Взгляд в будущее авионики для пилотируемых самолетов | Jets.ru
0 Сравнение 0 Избранное Спросить
+7 (985) 211-10-11

Взгляд в будущее авионики для пилотируемых самолетов

Конструкция планера и двигателя не сильно изменилась за последние десятилетия и, за исключением возможностей, предоставляемых электрической силовой установкой, вероятно, не будет существенно прогрессировать в ближайшем будущем. Однако конструкция авионики и способы управления все более электронными самолетами находятся в прогрессивно развитии. Будущее авионики не просто наступает: оно уже здесь и глубоко влияет на то, как мы летаем.

Одним из наиболее интересных событий является снижение стоимости передовых систем управления полетом — автопилотов — и то, как некоторые из них почти трансформируются в электродистанционное управление. В конечном итоге это облегчит полеты и позволит большему количеству людей стать безопасными пилотами без огромного бремени обучения, которое приходится нести сегодняшним пилотам. Технический термин для этого — упрощенное управление транспортными средствами (SVO), и он находит применение во всех сегментах авиации, особенно в будущих самолетах усовершенствованной воздушной мобильности (AAM).

Honeywell Anthem_3_lo.jpg

Honeywell изучает ряд новых технологий с помощью своей платформы авионики Anthem.

Honeywell: дополненная реальность

Эндрю Баркер, вице-президент Honeywell Aerospace по интегрированному авиационному оборудованию, тратит много времени на размышления над этими вопросами, наблюдая за разработкой следующей платформы авионики компании — Anthem. «Существует так много разведывательных данных, из которых мы могли бы извлечь выгоду, — сказал он, но, как правило, конструкция авионики продолжает включать традиционные способы взаимодействия пилотов. — Поскольку физических средств управления становится меньше, а автономность и интеллект авионики проявляются, пилотам становится более комфортно полагаться на авионику. Итак, это пересечение (пилотный интерфейс) меняется весьма существенно: мы создаем более умные и функциональные системы авионики».

Простым примером является барометрические настройки, которые выполняются пилотами вручную. Единственная недавняя автоматизация этой функции заключалась в синхронизации настроек всех высотомеров на приборной панели, чтобы пилотам не приходилось забывать регулировать настройку барометра на каждом основном и каждом резервном дисплее полета.

«На самом деле, — спросил он, — если моя авионика достаточно умна, нужен ли мне физический барометрический контроль? Я могу получить показания барометра по радио. Моя авионика может сказать — вы только что получили обновление барометрического показателя, вы хотите его принять? Да или нет».

Платформа Anthem изучает подобные концепции, а также голосовое управление и сочетание сенсорных экранов и физических элементов управления. Как и в случае с платформой авионики Epic, но в еще большей степени, производители самолетов смогут адаптировать интерфейсы Anthem к своим конкретным потребностям. Anthem предназначен для малых и больших самолетов в каждом сегменте. На данный момент он был выбран разработчиками AAM Upper Aerospace, Lilium и Supernal, и в ближайшее время ожидаются новые анонсы OEM.

Одним из огромных преимуществ всей работы, проводимой над управлением полетом AAM, является то, что электродистанционные системы адаптируются к меньшим транспортным средствам, что приведет к перемещению сложных средств управления на рынок легких самолетов. «Это цель того, что мы сделали с нашим компактным электродистанционным управлением, — объяснил Баркер. — Давайте принесем безопасность и возможности этой электродистанционной системы в авиацию общего назначения. Наша компактная электронная система управления — огромный шаг в этом направлении».

Баркер считает, что авионика развивается так, что электродистанционное управление полетом становится основой самолета и авионики — упрощенный континуум операций с транспортными средствами. 

Этот континуум, в конечном итоге может представлять собой одного пилота, поддерживаемого командой на земле, подключенной через защищенные каналы связи к самолету. Одной из многих функций Anthem является возможность подключения к облаку, и это облегчит работу такого рода. Наземному оператору могут понадобиться только сенсорные экраны и клавиатура, а не физические элементы управления. «Может быть, когда мы полностью перейдем на землю, все станет сенсорным управлением», — добавил Баркер.

В дополнение к этим разработкам компания Honeywell возглавляет исследования по применению искусственного интеллекта (ИИ) для поддержки однопилотных операций в рамках совместного проекта Европейского Союза SESAR 3. Цель состоит в том, чтобы разработать цифровых помощников на базе искусственного интеллекта и систему сотрудничества между человеком и искусственным интеллектом для поддержки как расширенных операций с минимальным экипажем, так и операций с одним пилотом, обеспечивая тот же (или более высокий) уровень безопасности и ту же (или меньшую) рабочую нагрузку, что и операции.

В проекте «Цифровые помощники для снижения рабочей нагрузки и расширения сотрудничества» (Darwin) участвуют партнеры Pipistrel, немецкий исследовательский институт DLR, Eurocontrol, EASA. Исследование будет проводиться в центре разработки Honeywell в Брно, Чехия.

Darwin будет использовать команду человека и искусственного интеллекта для решения ключевых проблем, связанных с выполнением полетов одним пилотом на воздушных транспортных самолетах, в том числе:

  • необходимость поддерживать достаточно низкую рабочую нагрузку в кабине, чтобы один человек мог справиться даже с самыми сложными ситуациями; 
  • необходимость замены второй пары глаз для перекрестной проверки действий командира летчика; 
  • и необходимость обнаружения и смягчения последствий выхода из строя пилота. 

Универсальная система авионики Aperture
Система Universal Avionics Aperture использует видеовходы для передачи изображений внешнего мира на дисплеи в кабине экипажа. Дальнейшие разработки могут включать в себя решения дополненной реальности, которые смогут показывать пилотам препятствия и движение транспорта.

Universal Avionics: гражданиские и военные миссии объединяются

Компания Universal Avionics завершила первоначальные летные испытания своей программной интерактивной системы управления полетом (i-FMS) в Австрии на государственном вертолете Bell 212. Испытания являются частью совместных усилий с материнской компанией Universal Elbit, тестирующей i-FMS в качестве дополнения к боевым компьютерам вертолета. 

Цель испытаний — задействовать возможности NextGen с использованием функций глобальной навигационной спутниковой системы. По данным Universal, к ним относятся RNAV (зональная навигация), RNP (требуемые навигационные характеристики) и VNAV (вертикальная навигация), которые будут использоваться на всех этапах при полете в гражданском воздушном пространстве и без специального управления воздушным движением. 

«Объединив управление гражданскими и военными миссиями без специального вмешательства со стороны УВД, клиенты могут воспользоваться самыми современными и эффективными возможностями полета», — сказал генеральный директор Universal Дрор Яхав. 

Во время испытательных полетов пилоты продемонстрировали схемы ожидания и плавающие путевые точки в гражданском воздушном пространстве, а также загрузку и полет SID/STAR, использование RNAV на вертодромах и аэропортах и ​​обратно, а также использование фактических и требуемых навигационных характеристик, позволяющих системе обеспечивать наведение по VNAV при наборе высоты, круиз и спуск. Дальнейшие улучшения были реализованы во время очередных летных испытаний в октябре.

Программное обеспечение i-FMS может размещаться на различных аппаратных платформах, и клиенты могут указать желаемые функции. По словам представителей Universal, в будущем i-FMS будет интегрирован с головным дисплеем SkyLens от Universal, чтобы проецировать путевые точки и информацию от FMS в реальный мир. Эта дополненная реальность позволит пилотам, например, взаимодействовать с функциями посредством отслеживания головы/глаз и кнопки выбора на дросселе самолета.

TSO'd Aperture от Universal использует несколько видеовходов для обеспечения улучшенного изображения на дисплеях кабины экипажа. По данным Universal Avionics, Aperture обрабатывает восемь видеопотоков и может передавать их четырем независимым пользователям, «повышая безопасность и улучшая процесс принятия решений летными экипажами и специалистами полетов».

По словам представителей Universal, благодаря практически нулевой задержке Aperture соответствует уровню безопасности проектирования A, самому высокому уровню целостности в коммерческой авиации. В ходе продолжающейся разработки будут добавлены больше видео/сенсорных каналов, агрегирование и манипулирование видео с малой задержкой, а также генерация синтетических изображений. В конечном итоге компания планирует использовать эти возможности для предоставления решений дополненной реальности, которые могут включать в себя визуальное позиционирование, обнаружение препятствий, управление рулением и осведомленность о дорожном движении, чтобы значительно улучшить их ситуационную осведомленность в средах с высокой рабочей нагрузкой.


Система поддержки пилотов Коллинза
Пример информации о готовности пилота, которую может предоставить система поддержки пилотов Collins.

Collins Aerospace: ощущение восприятия

Адам Эваншварц, возглавляющий продуктовое подразделение авионики Collins Aerospace, обрисовал технологические границы, над которыми работает компания, которые можно рассматривать как строительные блоки для будущих решений для самолетов и кабин пилотов. Все они направлены на повышение безопасности за счет снижения нагрузки на пилотов.

«Ощущение восприятия» включает в себя датчики, которые в будущем помогут пилоту и самолету понять, что происходит во внешнем мире, например, распознавание изображений, чтобы самолет мог обнаруживать и избегать несогласованного движения. Системы посадки на основе видения дополнят информацию, которую пилоты получают от усовершенствованных систем полетного видения и проекционных дисплеев, включая датчики миллиметрового диапазона, и будут использовать всю эту информацию для облегчения рабочей нагрузки пилота, например, автоматически предупреждая, что что-то блокирует ВПП. 

Устойчивая навигация является еще одним важным строительным блоком, который решает проблемы с помехами и спуфингом GNSS, а также помехами сотовой связи 5G-радарным высотомерам.

На прошлогодней выставке NBAA-BACE компания Collins продемонстрировала свою систему поддержки пилотов, которая использует датчики в кабине экипажа для сбора объективных данных о бдительности пилотов. «Это большой рубеж во всех сегментах, которые мы обслуживаем, — сказал Эваншварц. — Все начинается с концепции системы управления рисками, связанной с утомляемостью, и мнения о том, что ее важно иметь, но в значительной степени зависит от субъективных отчетов отдельных лиц для оценки своего состояния усталости».

Collins работает над усовершенствованными сенсорными системами, которые могли бы заменить устаревшие системы — компьютеры данных о воздухе, основанные на входах пневматического давления и разнородных входах, которые обеспечивают еще один уровень резервирования. Вместо того, чтобы полагаться на пилотов, чтобы определить, когда входные данные плохи, система предназначена для оценки качества разнородных входных данных и выбора лучшего.

Блок связи рассматривает возможность постоянного подключения авионики в полете. Идея состоит в том, чтобы снизить нагрузку на экипаж, позволив авионике выполнять всю работу. Например, вместо того, чтобы заставлять пилота вводить новую частоту, авионика могла бы обработать это как функцию принудительной загрузки в FMS. Коллинз также работает над обработкой естественного языка, преобразованием речи в текст и наоборот, для повседневного общения с диспетчерами.

Наконец, Collins занимается автоматизацией задач в кабине экипажа с помощью простых мер, которые снизят рабочую нагрузку пилотов. Используя обширные сенсорные возможности, которые уже встроены в современные самолеты, авионика может проверять элементы контрольного списка. Если в контрольном списке указано, например, включить посадочное освещение, он может опросить датчики и подтвердить, что посадочное освещение включено, и отобразить этот элемент как выполненный. Дальнейшим расширением этой концепции является использование контрольного списка в качестве входных данных для управления, позволяя ему не только подтверждать, что элемент выполнен, но и вносить изменения. Это может значительно сократить время, необходимое для подготовки самолета к полету.

SVO является продолжением тенденции к упрощению самолетов и уменьшению количества членов экипажа, пояснил Эваншварц. «Мы используем преимущества этих строительных блоков и возможностей при проектировании кабины экипажа. Это важно для постоянного улучшения авиационной безопасности… и это также очень естественно, учитывая, где мы находимся с сегодняшним состоянием техники и что, вероятно, будет впереди в следующем поколении самолетов и кабин экипажа».


Большая система отображения FlytX от Thales
Система большого дисплея FlytX от Thales оснащена интерфейсом управления с сенсорным экраном.

Thales: кабина будущего

По словам Марка Дюваля-Дестена, вице-президента по стратегии, продуктам и инновациям в сфере летной авионики, деятельность Thales в области авионики сосредоточена на трех основных тенденциях: переориентация человеческих ресурсов на их стратегические дополнительные преимущества и преимущества для принятия решений; все более интеллектуальная автоматизация, включая искусственный интеллект, для обслуживания людей, и сверхразвитое сотрудничество на земле и на борту благодаря все более доступной, надежной и киберзащищенной связи.

Десять лет назад компания Thales начала работать над своей концепцией «кабины будущего», которая должна быть внедрена в вертолеты к 2027 году. Одним из результатов этого исследования является система с большим дисплеем FlytX, предназначенная для сокращения обучения, оптимизации рабочей нагрузки и повысить безопасность, и отображать только актуальную и необходимую информацию, когда это необходимо. Хотя управление с помощью сенсорного экрана лежит в основе FlytX, авиастроители могут включить в него устройства управления курсором и клавиатуры.

Еще один инструмент, разработанный Thales, — это PureFlyt, подключенная FMS, которая связана с системами, не связанными с авионикой, такими как электронные полетные сумки и центры оперативного управления, и которая может использовать информацию о погоде в реальном времени, помогая пилотам оптимизировать траекторию полета.

Хотя электродистанционное управление полетом в основном используется в более крупных самолетах, Thales ищет возможности применить эту технологию к меньшим самолетам, особенно к городским аэромобильным и электрическим самолетам. «Мы убеждены, что электронное управление является преимуществом для безопасности, производительности и комфорта самолетов», — сказал он. В более крупных самолетах, добавил он, защищая самолет от высоких нагрузок, электродистанционное управление позволило авиаконструкторам уменьшить конструкционный вес самолета, обеспечив экономию топлива и гораздо большую дальность полета.

Thales производит компоненты электродистанционного управления, в частности компьютеры управления полетом, для самолетов Gulfstream с большим салоном, начиная с G650 и последней модели G700.

Поскольку все больше самолетов внедряют электродистанционное управление, Дюваль-Дестин сказал: «Эти возможности позволят производителям самолетов вводить новые функции — и они это делают — для расширения возможностей и безопасности своих самолетов».


Garmin Autoland и автомат тяги
Система Garmin Autoland и автомат тяги теперь доступны для самолетов Beechcraft King Air.

Garmin: кульминация технологий

Garmin постепенно добавляет полезные новые функции не только в свои интегрированные системы авионики, но и в отдельные продукты, и многие из этих функций входят в состав компании Autonomi. Autonomi была создана после появления семейства продуктов Garmin для помощи в управлении полетом, и с тех пор к ним было добавлено больше возможностей. Сюда входят электронная система стабилизации и защиты (ESP) в автопилотах, режим аварийного снижения для бизнес-джетов, Autoland для самолетов с одним пилотом, интеллектуальное смещение руля направления для помощи при отказе двигателя в многомоторных самолетах и ​​Smart Glide для автоматического направления самолетов в подходящий аэропорт в случае отказа двигателя.

Фактически, Autoland стал кульминацией предыдущих технологий. «Они все работали вместе, — сказал Дэн Линд, старший директор по авиационным продажам и маркетингу. — ESP может активировать режим аварийного спуска, который может превратиться в активацию Autoland». Сама ESP развилась с момента ее внедрения на одномоторных самолетах Cirrus SR в 2008 году, добавив возможность превышения, понижения скорости и комбинированного ухода на второй круг. «Он расширился до собственного небольшого набора технологий, который в целом повысил безопасность», — сказал он.

«На самолетах Cirruses, оснащенных системой ESP, не было случаев потери управления в полете, — сказал Фил Штрауб, исполнительный вице-президент и управляющий директор Garmin по авиации. — Из-за этого многие люди вернулись к своим близким».

Функция ESP доступна не только во встроенных кабинах экипажа Garmin, но и в ее самом дешевом автопилоте GFC 500. Таким образом, преимущества доступны для любого самолета, который может быть сертифицирован для установки GFC 500, включая Cessna 195, который был последним, прошедшим процедуру STC в ангаре Garmin в Олате, штат Канзас, в ноябре. «Эти самолеты, выпущенные в 1950-х годах, будут иметь ESP и подобные виды защиты», — сказал Штрауб.


Дэн Швинн, основатель Avidyne
Современные средства управления полетом повысят полезность самолетов, сказал основатель Avidyne Дэн Швинн. © Джонатан Каннэйр/Business Jet Traveler

Avidyne: интеграция ИИ

«Как на уровне OEM, так и на уровне модернизации, управление полетом будет там, где будет происходить большая часть действий», — сказал Дэн Швинн, президент и генеральный директор Avidyne. Десятки тысяч самолетов имеют старые автопилоты, которые либо плохо интегрированы с авионикой, либо не подлежат ремонту. «Люди ищут, что будет дальше», — сказал он. Нынешние автопилоты авиации общего назначения, добавил он, являются базовой технологией, и мы должны ожидать прогресса в разработке от этой базовой технологии.

Avidyne также работает с компаниями AAM над интегрированными системами авионики и искусственным интеллектом, встроенным в авионику новых электрических самолетов.

Эти технологии созданы не просто ради технологии, а направлены на повышение безопасности и полезности, а также на повышение комфорта пилотов в использовании своих навыков. «У этого так много преимуществ», — объяснил он. «Есть безопасность, когда вы находитесь в неблагоприятных условиях или если вы немного заржавели. Существует возможность иметь очень безопасные личные минимумы, которые немного более агрессивны, основанные на наличии действительно хороших систем на борту. [Это] означает, что вы можете больше использовать свой самолет, а это значит, что вы просто увеличиваете полезность [вашего самолета]».

По словам Швинна, это будет естественный переход, поскольку люди все больше привыкают к автомобильным функциям, таким как ассистент движения по полосе и автоматическое торможение, все эти вещи становятся все более и более популярными.

«Технологии открыли гораздо более широкий спектр возможных решений. Первое внедрение интегрированных кабин экипажа в 2000-х годах стало огромным шагом вперед по сравнению с механическими приборами. Следующее поколение разместит на этих экранах гораздо больше полезных вещей, и, будем надеяться, не таким образом, чтобы их было сложнее использовать. Теперь я думаю, что в следующие 10 лет будет гораздо больше инноваций, много инноваций в авионике».


Комплект авионики Black Hawk от Genesys Aerosystems
Полностью интегрированный комплекс авионики Black Hawk с четырехосным автопилотом от Genesys Aerosystems.

Genesys Aerosystems: ставка на безопасность

По словам старшего менеджера по маркетингу Эдварда Попека, Genesys Aerosystems, компания Moog, видит ключевые разработки в области авионики в модульности систем, интеграции искусственного интеллекта и иммерсивных кабинах с большими дисплеями, виртуальных вторых пилотах и ​​других передовых технологиях. «Поскольку программное обеспечение и вычислительная мощность продолжают улучшаться, это естественный переход к гибким платформам, адаптируемым к конкретным потребностям миссии, обработке искусственного интеллекта и оповещению о действиях пилота, а также интеграции большего количества элементов виртуальной реальности в кабину для улучшения ситуационной осведомленности и эффективности миссии».

Одной из основных линий продукции Genesys являются автопилоты, но компания также производит пилотажные дисплеи и радиоприемники, а также полный комплект авионики для самолетов и вертолетов. Как и другие производители авионики, Genesys изучает расширенные функциональные возможности, которые помогут пилотам безопасно летать в различных погодных условиях. «Мы предполагаем дальнейшую интеграцию дополнительных функций, которые помогут пилоту в экстренных ситуациях, таких как автоматическая посадка и автомат тяги, а также авторотация для вертолетов, — сказал Попек. — Мы также предусматриваем дополнительные функции, которые позволят использовать самолеты с одним пилотом в условиях ППП, такие как удержание на висении для вертолетов и более низкая минимальная точность для полета в условиях плохой видимости».

Попек сказал, что Genesys видит эволюционные изменения вместо радикальных технологий из-за необходимости исчерпывающих испытаний и высоких уровней критичности безопасности для обеспечения безопасности полетов. Это означает, что мы увидим более крупные дисплеи с большим количеством программных функций и большей функциональностью, встроенной в существующую авионику».


Читайте также
Дмитрий Голенин: "У меня не было твердого намерения стать шеф-поваром"

Сегодня наши гастрономические обозреватели Мила и Ольга Трещёвы общаются с Дмитрием Голениным, шеф-п...

Константин Чайкин создал первый автоматический механизм с мини-ротором в России

Первого же взгляда на часы «Зебра» достаточно, чтобы понять, что это не только новый персонаж, новый...

5 ресторанов Москвы, где можно отпраздновать 14 февраля и признаться друг другу в любви

Наши гастрономические обозреватели Мила и Ольга Трещёвы подготовили обзор, в каких московских рестор...

Джузеппе Дави: "Главные принципы в работе — команда, дисциплина, чистота и креатив"

Открываем новую рубрику в формате блиц-интервью. Наши гастрономические обозреватели Мила и Ольга Тре...

Эстафета чудес: как цифровые технологии помогают благотворительным фондам

Юлианна Винер, основательница сети салонов красоты SUN&CITY и попечитель фонда «Жизнь как чудо», рас...

Трафик бизнес-авиации продолжает падать

За последние четыре недели трафик бизнес-авиации во всем мире снизился на 4%, сообщает WingX.

Время завтрака: 3 ресторана для деловых и дружеских бранчей

Наши гастрономические обозреватели Мила и Ольга Трещёвы расскажут, где можно продуктивно начать день...

Daher поставила сотый самолет TBM 960

Недавно компания Daher отметила важную веху поставкой своего сотого самолета TBM 960. Этот высокоско...

Персональный самолет, не требующий сертификата для полета, появился на рынке США

Helix от Pivotal — это электрический самолет с вертикальным взлетом и посадкой, который квалифицируе...

Модель добавлена в избранное

перейти

Модель добавлена в сравнение

перейти