Глава 16. Средства отражения информации Содержание.
1.Виды представления пилотажной и навигационной аппаратуры. 4
2.Психофизиологическая деятельность человека. 8
3.Особенности деятельности человека-оператора с учетом СОИ 14
4.Основные этапы переработки информации оператором. 17
5.Информационная и концептуальная модель полета. 18
5.1.Инструментальная и неинструментальная информация. 18
6.Компоновка авиационных эргатических систем 26
6.1.Особенности компоновки авиационных эргатических систем 26
6.2.Виды и факторы компоновки 29
7.Основные технические характеристики систем и средств
отображения информации 32
8.Системы кабинной индикации - мода или необходимость 37
9. СОИ истребителя будущего
1. Виды представления пилотажной и навигационной
аппаратуры.
Одним из свойств систем измерения (CИ) ЛА является необходимость автоматического отображения информации. Отображение информации — это свойство технической системы воспроизводить следы информационных воздействий и результаты переработки информации. В настоящее время в основном используют три способа информации: сигнализацию, индикацию и регистрацию.
Информация в ЭВМ на ЛА представляется символами и образами. Регистрация — это такое воспроизведение символов, которое переносится на материальный носитель и для поддержания изображения символа на носителе не требуется расходовать энергию. При индикации, и сигнализации требуются непрерывные затраты энергии в течение времени воспроизведения символов. В состав любой СИ ЛА входит широкий ассортимент средств отображения. В качестве средств переработки информации используются универсальные и специализированные ЭВМ, которые играют решающую роль в техническом обеспечении СИ ЛА. Ими определяется степень автоматизации и сложность решаемых задач.
Основное назначение систем отражения информации (СОИ) состоит в представлении воспроизводимой информации в форме изображения, параметры которого обеспечивают необходимую точность, информационную емкость и удовлетворяют требованиям инженерной психологии, т. е. воспроизводимая информация представляется в закодированном виде — в форме, приемлемой для непосредственного восприятия человеком. Центральное место в СОИ занимают индикаторы, основное назначение которых заключается в своевременном отображении информации, поступающей с датчиков и САУ. В САУ средствами отображения создаются динамические информационные модели управляемых объектов (внешние средства деятельности). Оператор взаимодействует не с самим объектом, а через СОИ с информационными моделями реальных объектов, которые позволяют представить образ реальной действительности, производить анализ и оценку обстановки, наблюдать и оценивать результаты управляющих воздействий, принимать решения. Форма представления информации должна способствовать принятию решения, быть активно действующей.
Кроме того, используются внутренние средства деятельности: знание, опыт, навыки, на основе которых формируются концептуальные (внутренние) и оперативные модели решения задач управления.
Успешная деятельность человека на борту ЛА обеспечивается лишь при согласовании внешних и внутренних средств, при обеспечении полноты, точности и своевременности отображения информации.
Динамическая информационная модель, образованная СОИ, должна быть адекватна концептуальной модели деятельности человека. Средства отображения облегчают человеку выработку и воспроизведение в памяти концептуальной модели деятельности. Модель должна быть наглядной для быстрого анализа восприятия ситуации, компактной, обеспечивая в тоже время необходимую полноту воспроизводимых данных, согласованных с психофизиологическими возможностями оператора.
В связи с большим количеством и разнообразием решаемых задач и требованиями к преобразованию выходной информации средства отображения разнообразны по техническим, конструкционным и эксплуатационным характеристикам и должны формировать изображение, отличающееся по форме, размерам, цветовому решению. Создание универсального устройства СОИ, согласованного с широким классом решаемых задач, представляет большую трудность. Ближе всего к этому подошли устройства на ЖК-дисплеях. Практика показала, что во всем комплексе технических средств САУ, СОИ являются наиболее нестандартными, требующими специальной разработки.
В СОИ, как правило, входят пульты или приборные доски, блоки сопряжения СО и ОУ с бортовыми системами, блоки управления режимами СОИ, блоки управления аварийно-предупредительной световой и звуковой сигнализацией, система регулировки яркости сигнализаторов, система распределения питания и защиты сети от коротких замыканий в СОИ, преобразователи информации и др.
Рис. 1 Развертка лицевых панелей пультов и приборной доски рабочих мест командира и пилота:
ЩВ - щиток верхний; ПД - приборная доска; ПДП - панель приборной доски; БПНИ - блок пилотажно-навигационной информации; ВКУ - видеоконтрольное устройство телевизионного типа; ППЛ - панель пульта левого; ППП - панель пульта правого; ПЦ - пульт центральный; МФПУ - многофункциональный пульт управления (пульт бортового вычислительного комплекса - БЦВК); ПА - пульт абонента
На рисунке 1, 2 показаны примерные компоновки панелей управления и индикации одного из типов управляемого космического аппарата.Панель пульта управления сближением и стыковкой, ручки управления движением расположены в вырезах пульта.
Основными средствами взаимодействия человека и машины на всех этапах полета являются видеоконтрольное устройство (ВКУ) КЛ-111 телевизионного типа, МФПУ, дисплейная система УС-3 ДИСК, жидкокристаллические индикаторы. На этапах спуска и посадки основное значение имеют ВКУ, дисплейная система "Адонис", электромеханические приборы.
Дисплейные системы "Адонис" и УС-3 функционально эквивалентны, но конструктивно различны. Разделение средств под орбитальные задачи и задачи спуска и посадки -пример ведомственного подхода к созданию сложных систем. На пультах РМ1-5 размещены унифицированные многофункциональные пульты управления (МФПУ). На РМ6 их два: один для бортового центрального вычислительного комплекса (БЦВК) корабля, второй (такой же) - для БЦВК полезного груза
Рис. 2 МФПУ - многофункциональный пульт управления; ВКУ - видеоконтрольное устройство; ПА - пульт абонента
Для ведения внутренних переговоров и внешней связи на всех РМ установлены унифицированные ПА - пульты абонентов. На всех панелях и пультах используются кнопочные органы управления, созданные специализированным предприятием по заданию СОКБ для обеспечения СОИ космических кораблей и станций.
Основным конструктивным элементом пультов является несущий каркас. Каркасы приборных досок и пультов всех предшествующих кораблей - клепаные из уголков. Приборные панели, как правило, фрезерованные.
Каркасы пультов СОИ ОК впервые выполнены в виде ажурных сварных трубчатых конструкций из нержавеющей стали. Каркас приборной доски РМ1-2 состоит их четырех сварных модулей, соединяемых болтами. Пульт ПБИ имеет три разъемных сварных модуля. Все пульты выполнены в габаритах, позволяющих протаскивание пультов через люки командного отсека.
Все приборы, кроме электромеханических приборов (ЭМП) пилотажно-навигационной группы, основой конструкции которых были авиационные индикаторы, устанавливаются с лицевой стороны, обеспечивая тем самым ремонтопригодность СОИ без снятия пультов с объекта. ЭМП установлены в БПНИ, который может выдвигаться из доски, обеспечивая тем самым их съем. За приборами в каркасе размещаются блоки управления и сопряжения. Доступ к ним обеспечивается после снятия соответствующих приборов.
Все пульты имеют оригинальную схему виброзащиты, основой которой являются тросовые амортизаторы.
Система отображения информации должна обеспечивать эффективную работу экипажа на всех участках полета ОК. Поэтому для оптимизации массово-энергетических характеристик СОИ средства, обеспечивающие работу экипажа на участках спуска и посадки, выполнены с учетом требований авиационной техники, то есть с учетом требования к работоспособности при повышенной внешней освещенности кабины. На верхнем участке полета требования по яркости те же, что и для космических станций и кораблей.
Поиск оптимальных решений по критерию массы и потребляемой электроэнергии с учетом требований по эргономике привел к тому, что одни и те же приборы, размещаемые на РМ1-2 и остальных пультах, имеют прямой и обратный контрасты, разные цвета панелей, отличные от цветов, принятых в авиации. Приборы РМ1-2 имеют встроенную регулируемую систему подсвета шкал, систему сигнализации на лампах накаливания с регулируемой яркостью. Для орбитального участка полета созданы электролюминесцентные сигнализаторы.
Блоки сигнальных табло на ЩВ или ЩПД и ДПО развернуты таким образом, чтобы работа их сигнализаторов была видна с обоих рабочих мест. При спуске и посадке бортинженер занимает положение ниже, чем при орбитальном полете, и вдоль продольной оси. Для обеспечения работы бортинженера на участке посадки одна из панелей пульта ПБИ размещается перпендикулярно основной панели и соответственно перпендикулярно оси корабля. В результате конструкция пульта получилась экзотической, нетехнологичной.
СОИ РМ1-2 выполнена по самолетному принципу. Это не соответствовало методам, развиваемым в космонавтике, и, как показала дальнейшая работа, привело к необходимости разработки уникальных приборных интерфейсов для сопряжения СО с БЦВК, к необходимости введения периферийной ЭВМ СОИ и соответственно к превышению массы СОИ более, чем на 13% от заданной. Проблема массы СОИ была одной из основных при ее создании.
Предпринимались попытки снижения массы за счет применения новых материалов, микроминиатюризации отдельных подсистем. Анализ показал, что снижение массы могло быть только при условии пересмотра концепции построения СОИ, при условии дальнейшего повышения уровня интеграции СОИ и устранения большой избыточности. Первое условие было реализовано при модернизации СОИ РМ1-2.
Существенное снижение массы возможно с помощью методов оптимизации СОИ путем устранения избыточности дисплейных средств СОИ и передачи функций РМ3 рабочим местам 1 и 2, а при необходимости и на РМ4-5. СОИ других РМ оптимизированы по составу. Как правило, это двухэкранные СОИ. Здесь возможно снижение массы только при переходе на другие средства отображения (на основе ЖКИ) и тактильные органы управления.