Domowe symulatory lotu.

Transkrypt

1 Domowe symulatory lotu. Grzegorz Zacharczuk 1. Wstęp. W ostatnich latach coraz większą popularność zdobywają domowe symulatory lotu. Coraz więcej ludzi na całym świecie buduje takie symulatory. Tworzone są one najczęściej na podstawie serii programów Flight Simulator (dalej zwany FS) firmy Microsoft (obecnie wersie 9 i 10). Na rysunku 1 pokazany jest wygląd przykładowego domowego symulatora. W skład takiego symulatora wchodzi: program komputerowy Flight Simulator, aplikacja sterująca układami elektronicznymi kokpitu, aplikacja wyświetlająca parametry lotu na wyświetlaczach w kokpicie, kokpit. Rysunek 2 przedstawia schemat omawianego symulatora, czerwony, pogrubiony prostokąt na tym rysunku oznacza aplikację, które zostaną szczegółowo omówione w tracie prezentacji. Program FS stanowi podstawę całego symulatora. Do niego podłączą się przez specjalne interfejsy wszystkie inne rzeczy (w tym cały kokpit). Drugą najwaŝniejszą częścią symulatora jest kokpit. Budowane są one w taki sposób, Ŝeby stanowiły wierną kopię kokpitu samolotu danego typu. W takim kokpicie umieszczane są wszystkie wskaźniki, wyświetlacze, przełączniki, regulatory takie, jakie są w prawdziwym samolocie. Wszystkie programy (FS, aplikacje sterujące elektroniką i wyświetlające parametry lotu) są instalowane na komputerach PC połączonych w sieci LAN. Rysunek 1. Domowy symulator lotu. Rysunek 2. Schemat domowego symulatora 2. Parametry lotu i samolotu. Współczesne samoloty posiadają tzw. glass cockpit, czyli szklany kokpit. Nazwa ta wzięła się od tego, Ŝe w nowoczesnych samolotach zastąpiono analogowe przyrządy przez ciekłokrystaliczne wyświetlacze. Wszystkie parametry podzielono na trzy główne grupy: podstawowe parametry lotu (wysokość, prędkość, kierunek lotu, połoŝenie samolotu, ustawienia autopilota, itp.), informacje o nawigacji (trasa lotu), parametry pracy silników. KaŜda grupa parametrów jest wyświetlana na innym wyświetlaczu w kokpicie. Nazwy poszczególnych wyświetlaczy i sposób wizualizacji parametrów nieznacznie róŝną się w zaleŝności od producenta i modelu samolotu, dlatego teŝ w niniejszej prezentacji przyjęto nazewnictwo i sposób wizualizacji stosowane przez firmę Boeing w samolotach z serii 737NG (wersje 600, 700, 800 i 900) poniewaŝ B737 jest najpopularniejszym na świecie modelem samolotów. Podstawowe parametry lotu wyświetlane są na wyświetlaczu PFD Primary Flight Display. Są one wyświetlane na dwóch wyświetlaczach, po jednym dla kaŝdego z pilotów. Informacje nawigacyjne wyświetlane są na wyświetlaczu ND Navigation Display. Podobnie

2 jak w przypadku PFD wyświetlane są osobno dla kaŝdego pilota. Ostania grupa parametrów pokazywana jest na wyświetlaczu EICAS Engine Indicating and Crew Alerting System. Wyświetlacze te są umieszczone pośrodku panelu centralnego, są one wspólne dla obu pilotów. 3. Aplikacje wyświetlające parametry lotu isamolotu. Głównym zadaniem tych aplikacji jest wyświetlanie parametrów lotu i samolotu w kokpicie domowego symulatora lotu w sposób taki jak w prawdziwych samolotach wyposaŝonych w glass cockpit. Projektowane aplikacje muszą komunikować się z programem FS w celu pobrania odpowiednich parametrów, które następnie zostaną wyświetlone na monitorach w kokpicie. Do tego celu niezbędne jest wykorzystanie jednego z dwóch dostępnych interfejsów: wbudowanego interfejsu programu FS, komercyjnego interfejsu FSUIPC (w postaci biblioteki dll). Oba interfejsy zapewniają moŝliwość odczytu i zapisu poszczególnych parametrów samolotu i lotu. UŜywając wbudowanego interfejsu moŝna jedynie korzystać ze standardowych parametrów stworzonych przez twórców programu FS. Jednak większość producentów dodatków do tego symulatora tworzy własne dodatkowe parametry, poniewaŝ standardowy zbiór parametrów jest nie wystarczający do odwzorowania wszystkich systemów samolotu. Praktycznie wszyscy producenci dodatków wykorzystują w swoich programach wspomniany wcześniej płatny interfejs FSUIPC. Dlatego teŝ konieczne jest jego uŝycie jeŝeli chcemy mieć dostęp do tych dodatkowych parametrów. Oczywiście omawiany interfejs umoŝliwia takŝe dostęp do standardowego zbioru parametrów. Jedynym minusem tego interfejsu jest konieczność wykupienia licencji przez uŝytkownika Aplikacja PFD. Na rysunku nr 4 przedstawiony jest wygląd okna aplikacji PFD. Parametry wyświetlacza PFD: 1. prędkość samolotu względem otaczającego powietrza, 2. sztuczny horyzont, 3. tryby pracy autopilota, 4. wysokość, na której leci samolot, 5. prędkość pionowa (wznoszenia się, lub opadania), 6. kierunek lotu. Rysunek 4. Okno aplikacji PFD 3.2. Aplikacja ND. Wyświetlacze ND mogą pracować w róŝnych trybach. W omawianej aplikacji zaimplementowano trzy tryby: Expanded Approach Mode, Centered Approach Mode, New Na poniŝszych rysunkach (rysunek 5 i 6) przedstawiony jest wygląd okna aplikacji ND w trybach: Expanded Approach Mode i Centered Rysunek 5. Okno aplikacji ND w trybie Expanded

3 Rysunek 6. Okno aplikacji ND w trybie Centered Parametry trybów Expanded Approach Mode i Centered Approach Mode: 1. prędkość samolotu względem ziemi (GS Ground Speed), prędkość samolotu względem otaczającego powietrza (TAS True Air Speed) kierunek i prędkość wiatru, 2. kierunek lotu w stopniach (0 = północ), 3. parametry systemu ILS (system wspomagający lądowanie w złych warunkach pogodowych), jeŝeli samolot odbiera sygnał ILS to wyświetlane są następujące informacje: nazwa, ustawiony kurs pasa i odległość do progu pasa startowego, 4. biały wskaźnik kierunku pasa startowego, 5. wskaźnik kierunku do radiopomocy nawigacyjnej ustawionej w odbiorniku numer 2, w zaleŝności od typu radiopomocy wskaźnik moŝe być zielony albo niebieski, 6. róŝowy prostokąt wskazuje czy samolot jest ustawiony w osi pasa startowego, jeŝeli jest to wskaźnik ten będzie się znajdował w centrum wyświetlacza, 7. wskaźnik ścieŝki schodzenia, pokazuje połoŝenie samolotu względem ścieŝki po której samolot powinien schodzić do lądowania, 8. informacje dotyczące radiopomocy nawigacyjnej numer 1: typ (VOR lub ADF), nazwa, odległość w milach morskich od tej radiolatarni, w zaleŝności od typu radiopomocy informacje te są wyświetlane w koilorze zielonym albo niebieskim, 9. wskaźnik kierunku do radiopomocy nawigacyjnej ustawionej w odbiorniku numer 1, w zaleŝności od typu radiopomocy wskaźnik moŝe być zielony albo niebieski, 10. informacje dotyczące radiopomocy nawigacyjnej numer 2: typ (VOR lub ADF), nazwa, odległość w milach morskich od tej radiolatarni, w zaleŝności od typu radiopomocy informacje te są wyświetlane w koilorze zielonym albo niebieskim. Ostatnim trybem pracy wyświetlacza ND jest tryb New Tryb ten został dodatkowo zaprojektowany na potrzeby domowego symulatora lotu, w rzeczywistości samoloty typu Boeing 737NG nie posiadają takiego trybu. Przeznaczony jest on do pomocy podczas lądowania w trudnych warunkach atmosferycznych z wykorzystaniem systemu ILS. Dopiero w ostatnich latach zaczęto prace nad stworzeniem takiego trybu. ChociaŜ istnieją juŝ samoloty posiadające podobne tryby pracy to jednak nadal nie jest on powszechnie wykorzystywany. W przeciwieństwie do pozostałych trybów pracy Na rysunku 7 przedstawiony jest wygląd okna aplikacji ND w trybie: New Approach Mode Rysunek 7. Okno aplikacji ND w trybie New Parametry trybu New Approach Mode: 1. ścieŝka po której samolot porusza się w danym momencie,

4 2. ścieŝka schodzenia do lądowania, po której samolot powinien poruszać się (podczas podejść typu ILS-DME), 3. skala odległości od progu pasa, wyraŝona w milach morskich, 4. wskaźnik połoŝenia samolotu względem osi pasa startowego, 5. wskaźnik ścieŝki schodzenia, pokazuje połoŝenie samolotu względem ścieŝki po której samolot powinien schodzić do lądowania, 6. połoŝenie samolotu względem osi pasa startowego Aplikacja EICAS. Wyświetlacze EICAS mogą pracować w dwóch trybach: EICAS Display, Secondary Engine Display. Tryb EICAS Display jest podstawowym trybem pracy (rysunek 8). Rysunek 8. Okno aplikacji EICAS w trybie EICAS Display. Parametry trybu EICAS Display: 1. temperatura powietrza, 2. pole, w którym wyświetlane są ostrzeŝenia np. ENG SHUTDOWN L lewy silnik wyłączony, 3. obroty zewnętrznego wirnika danego silnika (w procentach), 4. temperatura gazów wylatujących z silnika, 5. połoŝenie kół podwozia, UP schowane, DN wypuszczone, 6. połoŝenie klap JeŜeli wartość jakiegoś pola przekroczy wartość maksymalną wtedy wskaźnik tej wartości zmienia kolor na czerwony. Rysunek 9. Okno aplikacji EICAS w trybie Secondary Engine Display. Rysunek 9 przedstawia tryb pracy Secondary Engine Display. Parametry trybu Secondary Engine Display: 1. obroty wewnętrznego wirnika silnika (w procentach), 2. zuŝycie paliwa na godzinę przez silnik, 3. ciśnienie oleju w silniku, 4. temperatura oleju, 5. ilość oleju, 6. wibracje silnika. Podobnie jak w poprzednim trybie jeŝeli wartość jakiegoś parametru przekroczy wartość maksymalną wtedy wskaźnik tej wartości zmienia kolor na czerwony Plik konfiguracyjny. PoniewaŜ aplikacje ND i EICAS mają więcej niŝ jeden tryb pracy musi istnieć moŝliwość przełączania się pomiędzy tymi trybami. Niestety w standardowym zestawie parametrów programu FS nie zmiennych odpowiedzialnych za tryby pracy tych wyświetlaczy, dlatego niezbędny jest plik konfiguracyjny do wymienionych aplikacji. Dzięki niemu kaŝdy uŝytkownik moŝe sobie dowolnie przypisać wybrany przełącznik w swoim kokpicie do wykonania czynności zmiany trybu pracy danego wyświetlacza. Plik konfiguracyjny daje nam jednak jeszcze więcej moŝliwości. UŜytkownik moŝe wybrać jeden z trybów pracy aplikacji i ustawić go jako domyślny i nie zmienny (aplikacja będzie pracowała tylko w jednym trybie). Ponadto istnieje moŝliwość definiowania własnych wartości granicznych dla parametrów pracy silników. MoŜe się to przydać, gdy uŝytkownik będzie chciał przekonfigurować swój domowy symulator na inny model samolotu o innych właściwościach silników.

5 W przypadku gdy nie będzie pliku konfiguracyjnego dla parametrów z tego pliku zostaną przyjęte wartości domyślne. Plik konfiguracyjny musi mieć nazwę param.ini. KaŜda aplikacja moŝe mieć swój własny plik lub moŝe być jeden wspólny plik dla wszystkich aplikacji. Format komendy konfiguracyjnej w pliku jest następującej postaci: NazwaZmiennej = wartość1, wartość2,.., wartośćn gdzie N > 0 Wielkość liter w komendzie ma znaczenie. PoniŜej znajduje się przykładowa komenda ustawiająca górną dozwoloną granicę przedziału wartości ciśnienia oleju w silniku. Po przekroczeniu tej wartości wskaźnik ciśnienia oleju zmieni kolor na czerwony. maxexceedvalueoilpress = Podsumowanie. Przedstawione aplikacje zostały zaimplementowane w sposób, który umoŝliwia dostosowanie ich do potrzeb uŝytkownika. Dzięki moŝliwość konfiguracji róŝnych parametrów kaŝdy uŝytkownik moŝe dostosować aplikacje do konkretnego typu samolotu.