4.9. Корректировка математической модели полета по материалам летных испытаний

Структура математического обеспечения тренажеров должна быть построена по модульно-блочному принципу с учетом связей между отдельными имитаторами, пультами управления и другими компонентами. Каждый имитатор может рассматриваться как круп­ный самостоятельный модуль. В свою очередь имитаторы-модули также должны строиться по иерархическому принципу и состоять из модулей, блоков и 'агрегатов. Структура должна быть гибкой, унифицированной и обладать определенной избыточностью. Должна обеспечиваться достаточно быстрая перестройка структуры при пере-

ходе к тренажерам ЛА других, но близких типов. Структура мо­делей, реализованных в каждом имитаторе, должна предусматри­вать относительно простую и надежную корректировку по материа­лам летных испытаний.

Рассмотрим некоторые вопросы корректировки математических моделей на примере модели динамики полета. Заметим, что урав­нения движения для различных, но близких по типу ЛА остаются принципиально (т. е. по составу членов, их виду и т. д.) неизмен­ными; уточнению подлежат конкретные коэффициенты аэродинами­ческих сил и моментов, сил сцепления колес с ВПП, параметры ЛА и аналогичные характеристики.

Систему уравнений в обобщенной, математической модели дви­жения летательного аппарата условно можно разделить на две группы. В первую группу входят члены уравнений сил и моментов, кинематические соотношения, постоянные коэффициенты и другие дополнительные соотношения, которые составляют неизменную часть математической модели. Вторую группу составляют аэродина­мические и другие коэффициенты, которые являются функциями па­раметров движения и конструктивных особенностей ЛА. В эту же группу входят функции, аппроксимирующие зависимости парамет­ров от тех или иных переменных. Члены уравнений второй группы со­ставляют переменную часть математической модели. Хотя такое представление условно, оно подтверждается опытом и объясняется тем, что все уравнения обладают постоянством составляющих, опи­сывают динамику движения широкого класса самолетов, но явля­ются переменными, если учесть конкретные значения моделируемых параметров и индивидуальные особенности каждого ЛА.

В общем случае аэродинамические коэффициенты являются функ­циями многих переменных, которые определяются эксперименталь­ным путем. Как правило, они не имеют достаточно точного математического представления, а аппроксимируются с определен­ной степенью приближения. Точность же получения коэффициентов по результатам продувок в аэродинамических трубах и из расчетов не является достаточно высокой, в особенности на первых стадиях создания ЛА и КАТ. Это вызывает необходимость корректировки соответствующих коэффициентов по результатам летных испытаний ЛА. Поэтому необходимо предусмотреть гибкость переменной части математической модели модуля для упрощения коррекции летных характеристик по экспериментальным данным. Эта гибкость обеспе­чит и перестройку системы моделирования динамики полета под дру­гой самолет.

При моделировании в тренажерах динамики полета ЛА с доста­точной степенью точности должны быть воспроизведены все летные характеристики системы «летчик — самолет», которые можно услов­но подразделить на статические, квазистатические и динамические.

Точность воспроизведения в системе «летчик — тренажер» стати­ческих и квазистатических летных характеристик определяется

структурой вычислителя, погрешностями решения, упрощениями ис­ходных данных и не зависит от оценок эксперта — летчика-нспытателя. Обеспечение частной адекватности этих характеристик на тренажере должно производиться в разомкнутом контуре без учас­тия летчика-испытателя. Корректировка статических характеристик не вызывает значительных затруднений, но требует итерационной процедуры.

Достижение частной адекватности статических и квазистатических характеристик является лишь необходимым, но недостаточным условием полной динамической адекватности двух систем «летчик — ЛА» и «летчик—тренажер». Для получения соответствия выходных характеристик обеих систем и обеспечения эквивалентности форми­рования навыков летной деятельности на тренажере необходимо до­биться также соответствия динамических характеристик. В первую очередь это относится к характеристикам устойчивости и управляе­мости. Трудность достижения полной адекватности динамических характеристик вызвана тем, что их окончательная оценка произво­дится пилотом; по результатам летной оценки осуществляется кор­рекция составляющих аэродинамических коэффициентов математи­ческой модели, влияющих на динамические характеристики.

В реальном полете пилот, взаимодействуя с ЛА, воспринимает «динамику» как единое целое. На тренажере это единство может су­щественно нарушаться в силу различия информационных потоков, описанных в разд. 4.2. На тренажере пилот воспринимает полет ими­тируемого ЛА с помощью информационных потоков, создаваемых соответствующими имитаторами. При этом каждый имитатор обла­дает своими собственными погрешностями; в целом все искажения летных характеристик воспринимаются пилотом как неточности моде­лирования. Очевидно, что достижение динамического соответствия могло бы быть достигнуто за счет корректировки характеристик каждого из имитаторов — имитатора визуальной внекабинной обста­новки, имитатора акселерационной информации, имитаторов пило­тажного оборудования. Однако наиболее простой и часто практи­чески единственный способ достижения динамического соответствия тренажера имитируемого летательному аппарату заключается в кор­рекции динамической модели полета по летной оценке.

Методика проведения коррекции математической модели вклю­чает проведение итерации в два этапа. На первом этапе дости­гается соответствие характеристик тренажера и ЛА в контуре без пилота. На втором этапе должно быть достигнуто соответствие структуры деятельности пилота как основного критерия адекват­ности тренажера имитируемому ЛА.

Заметим, что математическая модель ЛА в тренажере формиру­ется на стадии, когда аэродинамические коэффициенты известны только по результатам расчетов или продувок в аэродинамической трубе. Материалы летных испытаний поступают значительно позже. Они обрабатываются по соответствующим алгоритмам и програм­мам. Полученные результаты используются для сравнения с харак-

теристиками модели, заложенными в имитатор полета. Для достиже­ния сходимости летных характеристик можно идентифицировать пе­редаточные функции тренажера и летательного аппарата.