|
Компьютерный
тренажер – параплана. Опыт самостоятельной работы
|
. |
|
|
|
Михаил
Кривенцов, пилот-инструктор Киевского парапланерного клуба «Аеро»
Главный консультант интернет-проекта по разработке компьютерного
тренажера-симулятора для теоретической подготовки молодых пилотов-парапланеристов.
Качественная теоретическая
подготовка всегда была важной составной частью программы обучения
начинающих пилотов-парапланеристов. Как правило, современные парапланерные
школы обладают необходимой учебно-материальной базой и предоставляют
молодым пилотам достаточное количество литературы и учебных фильмов.
Является ли это достаточным? Удовлетворяются ли запросы молодых пилотов?
Могут ли они достаточно уверенно получить ответ на вопрос «А что будет,
если …», без риска для своего здоровья и предынфарктного состояния
у инструктора?
Современная учебная литература и видеоматериалы несут большой объем
полезной информации. Однако, например, в своей «Книге термиков», пилот
Бурхард Мартинс вспоминая свою теоретическую подготовку, замечает:
«Меня всегда интересовало общение с природой в виде игры…».
По моему мнению, именно использование компьютерного тренажера – симулятора
может создать у начинающего пилота необходимый элемент игры с природой,
заполнить разрыв между чисто теоретической подготовкой пилотов по
книгам, видеоматериалам и самостоятельными полетами.
Следует отметить, что компьютерная симуляция не является чем-то новым
в подготовке пилотов малой авиации. Это хороший способ экономии моторесурса
и возможность для безопасной отработки действий пилота в «особых случаях».
В мировой практике, для обучения парапланеризму применяются две основные
методики обучения:
первая - отработка навыков пилотирования с использованием только компьютерных
программ;
вторая – с использованием технического симбиоза программы и исполнительных
механизмов (например, изображение подается на видеоочки пилота, а
подвеска трясётся и поворачивается пневмо/гидро механизмами).
В любом случае главным элементом тренажера является компьютерная программа,
имеющая определенную, заложенную программистом, степень адекватности
реальным полетным условиям.
При этом, необходимо учитывать сложность и уникальность создания симулятора
для парапланериста. Если для подготовки пилотов планеров и самолетов
главный момент обучения сосредоточен на правильном использовании информации
от приборов, то для обучения парапланеристов архиважно закрепить понимание
динамических нагрузок передающихся от крыла на подвеску. К тому же,
пилоты планеров избавлены от нештатных ситуаций, связанных, например,
с подворачиванием крыла.
|
Сергей
Макусий, пилот Киевского парапланерного клуба «Аеро» По специальности
военный. Консультант интернет-проекта по разработке компьютерного
тренажера-симулятора для теоретической подготовки молодых пилотов-парапланеристов
Наиболее известными на сегодня тренажерами,
которые используются в подготовке пилотов СЛА (в том числе парапланеристов)
являются:
симулятор HangSim ("http://www.hangsim.com/). Автор: Papini
(Папини). Это неплохой симулятор со множеством подключаемых плагинов.
Имеются различные сценарии и летательные аппараты, включая параплан
и мотопараплан. Хорошо сделана аэрология, есть динамик от склона,
а также возможность визуализации термических потоков. Однако, крыло
выглядит цельной конструкцией;
симулятор Micro Flight Автор также Papini (Папини). (http://www.hangsim.com/mf).
Это новая версия симулятора HangSim. Он имеет модели дельтоплана,
параплана с мотором, вертолета, планера, воздушного шара и пр. Однако
в исходной версии симулятора модели параплана нет, хотя предусмотрена
возможность его дополнительной установки. Также нет сценариев с его
использованием и сценариев соревнований. При желании, это можно создать
самостоятельно. В новой версии не в лучшую сторону изменена система
управления парапланом, при этом “цельнокаркасность и незыблемость”
купола не изменилась. Зато по сравнению с предыдущей версией существенно
улучшена графика, добавлена сетевая опция, редактор ланшафтов, летательных
аппаратов и т.п.;
симулятор ССSS - Condor Competition Soaring Simulator (http://www.soaringsim.com).
Авторы из Словении, Uros Bergant ( Урос Бергант) и Gregor Rozman (Грегор
Розман). Довольно хороший симулятор. Имеются летные модели дельтоплана,
планера и др. СЛА. Термические и динамические потоки близки к реальности.
Хорошая прорисовка ландшафта и наземных объектов, имеется сетевая
опция.
Все вышеупомянутые симуляторы имеют эргономичный пользовательский
интерфейс, фотореалистичную прорисовку моделей и ландшафта. Приборы
навигации и контроля промоделированы хорошо и удобно читаемы. Аэрология
термических и динамических потоков присутствует.
Общие недостатки существующих симуляторов можно систематизировать
следующим образом:
стремление показать разные типы летательных аппаратов в пределах одной
программы. В результате, это уменьшает степень детализации поведения
каждого из них; для моделей парапланов нет возможности “поработать”
с куполом на “земле”. Таких важных элементов как подъем и стабилизация
купола перед стартом нет вовсе;
крыло параплана прорисовано как цельнокаркасная конструкция. На режимы
«Уши», «В-свал», «фронтальный подворот» или «срыв потока» нет даже
намека. И как следствие, невозможность тренировки действий пилота
в сложных атмосферных ситуациях;
неправильно отражены экстремальные режимы параплана в разрезе скоростей
и нагрузок;
термические потоки остаются неизменными по своей структуре в зависимости
от высоты и силы ветра.
Таким образом, сам принцип построения вышеуказанных симуляторов, отсутствие
у них элементов поэтапной и четкой методики обучения по принципу “от
простого – к сложному”, недостаточность пояснений в последовательности
действий и возможных ошибок пилота, позволяет рассматривать симуляторы
скорее как игрушки, чем как инструменты для обучения. Именно поэтому
попытка использовать их для тренировки полетам на параплане не привела
к желаемому дополнению к курсу теоретической подготовки в парапланерных
клубах.
|
Игорь
Черкашин, пилот-парапланерист «выходного дня». Летает с 2005
года в составе Киевского парапланерного клуба «Аеро», по профессии
конструктор. Автор интернет-проекта по разработке компьютерного
тренажера-симулятора для теоретической подготовки молодых пилотов-парапланеристов.
В рамках проекта подготовлено три тестовые версии тренажера-симулятора,
каждая из которых активно тестировалась и обсуждалась парапланеристами
на форумах с парапланерной тематикой.
|
DemoFly
1.0 2005
г
Анализ недостатков существующих
тренажеров параплана натолкнул меня на мысль написать симулятор, в
котором принцип обучения и принцип максимального реализма были бы
поставлены в острие угла.Первая
попытка была осенью 2005 года. Она началась с прорисовки до мельчайших
подробностей анимированной модели параплана «Дискавери 1», на котором
я тогда учился летать. Аэрологией и аэродинамикой в первой версии
симулятора “и не пахло”. В принципе, это также была просто интересная
компьютерная игрушка. Пожалуй, на этом все бы и закончилось, если
бы не одобряющие отзывы пилотов на форуме Paraplan.ru. При их поддержке
захотелось сделать не просто модель с анимацией. Я считал важным описать
поведение параплана физико-математической моделью. Обращает внимание
тот факт, что в интернете «тонны» информации о том, как летают парапланы.
Но вот ПОЧЕМУ они летают и не падают, ОТЧЕГО они летают именно так,
а не иначе публикаций практически нет (не принимая в расчет пояснения
общей аэродинамики, не подкрепленные математикой).
|
DemoFly
2.0 2006
г

Следующий этап работы
начался в библиотеке с горой справочников по аэродинамике и физике.
И как результат, примерно через семь месяцев виртуальная модель “полетела”.
И не просто полетела - скорость и динамика полета были численно близки
к паспортным данным реального аналога.
Нет необходимости утомлять
читателя математикой, скажу только, что физико-математичекая модель
была описана многосложными формулами, занявшими на языке програмирования
«С++» около 1500 строк.Так, в январе 2006 года на форуме Paraplan.ru
появилась вторая тест-версия симулятора .
|
DemoFly
3.0 2007
г

Мне было
важно получить подтверждение правильного направления работы. Реакцию
на форуме - огромное количество писем, замечаний и предложений. Надо
сказать, что пилоты были откровенны и единодушны в своих предложениях
и замечаниях по результатам тестирования второй версии. Их можно разделить
на три группы:
- - первая, это улучшение
аэрологии. Неоднократно отмечалась необходимость описания термических
и динамических потоков более реалистичными моделями;
- - вторая, корректировка
аэродинамики модели параплана и предложения по экстремальным режимам
полета;
- третья, эргономика
самой программы, предложения и замечания по детализации ландшафтов
и наземных объектов. Что касается последнего пункта, то я посчитал,
что на этапе тестирования, важно, с целью экономии времени, сосредоточится
на достижении основного принципа – максимального реализма аэродинамики
и аэрологии
|
- Всего, при подготовке
были учтены, исправлены и дополнены более 30 замечаний и предложений.
Как результат третья тест-версия симулятора, по моему мнению, имела
уникальные особенности, которых нет ни в одном из известных симуляторов.
добавлен режим работы
с куполом на земле (подготовка к старту, подъем купола и стабилизация
его как прямым, так и обратным старом, выход к точке старта, слалом
на земле с поднятым куполом);
Что нового было в
версии 3:
- установлен плавный
переход между режимами “земля” и “полет” (можно побалансировать
с поднятым куполом на кромке динамического потока, ожидая подхода
очередного термика, потренироваться в посадке на склон и вершину);
- введено управление
и стабилизация параплана через четко описанные типы рядов. Например,
подъем купола за оба А-ряда или за один ряд, выбор усилия рывка
при подъеме купола, стабилизация купола параплана А-рядами и клевантами,
смещение самого пилота на земле влево-вправо и вперед-назад.
- Кроме этого, введено
управления парапланом «весом» (перераспределением массы пилота в
подвеске);имеется отображение динамических нагрузок от купола к
подвеске,
- а также имеется возможность
закрепления навыков управления парапланом без “взгляда” на крыло
(ощущение «ударов» по консолям в термиках и их провисание в зонах
слива);
- смоделирован изменяющийся
по высоте и силе ветра термический поток, от “кипящего бульона”
на малых высотах до обширных зон турбулентности во время распада
термика в облаках.
|
DemoFly
4.0
- февраль 2008 г

Очередная,
четвертая версия симулятора, обновлена на 80%. Изменения коснулись
всех аспектов программы. Существенно расширены и добавлены новые функции
полетной динамики параплана, аэрологии и индикаторов. Вкратце изменено
и дополнено:
- Оптимизирован режим
работы с куполом на земле. Теперь можно не только постоять, но и хорошо
разбежаться перед стартом.
- Крыло стало более реалистичным
в условиях турбулентности. Подсложения, фронталка, задний свал и переходы
между ними и нормальным полетом выглядят естественнее.
- Добавлена индикация
перегрузок, (Эффект потемнения в глазах).
|
- Убраны глюки непонятного
полета с дикими наборами высоты.
- Огромная территория
около 600 квадратных километров. Равнинные
участки и горно-холмистая местность. Фотореалистичные панорамы благодоря
фотоGoogle. Прообразом послужила часть острова Гонолулу.
- Абсолютно новая
модель аэрологии приземного ветра. Динамически расчитывается
зоны динамика и обратки от силы, направления ветра, рельефа местности.
Теоретически можно загрузить любой рельеф и получить более-менее
реальную картину. Использованный алгоритм аналогичен методикам расчета
аэродинамики сопративления автомобилей и летательных аппаратов.
Метеоветер трансформируется как по вертикали, так и по горизонали.
(Эффект усиления на вершинах и перегибах и ослабления там где надо)
- Существенно модернезирована
динамическая модель термиков средней и верхней зоны. Добавлена
градиентная воронка горизонтального ветра. Четко проявляется
эффект затихания перед и усиления после прохода термика горизонтального
ветра. Основание термика и процессы в нем выглядят вполне жизненно.
Теперь эти термики всегда заканчиваются облаком и приймущественно
с подветренной стороны.
- Впервые добавлена
термо-динамическая модель темических потоков нижнего уровня (Пузыри).
Прогрев поверхности теперь зависит азимута и угла места солнца.
Пузыри теплого воздуха уходят с тригеров там где и должны уходить.
Особенность: модель начинает работать минут через 10 после старта
симулятора - столько времени необходимо для установки термодинамического
баланса и прогрева поверхности. Эти термики не доходят до базы облаков:
либо ослабевают, либо поглащаются более мощными термиками среднего
уровня. Как и термики среднего уровня, потоки нижнего уровня имеют
градиентные воронки горизонтального ветра.
- Удобный пользовательский
интерфейс позволяет изменять практически все параметры аэрологии
симулятора не выходя из него: азимут и угол места солнца(термоактивность),
азимут и сила ветра, диаметр термичских потоков, высота базы облаков.
Можно также изменять параметры крыла (старое-новое) и пр.
- По многочисленным
просьбам добавлен GPS навигатор, автоматически
пишуший трек полета в формате OZI_EXPLОRER!!!
и карта для него. Зачем изобретать велосипед - OZI - хороший анализатор
полета.
- Программа по-прежнему
freedownload, хотя теперь необходимо будет ее зарагестрировать.
Нерегестрированная версия отрубается через 8-10 мин после старта.
Это отработка последующих возможно коммерческих проектов.
- И последний совет.
Вы сами можете вкл\откл режимы "термиков нижнего уровня"
и "аэрологию приземного ветра". Для сохранения динамичности
симулятора на слабых компьютерах комбинируйте режимы.
|
|
Как всегда буду рад
критическим замечаниям и предложениям,
Игорь Черкашин, Киев
7.02.08
|