleme cu autoritatea în interiorul echipajului

7-Factori ce tin de construcţia aeronavei

-imposibilitatea de a vedea un semnal de alertă,

-defectarea unui sistem de alertare,

-utilizarea unui comutator asemănător,

8-Factori legati de organizarea şi instruirea piloţilor

-sisteme de atestare necorespunzătoare,

-ignorarea procedurilor standard,

-necunoaşterea tuturor regimurile de funcţionare a sistemelor,

-necunoaşterea procedurilor de avarie.


Creşterea ponderii erorii umane în transportul aerian Metode de a limita efectele erorilor umane

În consecinţă după toate aceste analize s-au stabilit trei direcţii în care se pot lua măsuri eficiente pentru a micşora efectele erorilor umane în aviaţie.

1.Perfecţionarea sistemului de proiectare şi construcţie a aeronavelor

-preluarea sistemică a o serie de sarcini ale pilotului sau dublarea acţiunilor sale cu alte sisteme, totul prin sistemele automate şi de calcul de la bord

-îmbunătaţirea sistemelor de poziţionare a aeronavei, de anti-coliziune, multiplicarea avertizărilor etc,

2.Perfecţionarea sistemului de antrenare a piloţilor

-utilizarea pe scară largă a simulatoarelor care permit obiectivarea testării piloţilor

-tipizarea modului de instruire, a manevrelor precum şi elaborarea de instrucţiuni specifice aeronavei pentru toate situaţiile de zbor.

3.Perfecţionarea selecţiei personalului

-mărirea exigenţei în toate etapele de carieră ale piloţilor

-alegerea de personal cu perspective în dezvoltare


Necesitatea utilizării simulatoarelor în aviaţie S-a dovedit că simulatoarele sunt necesare din următoarele motive importante:

Primul motiv este cresterea siguranţei zborurilor şi micşorarea riscului în general. Pregătirea piloţilor pe simulatoare din ce in ce mai performante şi mai apropiate de aeronava reala conduce la :

-un antrenament dirijat, performant, fără risc şi nedepinzând de condiţiile externe

-încadrarea piloţilor pe funcţii atestate, bazate pe testari de competenţă pe simulatoare, pentru a elimina aprecierile subiective la examene şi la acordarea de licenţe.

-exersarea unor situaţii speciale care nu pot fi testate în zbor decât cu consecinţe tragice

-verificarea periodică a competenţelor şi capabilităţilor membrilor echipajelor.

Tot in acest domeniu de creştere a siguranţei zborurilor se încadrează testarea pe simulatoare specializate a personalului conex care este implicat în aviaţie : personalul care asigură asistenţa tehnică a aeronavelor, însoţitori de bord , personalul de dirijare a aeronavelor etc.


Necesitatea utilizării simulatoarelor în aviaţie

Al doilea motiv este efectuarea de economii, costurile utilizării aeronavelor reale în instruire sunt foarte mari atât în aviaţia militară cât şi în aviaţia civilă şi metoda de antrenament utilizând simulatoare la sol conduce la economii extrem de importante. Dacă considerăm în aplicaţiile militare costurile specifice ale uzării armamentului şi a muniţiei consumate, precum şi necesitatea concentrării într-o anume zonă geografică a unui ansamblu de forţe implicate în desfăşurarea unui antrenament adevărat : vehicule, oameni etc, este clar de ce se investeşte în simulare atât de mult.Al treilea motiv este posibilitatea de a utiliza simulatoarele în activităţile de cercetare, testare pentru crearea de noi sisteme şi chiar noi aeronave care să fie mai economice, de capacitate mai mare şi săa răspundă exigenţelor actuale.


Necesitatea utilizării simulatoarelor în aviaţie

Simularea utilizată în aviaţie este o metodă şi o sumă de tehnologii pentru reproducerea interacţiunii om-aeronavă cu scop de antrenament, evaluare a performanţelor şi cercetare –dezvoltare. În mod principal ea se referă la crearea la sol a unei reprezentări fizice care să reproducă din punct de vedere tehnic elementele şi comportamentul unei aeronave în diferite condiţii şi în interacţiune cu elementul uman care o conduce.


Necesitatea utilizării simulatoarelor în aviaţie Aplicarea simulării are câteva elemente caracteristice:

1. O mare parte din pregătirea şi antrenamentul piloţilor şi a personalului de la sol este acum realizat în simulatoare.

2. Obligativitatea testării prin simulare a condus la standardizarea simulatoarelor, în special în domeniul civil, chiar la nivel international pentru a asigura coerenţa sistemului şi corela legăturile dintre operatori, autorităţile de control şi reglementare şi producători de sisteme.

4. Simularea aduce o contribuţie majoră la îmbunătăţirea siguranţei in aviaţie, reduce costurile generale de pregatire si are un bun impact in conservarea mediului.

5. Simularea are un rol fundamental în cercetarea, dezvoltarea şi evaluarea aeronavelor.


Definitii

Înainte de a prezenta clasificarea sistemelor vom defini pe scurt câteva noţiuni-cheie pentru lucrarea de faţă :

-simulator: este un sistem destinat instruirii, cercetării sau testarii care reproduce interactiv funcţionarea unui vehicol sau a unor părţi din acesta într-un mediu virtual. Simulatorul ca sistem este coordonat de un sistem de calcul care răspunde la comenzile date în timp real. Pentru a asigura realismul simularii se simuleaza prin diverse tehnologii imaginea exterioară, mişcareavehicolului, sunetul şi interacţiunea om–maşină .

-model : o reprezentare matematica exactă şi adecvată a funcţionării unui vehicul, sistem real , fenomen sau proces.

-sistem de calcul: un calculator cu cele două părţi tipice, echipamente electronice şi programe, sau altfel spus din hardware şi software, cu ajutorul căruia se implementează modelul pentru realizarea simularii.

-sisteme ale simulatorului : diverse sub–sisteme din care este compus simulatorul care concura la realizarea cât mai fidelă a simulării, la funcţionarea simulatorului.

Simulatoarele de zborClasificari

Dezvoltarea remarcabilă a tehnicii de calcul şi a mediului virtual de simulare a condus ca în prezent să asistăm la o diversificare masivă a tehnicilor de pregătire din aviaţie.

O primă clasificare foarte generală a sistemelor de antrenament prin simulare din aviaţie este următoarea :

1. SIMULATOARE PENTRU SELECTIE

2. SIMULATOARE PENTRU AVIAŢIA CIVILĂ

3. SIMULATOARE PENTRU AVIAŢIA MILITARĂ

4. ALTE TIPURI DE SMULATOARE UTILIZATE IN AVIAŢIE

– Simulatoare pentru cercetare şi proiectare în domeniul aeronautic;

– Simulatoare în zbor care utilizează aeronave special concepute pentru studii şi testari în zboruri reale;

– Simulatoare folosite pentru testarea şi antrenamentul controlorilor de trafic la dirijare de tip ATC şi pentru operaţiile din turnul de control;

– Simulatoare pentru aeronave fără pilot-UAV Simulator;

– Simulatoare de pregătire pentru personalul de întreţinere [ Maintenance/Engineering Training System];

– Simulatoare pentru antrenamentul personalului în cazul evacuării aeronavelor;

– Simulatoare utilizate in domeniul activităţilor aerospaţiale şi cosmice.

5. SIMULATOARE PE PC LA NIVEL DE JOCURI.


Înainte de a defini elementele specifice din care este compus un simulator de zbor vom preciza că un simulator de zbor este un sistem tehnic complex în care, de fapt, se realizează trei tipuri de simulare :

1. simularea aeronavei care se compune în principal din următoarele:

• Modelarea aerodinamică a evoluţiilor aeronavei;• Modelarea propulsiei aeronavei; • Modelarea comportării la sol a aeronavei;• Modelarea comenzilor aeronavei;• Modelarea sistemelor aeronavei;• Modelarea aparaturii de la bordul aeronavei.


2 -simularea mediului în care evoluează aeronava care se compune din :– Simularea aeroportului şi a zonei de zbor,– Simularea mediului meteorologic în care evoluează aeronava,– Simularea mijloacelor de navigaţie şi radionavigaţie utilizate în

timpul zborului,– Simularea legăturilor radio cu ATC sau cu alte puncte de

comandă sau dirijare.

3 -simularea senzaţiilor către canalele de informare senzorială a pilotului sau echipajului.– Simularea imaginii, – Simularea mişcării– Simularea sonoră


Cu toate că există mai multe tipologii diferite de simulatoare, din punct de vedere a elementelor specifice functionale, chiar şi cele mai simple simulatoare, sunt remarcabil de similare cu un componenţa unui simulator integrat de ultimă generaţie.


Elementele componente specifice ce se pot separa la un simulator complet de zbor sunt cele din figura numerotate şi ce semnifică:

1. Anvelopa simulatorului

2. Sistem de proiectie

3. Platforma mobila

4. Sistem de generare a miscarii

5. Platforma fixa

6. Cabina simulatorului


• Cabina simulatorului : este o copie fidelă la scara 1 : 1 a cabinei aeronavei ce trebuie simulată. În cabină sunt amplasate toate aparatele de bord, comenzile principale (manşă, palonier, manetă de gaze etc.) şi cele secundare precum şi alte semnalizari, comutatoare etc. Mărimea şi amplasarea lor trebuie să fie identică cu cea originală din aeronavă, iar pentru a simula efortul în acţionarea comenzile principale în simulatoarele actuale se utilizează sisteme electrice sau hidraulice ce generrează eforturi simulate, ce sunt comandate în timp real de un subsistem special condus de un calculator. Gradul de realism indus astfel contribuie în mod esenţial la însuşirea pilotajului în condiţii normale şi de avarie.

• Accesul în cabină trebuie să se facă în condiţii cât mai apropiate de cele reale, iar modul de conectare a sistemelor de comunicaţie trebuie să fie şi el cât mai apropiat de cazul real. Este esenţial ca echipajul sau pilotul să nu sesizeze nici o diferenţă între cabina reală a aeronavei şi cabina simulatorului.


• Sistemul de calcul şi interfaţă - este piesa centrală a simulatorului, adevăratul “nucleu al conducerii lui şi calculelor simulării ”, locul în care pe baza modelelor, se rulează programele ce genereaza simularea pe întregul sistem.


• La sistemul de calcul distingem partea de soft-ware, care este un complex de programe şi modele ce realizeaza funcţionarea sistemelor simulate ale aeronavei şi nu numai. În ceea ce priveşte simularea zborului ,modelul este descrierea matematică a unei aeronave şi a mediul său, modelate cât de precis este necesar. Modelarea cuprinde un program care reproduce comportamentul aeronavei în toate situaţiile sale şi a sistemelor sale şi relaţiile logice intre sisteme. Proprietăţile aerodinamice pot varia în funcţie de condiţiile atmosferice, prin urmare, toate modificările din atmosferă trebuie să fie integrate.


• La limita inferioară a acestor modele sunt programe de simulare pentru o aeronavă de tip generic şi la nivelul superior sunt programele pentru simulatoarele de zbor complete care reproduc total pilotarea unei aeronave de un anume tip. Programele cuprind şi modelarea sistemelor electrice, a sistemelor de motoare, a calculelor pentru navigaţie şi a cazurile de defecţiuni induse. Zona cea mai dificilă a programelor este cea în care se calculeaza dinamica aeronavei ca răspuns la comenzi şi evoluţia sa în spaţiu.


• Sistemul de calcul are în memorie date caracteristice aerodinamice şi caracteristici specifice pentru toată anvelopa de zbor a aeronavei, astfel încât să simuleze, funcţie de comenzi şi situaţii, toate evoluţiile aeronavei în diferite situaţii normale şi de avarie. Modelul dezvoltat trebuie să conţină şi efectele asupra aeronavei a numeroase tipuri de fenomene meteorologice, de la efectele unui vânt cu direcţie şi intensitate variabilă , la turbulenţă, “foarfeca de vint”, efecte de vrie şi microturbulenţe de aer la aterizare când se ia contactul cu solul.


• Al doilea element este structura hard-ware a calculatorului prin care programele amintite de control şi modelare sunt puse în aplicare. În principal exista un calculator digital central sau o reţea de calculatoare.

• Sistemul de calcul este prevăzut cu diverse interfeţe care au rolul de a converti semnalele ce vin din cabină către calculator şi pe cele din calculator către aparatura din cabina.În general, toate semnalele din cabină sunt preluate prin traductori analogici sau digitali şi apoi se convertesc digital pentru sistemul de calcul.


• Pentru semnalele de tip comutator se utilizeaza în transmisie logica binara şi ele sunt “citite” periodic şi comunicate sistemului de calcul care pe baza programelor determină simulari şi reactii corespunzatoare. În sens invers după calculul parametrilor specifici care trebuie prezentaţi în cabină (de ex. altitudine, viteza, înclinări, indicaţii de tip radiocompas) se transformă aceşti parametri digitali în semnale analogice sau digitale specifice aparaturii din cabina.


• Sistemul de calcul controleaza totul prin interfeţe inclusiv toate intrările către sistemele ce acţionează senzorial, ele trebuind să fie corecte, oportune şi fidele, altfel chiar şi cele mai mici erori ar putea afecta antrenamentul, provocând confuzie şi alterând reflexele pilotului. Prin urmare, tot prin sistemul de calcul trebuie să controlam şi celelalte sisteme în special sistemele ce dau senzaţiile vizuale, audio şi de mişcare .


• Anvelopa simulatorului sau domul : este o incintă uşoară de protecţie care acoperă în cele mai multe cazuri cabina, ecranul, sistemele de proiecţie şi sistemele acustice. Cu ea se realizează o protejare a acestor elemente de exterior, asigurind şi o izolare acustică şi vizuală a sistemului.


• Sistemele de proiectie utilizate sunt de genul proiectoarelor, fiind multiple ca număr, fiecare canal de proiecţie video fiind comandat separat. Prin ele se realizează proiecţia pe ecran a unei imagini în conformitate cu executarea zborului, iar de obicei proiectoarele se instalează pe o structură metalică amplasată deasupra cabinei.În anumite cazuri se poate asigura o bună imagine cu 2 canale, în alte situaţii sistemele de proiectie sunt realizate cu 1, 2, 3 sau chiar 8 canale, funcţie de specificul simulatorului.

• Ecranul este câteodată cilindric sau sferic depinzând de aplicaţie . Majoritatea sistemelor de proiectie genereaza o imagine in culori .


• Sistemul de generare a imaginei este un sistem de calcul deosebit de important, deoarece împreună cu sistemul de proiecţie asigură o caracteristică principală în simulare, realismul imaginei. Majoritatea informatiei primită de pilot vine prin imagine.

• În prezent sistemul de generare al imaginei este un sistem de calcul specializat cu ajutorul carora se compune o imagine corespunzatoare evoluţiilor aeronavei şi cîmpului vizual al pilotului folosind baze de date.

Sursele pentru imagini sunt :- fotografii aeriene, înregistrări video, poze din satelit etc- harţi digitizate ce conţin forme de relief, drumuri, clădiri,

râuriPe baza lor se genereaza o biblioteca de date cu anumită

intindere care conţine obiecte, mari elemente geografice (munţi, dealuri ,râuri, drumuri ,căi ferate), texturi, culori, detalii etc.


• Pe măsura evoluţiei şi a calcului de traiectorie al aeronavei prin generatorul de imagine se apeleaza şi sunt prelucrate prin programe specializate aceste date fizice ale reliefului survolat. Astfel se formează în timp real o imagine virtuala adecvată atitudinii aeronavei şi altitudini evoluţiei sale. În prezent prin perfecţionările tehnicii de calcul şi a modului de stocare a informatiilor, numarul de cadre generate de un astfel de sistem a trecut de 60 de cadre pe secunda, iar imaginea este o clară şi bine definită, cu un număr mare de pixeli, care redă exteriorul cu un grad bun de realism. Ultimele simulatoare apărute recent includ unele dintre cele mai bune sisteme de pe piaţă, cu computere care sunt capabile să efectueze milioane de calcule pe secundă, permiţind ân timp real reprezentări vizuale cu un numar mare de elemente complexe, cu efecte de umbrire, cu efecte ale iluminării datorită mişcării solare şi simularea de vizibilitate limitată în ceaţă de diverse nivele.


• Sistemul de mişcare este denumit generic sistemul care prin mişcarea cabinei determină asupra echipajului şi a piloţilor senzaţii specifice evoluţiilor aeronavei la sol şi in aer.La început simulatoarele nu aveau sistem de mişcare, apoi pentru a creşte realismul simulatoarelor s-a trecut la sisteme de simulare a mişcării cu 3 grade de libertate şi apoi cu 6 grade de libertate. După natura acţionării lor sistemele de mişcare pot fi hidraulice sau electrice.


• Componenţa lor este următoarea :- platforma mobilă este o platformă pe care se instalează cabina, anvelopa şi toate celelalte sisteme aferente,- un sistem de mişcare şi acţionare cu cilindri hidraulici sau electrici care deplasează aceasta platformă mobilă pe mai multe grade de libertate,- o platformă fixă care este încastrată la sol şi susţine cilindrii şi anvelopa- un sistem de comandă a mişcării-un sistem de alimentare : fie prin generarea presiunii hidraulice sau de alimentare in putere a motoarelor electrice.


• Funcţie de evoluţiile aeronavei se face un calcul care porneşte de la acceleraţiile reale ce s-ar aplica asupra pilotului datorită evoluţiilor aeronavei şi se genereaza cu sistemul de miscare corespunzător cu posibilităţile sale, evoluţii care simţite la nivelul piloţilor din cabină dau senzaţii corespunzatoare. Un sistem propriu de comandă al sistemului de mişcare determină acţionarea cilindrilor electrici sau hidraulici corespunzator după cele 3 sau 6 grade de libertate şi printr-un sistem de traductorii se controleaza aceste mişcări pentru a asigura generarea senzaţiilor.


• Mişcarea se realizează de obicei pentru partea primară a comenzii generând o senzaţie cât mai reala şi apoi sistemul de acţionare al platformei mobile pe care se afla cabina simulatorului revine cu viteze foare mici, nesesizabile pentru piloţi, la poziţia neutrală pentru a putea începe simularea altei game de mişcări.


• Sistemul de generare a sunetului este un sistem de sinteză şi emisie a sunetelor specifice zgomotului generat de aeronavă în diverse regimuri. Pe baza a o serie de înregistrări făcute în aeronava reală şi funcţie de posibilităţile generatoarelor de semnal şi a difuzoarelor se generează o ambianţă sonoră caracteristică. Comanda sunetelor este determinată de un sistem de calcul propriu care le generează corespunzător cu datele primite din calculatorul central adică funcţie de turajul motoarelor, viteza de zbor, altitudine şi alte elemente ce influenţează zgomotul interior şi exterior.


• Sistemul de comanda al instructorului de zbor= Consola instructorului Instructorul de zbor dispune de o consolă de comandă de la care poate urmări şi interveni în întreaga funcţionare a simulatorului de zbor. Datele de intrare sunt tot de aici introduse într-o formă tipizată, pornind de la consola instructorului şi ajungând până la sistemul de calcul, deoarece totalitatea programelor care simuleaza zborul aeronavei sunt rulate chiar începând de la iniţializarea exercitiului. Programele de iniţializare includ date generale privind tipul de aeronavă, caracteristicile atmosferei, incărcarea aeronavei, nivelul combustibilului. Tot de aici se alege zona de zbor, baza de date specifică şi scenariul general al zborului.


• Instructorul tot de la consolă urmăreşte evoluţiile având şi el o imagine a ce vede pilotul în faţă şi poate urmării şi indicaţiile aparatelor de zbor, ce sunt dublate ca prezentare la această consolă. Prin comunicarea sa audio cu pilotul tot el joacă şi rolul controlorului de trafic. Instructorul are la dispozitie şi posibilitatea de a induce avarii simulate , de a face înregistrari sau chiar play-back-uri pentru a analiza şi a determina evaluari obiective ale instruirii. Rolul instructorului este important deoarece acesta are un triplu rol : de a pregăti exerciţiul , de a simula legatura cu solul şi de a urmări acţiunile pilotului în decursul exerciţiului.


• Pe lângă aceste elemente principale, simulatorul mai comportă şi diverse sisteme de alimentare cu energie electrica, de climatizare pentru cabină şi anvelopa, de înregistrare a caracteristicilor, de pornire secvenţială etc. care nu au fost prezentate şi care sunt anexe ale acestui întreg sistem.


• Complexitatea simulatorului este mare si numarul de repere si componente diversificate este deosebit. La realizarea unui simulator concură de obicei oameni de pregătiri şi specializări diferite, deoarece trebuiesc simulate o mulţime de situaţii, cu tehnologii şi sisteme variate, funcţionând în condiţii dure. Esenţial în structura tehnologică şi în toată activitatea legată de simulatoare este rezultatul instruirii : să nu se înveţe greşit o manevră, să nu se formeze o deprindere care să fie eronată şi să conducă la posibilitatea unei catastrofe aeriene şi în plus întregul sistem trebuie să funcţioneze în timp real.


Calitatea aparatului are mai puţină importanţă. Succesul depinde de omul care stă în el.

Baronul Manfred von Richthofen, alias Baronul Roşu (Pilot militar german)


• Înainte de a analiza cum se selecţionează şi se pregătesc piloţii este important pentru o cunoaştere atentă a problemelor din acest domeniu să vedem care sunt în general sarcinile pilotului, iar o enumerare corectă a activităţii desfăşurate de piloţii civile o găsim în documentele Departamentul pentru munca al S.U.A. unde se spune:

“ Piloţii sunt profesionişti antrenaţi la nivel înalt care conduc avioane şi elicoptere.Ei piloteaza singuri avioanele în cazul unor anumite aparate de zbor sau formează echipaje de doi sau trei piloţi.

Piloţii controleaza daca încărcătura avionului a fost depozitată şi încărcată corect, verifică cu atenţie funcţionarea aeronavei, a motoarelor, a comenzilor, a aparatelor de bord şi a celorlalte sisteme “.


• Înainte de zbor ei întocmeste cu personalul de la sol planul de zbor şi studiază prognoza meteo, definitivând o ruta optimă din punct de vedere a vitezei şi a siguranţei zborului în acord cu persoanele din sistemului de control al zborului şi funcţie de toate datele pe care le are la dispozitie.

Aterizarea şi decolarea sunt cele mai dificile părţi ale zborului, care reclamă multă atenţie şi coordonare din partea piloţilor.

În cazul zborului instrumental se vor urmări indicaţiile aparatelor de bord şi indicaţiile conducatorului de trafic aerian, astfel încât să se asigure siguranţa proprie şi a celorlalte aeronave participante la trafic.Piloţii urmăresc ruta stabilită din punct de vedere a direcţiei, înălţimii şi vitezei, dar pot cere schimbări ale rutei, daca consideră că anumite circumstanţe o cer .După terminarea zborului pilotul întocmeşte un raport .Unii piloţi sunt instructori şi analizează modul de îndeplinire a sarcinilor de pilotaj de către o serie de colegi în vederea atestării lor ca piloţi pe un anume fel de aeronavă.


• Condiţiile de activitate pentru piloţi sunt :-piloţii de pe liniile aeriene nu pot zbura mai mult de 100 de ore pe lună şi mai mult de 1000 de ore pe an. În general media este de 75 de ore de zbor pe lună şi de 75 de ore de lucru efectuate la sol cu operaţiuni legate de zbor.-cu toate ca zborul nu mai presupune eforturi fizice deosebite, datorita concentrării necesare , stressului şi gradului de risc activitatea piloţilor este considerată ca efort maxim şi ei beneficează de drepturi deosebite de salarizare şi de odihnă .Pregătirea piloţilor se face în şcoli speciale, ei fiind atestaţi şi primind licenţe de zbor care sunt validate de autoritatea de zbor din ţara respectivă.


• Pentru piloţii militari autoritatea de selectie ACSWG- Air Crew Selection Working Group al N.A.T.O a stabilit încă din 1990 un număr de 12 sarcini importante pe care trebuie să le îndeplinească în misiuni militare un pilot de pe un avion de luptă :1.verificarea funcţionări şi a integrităţii performantelor aeronavei şi a armamentului ;2.managementul sistemelor ambarcate pe aeronavă;3.pregătirea de atac funcţie de situaţia tactică ;4.efectuarea manevrelor necesare de zbor în formaţie ;5.evitarea sau acţiunea adecvată în cazul apariţiei unei ameninţări neaşteptate;6.monitorizarea şi controlul parametrilor de zbor ai aeronavei proprii,7.transportul şi gestiunea armamentului pentru atac ;8.execuţia corespunzătoare a manevrelor tactice ordonate de conducătorul său direct;9.să răspundă corespunzator dacă apar situaţii critice ale avionului ;10.să asigure managementul comunicaţiilor ;11.să execute la cerere şi în siguranţă zborul la înălţimi mici ;12.să execute manevre specifice ale zborului de degajare şi apărare în cazuri critice.

Simulatoarele de zborCERINTE IMPUSE SIMULATOARELOR DE ZBOR. CRITERII DE EVALUARE

• Simulatorele permit antrenamentul de initiere de tranzitie sau trecere, de promovare ca si cel de recurenta (obligatoriu periodic pentru întreg personalul navigant).

• Pentru personlul navigant din Fortele Aeriene Militare exista norma interne specifice fiecarei tari, care prevad modul de admitere la zbor, modalitatile de certificare si promovare functie de gradul de antrenament, de topul aeronavei pe care o zboara, etc.


• Pentru personalul navigant din cadrul companiilor aeriene civile exista norme elaborate de organismele Europene E.J.A.A. (European Join Airworthiness Authorities) si mondiale F.A.A. deosebit de severe, care prevad acelasi nivel de siguranta atât pentru operatorii regionali cât si pentru linile internationale.


• În 1989-1990 E.J.A.A. a initiat un grup de lucru IAR-SIM, incluzând reprezentanti ai Autoritatilor Aeronautice Nationale, constructori si operatori de simulatoare, grupul de simulatoare al Societatii Regale de Aeronautica (RAeS) si un reprezentant F.A.A. pentru armonizarea criteriilor de certificare ale simulatoarelor pe plan European si ulterior pe plan mondial.


• Pâna în prezent a fost finalizat un standard de simulatoare de zbor pe patru nivele A, B, C si D.

• Functie de nivelul de fidelitate al simulatorului performantele impuse difera dupa cum sunt prezentate în tabel:


Cerinte Standard Nivel

A

Nivel

B

Nivel

C

Nivel

D

Sistem de micsorare cu minim 3 grade de

libertate

X X

Sistem de micsorare cu 6 grade de libertate X X

Raspuns înaintea sistemului uzual si avionicii X X X X

Timp de raspuns mai bun de 300ms fata de avion X X

Timp de raspuns mai bun de 150ms fata de avion X X

Senzatii de miscare reprezentative pentru

miscarile avionului (ex. Contactul cu solul va fi

functie de rata de coborâre simulata)

X

X

X

X

Sistem de înregistrare a timpului de raspuns a

miscarii pentru comportare cu cel al avionului.

Efecte speciale: rulaj la sol, amortizoarele tunului

de aterizare, efectul vitezei in rulaj, buffet,

bonturi, efect de frânare.

X

X

X

Micsorare tipica de buffet,modele de turbulenta,

raspuns la foarfeca de vânt (windsheor)

masurabile si comparabile

X


• Simulatoarele de nivel C si D sunt de mare fidelitate, ele reproduc efortul în comenzi, dispun de sisteme de miscare cu sase grade de libertate, sisteme de vizualizare de mare fidelitate si timp de raspuns bun (sub 150 ms). Toate regimurile de zbor sunt reproduse cu mare fidelitate în conditii normale si de avarie, conditii meteorologice diverse, efecte de sol, turbulente, cu înregistrarile în zbor real.


• Simulatoarele de nivel C sunt cunoscute în literatura de specialitate ca Full-Flight-Simulators (F.F.S.).

• Simulatoarele de nivel D cunoscute ca Zero Flight Time (Z.F.T.) au un plus fata de nivelul C reproducerea realista în amplitudine si frecventa a zgomotelor în cabina, incluzând precipitatii, sunetului vântului, coordonat cu vizualizari corspunzatoare, efecte ale givrajului, reprezentari aeroelastice, efecte de Mach la mare altitudine, reprezentarea mai realista a diferitilor tipuri de buffet si turbulete prin sistemul de miscare.


• Gradul de simulare pentru simulatoarele de nivel A si B este mai redus, dar permit antrenamente de proceduri, zbor instrumental, evaluare pentru trecerea pe un tip de aeronava, mai putin manevrele de decolare - aterizare.


Daca analizam modul în care pilotul percepe miscarea aeronavei într-o manevra oarecum distingem doua surse pincipale.

• sistemul vizual care detecteaza pozitia (prin instrumentatia si scena exterioara)

• sistemul vestibular care detecteaza acceleratiile liniare si viteze unghiulare.


• Ca timp de raspuns aceste doua senzatii difera si se completeaza reciproc, creând o perceptie consolidata prezentata în figura


• Rezulta ca senzatiile de miscare trebuie generate cu maxima fidelitate în simulator atât pentru consolidarea perceptiei generale a zborului cât mai ales pentru exersarea manevrelor care cer precizie în comenzi si în timp de raspuns bun cum ar fi:

• zborul la joasa altitudine• manevrele de decolare - aterizare• zborul in formatie• zborul în conditii meteo grele• toate tipurile de evolutie ce necesita amplitudini mari dar

precise ale comenzii.


• Timpul de raspuns al miscarii si sincronizarea cu sistemul vizual sunt cerinte absolut necesare unei bune simulari, o proasta sincronizare a acestor senzatii conducând la rezultate mai proaste decât lipsa miscarii, prin crearea de senzatii false sau transfer negativ de deprinderi. În general o buna reproducere a senzatiilor de miscare este obtinuta pentru o platforma sinergetica cu sase grade de libertate având cursa verinelor cuprinsa între 1-2 m.


• Dintre senzorii de miscare ai corpului omenesc, se pare ca sistemul vestibular (canalele semicirculare si otolitele) are cea mai mare importanta.

• Din acest punct de vedere, analiza raspunsului acestui sistem va da cele mai bune indicatii asupra calitatii similitudinii miscarii simulatorului cu zborul real.


• Canalele semicirculare sunt senzorii miscarii de rotatie, sesizând viteza unghiulara în cele trei axe, în banda de frecventa cuprinsa între 0.2 rad/s si 10 rad/s conform modelului simplificat prezentat în figura


• Modelul simplificat


• Pentru cele trei axe constantele tipice utilizate sunt:

T

s gaj

s ruliu

s giratie

T s T s

s gaj

s ruliu

s giratie

L

S a

TH

5 3

61

10 2

0 1 30

3 6

3 0

2 6

. tan

.

.

, ;

. / tan

. /

. /


• Otolitele sunt senzori ai acceleratiei (fortei specifice) definite ca vectorul diferenta între acceleratia inertiala de translatie si acceleratia gravitationala în banda de frecventa cuprinsa între 0.2 rad/s si 2 rad/s.conform modelului simplificat prezentat în figura urmatoare


• Model simplificat


• Constantele uzuale folosite sunt:

L a

S

TH

s s

s K

m s

533 132

0 66 0 4

017 0 28 2

. ; .

. ; .

. . /


• Deoarece sistemul raspunde la vectorul acceleratiei gravitationale doar atunci când acceleratia inertiala de translatie este zero, aceste perceptii pot fi utilizate la determinarea înclinarii capului raportat la verticala aparenta.

• Aceasta proprietate este folosita pentru simularea acceleratiilor de translatie sustinute prin înclinarea platformei în axa corespunzatoare (ex: tangaj, pentru fata - spate; ruliu pentru stânga dreapta).


• Rotatii si translatii

Canale semicirculare (rotatii) Otolitele ( translatii )


• Aceste praguri de perceptie (atât cele pe viteza unghiulara, acceleratia de translatie si deriva acceleratiei) depind foarte mult de gradul de ocupare a echipajului în cabina, activitatile mentale sustinute pot distrage atentia ridicând aceste praguri de trei ori.


• Avionica si sistemul vizual, ale simulatorului pot fi comandate riguros, în conformitate cu ecuatiile de miscare ale aeronavei.

• Acest lucru nu este posibil în cazul sistemului de miscare, datorita limitelor tehnologice actuale, fiind limite privind cursa verinelor, acceleratiile si vitezele ce pot fi atinse.


Sistemele de miscare ale simulatoarelor de zbor, prezinta particularitati specifice si anume:

• mase importante puse în miscare 1-5 tone• curse mari 1-2 m, si 200-600• acceleratii si viteze ridicate 0,1-2g;0,5-1,5m/s• sase grade de libertate care implica actionarea

coordonata în mai multe bucle de reglare pentru acceleratii, viteza si pozitia fiind mai putin importante

• precizia de pozitionare redusa, fiind admise erori de pâna la 5%

• senzatiile de miscare fiind date de acceleratie, se pot admite erori mai mari decât în cazul manipulatoarelor uzuale

• sistem de siguranta eficient, atât în depistarea situatiilor de avarie, cât si pentru readucerea platformei mobile în pozitia “retras”.


Printre principalii parametrii caracteristici ai sistemului de miscare sunt:• cursa, viteza si acceleratia maxime, pe fiecare canal (X,Y,Z, , ,

), derivata acceleratiei corespunzatoare timpului de raspuns al buclei de comanda;

• raspunsul în frecventa: inârzierea de faza uzuala cca 10o la 0.1 Hz si 30o la 0.5 Hz; atenuarea va fi mai mare de -1.0 dB în ambele cazuri; testul se da independent pe fiecare actuator;

• interdependenta între canale da dimensiunea rigiditatii dinamice: se genereaza o miscare sinusoidala pe fiecare actuator la 0.5 Hz si 0.3 Hz, masurându-se influenta acestei miscari pe celelalte 5 actuatoare - aceasta trebuie sa fie mai mica de 5% din comanda data pe cel comandat sinusoidal ;

• testul de miscare lina : fiecare verin comandat sinusoidal la 0.5 Hz si 0.1 din cursa nu trebuie sa induca, la nivelul platformei, vârfuri de acceleratie mai mari de 0.02 g; acest test asigura un nivel de zgomot redus, ce înlatura perceptia falsa de catre pilot a unei vibratii sau turbulente datorate zgomotului;


• efecte speciale : efecte de tractiune cu frânele puse, perceptia pistei, vitezei la sol, bonturi, buffet în timpul manevrarii trenului, flapsurilor, aerofrânelor, contactul cu pista la aterizare, frânare pe pista, etc. - sunt evaluari calitative facute de pilot asupra sistemului integrat model - miscare;

• Numai pentru nivelul D : miscari caracteristice de tip buffet - se compara, pentru toate tipurile de buffet, Densitatea Spectrala de Putere a vibratiilor specifice în simulator cu date reale ( înregistrari în zbor ) - spectrogrameletrebuie sa aiba cam acelasi aspect, vârfurile sa nu fie pozitionate diferit cu mai mult de 1-2 Hz;


• timpul de raspuns (150 ms / 300ms ) - se masoara diferenta de timp între raspunsul simulatorului la o comanda abrupta ( forta pe mansa) si raspunsul în acceleratie a platformei mobile; sistemul de miscare trebuie sa raspunda înaintea celui vizual, si nu mai târziu decât timpul de raspuns al vaionului 150 ms/300ms; alternativ la aceasta metoda mai putin precisa, se masoara întârzierea de transport, masurând timpul de propagare al semnalului de la comanda pe mansa, pâna la efectul în sistemul de miscare fara a introduce întârziere modelata a dinamicii aeronavei: instrumentarea comenzii la mansa, parcurgerea întregului arbore de modelare, transmiterea comenzii de miscare la bucla de reglare a miscarii, efectul în acceleratie; timpul de raspuns se masoara simultan pentru sistemele de miscare si vizualizare, pentru a verifica sincronizarea acestora ( raspunsul miscarii înaintea sistemului devizualizare si timp de întârziere de maxim 300/150 ms )


Aceste cerinte regulamentare sunt obligatorii pentru o simulare de calitate.

În afara acestora, se pot face valori mai nuantate ale întregului sistem de miscare, compus din echipament si programe, ca si o evaluare integrata, din punct de vedere al senzatiilor a întregului ansamblu simulator. Aceste evaluari se refera nu atât la performantele canal cu canal, cât la raspunsul ca ansamblu si se bazeaza pe modul de perceptie a senzatiilor de catre organismul uman si pe performantele de manevra în zbor simulat (eficacitatea antrenamentului ) .

Simulatoare TA Final1

Documents

Transcript of Simulatoare TA Final1