Учёные МГУ в сотрудничестве со специалистами ЦПК имени Ю.А. Гагарина усовершенствовали методы управления аэрокосмическими тренажёрами, в том числе алгоритмы управления центрифугой и визуализационных комплексов на основе современных VR-систем. Результаты экспериментов применяются в студенческих практикумах и в рамках развития НЦМУ «Сверхзвук». Они позволят сделать полёты безопаснее, а также значительно сократить затраты и риски по отношению к лётным тренировкам.
Симуляция эксперимента по управлению
Для повышения качества подготовки лётчиков и космонавтов необходимо постоянно совершенствовать аэрокосмические тренажёры. Они помогают экипажу отработать действия в штатных условиях полёта с различными значениями перегрузок и при возникновении нештатных ситуаций, помогают проверить на выносливость организм космонавта. Допуск к полётам предполагает изучение состояния пилота или космонавта, их поведения и действий в условиях изменений линейных и угловых скоростей. Кроме того, аэрокосмические тренажеры позволяют исследовать особенности системы человек-машина (включая изучение механорецепторов) для совершенствования актуальных и создания новых технологий и комплексов тренировок, аппаратных и программных средств. Примером такого исследования с применением окулографа на центрифугах CF-10 и ЦФ-18 стала работа специалистов МГУ и ЦПК по уточнению расположения полукружных каналов вестибулярного аппарата на основе знаний модели вестибуло-окулярного рефлекса.
Магистранты факультета космических исследований МГУ под руководством научного сотрудника лаборатории МОИДС Павла Сухочева в сотрудничестве с учёными механико-математического факультета МГУ оптимизировали процесс управления центрифугой, позволив впервые дать управление космонавту, находящемуся внутри капсулы. Эта разработка с возможностью задействовать прямое управление центрифугой с использованием технологий виртуальной реальности и системы подвижности на основе центрифуги с управляемым подвесом кабины – ключ к новым экспериментам с непосредственным участием космонавтов, что существенно снижает задержки и повышает качество визуализации виртуальной среды.
«Такой тренажёр позволяет реализовать широкий спектр перегрузок и большой диапазон изменений линейных и угловых скоростей, что делает его незаменимым инструментом для тренировок и исследований», – рассказал сотрудник лаборатории МОИДС МГУ Павел Сухочев.
Система подвижности ЦФ-18 представлена трёхстепенным управляемым кардановым подвесом кабины, закреплённым на консоли центрифуги радиусом 18 метров. Система виртуальной реальности состоит из шлема TotalVision VR2 российского производства с собственной системой определения ориентации в пространстве, идентичного модуля отслеживания ориентации кабины и разработанных сотрудниками МГУ алгоритмов интеграции и коррекции данных пространственной ориентации для формирования корректного изображения в шлеме при поворотах головы испытуемого, находящегося внутри кабины вращающейся центрифуги.
В ходе работ по созданию и совершенствованию этого тренажёра учёным МГУ также удалось снизить не только задержку вывода высококачественного изображения в шлеме виртуальной реальности, но и влияние задержек системы подвижности за счёт усовершенствования технологии управления приводами карданного подвеса кабины и снижения зависимости от этих задержек за счёт моделирования и визуализации на основе фактических данных о положении кабины и действующих ускорениях.
«Созданный коллективами МГУ и ЦПК комплексный тренажёр позволил доказать не только возможность применения шлемов виртуальной реальности в центрифугах с закрытой кабиной, но и самих центрифуг в качестве полнопилотажных авиационных и космических тренажёров с системой визуализации на базе этих шлемов. Также получены ценные данные как о вестибуло-окулярном рефлексе и реакции вестибулярного аппарата человека, так и о работе датчиков, электронных устройств, алгоритмов коррекции и технологий визуализации в условиях больших перегрузок, различных комбинаций линейных ускорений и угловых скоростей. Эти результаты исследований легли в основу разрабатываемых в МГУ моделей и технологий перспективных тренажёрных систем. Получение этих результатов стало возможным за счёт высокой надёжности и большого времени автономной работы системы визуализации при максимальной нагрузке графической системы и воздействии высоких динамических нагрузок», – добавил Павел Сухочев.
Московский университет с 70-х годов активно сотрудничает в области моделирования космических полётов с коллегами из ЦПК имени Ю.А. Гагарина.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
