МАИ представит на МАКС-2021 стенд кабины сверхзвукового пассажирского самолёта

В рамках выставочной программы XV Международного авиационно-космического салона МАКС-2021 Московский авиационный институт представит одну из своих инновационных разработок — стенд прототипирования человеко-машинного интерфейса. В контексте авиасалона будет представлен стенд кабины сверхзвукового пассажирского самолёта с одним пилотом.

Работы над проектом ведут Центр «Авионика» МАИ и лаборатория № 3 научно-исследовательского отдела 101 института № 1 «Авиационная техника» МАИ. Предлагаемый комплексный подход, в котором используются различные современные технологии, позволит повысить качество взаимодействия «самолёт-лётчик — безопасность», а также снизить расходы на разработку или модернизацию кабины экипажа воздушного судна. Демонстрация на МАКС станет дебютом для маёвской разработки.

Система синтетического видения

Имитатор панорамного индикатора (1200 мм) с системой синтетического видения, установленный на этом стенде, позволяет оператору наиболее точно сформировать понимание об окружающем пространстве.

Это программно-аппаратный комплекс, который отображает на экране оператора искусственно воссозданные изображения окружающей среды. Такой подход необходим в тех случаях, когда плохая видимость затрудняет процесс пилотирования в штатном режиме. Технология наиболее актуальна для низколетающих самолётов и вертолётов.

Система объективного контроля

Вторая технология, которая представлена на стенде — система объективного контроля состояния человека-оператора. В неё входят: электроэнцефалограф с беспроводным интерфейсом, ЭМГ, ЭКГ, система регистрации взгляда, а также, программный модуль оценки удержания требуемых параметров полета. Система предназначена для поддержки проектирования информационного управляющего поля и количественной оценки качества разрабатываемого человеко-машинного интерфейса.

— При разработке современных человеко-машинных комплексов в задачах оценки их качества необходимо перейти от субъективных оценок (анкетирования) и наблюдениях к объективным критериям. Проблема в том, что при разработке человеко-машинной системы её оценка осуществляется людьми, и таким образом несёт в себе существенную часть субъективизма. Как следствие, зачастую возникает несколько альтернативных мнений, не согласующихся между собой, а процесс их согласования затягивает сроки разработки всего изделия. Помимо этого, при проведении экспериментов и испытаний может сработать человеческий фактор, который исказит результаты исследования, — отмечает участник проекта, аспирант, инженер лаборатории № 3 МАИ Глеб Боярский.

Соответственно, получается двухсторонний контроль за качеством человеко-машинного интерфейса. С одной стороны — это программный модуль, который оценивает отклонение от заданных параметров полёта, считающихся оптимальными, а с другой стороны — это отслеживание уровня напряжения человека, того, какой ценой ему удаётся (или не удаётся) выдержать требуемые параметры.

Задача численной оценки выполняется по следующему алгоритму: в составе стенда создаётся вариант исполнения кабины и индикации; контрольная группа пилотов выполняет предписанное лётное задание со случайно вводимыми отказами; производится анализ полученных данных: качество выполнения полётного задания по критерию выдерживания оптимальных траекторных и динамических характеристик полёта, оценка ошибок управления, уровень стресса оператора (тета-ритмы ЭЭГ, ЧСС, ЭМГ), уровень его ситуационной осведомлённости (согласованность осмотра индикаторов, время поиска и фиксации взгляда на индикационных паттернах) и безопасность действий (безопасное управление бортовыми системами и выполнение аварийных карт).

Система может применяться в задачах проектирования пунктов управления летательных аппаратов или другой техники, в тренажёрных системах при аккредитации операторов и, в перспективе, в качестве бортовой системы активной безопасности.

Система виртуального процедурного стенда

Третья технология, которую демонстрирует стенд, — система виртуального процедурного стенда. Она даёт возможность применения виртуальной реальности для обучения персонала по выполнению стандартных процедур, в данном случае — капитана воздушного судна. Он надевает шлем VR, после чего выполняет предлагаемую процедуру.

Стенд существует в двух формах единовременно — в виртуальной реальности и в физическом мире. Внешний облик и функционал в обеих формах близок друг к другу. В виртуальной среде оператор может управлять летательным аппаратом благодаря тому, что органы управления в VR и физической версии синхронизированы между собой.

От пилота до капитана и машиниста

Особенность маёвского стенда ещё и в том, что он универсален и может быть использован не только для воспроизведения эксплуатации сверхзвукового самолёта.

— Вся программно-аппаратная часть легко перенастраивается. Вдобавок к этому заменяем элементы интерьера и устройства ввода-вывода информации — и получаем устройство отработки вертолёта, беспилотника, водного, железнодорожного или автомобильного транспорта. У нас есть технология быстрого изготовления нового макета — это займёт не более 100 дней при наличии исходных данных, — говорит Боярский.

За счёт отсутствия необходимости в установке настоящих бортовых компонентов они имитируются программно. Выставляется новый интерьер, пульты, заводится новая математика динамики, карта, визуальное и акустическое окружение, — и перед вами не кабина сверхзвукового пассажирского самолёта, а, к примеру, кабина скоростного поезда.

Иными словами, набор технологий, используемых в маёвской разработке, позволяет быстро и качественно реализовать любой человеко-машинный интерфейс под заданные задачи с необходимым уровнем проработки и качества. Параллельно он даёт возможность применить технологии объективного контроля, чтобы выявить наиболее качественный результат проектирования из группы альтернативных вариантов.

Подробнее ознакомиться с работой стенда прототипирования человеко-машинного интерфейса посетители могут на основной экспозиции Московского авиационного института на авиасалоне МАКС-2021 в павильоне F3.