Уровень развития тренажерных технологий в России в значительной степени характеризует состояние отечественного рынка авиационных тренажеров. Качество доступных на сегодняшний день технических решений, как и определенный баланс между требованиями заказчика и возможностями производителя тренажера определяются технологиями, которыми мы сегодня владеем.

В отношении военных контрактов соответствие тренажеров требованиям заказчика подтверждается актами государственных испытаний. С пилотажными тренажерами для гражданских самолетов и вертолетов ситуация гораздо сложнее. Квалификационные требования к таким тренажерам сформулированы в последней редакции единого международного стандарта ICAO 9625, причем Россия вошла в число стран, которые первыми приступили к гармонизации своих национальных стандартов с ICAO 9625. Рано или поздно принятие этих норм расчистит российский рынок для современных технических средств обучения летного персонала в гражданской авиации. Безусловно, это придаст новый импульс развитию тренажерных технологий в России. Пока же никому из наших производителей не удалось создать тренажер современного магистрального самолета, который был бы сертифицирован по высшему квалификационному уровню.

Базовые тренажерные технологии

С помощью базовых тренажерных технологий создаются важнейшие системы тренажера, которые обеспечивают воздействие на органы чувств летчика по наиболее существенным каналам восприятия: зрение - система визуализации и приборная доска, осязание - система загрузки рычагов управления, слух - имитаторы авиационных шумов, вестибулярный аппарат - система подвижности.

"Динамика" является одной из немногих российских компаний, которые занимаются полным циклом разработки и производства тренажеров. Одной из наших наиболее сильных сторон является создание математических моделей динамики полета. Культура моделирования у нас мирового уровня. Исторически она начала формироваться еще 45 лет назад в ЦАГИ в отделении динамки полета и систем управления. Наши специалисты традиционно сильны в моделировании динамики самолетов, в том числе таких сложных режимов, как штопор и сваливание. Кроме того, у нас есть сильная школа моделирования динамики вертолетов, а это, вообще говоря, задача намного более сложная. Мы впервые столкнулись с ней в 2002 году при разработке тренажера Ми-24П. Вертолет - очень сложная динамическая система, по самому принципу полета и управляемости он намного сложнее самолета. Для создания тренажера необходимо было решить целый ряд специфических проблем, свойственных этим летательным аппаратам, и, пожалуй, самой сложной из них было моделирование динамики полета вертолета. Разработанная тогда модель получила высокую оценку ведущих летчиков-испытателей, и впоследствии мы использовали ту же методологию при создании всех других тренажеров вертолетов марки "Ми". В настоящее время мы в сотрудничестве с фирмой "Камов" впервые делаем тренажер для вертолета соосной схемы Ка-52, и пока работа идет успешно.

Другим важнейшим компонентом тренажера является система отображения визуальной информации, состоящая из системы генерации изображений и системы отображения. Что касается системы генерации изображения, то здесь мы давно и успешно сотрудничаем с российской компанией "Константа-Дизайн", считая ее разработки лучшими в своем классе, во всяком случае, на российском рынке. Программное обеспечение "Константы-Дизайн" создано на базе современных программно-аппаратных технологий и позволяет визуализировать практически все существующие режимы: различные погодные условия, любое время суток, спецэффекты, имитировать изображения в инфракрасном диапазоне, работу в очках ночного видения, показания радиолокационных индикаторов и т.д. Кроме того, "Константа" обладает обширной библиотекой баз данных по территориям, а также отработанной технологией создания новых баз данных по конкретному запросу заказчика.

Что касается системы отображения, то за прошедшие годы мы освоили мелкосерийное производство целой гаммы экранно-проекционных систем визуализации с цилиндрическими или сферическими экранами. Для тех задач, где требуется эффект удаленности изображения на бесконечность, и где можно ограничиться небольшими углами обзора по вертикали (до 30 град), мы давно и успешно применяем коллиматоры, представляющие собой сферическое зеркало со светоделительной пластиной. Такие коллиматоры приемлемы для решения задач отработки взлета-посадки, частично - боевого применения по земле, но без маневренного воздушного боя. Эти системы вполне соответствуют мировому уровню, они обеспечивают отличную коллимацию и при этом весьма компактны, сейчас мы ставим их на тренажеры Л-39 и Су-34. Технологию производства мы хорошо отработали, выпустив за последние годы порядка 70-ти таких коллиматоров.

В современной боевой авиации широко используются такие системы ночного видения, как тепловизоры и очки ночного видения. При всем сходстве задачи визуализации в видимом и инфракрасном диапазонах (IR), последняя имеет ряд важных особенностей, определяющихся совершенно другими законами излучения в зависимости от нагрева поверхности, отражающей способности объектов, расположения и яркости ночных светил и т.д. Нам удалось реализовать соответствующие решения на тренажерах вертолетов круглосуточного применения Ми-24ПН, Ми-35М, Ми-28Н.

Что касается систем загрузки рычагов управления, то здесь мы применяем разные решения. На современных самолетах с ЭДСУ загрузка органов управления реализована пружинами в модуле ручки или штурвала. Можно на тренажере использовать ту же систему, которая стоит на реальном самолете. А вот если надо моделировать шарнирный момент, действующий на органы управления, который через проводку возвращается на руки летчика, то это задача не тривиальная. Дело в том, что человеческая рука - очень тонкий измерительный инструмент, который ловит любую фальшь, поэтому реализовать систему загрузки можно только с помощью сложных и очень качественных устройств. Так, для серии тренажеров Л-39 мы их покупали у компании MOOG - FCS.

Критические тренажерные технологии

Собственно, если говорить по-крупному, то пока нерешенных технологических проблем осталось две: это системы подвижности и широкоугольные нецентральные коллиматоры с вертикальными углами обзора до 60 град. Правда, именно эти компоненты тренажеров являются главными препятствиями на пути создания отечественных тренажеров для гражданской авиации, категорируемых по международным требованиям.

На первый взгляд, такое положение вещей вовсе не критично. Современный авиационный тренажер является настолько сложным высокотехнологичным продуктом, что сегодня никто в мире не стремится делать всё самостоятельно - каждый на чем-то специализируется, а недостающие компоненты покупает у других производителей. Так, наилучшими решениями в отношении электромеханических систем подвижности владеет компания MOOG - FCS, британская компания SEOS является лидером в области панорамных коллимационных систем визуализации. Казалось бы, чего проще - покупать под конкретный проект за деньги заказчика недостающие готовые решения и интегрировать их в законченную систему, тем более что эти решения гарантированно обеспечивают сертификацию тренажера, по крайней мере по этим важнейшим компонентам. Все так, и это единственно возможный путь на сегодня, однако зависимость по ряду ключевых компонентов тренажера от покупных решений сама по себе незавидна, ибо навсегда закрепляет наше отставание в этой области. Но дело не только в этом. Очень трудно делать конкурентоспособный по стоимости продукт в том случае, когда по ряду ключевых компонентов он зависит от покупных решений. Нас такое положение дел не может устроить, тем более что мы обладаем достаточными опытом и знаниями, чтобы попытаться изменить ситуацию.

Тренажеры для гражданской авиации

Интересы "Динамики" не ограничиваются только тренажерами для военных программ. Сегодня у нас в работе находится несколько гражданских проектов. По самолетной тематике это модернизация инженерного тренажера самолета Sukhoi Superjet 100, созданного нами ранее по заказу компании "Гражданские самолеты Сухого". Здесь мы выполняем ряд работ, связанных с макетом кабины и системой визуализации. Другим важным для нас проектом является участие в программе создания самолета МС-21, где мы работаем сразу по двум направлениям. Во-первых, это разработка технических средств обучения, здесь мы контактируем непосредственно со структурами инженерного центра "Иркута". Речь идет о почти полном наборе: комплексный тренажер по самому высокому, седьмому уровню сложности (по классификации ICAO), процедурный тренажер и тренажеры для подготовки бортпроводников. Учебные классы "Иркут" оставляет за собой. Во-вторых, это поддержка контракта ЦАГИ по созданию инженерного тренажера для сопровождения работ по системе управления самолетом. На предприятии изготавливается кабина со всей необходимой начинкой, "Иркут" предоставил нам трехмерную модель, и мы уже значительно продвинулись в изготовлении макета кабины.

Сегодня одной из наших приоритетных задач является выход на самую емкую часть рынка авиационных тренажеров - рынок тренажеров для гражданских самолетов и вертолетов. Это вполне реальная задача для нас, её решение связано с разумно организованной международной кооперацией. Несмотря на то, что мы не раз выполняли конкретные заказы в интересах гражданской авиации, я говорю о совершенно новой для нас задаче - создании тренажера самого высокого квалификационного уровня по требованиям ICAO 9625 для современного магистрального самолета.

Стоимость подобных проектов может составлять десятки миллионов долларов. Мы хорошо понимаем, что в России най­дется мало заказчиков, способных платить такую цену. Анализируя структуру цены, мы пришли к убеждению, что выступать в роли системного интегратора, покупая недостающие компоненты, не слишком-то выгодно. Поэтому в отношении некоторых критических компонентов тренажера мы готовы пойти на определенные риски и взяться самим за их производство.

Широкоугольные коллимационные системы визуализации

Одним из таких критических компонентов является нецентральная широкоугольная оптико-коллимационная система визуализации закабинного пространства, к которой предъявляются жесткие требования по классификационным нормам. Кстати, история этого вопроса довольно любопытна. Впервые зеркала, полученные из тонкой растянутой зеркальной пленки Mylar, были применены для получения широкоугольных полей обзора в начале 80-х годов. Это была революция в области систем визуализации авиационных тренажеров, и совершила ее британская компания Rediffusion Simulation, которая в 2000 году была переименована в Thales Training & Simulation. Новая технология, получившая название WIDE (Wide-angle Infinity Display Equipment), сразу и навсегда изменила облик современных тренажеров. Большое криволинейное зеркало обеспечивало бесшовную визуализацию внекабинного пространства для двух сидящих рядом пилотов. За десять последующих лет, т.е. к началу 90-х, горизонтальное поле обзора расширилось до 240 град, в то время как вертикальный обзор не мог перешагнуть барьер в 45 град. Дело было в том, что при увеличении вертикального обзора усиливалось искажение изображения, пленка теряла сферическую форму при таком растяжении. Однако для вертолетных тренажеров, для отработки дозаправки в воздухе и многих других задач требовались большие вертикальные углы обзора. В 1994 году FAA выпускает документ, согласно которому для вертолетных тренажеров высшей категории предписывались обязательные угол обзора по вертикали 60 град. Решение было найдено и запатентовано британской компанией SEOS, и в 1999 году появился первый в истории вертолетный тренажер, получивший высшую квалификационную оценку Level D. Это был тренажер экипажа вертолета Bell 412, на который была установлена система SEOS Panorama, обеспечивающая 60-градусный обзор по вертикали. С тех пор компанией SEOS было выпущено около 100 аналогичных систем отображения, и поныне практически весь мир покупает эти системы у нее.

Мы сегодня вплотную подошли к решению этой задачи, разработав собственную технологию производства широкоугольных коллимационных систем визуализации с вертикальными углами обзора до 60 град. Мы уже создали опытный образец, и через год рассчитываем сделать промышленный образец. На это изобретение уже получен российский патент, правда, на получение международного патента потребуется дополнительное время.

Система подвижности

Другим критическим компонентом является система подвижности. Реально ли сегодня в России производить и сертифицировать по международным нормам тренажеры на подвижной платформе? Думаю, что да. Это лишь вопрос разумно организованной международной кооперации.

Существует несколько путей решения проблемы, причем цена вопроса и риски в разных случаях могут варьироваться в достаточно больших пределах. Можно использовать полностью готовые универсальные подвижные модули, которые предлагает компания CAE (7000 Series или 5000 Series) и которые прекрасно приспособлены для подобных кооперационных проектов. Это наиболее дорогое решение, зато с минимальными рисками с точки зрения сертификации. Оптимальным по стоимости решением может, на первый взгляд, показаться установка кабины тренажера на готовую подвижную платформу, купленную, к примеру, у известного производителя таких систем - компании MOOG. Однако на деле оказывается, что этот путь не так прост. Во всяком случае, те попытки, которые до сих пор в России предпринимались, пока не увенчались успехом, эти тренажеры не могут пройти сертификацию по очень многим позициям.

Конечно, возникает вопрос: стоит ли браться за это направление и самостоятельно осваивать производство систем подвижности? Пока однозначного ответа нет. Тираж этих систем будет не такой уж большой, а средств на проведение ОКР, на освоение серии потребуется очень много. И все же, взвесив все "за" и "против", и объективно оценив имеющиеся у нас опыт и знания, мы поставили перед собой достаточно сложную, но принципиально выполнимую задачу - организовать собственное производство систем подвижности из импортных комплектующих, и мы уже определились с партнерами по этому проекту. Более того, у нас уже есть техническое задание на тренажер боевого вертолета с системой подвижности. Уже в этом году мы получим комплектующие и начнем работу с "железом". Весь проект рассчитан на три года. Если все пойдет так, как мы рассчитываем, то производство систем подвижности будет выгодным в коммерческом отношении. Кроме того, мы сможем использовать их для исследовательских стендов, где алгоритмы управления подвижной платформой сами являются объектом исследований.

Data Package

В математическом моделировании динамики летательного аппарата и работы его систем есть проблема исходных данных, так называемого Data Package. По существу это весь набор данных, который описывает самолет или вертолет, все то, что заложено в его бортовых алгоритмах. Во всем мире Data Package - это интеллектуальная собственность, которой владеет разработчик самолета. Это коммерческий продукт, он имеет вполне конкретную стоимость. Производитель тренажера может приобрести этот набор данных вместе со всей необходимой документацией и на основании этих данных создать тренажер. Более того, без этого сертифицировать тренажер невозможно. У нас же ситуация такова, что приобрести просто нечего: в КБ не существует самой культуры формирования набора данных для тренажерщиков. Порой нам приходится буквально по крупицам добывать данные из разных мест. И до тех пор, пока разработчики самолетов и бортовых систем не сделают это товаром, который можно было бы покупать, а затем включать в стоимость тренажера, создавать математические модели легче не станет. Да и юридических трудностей при получении исходных данных хватает. КБ считает, что вся интеллектуальная собственность на его разработки принадлежит ему. Серийный завод тоже имеет свое мнение. Хотя в большинстве случаев интеллектуальная собственность принадлежит государству - по крайней мере, на все, что было создано в советские времена.

Сегодня авиационные КБ хотят сами производить тренажеры. Такое подразделение есть у ГП "Антонов", собственное тренажерное направление создано в АХК "Сухой". Возможно, единственным преимуществом таких структур в сравнении с независимыми тренажерными компаниями является относительно простой доступ к исходным данным, которыми владеет КБ как разработчик самолета. Однако в мировой практике так никто не делает. Во всем мире не случайно пришли к тому, что тренажеры производят не разработчики авиационной техники, а компании, специализирующиеся на современных методах моделирования поведения сложных динамических систем. Дело в том, что технологии проектирования летательного аппарата имеют мало общего с технологиями моделирования полета, они решают совершенно разные инженерные задачи. Это касается не только авиации, но и других отраслей промышленной инженерии, занимающихся проектированием интегрированных систем, в которых взаимодействуют человек и машина. Именно поэтому на западе существует совершенно самостоятельная глобальная индустрия моделирования и обучения со сложившейся системой разделения труда и основанной на ней международной кооперацией.

Сейчас мы активно работаем с "Иркутом" по проекту МС-21 и делаем это в соответствии с существующей на сегодняшний день мировой практикой. Мы убеждены, что тренажерную компетенцию целесообразно сконцентрировать не в составе службы послепродажного обслуживания, а в КБ, чтобы была возможность своевременно передавать сведения и информацию в нужном формате разработчику тренажера. Надеюсь, что в этом проекте мы получим весь объем необходимой информации.

Перспективы

Более чем за 20 лет мы смогли занять доминирующее положение на российском рынке тренажеров для военных самолетов и вертолетов. Естественный вопрос - как развиваться дальше? С одной стороны, за счет увеличения объемов производства уже освоенных серийных продуктов и получения новых контрактов. С другой стороны, развивать новые интересные проекты, связанные с освоением перспективных технологий моделирования тренажерных комплексов. Развивая оба эти направления, нам пришлось реформировать организационную структуру предприятия, в котором выделились два подразделения. Первое - базовое, имеющее свое КБ и специализирующееся на выполнении государственного заказа и других текущих контрактов. Второе - экспериментальное. По сути - это наша научная лаборатория, которая занимается освоением критических тренажерных технологий и отработкой их на пилотных проектах.

Для нашей высокотехнологичной отрасли характерна относительно высокая доля внутренних затрат на исследования и разработки. Так, разработка собственной технологии производства широкоугольных коллимационных систем визуализации на основе пленочных зеркал потребовала довольно серьезных предварительных научных и опытно-конструкторских работ. Для нас переход от научно-исследовательских работ через ОКР к коммерциализации технологий - весьма непростая задача. Часто мы выполняем такие исследования на собственные средства в расчете на будущий возврат инвестиций.

Важной частью нашей работы всегда будут оставаться контракты, выполняемые по заказу ведущих российских авиационных НИИ и КБ - таких, как ЦАГИ, ГосНИИАС, РСК "МиГ", "Сухой", "МВЗ им. Миля", "Гражданские самолеты Сухого", "Иркут". Как правило, это исследовательские стенды, или, так называемые, инженерные тренажеры, которые делают доступным целый пласт важных исследований в области выбора и оптимизации параметров системы управления полетом. При разработке инженерных тренажеров мы часто впервые отрабатываем какие-то идеи, которые становятся трендами в наших последующих проектах.

Мы научились эффективно использовать аутсорсинг. Всегда интересно заниматься чем-то новым, рутина надоедает. Мы передали сторонним предприятиям непрофильные для нас работы. Например, значительную часть работ по изготовлению внешних силовых конструкций тренажеров, элементов экранов, систем затенения и прочее. Это позволило нашим специалистам сконцентрироваться на ключевых компонентах тренажеров.

Ну и, конечно, остается еще одна проблема - это внешний дизайн наших продуктов. До сих пор мы профессионально не занимались этими вопросами, как говорится, было не до жиру. Однако постепенно приходит понимание того, что тренажер как сложный и дорогостоящий коммерческий продукт, должен выглядеть эстетично, и здесь, безусловно, нам предстоит еще поработать....