|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Основные задачи автоматизации.
Принципы автоматизации и работы экипажа На современных ВС
Резкое увеличение скорости реактивных самолетов, скачкообразный рост интенсивности воздушного движения, сложность окружающей систему “экипаж – воздушное судно” среды, огромные затраты перевозчиков при авиационных происшествиях и осознание ограниченных возможностей пилота побудили проектировщиков ВС и авиакомпании к внедрению автоматизации ВС. Можно сформулировать семь основных задач автоматизации ВС: - повышение безопасности полетов; - увеличение экономичности полетов, их надежности и качества обслуживания пассажиров (например, регулярности полетов); - уменьшение рабочей нагрузки на членов экипажа и создание предпосылок для уменьшения числа членов экипажа ВС при повышении производительности их труда; - снижение требований к уровню квалификации летного персонала; - повышение точности при выполнении маневров при осуществлении навигации и пилотирования; - обеспечение гибкости и избирательности в представлении экипажу необходимой информации; - уменьшение объема пространства кабины экипажа. Автоматизация кабины экипажа приводит к повышению экономичности полетов ВС. Например, уменьшение потребления топлива на 1%, достигнутое благодаря выполнению в полете более точных маневров, обеспечению гибкости в отображении информации и оптимальному использованию пространства кабины экипажа, означает для авиакомпаний - членов Международной ассоциации эксплуатантов воздушного транспорта (ИАТА) ежегодную экономию около 100 миллионов долларов США. В таблице 1 представлены основные приборы в кабинах отечественных и зарубежных ВС Таблица 1 Основные приборы в кабинах отечественных и зарубежных ВС
Часто, когда хотят подчеркнуть высокую степень автоматизации самолета, говорят “fly by ware”, что дословно можно перевести с английского языка “летит по проводам”. Аналогом этого термина на русском языке может являться “компьютеризированный” самолет. Данный термин в достаточной степени отражает существо введенного новшества, которое заключается не только в том, что бортовой компьютер играет значительно большую роль, чем на обычном самолете. Компьютер принимает через датчики управляющие сигналы пилота, анализирует их на безопасность (не приведут ли они к выходу за предельно допустимые характеристики) и окончательно корректирует величину допустимого управляющего воздействия. Принципиальная схема управления таким ВС приведена на рисунке 2. Рис. 2. Управление ВС с помощью электрических приводов В настоящее время можно сформулировать 9 принципов автоматизации: 1. Эксплуатация системы должна быть простой и понятной для облегчения обнаружения неисправностей и их диагностики. 2. Летная эксплуатация ВС и работа экипажа в кабине должны обеспечить более высокий уровень безопасности, более комфортные условия для пассажиров и экономическую эффективность, причем именно в указанном порядке приоритетности. 3. Поскольку при работе со сложными системами и бортовой ЭВМ бывает очень трудно определить, когда требования к экипажу (пилоту) при выполнении задач летной эксплуатации становятся чрезмерными, пилот должен иметь соответствующую подготовку и мотивацию, чтобы уметь использовать автоматику в качестве дополнительного средства управления полетов. 4. Поскольку у пилотов различные требования и пожелания к степени автоматизации ВС, следует по возможности учитывать разные стили работы экипажа (т.е. обеспечить выбор степени использования автоматизации полета и систем). Следует принять специальные меры к тому, чтобы вся система была невосприимчива к разным вариантам (стилям) работы экипажей ВС. Автоматизацию следует рассматривать как дополнительное средство управления в полете, доступное для пилота, который может решить, когда делегировать те или иные задачи бортового компьютера и какой уровень помощи является желательным в соответствии с конкретной ситуацией в полете. 5. Для работы с автоматизированными системами должна осуществляться профессиональная подготовка не только для обеспечения их правильной эксплуатации, а также настройки и ввода данных, но и для усвоения знаний о правильной работе оборудования (для обнаружения отклонений от нормы) и о порядке действий при тех или иных неисправностях, для своевременной их диагностики и устранения. 6. Если применение автоматизации сокращает требования к объему выполняемых задач, доводя их до недопустимо низкого уровня, то в целях сохранения вовлеченности пилота в процесс управления ВС и предотвращения отвлечения его внимания от этого процесса на него следует возложить обязанности по выполнению целенаправленной работы. Многие рекомендуют ставить при этом дополнительные задачи, однако очень важно, чтобы любые дополнительные функции являлись целенаправленными (а не предусматривали “работу ради работы”) и были подчинены выполнению основной задачи полета. 7. Следует разрабатывать методы и средства обучения (включая тренажеры с частичным и полным выполнением задач: СВТ, FTD, и т.п.), чтобы обеспечивать ознакомление членов летных экипажей со всеми видами тревожной сигнализации и возможными ее состояниями и обучить их соответствующим действиям. 8. Эксплуатация нового ВС должна упрощать задачи экипажа, увеличивая ситуационную осведомленность (полное понимание ситуации в полете и понимание текущего состояния функциональных задач самолета). 9. При проектировании ВС необходимо учитывать, что кабина должна соответствовать широкому диапазону уровней летной квалификации и опыту, приобретенному на предыдущих ВС.[3]
Рис. 3. Основной вид кабины самолета Ил-114-100
Летная работа сложна и предъявляет большие требования к членам экипажа, в частности при обработке информации на речемыслительном и наглядно-образном уровнях. Как известно, у человека существует пять основных органов чувств. Очевидно, что доминирующим каналом восприятия является визуальный канал, который принимает 80...85 % от всего объема поступающей информации. Это определяет необходимость развития технических средств, выдающих визуальную информацию, и его направления. Цель этого развития — облегчить ситуационный мониторинг в кабине экипажа во время выполнения полета. Образ полета у пилота формируется в результате обработки информации о пространственном положении самолета относительно его трех осей, навигационных данных, параметрах функциональных систем и коммуникации в целом (с ОВД, в экипаже, с другими ВС, с бортпроводниками). Процесс формирования образа пространственного положения — наиболее сложный элемент деятельности пилота. К его познавательным компонентам следует отнести умственные действия, связанные с преобразованием пилотажной и навигационной информации в представление о положении самолета относительно трех осей координат, земной поверхности, контрольных пунктов маршрута полета и т.п. К исполнительным действиям относятся операции, связанные с получением информации от конкретных приборов и с выполнением управляющих движений, адекватных сложившейся полетной ситуации.
Рис. 4. Командно-пилотажный прибор (КПИ) самолета Ил-114-100
Экспериментальные исследования показали, что эффективным средством формирования познавательных компонентов действий пилота по ведению ориентировки на местности является применение простых технических средств обучения (планшеты, рисунки, фотографии приборной доски с показаниями приборов), а также обучение решению мыслительных задач по определению положения самолета относительно трех осей координат, земной поверхности в зависимости от показаний пилотажно-навигационных приборов. Возможности цифровых технологий существенно упростили достижение этих целей В настоящее время кабины воздушных судовимеют, как правило, два основных многофункциональных дисплея, расположенных непосредственно на панелях перед каждым пилотом (КПИ, PFD, ADI и КИНО, ND, HSID), панель блока управления полетом, смонтированную на козырьке центральной панели (ПА, FCU, MCU) и два пульта (ВСС, MCDU, CDU) для управления вычислительной системой самолетовождения. Предназначение первого многофункционального дисплея, называемого командно-пилотажным прибором (КПИ, PFD, ADI) (рис. 4 ) — предоставление всей информации относительно пилотажных параметров самолета: пространственного положения самолета, скорости, высоты, вертикальной скорости и их прогнозируемых значений через несколько секунд полета, числа М, углов скольжения, курса, а также данных о различных режимах полета и используемого оборудования. Кроме того, на КПИ (PFD, ADI) может осуществляться индикация: - заданных значений перечисленных параметров и их ограничений в зависимости от условий полета, конфигурации воздушного судна и режима полета; - положения ВС на курсе-глиссаде на этапе захода на посадку и относительно линии заданного пути на маршруте или схемах вылета/прибытия; - командных стрелок для пилотирования по сигналам от бортового компьютера. Основной задачей второго дисплея, называемого комплексным индикатором навигационной обстановки (КИНО, ND, HIS), является предоставление пилотам всей навигационной информации, которая может потребоваться в полете. Комплексный индикатор навигационной обстановки «КИНО» (рис. 5) имеет возможность выдавать информацию в нескольких режимах, отличающихся друг от друга числом навигационных параметров, отображаемых на дисплее. Эта опция позволяет избежать перегруженности экрана и выдавать пилоту ту информацию, которая необходима в данный момент. На экране можно увидеть местоположение ВС относительно маршрута полета и вектор прогнозируемого положения ВС через несколько секунд; на нем отображаются названия опорных точек маршрута с расчетным временем пролета этих точек. Кроме того, индицируются показания дальномера, текущий и заданный курсы, значения пеленгов различных радиосредств, а также моментальные значения вектора скорости ветра, его направления, вычисляемые навигационным комплексом.
Рис. 5. Комплексный индикатор навигационной обстановки (КИНО) самолета Ил-114-100
Предусмотрена возможность изменения ориентации карты, как по меридиану, так и по продольной оси самолета по усмотрению пилота. В дополнение к информации, касающейся выполнения полета, выдаваемой системой самолетовождения, на КИНО может быть представлено изображение метеорологической обстановки, построенное по данным бортового радиолокатора, в разноцветном виде для обозначения зон метеоявлений с различной степенью интенсивности (опасности). Помимо этой информации на КИНО выводится также информация от систем: - TCAS (traffic alert and collision avoidance system), отображающей воздушную обстановку относительно других ВС, находящихся в непосредственной близости; - близости земли GPWS (ground proximity warning system), осуществляющей индикацию опасных зон, угрожающих столкновением с землей (препятствиями). Очевидно, что подобный способ отображения данных очень удобен и практичен. Если ранее пилоту для получения картины происходящего приходилось снимать показания с нескольких индикаторов, расположенных на разных приборных досках, осмысливать, сопоставлять и преобразовывать их показания, то сегодня для этого достаточно одного взгляда на дисплей. Вся эта информация выдается в режиме реального времени в понятном виде, что позволяет пилотам получить полную картину происходящего на любом этапе полета и за минимальное время. Следует отметить, что к обязанностям пилотов современных ВС добавилась необходимость мониторинга всех функциональных систем: от показаний силовых установок до электрических цепей или систем кондиционирования салонов. Этот поток объемной информации раньше был в компетенции отдельного члена экипажа — бортинженера. Сегодня функциональные системы достаточно автоматизированы, они управляются, как правило, бортовыми компьютерами и в течение всего полета не требуют вмешательства. Более того, в случае особой ситуации система автоматически локализует отказ в кратчайшие сроки с выдачей пилоту информации о возникшей проблеме и выполненных операциях. В целях отображения параметров некоторых из систем в кабине экипажа устанавливаются многофункциональные индикаторы (МФИ, ЕСАМ, EICAS) (рис. 6).Эти универсальные дисплеи выполняют функции нескольких десятков приборов, использовавшихся для отображения такой информации ранее. [3] Рассмотрим их работу на примере многофункционального индикатора (МФИ), установленного на самолете Ил-114-100. В штатном режиме на дисплее отображается основной двигательный кадр. Верхняя часть отведена для индикации сообщений, на центральной части кадра отображаются параметры работы двигателя: режим работы двигателей, мощность, крутящий момент, частота вращения воздушного винта, данные о запасе и состоянии топлива, масла и т.д.
Рис. 6. Многофункциональный индикатор (МФИ) самолета Ил-114-100 На вспомогательном двигательном кадре отображаются данные о: мощности, частоте вращения роторов компрессоров, положении РУД, мгновенный расход топлива и т.д. Также отображаются данные о зафиксированных отказах. Вывод: Благодаря такому детальному объему информации, осуществляются постоянный автоматический мониторинг и надежный контроль за системами ВС, требующие минимального вмешательства. Все это позволяет исключить из состава экипажа бортинженера и возложить соответствующие функции на пилотов, не превышая допустимые значения интенсивности их деятельности. Автоматизация систем самолета - это естественный этап в развитии авиации, связанный с коренными изменениями в современной авиации. Переход к эксплуатации высокоавтоматизированных самолетов стал революционным событием в жизни авиакомпаний и авиации в целом. Революционность заключается в том, что на указанных самолетах достигнут принципиально новый, очень высокий по сравнению с предыдущим поколением, уровень автоматизации полета. В связи с этим произошло существенное сокращение количества членов экипажа до двух человек, изменились условия их работы. Длительные беспосадочные перелеты, увеличенная пассажиро- и грузовместимость, ранее не достижимая точность воздушной навигации значительно расширили области применения гражданской авиации. Автоматизация оказала заметное влияние на безопасность полетов и на надежность деятельности экипажа, изменила саму сущность профессии пилота. Хотя навыки ручного пилотирования для таких самолетов продолжают быть очень важными составными элементами в структуре подготовки современного пилота, но только их теперь недостаточно. Для успешной работы на автоматизированных самолетах пилоты должны иметь профессиональные знания автоматизированных систем самолета: их функций, индикацию, особенности их эксплуатации и рациональные приемы управления этими системами. Высокие профессиональные качества и навыки экипажа являются главными условиями, которые позволяют гарантировать безопасное завершение каждого полета.
1.3. Особенности формирования навыков пилота
Гражданская авиация - это отрасль, работа в которой основана на очень большом количестве правил, инструкций и других нормативных документах, которые оказывают помощь в сложных и неопределенных ситуациях. Однако невозможно разработать инструкции на все случаи жизни и поэтому интеллект пилота-это главное средство, которое позволяет принимать правильные решения и реализовать их в полете в сложных и неопределенных условиях. В процессе летной работы формируются сложные навыки и умения, которые обеспечивают соответствующее взаимодействие пилота с воздушным судном при воздействии различных, в том числе и неблагоприятных, факторов внешней среды.[3] Проблема формирования, закрепления и поддержания навыков является одной из важнейших проблем летной практики. Она чрезвычайно многогранна и имеет различные аспекты: летно-методический, медицинский, психофизиологический, инженерно-психологический и др. Разработка этой проблемы имеет существенное значение для решения многих задач, связанных с практикой первоначального летного обучения, переучивания и подготовкой летных кадров. Навыки имеют значение для пилота как одна из главных сторон его готовности к трудовой деятельности. Они служат основой для приобретения новых умений. Деятельность пилота может быть успешной, если она базируется на разнообразных, прочно сформированных и хорошо закрепленных навыках. Чем больше запас навыков, тем разностороннее и эффективнее осуществляется летная деятельность. Непрерывное развитие воздушных судов и способов их применения обусловливают систематическое совершенствование задач и программ, которые базируются на психофизиологических закономерностях формирования и сохранения профессиональных навыков. Переподготовка членов летных экипажей, освоение новых видов и способов применения самолетов предусматривают совершенствование или создание новых навыков и умений. Это представляет особую значимость в связи с повышением требований к точностным характеристикам деятельности летного экипажа и последствиями ошибок или невыполнения полетных заданий. Из-за недостаточности навыков в процессе переподготовки пилоты допускают большее количество ошибочных действий, чем на освоенных самолетах. В литературе широко используется термин «навык», но употребляется это понятие с самыми различными оттенками. Наиболее приемлемое определение летного навыка, на мой взгляд, дают П. В. Картамышев и А. К. Тарасов. Они определяют летный навык как хорошо заученное действие, доведенное до автоматизма и представляющее собой составную часть сознательной деятельности пилота. Несмотря на различия определений навыка, можно отметить ряд общих положений: - в формировании навыка непосредственно участвует сознание; - не следует отождествлять навык и деятельность; - навык представляет собой функциональное образование в отличие от таких структурных элементов деятельности, как действие, операция; -летная деятельность осуществляется благодаря многим навыкам разной структуры и значимости; - навыки формируются в процессе тренировок, выполнения соответствующих упражнений и продолжают совершенствоваться после них; - как бы ни был автоматизирован летный навык, он полностью не освобождается от контроля сознания. Если исходить из того, что летная деятельность является операторской и относится к сенсомоторному типу, то в наиболее общем виде она может быть представлена рядом компонентов, тесно взаимодействующих друг с другом. К ним можно отнести: сенсорный, интеллектуальный (умственный), двигательный и вегетативный. Качественное и количественное взаимодействие этих компонентов составляет существо процесса формирования, закрепления и автоматизации навыка. Всякому навыку, особенно двигательному, соответствует определенная организация вегетативных, психомоторных и других функций, которые обеспечивают необходимую двигательную активность в процессе деятельности. Изменение психофизиологических функций во время работы в различных условиях во многом зависит от стадии формирования и закрепления профессиональных навыков. Чем слабее сформированы навыки, тем раньше и в большей степени они нарушаются, особенно в неблагоприятных условиях деятельности. Вследствие этого ухудшается функциональное состояние, снижается качество работы, быстрее развивается утомление. Указанное обстоятельство может оказывать существенное влияние на безопасность полетов, что в свою очередь требует комплексной оценки летных навыков, изучения их физиологических механизмов. Формирование летных навыков и умений – это длительный, напряженный, ответственный этап летного обучения, его конечная цель, которая достигается организацией системы упражнений, выполняемых под руководством инструктора. Основа формирования летных навыков – вырабатываемый у обучаемого динамический стереотип, который представляет собой относительно устойчивую систему нервных связей, сложившихся под влиянием определенных раздражителей, действующих многократно в определенном порядке и в определенных условиях. Упражнение – это целенаправленное, многократное повторение определенных действий с целью выработки и совершенствования навыков и умений. Правильно построенное упражнение позволяет сформировать навыки и умения быстрее и качественнее. По мере образования навыка с целью его быстрейшей автоматизации упражнение следует усложнить путем объединения нескольких простых действий в одно сложное или вводить усложнение, определяющее условия полета (ветер, болтанка, имитация особых ситуаций). Процесс формирования можно выразить в виде так называемой кривой упражнений, на которой по оси абсцисс отложено число полетов, а по оси ординат – число успешных выполнений при каждом данном упражнении. Кривая упражнений показывает изменение продуктивности навыка, вскрывает сущность этапов его формирования, вызванных процессом автоматизации действий обучаемого. Четкой границы между этапами образования навыка не существует, отмечается постепенный их переход. Процесс формирования летных навыков не зависит от тренировки. К внешним признакам, указывающим на успешный ход процесса формирования летных навыков, позволяющем оценить их продуктивность, относится ряд таких проявлений, как объединение частных действий в одно целостное; устранение отдельных движений и излишнего напряжения; ослабление роли зрительного контроля за техникой выполнения действий; возможность выполнения действий различными способами или приемами. Изложенные суждения позволяют сформулировать основные положения, определяющие закономерности формирования летных навыков и умений: основа для формирования летных навыков и умений – полнота, глубина и прочность специальных знаний, полученных в процессе теоретической подготовки; летные навыки и умения не являются врожденными, они приобретаются и вырабатываются в процессе летной и тренажерной подготовки. летные навыки и умения развиваются и совершенствуются в процессе производственной деятельности и самостоятельной работе. Характерной особенностью является то, что при отсутствии благоприятных условий летные навыки теряют свою продуктивность вплоть до деавтоматизации. Деавтоматизация навыка - это такое явление, когда под влиянием ряда причин навык возвращается на ранее приобретенные этапы своего развития. Факторами вызывающими деавтоматизацию могут быть; перерыв в выполнении соответствующих действий, эмоциональное возбуждение, утомление, заболевание. Это еще раз показывает, что существует необходимость в постоянной подготовке членов летного экипажа, особенно к действиям в особых случаях, так как навыки, выработанные при выполнении упражнений, по действиям в особых случаях не могут закрепляться в производственной деятельности. Определение степени подготовленности обучаемого летного экипажа к производственной деятельности – это этап, которым завершается обучение учащихся в летных учебных заведениях. Учебный процесс нельзя считать завершенным до тех пор, пока обучаемые и обучающие не убедились в усвоении знаний навыков и умений, а так же в их соответствии требованиям предстоящей производственной деятельности. Итоговая проверка имеет целью не только выявить уровень знаний, навыков и умений, обучаемых, но и также собрать материал для анализа содержания, методики и организации учебного процесса по учебному заведению в целом, что позволяет сделать выводы по дальнейшему совершенствованию подготовки выпускаемых специалистов. Для успешной выработки летных навыков необходимо иметь специальные знания. В основе использования технических средств обучения в качестве источника знаний лежат вполне определенные психические процессы. Обучающий вводит такие раздражители, которые сильно воздействуют на органы обучающегося, основательно перестраивая все его психические функции. Участвующие в процессе восприятия зрительные и слуховые анализаторы способствуют получению более полных и точных представлений об изучаемых вопросах. Зрительные анализаторы обладают гораздо более высокой пропускной способностью, чем слуховые. Но основную информацию обучаемый получает с помощью сигналов, воспринимаемых слуховыми анализаторами. Отсюда следует, что зрительный анализатор обладает значительными потенциальными резервами для увеличения ввода с его помощью обучающей информации. Для успешного обучения важно, чтобы в процессе восприятия участвовало как можно больше видов восприятия, на первом месте по значимости и эффективности в условиях применения технических средств обучения находятся комбинированные зрительно слуховые восприятия, затем следуют зрительные и наконец, слуховые. Таким образом, одновременное воздействие сложного комплекса раздражителей на разные анализаторы (или как бы синтетическое воздействие) обладает особой силой, особой эмоциональностью (рис. 7). Поэтому организм обучаемого, воспринимающего информацию с помощью технических средств обучения, находится под воздействием мощного потока качественно не обычной информации, создающей эмоциональную основу, на базе которой от чувственного образа легче переходить к логическому мышлению, к абстрагированию. [4]
Рис. 7. Доля информации, сохраняемой в памяти человека при ее восприятии по различным каналам в процессе обучения
Научно-технический прогресс и информационная революция влияют на профессиональную подготовку двояким образом. С одной стороны, усложняется традиционная профессиональная подготовка вследствие неуклонного усложнения осваиваемых комплексов при практически неизменных в среднем интеллектуальных и психофизиологических возможностях пилота. С другой стороны, создаются новые уровни автоматизации и информатизации, позволяющие разрешить этот кризис. Процесс подготовки членов экипажей ВС, с точки зрения формирования знаний, навыков, умений, включает следующие разделы (рис. 8):
Рис. 8. Составляющие процесса подготовки членов экипажей ВС к полетам
Система профессиональной подготовки представляет собой множество взаимосвязанных структурных и функциональных компонентов, образующих устойчивое единство и целостность, подчиненных задачам обучения. Все системы подготовки объединяет общая цель: передача знаний, опыта, воспитание определенных свойств личности специалистов, их поведения и отношений. Вывод: В летной деятельности навыки и умения имеют важнейшее значение, развитие авиационной техники приводит к необходимости формирования новых навыков и умений, Учитывая психофизиологические свойства пилота и все возрастающую информационную загрузку пилота необходимо повышать эффективность профессиональной подготовки пилота. Существуют различные виды обучающих программ позволяющих осуществлять профессиональную подготовку.
2. Анализ нормативной базы подготовки членов летных Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 1293; Нарушение авторского права страницы
В настоящее время в практике теоретической, наземной и тренажерной подготовки находят применение различные технические средства обучения (ТСО). По характеру решаемых задач к ТСО относятся средства предъявления информации и формирования практических навыков и умений.
