FrequentFlyers.ru
Все знают, что в самолете есть автопилот, который может управлять полетом и даже совершать в ряде случаев посадку в автоматическом режиме. Однако взлетают пилоты всегда «вручную». Вернее, взлетали: скоро это будет в прошлом, поскольку самолет-лаборатория Airbus на базе A350-1000 совершил сегодня первый полностью автоматический взлет. Точнее, серию взлетов: за 4,5 часа он взлетел восемь раз. Подробнее о том, как работает технология и почему ее не изобрели раньше:
Разумеется, на борту присутствовали пилоты и инженеры-испытатели, однако их вмешательство в работу систем не понадобилось. «В ходе испытаний поведение самолёта полностью соответствовало нашим ожиданиям. После занятия исполнительного старта и ожидания разрешения на взлёт от диспетчерской службы мы включили автопилот, — рассказал лётчик-испытатель Airbus, командир ВС Янн Бофис. — Мы перевели ручки управления двигателем в положение взлёта и наблюдали за работой систем ВС. Самолёт начал набирать скорость, автоматически придерживаясь осевой линии ВПП. Нос самолета начал автоматически подниматься, пока не достиг заданного угла тангажа при взлёте, и через несколько секунд мы поднялись в воздух».
Взлет происходит при помощи компьютерного зрения, за счет чего самолет сохраняет прямолинейное движение вдоль оси ВПП; собственно, раньше систем автоматического взлета не существовало потому, что за этим мог следить только пилот: управлять аэродинамическими поверхностями, чтобы взлететь после достижения нужной скорости, авионика умеет давно, а сигнал курсового радиомаяка, который используется для ведения по глиссаде при посадке, также бесполезен на ВПП (поскольку маяк направлен не на саму полосу, а в противоположную сторону).
Интересно, что система компьютерного «зрения» может также заменить ILS наиболее точных категорий во время посадки: тогда от высоты принятия решения самолетом будет управлять не пилот, а автоматика. Более того, она позволит автоматически выполнять руление: это вообще довольно простая для 2020 года задача — беспилотные автомобили прекрасно ездят по улицам с перекрестками, светофорами и множеством других машин, а тут рули себе по свободной рулежке, соблюдая нехитрые правила, да заруливай на стоянку.
Так что в принципе скоро гражданские самолеты смогут стать беспилотными, хотя Airbus не рассматривает автономность как самоцель: вряд ли пассажиры будут готовы сесть на борт воздушного судна, в котором никто не вмешается в работу автоматики, если что-то пойдет не так: решение о посадке на воду или в кукурузу лучше все же доверять человеку. В итоге автономные технологии повысят безопасность полетов, позволяя экипажу тратить меньше времени на технические задачи, уделять больше внимания стратегическим решениям и выполнению полётного задания, а также меньше уставать.
Илья Шатилин
Зачем пристёгиваться ремнями в самолёте и почему выключают телефоны?
Одно из первых объявлений, которое вы слышите в самолёте, — это требование отключить телефоны или перевести их в режим «В полёте». Делается это не просто так. Есть вероятность того, что помехи, создаваемые включенным телефоном, могут повлиять на работу приборов самолёта. Она очень мала, но всё-таки есть. Например, некоторые специалисты считают, что в 2000 году швейцарский самолёт упал из-за радиопомех, созданных телефонами и выведших из строя автопилот. Также имеет место и забота о вашем гаджете. Во время полёта вы всё равно никому не сможете позвонить, так зачем тратить заряд аккумулятора на попытки поймать связь?
Требования главного пилота самолёта пристегнуть ремни во время взлёта и посадки тоже нужно соблюдать неукоснительно. Всё исключительно ради вашей безопасности. При наборе высоты и снижении самолёт довольно ощутимо потряхивает, а значит, если вы не пристегнётесь, то имеете все шансы получить травму. Пристёгиваться нужно и во время полёта, если загорелось соответствующее табло. Чаще всего его включают во время входа в зону турбулентности, когда самолёт начинает раскачивать. Впрочем, бояться турбулентности не нужно. Пилоты прекрасно знают, как с ней справиться.
Автопилот
Программа автопилота написана в среде Borland C++ Builder 6. Поле «Приборы» (Рис.11) показывает исходные данные с датчиков, которые обновляются 20 раз в секунду. Здесь мы видим Pitch (Тангаж, градусы), который вычисляется по акселерометру в радиоуправляемом самолете, Roll (Крен, градусы), который вычисляется по продольно установленному гироскопу, измеряющему скорость разворота самолета. Нужно тут заметить, что тангаж в симуляторе я тут беру настоящий, а не с акселерометра, хотя в настоящем самолетике тангаж я вычисляю по акселерометру, а это означает, что резкое ускорение при разгоне самолет будет “чувствовать” как добавку к положительному тангажу. Это хорошо видно в видеофрагментах испытаний: при разгоне самолет сразу же приподнимает хвост. Это отличие от реальности. А вот крен действительно вычисляется по угловой скорости разворота самолета. Вычисленное значение крена и демонстрируется в виде условного авиагоризонта в правом нижнем углу программы. (Рис.2) Значение тангажа показывает слайдер в центре авиагоризонта. Следующее окошечко – это воздушная скорость, значение которой обычно получают с трубки Пито, следующее окно – это курс, которые мы получаем от магнитного компаса, следующее поле – это высота. Ниже панель GPS.
Рис. 2
Checkbox GPS включает полет по маршруту, записанному в таблице. При этом поля Requested Heading, Requested Altitude и Requested Speed заполняются автоматически из структуры typedef struct WPNT { int pid; int speed; int altitude; int heading; int latitude; int longitude; }WPNT;
В демонстрации структура содержит пример маршрута около аэропорта Los Angeles. (Рис.3) Для изменения маршрута необходимо изменить структуру и перекомпилировать проект. Если GPS выключен, то эти поля можно заполнить вручную. Активация значения в поле происходит при двойном клике мышки. Checkbox Return позволяет вернуться к точке, запомненной при нажатии кнопки Store Point.
Рис.3
WayPoint — номер точки маршрута; Distance — дистанция до следующей маршрутной точки; Calculated Time — приблизительное время достижения следующей точки (приблизительно потому что не учитывается скорость ветра), и далее — координаты GPS широта-долгота. Справа вверху панель UDP сервера. Ниже нее панель управления портом RS232. Здесь следует менять только номер порта. Остальные параметры жестко определены взаимодействием с виртуальным джойстиком.
Параметры панели Autopilot:
Легенда: RW — change allowed, RO — only for look, RWP- change allowed partially Kst_roll (RW) — статический коэффициент усиления петли ОС (обратной связи) по крену Kast_roll (RW) -астатический коэффициент усиления петли ОС по крену Kfar_roll (RW) — коэффициент триммирования по крену Kst_hdg (RW) — статический коэффициент усиления по удержанию курса Kаst_hdg (RW) — астатический коэффициент усиления по удержанию курса Time (RO) — время в полете, секунды. Requested Heading(RWP) — запрошенный курс, градусы (Вручную или из таблицы если GPS вкл) Head_Err (RO) — Ошибка по курсу, градусы RollTrim (RO) — поправка триммирования по крену HVariation (RO) — скорость изменения курса гардус/сек. Keep_Roll (RO) — удерживаемый крен, градусы Ailerons (RO) — положение элеронов самолета Requested Altitude (RWP) — запрошенная высота, футы (Вручную или из таблицы если GPS вкл) Alt_Err (RO) — Ошибка по высоте, футы PitchTrim (RO) — поправка триммирования по тангажу AVariation (RO) — скорость изменения высоты футов/сек. Keep_Pitch (RO) — удерживаемый тангаж (градусы) Elevator (RO) — положение руля высоты самолета Kstpitch (RW) — статический коэффициент усиления петли ОС по тангажу Kast pitch (RW) -астатический коэффициент усиления петли ОС по тангажу Kfar_ pitch (RW) — коэффициент триммирования по тангажу Kst_alt (RW) — статический коэффициент усиления по удержанию высоты Kаst_alt (RW) — астатический коэффициент усиления по удержанию высоты Rudder (RO) — положение руля направления самолета Requested Speed (RWP) — запрошенная скорость, миль/час(knots) (Вручную или из таблицы (GPS вкл)) Speed_Err (RO) — ошибка по скорости(knots) SVariation (RO) — скорость изменения скорости(knots) Keep_Throttle (RO) — удерживаемая скорость(knots) Throttle(RO) — положение РУД Kst_speed (RW) — статический коэффициент усиления по удержанию скорости Kast_speed (RW)- астатический коэффициент усиления по удержанию скорости Calibrate — ChechBox включения калибровки джойстика AP0 — CheckBox режим 0 автопилота — удержание крена = 0 и тангажа = 0 AP1- CheckBox режим 1 — удержание текущей высоты и текущего курса AP2- CheckBox режим 2 — удержание курса и высоты по таблице (GPS вкл.) или по установленным значениям (GPS откл.) AT — CheckBox — автомата тяги
Около «авиагоризонта» есть слайдеры, с их помощью можно вручную управлять самолетом в случае отключения автопилота или автомата тяги. Справа с краю есть еще три слайдера, это составляющие управления рулем высоты: (выведены для отладки)
верхний — статическая составляющая TrackAltErr средний — астатическая составляющая TrackVarErr средний — составляющая триммирования TrackTrim
В поле внизу выводится текущий лог:
DST — дистанция до следующей точки в футах (C-B на рис. 13) HDG — курс непосредственно на следующую маршрутную точку (С-B на рис.13) THDG — курс, с которым следует подлететь к следующей точке (А-B на рис.13) OFF — смещение от требуемой траектории в футах (расстояние от точки С до линии AB Рис.13) SP — требуемая воздушная скорость полета ALT — требуемая высота полета WP — следующая путевая точка
Что будет, если молния ударит в самолёт или в него влетит птица?
Последняя трагедия, случившаяся из-за попадания молнии в самолёт, произошла в 1963 году. С тех пор прошло уже больше 50 лет, и, разумеется, самолёты и их системы успели сто раз модифицировать. Так, в настоящее время благодаря бортовым радиолокаторам и множеству данных пилоты просто-напросто избегают попадания в грозовой фронт. Но если это всё-таки случилось, и в самолёт ударила молния, то пассажирам ничего не грозит. Вот что говорит об ударе молнии в самолёт пилот Патрик Смит:
Через салон заряд молнии не проходит. Он проходит по борту и частично через специальные фитили статического разрядника. Они расположены около краёв хвоста и крыльев. В подавляющем большинстве случаев такая система ликвидирует последствия удара молнии.
Поэтому бояться, что вас пронзит разряд молнии, попавшей в самолёт, не нужно. Так же как и того, что он упадёт из-за птицы, попавшей в лобовое стекло или двигатель. Стекло в кабине пилотов отличается повышенной прочностью. Если в него попадёт птица (а такое случается только при наборе высоты, ведь на 9–12 тысячах метров пернатые не летают), то это грозит лишь небольшой трещиной и снятием самолёта с рейса.
Если же птица попадёт в турбину, то двигатель не прекратит работу, а лишь несколько потеряет в мощности. Обычно после такого полёт продолжается, но если повреждения высоки, то самолёт совершит вынужденную посадку в ближайшем аэропорту. К счастью, сегодня такие ситуации происходят редко, поскольку рядом со взлётно-посадочными полосами установлены отпугивающие птиц и животных системы.
PPJOY и VSPE
Для управления самолетом в симуляторах обычно используется джойстик. Для обучения управлению радиоуправляемыми самолетам также применяются соответствующие симуляторы. Для сопряжения стандартных пультов радиоуправления с симуляторами существует программа PPJOY, которая преобразует входной поток данных интерфейса RS232, созданному по определенным правилам, в сигналы управления виртуального джойстика. Программа также содержит и драйвер, который определяется в системе как джойстик. Описание программы PPJOY можно найти в свободном доступе в интернете. Здесь можно найти программу, которая может работать с Win7. К сожалению, драйвер (64b), входящий в программу не имеет цифровой подписи и поэтому приходиться запускать систему в тестовом режиме. Стандартный поток для PPJOY обычно формируется специальным модулем на каком-нибудь контроллере (например, PIC), который подключается к выходу «тренер» пульта ДУ, где применяется протокол PPM. В данном проекте поток в соответствие со стандартом RS232 формирует непосредственно программа автопилота. Разработка начиналась с замыкания петли ОС через внешние физические COM — порты компьютера. При этом есть возможность использовать разные компьютеры для симулятора и автопилота, что актуально для очень слабых компьютеров. Сейчас, в связи с массовым отсутствием на компьютерах COM-портов и достаточно большой мощностью компьютеров, когда даже самые слабые компьютеры способны работать в такой системе, используется программа VSPE (Virtual Serial Port Emulator). Программа позволяет внутри компьютера создавать пары портов, и не использовать внешние порты. Для нормальной работы программы вероятно сначала придется создать с помощью средств Windows соответствующие COM-порты, а потом уже можно их использовать в программах VSPE и PPJOY. Аппаратные преобразователи для пультов радиоуправления появились с разными правилами преобразования, поэтому необходимо в программе PPJOY выбрать режим с частотой потока 19200 б/с. именно такой вариант реализован в программе автопилота.
