Перспективный тренажер парашютиста «Кудесник»

Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В. Ф. Маргелова представило на МВТФ «АРМИЯ-2019» автоматизированный динамический тренажер парашютиста-десантника с элементами виртуальной реальности «Кудесник». Представители АО «Северный пресс» - разработчики и изготовители тренажера - представили «Кудесник» как инновационный проект, не имеющий прямых аналогов. Он позволяет создавать для обучающегося обстановку, имитирующую по своим визуальным и физическим воздействиям десантирование с парашютом с борта летательного аппарата в реальном времени. Тренажер «Кудесник» вызвал немалый интерес среди людей, имеющих отношение к покорению неба. Среди участников Форума, испытавших тренажер, был и главный редактор журнала «Инженер и промышленник сегодня» Сергей Рябов.
После завершения МВТФ «АРМИЯ-2019» создатели «Кудесника» любезно поделились информацией об уникальном тренажере.

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ТРЕНАЖЕРА
Тренажёрный комплекс «Кудесник» (аббревиатура «Комплекс учебного десантирования, нагрузок и координации») создан как техническое средство, позволяющее имитировать в сознании тренирующегося все фазы прыжка с парашютом. Тренажер позволяет смоделировать обстановку, близкую по ощущениям к реальному прыжку, а именно:
- при помощи шлема виртуальной реальности создает зрительные образы окружающего пространства, обеспечивает осуществление самоконтроля обучаемого (через обратную связь – звенья управления, звено ручного раскрытия, датчики, сигналы, приборы)
- дает возможность манипулировать телом в пространстве при помощи механизма, управляемого как заданной программой, так и самим тренирующимся;
- позволяет воспринимать воздушные потоки с изменением температуры воздуха за счёт изменения числа оборотов двигателей вентиляторов и дополнительной подачи охлажденного потока воздуха;
- создает вибрационные ощущения, синхронизированные с реальной картиной происходящих событий и зрительных образов;
- сопровождает виртуальное раскрытие парашюта механическим рывком, вибрацией и визуальным контролем наличия купола;
- обеспечивает звуковым сопровождением на всех этапах тренировки;
- моделирует в динамике все этапы отделения парашютиста от летательного аппарата и приземления на твердую поверхность;
- позволяет отработать нештатные ситуации во время моделируемого прыжка, обеспечивает возможность корректировки и изменения сценария нештатных ситуаций;
- позволяет отработать любой из этапов прыжка многократно;
- позволяет выполнять упражнения неоднократно, до достижения положительного результата;
- предоставляет возможность отрабатывать групповые прыжки на удаленных расстояниях на однотипных тренажерах, связанных между собой с помощью каналов связи или сети Интернет;
- оценивает прыжок и выставляет квалификационный балл на основе действий тренирующегося.

КРАТКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕНАЖЕРА
Динамический тренажер «Кудесник» изготавливается и поставляется в двух модификациях:
- Стационарный тренажер для индивидуальной подготовки парашютистов, программное обеспечение и оборудование которого позволяет объединить через каналы связи или сеть интернет до 16 аналогичных тренажеров, находящихся на значительном удалении друг от друга, в единое учебное место для отработки задач синхронных действий группой парашютистов.
Габаритные размеры изделия:
высота     -    3 м 50 см            ширина   -     2 м 60 см
длина        -     3 м 30 см            вес           -     2 т
потребляемая электрическая мощность   -  3,5 кВт
обслуживающий персонал   -    оператор 1 человек
Мобильный тренажер контейнерного исполнения для индивидуальной подготовки одновременно четырех или восьми парашютистов, а также для отработки задач синхронных действий парашютистов при осуществлении группового прыжка.
Учебные места и пульт оператора размещены в специально оборудованном морском или железнодорожном контейнере – трансформере, укомплектованном выносным дизель-генератором для автономного электроснабжения.
Контейнер оснащен системой приточно-вытяжной вентиляции, установкой ФВУА – 100Ф, системой кондиционирования, аварийным освещением, комплектом вспомогательного оборудования для фиксации тренажеров при транспортировке.
Мобильный тренажер контейнерного типа может быть дополнительно укомплектован маскировочными сетями (зима-лето), комплектом ДК – 4К, уголковыми отражателями, тепловыми ловушками, армейскими палатками на 16 и 20 мест.
Особенностью программного обеспечения для приводов шаговых двигателей, на базе которых конструировался «Кудесник», является то, что для них задается траекторное движение, обеспечивающее гармонические законы перемещения тела в пространстве. Моделирующее устройство имеет 2 физические оси вращения и одну виртуальную.
Крен и тангаж осуществляется физическими осями поворота фермы и спинного захвата, а поворот по курсу осуществляется в изображении, даваемом в шлеме виртуальной реальности. На рисунке 4 показан фрагмент тренировочного сценария, отрабатываемого на динамическом тренажере «Кудесник», где испытатель осуществляет разворот на 180 градусов.
Подгонка размещения обучаемого по росту осуществляется двумя механизмами: первый позволяет регулировать точку контакта с поверхностью за счет изменения высоты беговой дорожки; второй – за счет регулировки высоты в спинном захвате. Беговая дорожка, на которой в исходной позиции находится парашютист, обеспечивает имитацию отделения от летательного аппарата, а также воссоздает адекватные условия контакта с поверхностью земли при приземлении. Скорость полотна бегущей дорожки определяется параметрами приземления парашютиста, в зависимости от правильности и своевременности выбора величины втягивания строп управления и силы ветра на завершающем этапе посадочной глиссады.  
Для обеспечения условий свободного или стабилизированного (под дрогом) полета тренирующийся переводится в положение на спину, пребывая в спинном захвате в положении неустойчивого равновесия. Сила встречного набегающего потока воздуха при этом положении частично заменяется гравитационной силой земного притяжения.
Одновременно с переводом тренирующегося на спину горизонт событий в шлеме виртуальной реальности также поворачивается на 90º, и, «лежа» на спине, тренирующийся перед собой видит землю, приближаясь к ней. Алгоритмы звукового и психологического воздействия на парашютиста подробно описываются в работах [4,5]. Во время нахождения на борту летательного аппарата акустическая система тренажера воспроизводит фонограмму работы двигателей этого аппарата с соответствующими уровнями громкости. Если кабина разгерметизируется, то соответствующим образом изменится и звук. Встречный ветер обеспечивается двумя вентиляторами, установленными на основной раме тренажера, что позволяет обдувать парашютиста с определенным подобием его скоростей свободного полета и управляемого снижения. После отделения от летательного аппарата, моделируемого в тренажере, шум его двигателей уменьшается, но за счёт перепада в громкостях реальных вентиляторов и шума, создаваемого акустическими системами, шум вентиляторов воспринимается как шум встречного потока ветра.
Бегущая дорожка тренажера оснащена специальными вибраторами, которые создают ощущение вибрации корпуса летательного аппарата. Визуальный контент, демонстрируемый парашютисту шлемом виртуальной реальности, полностью соответствует реальным объектам, вертолёту и изображению площадки приземления с борта вертолёта Ми-8.
Предварительные испытания тренажера «Кудесник» специалистами Рязанского высшего воздушно-десантного командного училища имени генерала армии В.Ф. Маргелова показали высокую эффективность моделирующих возможностей устройства на всех этапах прыжка с планирующей парашютной системой специального назначения.  

Список литературы
1. Архангельский М.М. Курс физики. Механика/ М.М. Архангельский. –М.:Просвещение, 1975.- 424 с.
2. Вахитов Ш.Я., Ковалгин Ю.А. и др. Акустика: Учебник/Под ред. Ковалгина Ю.А.-М.:Горячая линия - Телеком, 2009. – 660 с.
3. Лялин В.В., Морозов В.И., Пономарёв А.Т. Парашютные системы. Проблемы и методы их решения / В.В. Лялин, В.И. Морозов, А.Т. Пономарёв.  - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 576 с.
4. Носуленко В.Н. Психология слухового восприятия/ В.Н. Носуленко. - М.: Наука, 1988. – 216 с.
5. Усачёв Ю.В., Курашин В.Н. Математическая модель движений парашютиста/ Ю.В. Усачёв, В.Н. Курашин // Вестник Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. – 2010. - № 1 (26) [Электронный источник] - http://vestnik.rsu.edu.ru/2010-№126-статья-14/
6. Чуркин В.М. К анализу динамики парашютной системы со свободно подвешенным грузом/ В.М. Чуркин// Труды МАИ. - №49. [Электронный источник] - http://trudymai.ru/published.php?ID=27665

Владислав АБАНИН,
Виктор КРУГЛИКОВ,
Сергей КУТОВОЙ,
Виктор ПРОСВИРНИН