Введение к работе
Авиационные системы являются одними из наиболее сложных для разработки и эксплуатации современных систем и предъявляют особо высокие требования к организации процесса взаимодействия пилота с информационным полем воздушного судна (ВС). На фоне постоянного совершенствования их технической части и наземного обеспечения полетов, в них часто проявляются специфические особенности функционирования системы «человек-машина-среда».
Сохраняющийся, несмотря на энергичное внедрение профилактических методов и новых средств обучения летного состава, высокий уровень ошибочных действий экипажей создал объективные предпосылки для объяснения причины многих ошибочных действий летных экипажей недостаточным соответствием технических средств авиации реально ограниченным возможностям пилота.
В гражданской авиации на этапах полета, отличающихся наибольшим числом авиационных происшествий (АГТ) и предпосылок к ним по (так называемой) вине экипажа (заход на посадку, взлет), взаимодействие пилота с системами отображения информации (СОИ) имеет наиболее динамичные характеристики по сравнению с другими самолетными системами: частота переноса взгляда пилота с одного прибора на другой в нормальных условиях захода на посадку обычно составляет 100-120 переносов в минуту. Такой уровень загруженности пилота по зрительному каналу приема информации вызывает вполне обоснованные сомнения в психофизиологических возможностях пилота безошибочно обеспечиваїь этот процесс и указывает на актуальность исследований в этом направлении.
Актуальность диссертации определяется высоким уровнем предпосылок и АП, связанных с ошибочными действиями экипажа и являющихся следствием несовершенной организации взаимодействия членов экипажа с приборной информацией, проходящим в настоящее время переходом гражданской авиации на принципиально новые электронные СОИ, а іакже отсутствием разработок по обучению правильному распределению зрительного внимания в полете.
Целью диссертации является создание теоретических основ формирования приборной информации в системе «экипаж-самолет», базирующихся на объективно точных математических методах исследования, учитывающих динамику объекта управления, состояние атмосферы, ограниченность возможностей зрительной деятельности членов экипажа и разработке положений по обучению летного состава правильному распределению зрительного внимания при эксплуатации ВС в приборном полете.
Основные результаты диссертации состоят в том, что для достижения поставленной цели, решены следующие задачи:
1. Создана математическая модель работы следящей системы с дискретным вводом информации, с высокой точностью описывающей
РОС. НАЦИОНАЛ! и БИБЛИОТЕКА ,
частотные характеристики процесса взаимодействия пилота с СОИ при выполнении основных пилотажных задач - задачи формирования опорной траектории ВС и задачи стабилизации ВС на опорной траектории в пределах эксплуатационных ограничений на отклонения полетных параметров, и устанавливающей аналитические зависимости между заданным качеством выполнения пилотом основных пилотажных задач и минимально необходимыми для достижения этого качества частотными характеристиками зрительной деятельности пилота.
-
На основе установленных информативных для пилота характеристик приборной информации разработаны методика оценки зрительной загрузки пилота по пилотажно-навигационной информации и методика расчета оптимальных для минимизации зрительной загрузки характеристик распределения внимания пилота по пилотажно-навигационным приборам, при которых обеспечивается необходимое для выполнения основных пилотажных задач качество контроля приборной видеоинформации.
-
Разработана система обобщенных числовых показателей СОИ ВС, включающая в себя: показатель относительной зрительной загрузки пилота по пилотажно-навигационной части СОИ; вероятностно-траекторный показатель, оценивающий качество СОИ по совокупности качества входящих в СОИ приборов, отражаемого степенью соответствия теоретически оптимальных и реальных вероятностей наблюдения пилотом приборов и обеспечиваемого СОИ качества пилотирования; структурный показатель, оценивающий качество компоновки СОИ путем сопоставления теоретически оптимальных и реальных вероятностей основных циклов в зрительном маршруте пилота по СОИ.
-
Разработаны объективные методы оценки качества перспективных типов СОИ с совмещенной визуализацией полетных параметров, их отдельных элементов и компоновки.
-
Разработаны основные положения по обучению летного состава правильному распределению зрительного внимания при эксплуатации ВС в пределах заданных эксплуатационных ограничений.
-
На основе разработанных теоретических положений и расчетов информативных для пилота характеристик приборной информации проведено сравнительное исследование электромеханической СОИ и электронной СОИ на этапе директорного захода на посадку. Результаты исследования подтвердили выдвинутые теоретические положения и указали ряд возможных путей совершенствования СОИ ВС.
Основным методом исследования в диссертации является математическое моделирование системы «пилот-самолет», использующее методы теоретической механики, динамики полета, теории обыкновенных дифференциальных уравнений, теории вероятности, спектральной теории случайных процессов, теории сплайн-функций, теории информации, теории элементов теории автоматического управления, инженерной психологии и эргономики.
Научная новизна диссертации определяется тем, что в ней представлен принципиально новый метод исследования эксплуатационных характеристик СОИ ВС, основанный на теоретически установленных и эмпирически подтвержденных закономерностях процесса взаимодействия пилота с СОИ, введенных обобщенных числовых показателях качества СОИ и позволяющий оптимизировать этот процесс как путем совершенствования СОИ ВС, так и обучением летного состава правильной реализации этого процесса.
Достоверность результатов подтверждается:
1. Логической стройностью методологии проведенного исследования,
учитывающей основные аспекты процесса взаимодействия пилота с СОИ.
-
Построением математически строгой модели работы следящей системы с дискретным вводом информации.
-
Высокой степенью соответствия полученных теоретическими методами значений основных характеристик структуры деятельности пилота и числовых характеристик реальной структуры зрительной деятельности пилота, полученных статистическим анализом зрительных маршрутов, снятых на биотехнических комплексах регистрации взгляда пилота.
4. Доказанной возможностью введенной системы обобщенных
показателей качества СОИ отражать основные особенности процесса
взаимодействия пилота с конкретным типом СОИ, выявлять его недостатки и
определять направления совершенствования СОИ.
Теоретическая значимость результатов исследований заключается в установлении объективных закономерностей взаимодействия пилота с приборной информацией, определяющих направления совершенствования кабины ВС и уровня подготовки экипажа, что, как следствие, должно привести к уменьшению количества ошибочных действий экипажа и уменьшению количества АП.
Практическая значимость работы подтверждается современными тенденциями совершенствования СОИ в направлении отказа от параметрического представления приборной информации и тем, что предложенные методы позволяют сократить сроки разработки СОИ, объем их макетных и натурных испытаний, определить перспективные направления совершенствования эксплуатируемых шиив СОИ и сократить сроки обучения пилота безопасной эксплуатации самолета.
Апробация диссертации осуществлялась:
l.Ha научно-практической конференции Ульяновского высшего авиационного училища гражданской авиации (УВЛУ) на секции « Методы и средства подготовки летных экипажей», 2004.
2. На Международной научно-технической конференции МГТУГА, 2003.
З.В процессе проведения обязательной подготовки экипажей в авиационных учебных центрах.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 12 научных трудах, список которых приведен в конце автореферата. Материалы диссертации были также использованы на научно-практической конференции в УВАУ в секции «Подготовка экипажей», 2004г.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 77 наименований, списка принятых обозначений и сокращений, приложений. Объем составляет 169 страниц.
