система имитации воздушного боя

Формула изобретения

1. Система имитации воздушного боя, содержащая, по меньшей мере, два объекта, один из которых реальный летательный аппарат, имеющий двигатель, имитатор стрелкового вооружения, способный испускать луч узконаправленного излучения, устройство для включения имитатора стрелкового вооружения, блок питания имитатора стрелкового вооружения, устройство для прицеливания, индикатор попадания в цель, а второй объект оснащен датчиком для приема узконаправленного излучения и индикатором попадания в цель, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, второй объект дополнительно снабжен несколькими датчиками для приема узконаправленного излучения, установленными в различных местах на его поверхности, а также устройством для обработки информации, к входу которого подключены выходы всех датчиков для приема узконаправленного излучения и которое включает в себя блок памяти, содержащий данные о тяжести поражения данного объекта в зависимости от места попадания луча узконаправленного излучения на поверхности объекта.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что несколькими датчиками для приема узконаправленного излучения, установленными в различных местах на поверхности объекта, и устройством для обработки информации оснащены все объекты, участвующие в воздушном бое.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что датчики для приема узконаправленного излучения на поверхности объектов установлены в местах, соответствующих различной степени тяжести поражения данных объектов - от частичного с возможностью продолжения ведения боя до полного с исключением дальнейшего продолжения боя, предпочтительно на крыльях, на рулевых поверхностях летательных аппаратов, на фюзеляже, на капотных крышках двигателя, на кабине пилота.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что на каждом объекте установлен дальномер для определения взаимного расстояния между объектами.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит наземный диспетчерский пункт, оснащенный центральным управляющим компьютером, центральным пультом управления оператора, радиоприемопередающими устройствами, устройствами для приема видеосигналов, устройством для отображения в реальном масштабе времени видеоинформации, устройством для сбора и долговременного хранения статистической, телеметрической и другой информации, а на объектах установлены радиоприемопередающие устройства, а также видеокамеры с передающими устройствами для взаимного обмена статистической, телеметрической, видео и другой информацией между объектами и наземным диспетчерским пунктом.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок памяти устройства для обработки информации каждого объекта содержит данные о реальном стрелковом вооружении, установленном на данном объекте.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство для обработки информации каждого объекта имеет центральный процессор, содержащий блок задержки момента включения имитатора стрелкового вооружения относительно момента подачи команды от устройства включения имитатора стрелкового вооружения, к входу которого подключен дальномер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к авиационным тренажерам, более точно касается систем имитации воздушного боя и может быть использовано для обучения пилотов навыкам ведения воздушного дуэльного боя, для организации соревнований по воздушному бою, для зрелищных мероприятий и т.д.

Известна система для тренировки ведения воздушного боя (патент США №5378155), которая содержит, по меньшей мере, два летательных аппарата. На каждом аппарате имеется так называемая платформа для ведения боя, которая использует сигналы глобальной системы позиционирования (GPS) для определения взаимного положения летательных аппаратов и содержит блоки вычисления, памяти и обработки сигналов. На основе взаимодействия при помощи обмена радиосигналами между платформами двух аппаратов, а также по сигналам с приемников GPS определяют момент запуска ракеты, промах или попадание ракеты в цель. В блок памяти платформы введены характеристики реальных боевых ракет, что позволяет имитировать полет управляемой ракеты в реальных боевых условиях и тем самым осуществлять тренировку ведения боя с применением управляемого ракетного оружия, в том числе и в условиях имитации радиопротиводействия. Недостатком такой системы является то, что во время имитации воздушного боя одному из летательных аппаратов заранее определяют роль атакующего, а другому летательному аппарату определяют роль мишени и во время одного учебного боя они не могут меняться ролями. Кроме того, в случае имитации попадания ракеты в цель фиксируется полное поражение летательного аппарата-мишени.

Известна также система для имитации воздушного боя (патент США №5002490), содержащая, по меньшей мере, два летательных аппарата (самолета), один из которых является атакующим, а другой является мишенью. В одном варианте системы на самолете-мишени устанавливают излучатель сигнала. На атакующем самолете устанавливают приемник сигнала, прицел и спусковой крючок для имитации включения вооружения. Излучатель сигнала и приемник сигнала установлены так, что, когда летчик атакующего самолета нажимает спусковой крючок при совмещении перекрестия прицела атакующего самолета с самолетом-мишенью, фиксируют попадание в цель. Во втором варианте системы излучатель сигнала устанавливают на атакующем самолете, а приемник сигнала устанавливают на самолете-мишени. Попадание в цель фиксируют при помощи аудиовизуальных индикаторов, установленных на обоих самолетах, и при помощи генератора дыма, установленного на самолете-мишени. Система позволяет имитировать ведение воздушного боя при помощи стрелкового вооружения. Недостатком такой системы является то, что во время имитации воздушного боя одному из самолетов заранее определяют роль атакующего, а другому самолету определяют роль мишени. Во время одного учебного боя самолеты не могут меняться ролями, что не позволяет имитировать реальную боевую обстановку и не дает возможность имитировать воздушный дуэльный бой с равными атакующими и защитными возможностями самолетов. Кроме того, поскольку данная система содержит только один приемник излучения, установленный в условном месте на атакующем самолете или на самолете-мишени в зависимости от варианта реализации системы, то эта система не позволяет имитировать частичное поражение самолета при попадании в различные места на фюзеляже, крыльях и т.д. во время выполнения тренировочного или демонстрационного боя.

Задачей изобретения является создание системы, которая позволяла бы имитировать воздушный дуэльный бой между, по меньшей мере, двумя объектами, например летательными аппаратами, с преимущественно равными атакующими и защитными возможностями, а также позволяла бы имитировать различную степень тяжести поражения данных объектов от частичного с возможностью продолжения ведения боя до полного с невозможностью дальнейшего продолжения боя.

Поставленная задача решается тем, что объекты, участвующие в имитации воздушного боя, дополнительно снабжены несколькими датчиками для приема узконаправленного излучения, установленными в различных местах на их поверхности, а также устройством для обработки информации, к входу которого подключены выходы всех датчиков для приема узконаправленного излучения и которое включает в себя блок памяти, содержащий данные о тяжести поражения данного объекта в зависимости от места попадания луча узконаправленного излучения на поверхности объекта. При этом несколькими датчиками для приема узконаправленного излучения, установленными в различных местах на поверхности объекта, и устройством для обработки информации оснащены все объекты, участвующие в воздушном бое.

Датчики для приема узконаправленного излучения на поверхности объектов установлены в местах, соответствующих различной степени тяжести поражения данных объектов от частичного с возможностью продолжения ведения боя до полного с исключением дальнейшего продолжения боя, предпочтительно на крыльях, на рулевых поверхностях летательных аппаратов, на фюзеляже, на капотных крышках двигателя, на кабине пилота.

На каждом объекте установлен дальномер для определения взаимного расстояния между объектами.

Кроме того, система содержит наземный диспетчерский пункт, оснащенный центральным управляющим компьютером, центральным пультом управления оператора, радиоприемопередающими устройствами, устройствами для приема видеосигналов, устройством для отображения в реальном масштабе времени видеоинформации, устройством для сбора и долговременного хранения статистической, телеметрической и другой информации, а на объектах установлены радиоприемопередающие устройства, а также видеокамеры с передающими устройствами для взаимного обмена статистической, телеметрической, видео и другой информацией между объектами и наземным диспетчерским пунктом.

Блок памяти устройства для обработки информации каждого объекта содержит данные о реальном стрелковом вооружении, установленном на данном объекте.

Устройство для обработки информации каждого объекта имеет центральный процессор, содержащий блок задержки момента включения имитатора стрелкового вооружения относительно момента подачи команды от устройства включения имитатора стрелкового вооружения, к входу которого подключен дальномер.

Система имитации воздушного боя, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, позволяет повысить качество и эффективность обучения пилотов ведению воздушного дуэльного боя, а также повысить зрелищность происходящего действия при проведении соревнований или массовых мероприятий.

Изобретение поясняется описанием конкретных примеров его выполнения и чертежами.

На Фиг.1 представлен общий вид системы, объекты, участвующие в имитации воздушного боя, наземный диспетчерский пункт и их взаимодействие.

На Фиг.2 показана блок-схема объекта (летательного аппарата) с имитатором вооружения в виде реального стрелкового вооружения, стреляющего холостыми патронами, и излучателя узконаправленного излучения.

На Фиг.3 показана блок-схема объекта (летательного аппарата) со звуковым и пиротехническим имитатором вооружения и излучателем узконаправленного излучения.

На Фиг.4 показана блок-схема варианта выполнения дальномера на основе приемников глобальной системы позиционирования GPS.

На Фиг.5 показана блок-схема наземного диспетчерского пункта.

Система для имитации воздушного боя содержит объекты 1, 2, в данном примере два летательных аппарата (ЛА) (см. Фиг.1). Каждый ЛА передает на наземный диспетчерский пункт 3 статистическую, телеметрическую и видеоинформацию по каналам 5, 6 соответственно о прохождении воздушного боя в реальном масштабе времени при помощи приемопередающих устройств. Имитацию поражения самолета противника выполняют посредством луча 4 от источника узконаправленного излучения, установленного на каждом ЛА.

На Фиг.2 показана блок-схема варианта оборудования, установленного на ЛА, где в качестве имитатора стрелкового вооружения применяют реальное вооружение, стреляющее реальными патронами с холостым зарядом. На каждом ЛА 1 или 2 имеется двигатель 7 со своей системой управления, защиты и контроля, а также система 8 для сбора самолетной информации, подключенная на первый вход устройства 9 для обработки информации. Ко второму входу устройства 9 подключено устройство 10 для включения вооружения (оружейная гашетка), установленное в кабине пилота. К третьим входам устройства 9 подключены датчики 11 для приема узконаправленного излучения, установленные на различных поверхностях ЛА 1, 2, сигнал от которых поступает на расположенный в устройстве 9 центральный процессор 27, связанный с блоком 28 памяти. В блок 28 памяти введена информация о тяжести поражения данного объекта в зависимости от места попадания луча узконаправленного излучения на соответствующий датчик 11. К четвертому входу устройства 9 подключен дальномер 12, сигнал от которого подают на вход блока 29 задержки в центральном процессоре 27 устройства 9. К пятым входам устройства 9 подключены датчики 13 выстрела, установленные на имитаторе стрелкового вооружения 14 со своим боекомплектом 15. К первому выходу устройства 9 для обработки информации подключено устройство 16 для индикации параметров и состояния боя, установленное в кабине пилота. Ко вторым выходам устройства 9, на которые подают сигнал с выхода блока 29 задержки, подключены соответствующие устройства 17 управления блоком 18 питания, подключенным к излучателю 19 узконаправленного излучения. Третий выход устройства 9 подключен к приемопередающему устройству 20 с антенной 21 для обмена телеметрической и статистической информацией с наземным диспетчерским пунктом (см. Фиг.5). Четвертые выходы устройства 9 подключены к блоку 22 управления стрелковым вооружением. Пятый выход устройства 9 подключен к генератору 23 цветных дымов для визуальной индикации степени поражения объекта. На каждом ЛА 1, 2 установлена также видеокамера 24, которая подключена к передающему блоку 25 с антенной 26.

На Фиг.3 показана блок-схема второго варианта оборудования, устанавливаемого на ЛА 1, 2. В данном варианте вместо реального стрелкового вооружения в качестве имитатора стрелкового вооружения применяют звуковые имитаторы 30 выстрела и пиротехнические имитаторы 31 выстрела. При этом звуковые имитаторы 30 подключены к шестым выходам устройства 9 для обработки информации, а пиротехнические имитаторы 31 подключены к седьмым выходам устройства 9.

На Фиг.4 показана блок-схема одного из вариантов реализации дальномера, который содержит приемник 32 глобальной системы позиционирования GPS с соответствующей антенной 33. Первый выход приемника 32 подключен к входу приемопередающего устройства 34 со своей антенной 35 для обмена информацией о взаимном расположении с другим объектом. Второй выход приемника 32 подключен к первому входу процессора 36 дальномера. Выход приемопередающего устройства 34 подключен ко второму входу процессора 36, а выход процессора 36 подключен к четвертому входу устройства 9 для обработки информации.

На Фиг.5 показана блок-схема оборудования наземного диспетчерского пункта, который содержит центральный пульт 37 оператора, подключенный к первому входу центрального управляющего компьютера 38. Ко вторым входам компьютера 38 подключены выходы приемопередающих устройств 39, количество которых равно числу участвующих в воздушном бое объектов. Устройства 39 снабжены соответствующими антеннами 40. Первый выход компьютера 38 подключен к входу блока 41 для сбора и хранения статистической и телеметрической информации. Второй выход компьютера 38 подключен к входу устройства 42 для отображения в реальном масштабе времени статистической и телеметрической информации. Диспетчерский пункт содержит также устройство 43 для отображения в реальном масштабе времени видеоизображения о прохождении воздушного боя, полученного посредством блоков 44 для приема телевизионного сигнала, количество которых равно числу участвующих в воздушном бое объектов. Блоки 44 подключены к входам устройства 43 и снабжены соответствующими антеннами 45 для приема телевизионного сигнала.

Описание работы системы выполнено на примере воздушного боя с использованием двух летательных аппаратов (ЛА), как показано на Фиг.1. Задачей выполнения воздушного боя, который может быть тренировочным, соревновательным или в качестве зрелищного мероприятия, является нанесение полного (критичного) поражения объекту противника имеющимся в собственном распоряжении боекомплектом. При этом необходимо избежать аналогичного поражения собственного объекта или, по крайней мере, получить лишь частичное (некритичное) поражение собственного объекта, позволяющее ему продолжать ведение воздушного боя.

Система работает следующим образом. После выхода в зону боевого контакта и получения разрешения от оператора с центрального диспетчерского пункта 3 (см. Фиг.1) на начало ведения воздушного боя пилот каждого ЛА старается нанести критичное поражение ЛА противника посредством маневрирования собственного ЛА и с помощью имеющего у него вооружения. При этом заранее не определяют роли участвующих в воздушном бое летательных аппаратов и каждый из них в процессе боя может попеременно оказываться в качестве атакующей или защищающейся стороны с равными возможностями. В качестве имитатора поражающего фактора на ЛА используют луч излучателя 19 узконаправленного излучения (см. Фиг.2), например лазера. Для повышения помехозащищенности излучаемый луч может нести кодированный сигнал, протокол кодирования которого известен, согласован и обязателен для применения всеми участвующими сторонами. Излучатель 19 включают при помощи оружейной гашетки 10, расположенной в кабине пилота, на которую нажимает пилот атакующего ЛА, когда в прицел его вооружения попадает ЛА противника. При нажатии на гашетку 10 сигнал на включение вооружения поступает на второй вход устройства 9 для обработки информации, а оттуда через четвертый выход устройства 9 этот сигнал поступает на блок 22 управления стрелковым вооружением, которое выполняет выстрел или серию выстрелов в зависимости от длительности нажатия на гашетку 10 из вооружения 14 имеющимся неизрасходованным боекомплектом 15. При выполнении выстрела вооружением 14 срабатывает датчик 13 выстрела, сигнал от которого подают на пятый вход устройства 9. Этот сигнал далее поступает на вход блока 29 задержки в процессоре 27. На другой вход блока 29 задержки поступает сигнал от дальномера 12. Блок 29 задержки выдает сигнал на устройство 17 управления блоком 18 питания излучателя 19 с задержкой по времени относительно выстрела из вооружения 14. Эту задержку вводят для большей достоверности событий воздушного боя, поскольку луч излучателя 19, имитирующий реальный выстрел, распространяется практически мгновенно, а время полета реального метательного снаряда до цели конечно и определяется его начальной скоростью, расстоянием до цели, взаимным расположением и скоростью перемещения объектов. Величину задержки рассчитывает центральный процессор 27 устройства 9 на основании сигнала дальномера 12, на основании сигналов, полученных от системы 8 сбора самолетных параметров, например скорости ЛА, скорости и направления угловых перемещений ЛА, высоты полета и т.д., а также на основании информации о реальном вооружении, занесенной в блок 28 памяти в устройстве 9. К информации о реальном вооружении могут относиться такие его характеристики, как скорострельность, начальная скорость снаряда, дальность стрельбы и т.д. При этом излучение излучателя 19 во время нажатия на гашетку 10 является импульсным и частота этих импульсов равна частоте выстрелов стрелкового вооружения 14. Кроме того, сигнал от дальномера 12 используют в центральном процессоре 27 для блокировки поражения ЛА противника, если измеренное дальномером расстояние между летательными аппаратами в момент выстрела превышает заданную величину, равную дальности стрельбы реального стрелкового вооружения и занесенную в блок памяти 28 устройства 9.

В варианте реализации имитатора стрелкового вооружения, показанного на Фиг.3, при нажатии на гашетку 10 сигнал на включение вооружения поступает на второй вход устройства 9 для обработки информации, а оттуда этот сигнал через шестые и седьмые выходы устройства 9 поступает соответственно на звуковые имитаторы 30 выстрела и на пиротехнические имитаторы 31 выстрела. Кроме того, сигнал с гашетки 10 поступает на вход блока 29 задержки центрального процессора 27 в устройстве 9. На другой вход блока 29 поступает сигнал с дальномера 12. Блок 29 задержки выдает сигнал на устройство 17 управления блоком 18 питания излучателя 19 с задержкой по времени относительно момента нажатия на гашетку 10 для имитации конечной скорости полета метательного снаряда, как это было описано выше. Кроме того, в данном варианте (см. Фиг.3) учет расхода боекомплекта вооружения выполняет процессор 27 в зависимости от времени нажатия на гашетку 10 по информации о реальном вооружении, занесенной в память 28 устройства 9.

Имитацию поражения данного ЛА огнем противника выполняют при помощи нескольких датчиков 11 для приема узконаправленного излучения (см. Фиг.1, Фиг.2). Датчики 11 расположены преимущественно в наиболее существенных с точки зрения живучести местах на поверхности ЛА. Например, датчики 11 устанавливают на капотных крышках двигателя, на обеих поверхностях крыльев, рулевых поверхностях и руле направления, на фюзеляже в местах расположения агрегатов, блоков, органов управления, на кабине пилота. При попадании луча в момент выстрела от излучателя 19 атакующего ЛА на датчик (или несколько датчиков) 11 на защищающемся ЛА соответствующие датчики 11 на последнем выдают сигнал, который через третий вход устройства 9 поступает на вход процессора 27. Последний в соответствии с полученными сигналами от датчиков 11 и на основании информации о степени поражения ЛА в зависимости от места расположения датчиков 11, заложенной в блок 28 памяти, выдает сигнал на устройство 16 для индикации параметров и состояния боя, которое расположено в кабине пилота. Это устройство предназначено для отображения пилоту данного ЛА в реальном масштабе времени различной информации о прохождении боя, например о взаимном расположении и перемещении летательных аппаратов, о степени поражения ЛА противника и своего собственного ЛА, о количестве произведенных выстрелов, о количестве оставшихся выстрелов и т.д. Кроме того, с третьего выхода устройства 9 телеметрическая и статистическая информация о прохождении воздушного боя, поражениях ЛА и т.д. через приемопередающее устройство 20 с антенной 21 поступает на наземный диспетчерский пункт (см. Фиг.5). При этом различают некритичное (частичное) поражение ЛА и критичное (полное) поражение ЛА. К некритичным поражениям относят поражения тех агрегатов, приборов, органов управления и т.д., выход из строя которых в реальных боевых условиях прекращает полностью или ограничивает их функционирование, но не влияет на пилотируемость, управляемость ЛА в целом и на его способность продолжать воздушный бой с полученными повреждениями и ограничениями. При критичных поражениях получивший их ЛА в реальных боевых условиях теряет полностью возможность продолжать бой, когда пилот либо сам поражен огнем противника, либо вынужден покинуть ЛА, либо совершить аварийную посадку на сильно поврежденном ЛА.

При получении поражения от летательного аппарата противника на пораженном ЛА на пятом выходе устройства 9 формируется сигнал, который поступает на генератор 23 цветных дымов для визуальной индикации степени поражения данного ЛА. Так, например, при некритичном поражении ЛА установленный на нем генератор 23 кратковременно генерирует светлый дым. При получении критичного поражения ЛА генератор 23 генерирует темный дым.

На каждом ЛА 1, 2 установлена также видеокамера 24, которая подключена к передающему блоку 25 с антенной 26 для передачи в реальном масштабе времени видеоинформации о прохождении воздушного боя на наземный диспетчерский пункт (см. Фиг.5).

Дальномер, блок-схема которого показана на Фиг.4, содержит приемник 32 глобальной системы позиционирования GPS с соответствующей антенной 33. С первого выхода приемника 32 сигнал, соответствующий текущим координатам в пространстве первого ЛА, поступает на вход его приемопередающего устройства 34, а с него через антенну 35 этот сигнал поступает на антенну 35 второго ЛА и на его приемопередающее устройство 34. Аналогично сигнал о текущих координатах второго ЛА передают на первый ЛА. Со второго выхода приемника 32 первого ЛА сигнал о его текущих координатах поступает на первый вход процессора 36 дальномера. С выхода приемопередающего устройства 34 первого ЛА на второй вход процессора 36 поступает сигнал, соответствующий текущим координатам второго ЛА, который получен через приемопередающее устройство 34 с антенной 35. Соответственно, на втором ЛА на второй вход процессора 36 подают сигнал, соответствующий текущим координатам первого ЛА, который получен через свое приемопередающее устройство 34 с антенной 35. Процессор 36 на каждом ЛА сравнивает полученные сигналы и формирует сигнал, соответствующий взаимному расположению в пространстве двух ЛА и текущему изменению во времени этого расположения. Этот сигнал с выхода процессора 36 на каждом ЛА подают на четвертый вход соответствующего устройства 9 для обработки информации. Таким образом, осуществляют обмен информацией о взаимном расположении в пространстве каждого объекта.

Наземный диспетчерский пункт, блок-схема которого показана на Фиг.5, содержит центральный пульт 37 оператора. При помощи этого пульта оператор выдает разрешение или запрещение пилотам ЛА на начало или продолжение выполнения воздушного боя, выполняет оперативный контроль ведения боя, принимает, анализирует статистическую, телеметрическую и видеоинформацию, поступающую с летательных аппаратов, выдает пилотам уточняющую или корректирующую информацию и команды. Для этого пульт 37 подключен к первому входу центрального управляющего компьютера 38. Статистическая и телеметрическая информация от ЛА поступает на вторые входы компьютера 38, количество которых равно числу участвующих в воздушном бое ЛА, с выходов соответствующих приемопередающих устройств 39, снабженных соответствующими антеннами 40. С первого выхода компьютера 38 эта информация поступает на вход блока 41 для сбора и хранения статистической и телеметрической информации. Данная информация может быть использована в дальнейшем при воспроизведении отдельных фрагментов воздушного боя или боя полностью для анализа, выработки рекомендаций с целью совершенствования процесса обучения пилотов. Второй выход компьютера 38 подключен к входу устройства 42 для отображения в реальном масштабе времени статистической и телеметрической информации, необходимой оператору для принятия оперативных решений по ходу ведения боя. Диспетчерский пункт содержит также устройство 43 для отображения в реальном масштабе времени видеоизображения о прохождении воздушного боя, полученного посредством соответствующих блоков 44 для приема телевизионного сигнала, количество которых равно числу участвующих в воздушном бое ЛА. Блоки 44 подключены к входам устройства 43 и снабжены соответствующими антеннами 45 для приема телевизионного сигнала.

Таким образом, предложенная система имитации воздушного боя позволяет имитировать воздушный дуэльный бой между, по меньшей мере, двумя объектами, например летательными аппаратами, с преимущественно равными атакующими и защитными возможностями и не заданными заранее статусами атакующей или защищающейся стороны. Система также позволяет имитировать различную степень тяжести поражения данных объектов от частичного с возможностью продолжения ведения боя до полного с невозможностью дальнейшего продолжения боя. Это повышает качество и эффективности обучения пилотов ведению воздушного дуэльного боя, а также повышает зрелищность происходящего действия при проведении соревнований или массовых мероприятий с применением данной системы.