Отчет о научно-исследовательских работах, выполненных в рамках реализации программы создания и развития научного центра мирового уровня «Сверхзвук» по направлению «Искусственный интеллект и безопасность полетов» за 2021 год

Командные рычаги управления являются элементами системы управления, с помощью которых летчик выполняет управляющие действия для поддержания или изменения режима полета, траектории движения и пространственного положения самолета при выполнении этапов полета и целевых задач. С точки зрения системы «самолет-летчик», командные рычаги являются выходным интерфейсом летчика, через который он непосредственно взаимодействует с системой управления самолетом. Усилия и перемещения рычага управления дают летчику кинестетические ощущения, ассоциируемые им с движением самолета. Кроме этого, усилия и перемещения рычага управления посредством внутренних обратных связей через органы восприятия (центральная нервная и нейромышечная системы) позволяют летчику должным образом дозировать управляющие движения для пилотирования самолета [1,2]. Рычаги управления играют важную роль в пилотировании, определяя точность, удобство, надежность управления самолетом и, в конечном итоге, безопасность полета. Поэтому выбору их типа и характеристик уделяется большое внимание. Любой индикатор только тогда полностью удовлетворяет психофизиологическим требованиям, если он кроме информации об истинных значениях, выдает и остальные три типа сигналов: заданные значения, допустимые пределы диапазона и прогноз. Если истинные значения позволяют оценить текущее состояние объекта управления, а заданные – состояние, к которому надо стремиться, то индикация допустимых пределов предостерегает летчика от ошибок пилотирования, а индикация с предвидением позволяет прогнозировать будущее состояние и точнее приводить в соответствие текущие и заданные параметры полета. Все индикаторы пилотажных параметров должны представлять собой единую систему, психологически соответствующую преобладающему у летчика образу пространственного положения самолета и его динамике. Необходимая для пилотирования информация должна выдаваться летчику в наиболее понятной форме, обеспечивающей быстрое и правильное осмысление и однозначное реагирование. Информация, выдаваемая системой индикации, должна вызывать однозначную двигательную реакцию, особенно в аварийной ситуации. Должен быть соблюден принцип совместимости показаний приборов и двигательной реакции, согласно которому показания приборов должны вызывать естественные движения, не противоречащие опыту человека, приобретенному в процессе житейской и специальной практики. Коммерческие сверхзвуковые перевозки обещают со временем значительно изменить отрасль гражданской авиации в части трансконтинентальных и межконтинентальных перевозок. Несмотря на то, что поначалу этот вид транспорта будет доступен ограниченному количеству пассажиров, с внедрением новых технологий, материалов, правил и сервисов доступность сверхзвукового транспорта будет расти. Для начала эксплуатации нового вида транспорта нужно решить ряд фундаментальных проблем, которые лежат как в области конструкции летательного аппарата, так и в большей степени в области экологии, а именно влияния звукового удара на подстилающую поверхность. И хотя за последние 50 лет, наука значительно продвинулась в понимании природы этого явления и способах его уменьшения, фундаментально избавиться от звукового удара невозможно. С другой стороны, можно значительно сгладить эффект разрабатывая новую индикацию и алгоритмы для лётчика, которые позволят избежать попадания звукового удара на уязвимые места. Не менее важной проблемой является совместное использование воздушного пространства как сверхзвуковыми, так и дозвуковыми самолётами. Для решения этой задачи современная ОрВД имеет весь спектр бортовых и наземных технических средств, и сервисов, которые потребуют нижеперечисленных доработок. Но кардинальное решение задач, связанных как с интеграцией сверхзвукового транспорта, так и повышения общей производительности мировой УВД связано с внедрением принципов, основанных на управлении траекториями, изложенных в программах SESAR и NextGen. Современный уровень развития гражданской авиации диктует высокие требования к безопасности полетов, в настоящее время летательные аппараты обладают высокой степенью автоматизации и отказобезопасности. Тем не менее, исследования, направленные на снижение загрузки экипажа и уменьшение влияния ошибок пилотирования, обусловленных человеческим фактором, являются актуальными, поскольку статистический анализ показывает, что человеческий фактор является неотъемлемой частью большинства авиационных происшествий. Существенное увеличение потенциала вычислительной техники в последнее десятилетие способствовало развитию многих областей прикладной математики, в частности, возможность обработки больших массивов данных привела к бурному развитию алгоритмов машинного обучения. Возник вопрос о рациональном использовании достижений научно-технического прогресса в области моделирования сложных систем с помощью алгоритмов искусственного интеллекта применительно к авиационным системам, отличающимся многоканальностью, сложной структурой, большим числом взаимодействий внутри контура управления. Разработка интеллектуальных рекомендательных систем и решение задач интеллектуального управления представляют собой активно развивающуюся область, включающую исследования междисциплинарного характера, которые основаны на идеях и методах следующих научно-технических направлений: – теория автоматического управления; – машинное обучение (решающие деревья, ансамблевые алгоритмы, искусственные нейронные сети); – экспертные системы; – генетические алгоритмы; – нечеткая логика и конечные автоматы. В истории развития бортовых систем можно выделить ряд этапов, каждому из которых соответствовал свой облик бортовых комплексов, определявшийся характерными для своего времени техническими возможностями и технологической базой.