Текст книги "УЧЕБНИК виртуального пилота"

Автор книги: Сергей Саломахин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 17 страниц)

С. Ю. САЛОМАХИН
УЧЕБНИК
ВИРТУАЛЬНОГО
ПИЛОТА
Книга 1

ПИЛОТАЖ

САРАНСК

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОРДОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2008

УДК 004.9:629.7(075)

ББК 397

С165

Саломахин С.Ю.

Учебник виртуального пилота. Кн. 1: Пилотаж / С. Ю. Саломахин. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2008. – 1о0 с.

ISBN 978-5-7103-1905-5

Авиасимуляторы нового поколения – «super sims» – обладают огромным и пока еще недостаточно раскрытым потенциалом в качестве платформы для тренировки пилотов. Использование уникальных возможностей этих программ в сочетании с практическими полетами позволяет принципиально изменить подход к тренировочным занятиям, снизить расходы на обучение и повысить его качество. Существующие учебники используют однобокий подход: либо имитируя традиционные летные курсы в новом окружении, либо обучая "реалистичным, полетам на игрушечных моделях. Данная книга рассчитана на взаимодействие с распространенными официальными методиками обучения, но не ограничивается их требованиями, а направлена на развитие живого гибкого подхода к восприятию полета.

Автор имел возможность познакомиться с летным обучением на симуляторах и в практических полетах как в России, так и за рубежом. Этот учебник обобщает накопленный им опыт и предлагает новый подход к обучению летному делу.

УДК 004.9:629.7(075)

ББК 397

© Саломахин С. Ю., 2008 © Оформление. Издательство Мордовского университета,

2008

Посвящается моему отцу, который ходил со мной смотреть на самолеты

1. Введение

Небо – плохой учитель, но хороший экзаменатор. Чем большему удастся научиться на земле, тем больше шансов вернуться из полета. Поэтому авиационные симуляторы и существуют столько же, сколько сами летательные аппараты. Ни рассказы инструкторов и других учеников, ни книжки или фильмы не позволят настолько наглядно прикоснуться к пилотированию на земле, как специальные тренажеры.

Самыми первыми «симуляторами» были старые или разбитые в авариях аэропланы. Их слегка ремонтировали, сдирали обшивку с крыльев, и курсанты могли отрабатывать азы управления на почти настоящем самолете, неуклюже бегавшем по летному полю.

Позже появились капсулы, выполненные в виде кабины летательного аппарата. Самые совершенные тренажеры такого типа могут раскачиваться и вращаться, имитируя движение самолета в полете. Правдоподобность этих шевелений не очень высока, польза от их наличия сомнительна, но само решение показывает серьезность подхода.

Параллельно с профессиональными тренажерами вырос особый класс симуляторов – компьютерные игры. Со временем их лучшие образцы превратились из пародии на полет в его очень правдоподобную имитацию. Поскольку находящийся в виртуальном мире человек всерьез доверяет своим чувствам, фантазия во многом помогает ему восполнить недостаток физических ощущений, вжиться в атмосферу игры.

Вычислительных возможностей домашних компьютеров и по сей день недостаточно для тщательного воссоздания физики летательных аппаратов. Но талант разработчиков иногда создает невероятно убедительные иллюзии, показывающие живой, настоящий мир полета вопреки ограниченности располагаемых технических средств.

И если профессиональные тренажеры доступны лишь очень ограниченному числу профессиональных же пилотов, то домашние симуляторы позволяют прочувствовать полет миллионам обычных людей, по ряду причин не добравшихся до настоящего неба.

Кто-то просто играет «в самолетики», получая удовольствие от самого процесса. Кто-то сражается в виртуальных небесах с электронными и живыми оппонентами. Всерьез относящиеся к своему хобби любители симуляторов создали целый мир виртуальной авиации, со своими собственными авиалиниями и системами управления воздушным движением полетами по всему земному шару на самых разных аппаратах.

Многие из виртуальных летчиков переносят накопленный опыт и знания в реальный мир, производя неизгладимое впечатление на инструкторов и пилотов старой школы. Тот факт, что «играя» на домашнем компьютере кто-то сумел приобрести массу специальных навыков и знаний, оказывается понят и принят далеко не всеми.

По сей день ведутся жаркие споры о том, насколько «реалистичны» компьютерные игрушки, насколько они полезны для обучения настоящим полетам. Большие корпорации и отдельные граждане пробуют создать новый рынок обучения полетам на базе этих игр.

На мой взгляд, существующие «виртуальные летные школы» страдают серьезным недостатком – они предполагают использование симуляторов не как дополнение, а как своеобразную замену нормального обучения полетам. При этом игрушечные курсы часто привязаны к определенному симулятору, а предлагаемая ими техника пилотирования не учитывает различий между виртуальным и реальным небом.

Не надо ни переоценивать, ни недооценивать компьютерные игры.

Это отличное наглядное пособие, мощный исследовательский инструмент. Прекрасное дополнение к бумажным книгам, летающим и стендовым моделям, традиционному обучению. Нужно лишь научиться эффективно использовать его, чему и посвящена данная книга.

Предупреждение Этот учебник представляет из себя набор упражнений, выполняемых на «домашнем» авиасимуляторе – компьютерной игре, установленной на обычном бытовом компьютере. По мере приобретения различных навыков, потребуется их закрепление в настоящих полетах. Эксперименты на симуляторе помогут разобраться со многими явлениями, наблюдаемыми в реальности, а летная практика превратит эти знания в твердые навыки.

Сами по себе эти упражнения не могут заменить полноценную летную подготовку и являются вспомогательным занятием, своего рода полезным развлечением. Главная их ценность заключается в особом по4 рядке выполнения, основанном не на традиционном подходе к обучению пилотированию, а на специфике домашних авиасимуляторов.

Такой подход не подменяет, а дополняет официальные методики летного обучения. Более того, производители компьютерных игр всегда в той или иной форме оговаривают в лицензии на свои продукты запрет на их использование в качестве «самоучителя» для настоящих летчиков.

В книге нет детальной теоретической и технической информации.

Главы задуманы как путеводитель для экспериментов в виртуальном «небе» игры. Если в процессе изучения читатель почувствует недостаток глубины освещения какого-либо вопроса, настоятельно рекомендую обратиться к специализированной документации! Многие из упоминаемых в тексте систем вообще невозможно использовать, не изучив нужные руководства.

Эффективность работы с данным учебником напрямую зависит от умения читателя экспериментировать и анализировать полученные результаты. Очень важна способность к самокритике и желание выполнять задания качественно, вдумчиво, творчески.

Я не могу гарантировать никаких результатов или отвечать за какие-либо прямые или косвенные риски для жизни, здоровья или имущества, связанные с использованием этой книги. Всю ответственность за интерпретацию и применение содержащейся в ней информации читатель берет на себя.

Ограничения Для начала следует понимать, чему можно научиться с помощью симуляторов, а что невозможно в принципе, в силу специфики компьютерной игры.

Наличие ограничений или своеобразных особенностей не означает бесполезности домашних симуляторов в целом, но нужно четко представлять себе границы возможного и уметь извлекать пользу из доступного.

Довольно прилично можно отработать следующее: • Базовые операции с основными самолетными системами • Взаимодействие с пилотами других самолетов • Взаимодействие с наземными службами контроля полетов Менее эффективно, но все-таки можно научиться: • Работать со стандартными органами управления • Выдерживать разнообразные режимы полета

5

• Пилотировать «вслепую», по навигационным процедурам • Своевременно распознавать аварийные ситуации и реагировать на них • Взаимодействовать с другими членами экипажа Не получится: • Приобрести навыки осмотрительности в полете и на земле • Получить физиологически правдоподобные реакции на полет • Отработать реалистичное пилотирование на критических и закритических режимах Очень важно понимать, что на определенном этапе попытки приблизить полет в виртуальном мире к реальности начнут обходиться дорого – и в смысле затрат времени, и по стоимости различных вспомогательных устройств. Тренажер просто перестанет быть рентабельным. Поэтому не надо учиться «летать на симуляторе», надо просто учиться летать.

Возможности Каждая из глав этой книги будет подробно указывать на различия между настоящим и игрушечным полетом. Но на данный момент остановимся на неоспоримых достоинствах симуляторов, которые обязательно нужно использовать для обучения:

Главным достоинством компьютерной игры является возможность многократно повторять выбранные ситуации, меняя условия и окружение, сохраняя и прокручивая заново «видеозапись» полета. Переделывая весь полет или отдельные его элементы, видя себя со стороны, анализируя и экспериментируя.

Психологически комфортно и полезно для уменьшения стресса при обучении полное отсутствие риска для жизни. На определенном этапе этот фактор даже становится негативным, мешающим с должной внимательностью относиться к опасным ситуациям. Однако в общем случае обстановка удобства и безопасности сильно помогает усвоению новых знаний.

Поскольку в реальности невозможно изучить какой-то отдельный элемент полета, не пройдя через все сопутствующие, разница между готовностью к часто повторяющейся и редко случающейся ситуации оказывается огромной. Зато в виртуальном мире каждой задаче можно посвятить столько времени, сколько требуется конкретному человеку для ее полноценного восприятия и отработки правильных реакций.

6

Множество моделей летательных аппаратов, аэродромов и навигационных систем всех типов и времен позволит познакомиться с особенностями различных машин, понять смысл технических решений, использовать характерные черты разных самолетов для более наглядного исследования различных режимов.

Возможность изучать и менять физику полета виртуальных моделей и воздушную обстановку – включая погоду, время суток и т.п. Это позволяет ставить многочисленные эксперименты, глубже понимать суть процессов и явлений, происходящих в полете. Такой подход готовит думающего пилота, а не летающего водителя.

Отработать взаимодействие с другими летчиками и диспетчерами, выполнять сложные полеты по навигационным процедурам. Привыкнуть одновременно управлять самолетом, вести его в нужном направлении, обеспечивать безопасность полета и быть на связи с остальными участниками движения, а также наземными службами контроля.

Познакомиться с особенностями полетов в самых отдаленных уголках планеты, в разнообразных климатических условиях. Даже выйти за пределы земной атмосферы и поэкспериментировать с виртуальным космосом.

Привыкнуть воспринимать самолет, окружающую среду и организацию полета как единое целое. Это крайне необходимо для современной авиации, где сложные бортовые механизмы являются лишь частью гигантских систем обеспечения полета.

Новый подход Мельком проглядев оглавление первой части, бывалый инструктор придет в ужас. Где изучение матчасти? Где тактико-технические данные используемого летательного аппарата? Почему различные элементы полета перемешаны между собой? Какому курсу соответствует данное руководство? Сертифицирована ли эта методика?

На мой взгляд, такие вопросы отражают принципиально ошибочный подход к летному обучению. Существующие методики перегружают занимающегося избыточно детализированной информацией. Вдобавок сама специфика обучения полетам на практике подразумевает крайне нерациональное распределение времени и усилий. Многие ключевые идеи теряются в массе подробностей, а системный взгляд на полет, самолет, пилота и его окружение отсутствует.

Как следствие, у обучающегося складывается мозаичное и неглубокое восприятие летного дела – потенциальный источник опасности.

7

Такой подход сложился исторически, но использование симуляторов способно изменить ситуацию к лучшему.

Представим, например, что нам нужно отработать координацию рулей в развороте. Как это выглядит при традиционной схеме обучения?

Помимо выплат всевозможных вступительных взносов, медкомиссии и бюрократических процедур регистрации, каждый раз нужно добраться до аэродрома – потратив на это время и деньги – потом дождаться своей очереди, подняться в небо и только после этого, наконец, покрутить виражи в зоне.

На саму отработку маневра уйдет минут сорок от силы, но общие затраты составят не менее 3-4 часов оплаченного времени! Зарабатывать деньги для этого придется в будни, а для занятий останутся выходные.

Это дополнительно растягивает процесс, делает его менее эффективным.

Вместо этого можно спокойно, сидя у себя дома, запустить симулятор, выбрать ту виртуальную модель, которая требует особого внимания при координации, и потратить на отработку столько времени, сколько нужно. Практически бесплатно, если не учитывать стоимость компьютера и симулятора. После этого можно съездить на летное поле и, потратив один лишь раз те самые 3-4 часа, привести свои навыки в соответствие с реальностью! Если грамотно спланировать «домашнюю работу», дорогостоящее летное время будет использоваться с гораздо большей пользой.

Разнообразие доступных моделей летательных аппаратов и возможность настроить почти любые мыслимые условия полета позволит акцентировать внимание именно на том, что получается с трудом. В жизни же нам будет доступна только та погода, что есть за окном, и только тот самолет, который окажется по карману.

Тренировочные задания можно подобрать таким образом, чтобы обеспечить почти идеальный рост сложности. При этом каждой задаче будет посвящаться ровно столько времени, сколько необходимо конкретному обучающемуся. Достичь подобной подгонки обучения «под себя» в традиционной летной школе нереально.

Если постоянно только тренироваться, произойдет неизбежный упадок интереса. В жизни деваться некуда – приходится использовать все доступное время для занятий, даже если их эффективность падает до нуля. На собственном же компьютере можно спокойно отвлечься, время дешево. Более того, полезно перемежать серьезные задания с забавными «хулиганскими» вставками, совершенно недопустимыми в реальности.

Например, если работа по выдерживанию идеально ровного полета уже набила оскомину, почему бы не развеяться, полетав под мостом вниз го8 ловой? Игрушка все стерпит, вдобавок наверняка пропадет стимул заниматься подобной рискованной деятельностью в настоящем небе.

Виртуальный полет позволяет убрать ненужные препятствия. Ветер не дает понять, как выдерживается курс? Отключим ветер. Дымка мешает видеть горизонт? Уберем дымку. Никаких посторонних самолетов над местом обучения, значит диспетчер не задает отвлекающих вопросов и инструктор не дергается. Неудачные полеты перезапускаются и переигрываются заново, пока не начнет получаться.

Вместо того, чтобы приставать с расспросами к другим людям, можно проработать непонятный элемент полета дома, разглядывая себя со стороны, приобретая собственное понимание происходящего. При этом сначала механически отрабатываются правильные реакции, а затем набор экспериментов позволяет детально разобраться с подробностями.

После этого можно спокойно идти на аэродром и воспроизводить изученное в реальном полете – оценивать, анализировать, вырабатывать практические навыки на базе своих собственных знаний. Это намного полезнее тупой зубрежки параграфов учебника.

Существующие сейчас методики обучения созданы под эгидой яростной борьбы за безопасность полетов. Основная их идея в том, что пилот должен не думать, а слепо и четко отрабатывать заранее созданные на все случаи жизни шаблоны. Если шаблон сделан надежно, а пилот не оплошал – все должно быть безопасно. Если оплошал – значит виной тому загадочный «человеческий фактор», нужно обратиться к психоаналитику, но ни в коем случае не трогать шаблоны – ну как тронешь, а потом кто-то разобьется?

К сожалению, статистика не подтверждает особой эффективности такого подхода. Количество катастроф остается в среднем все тем же, а вот причины их становятся откровенно глупыми. Утрируя: если раньше люди разбивались при попытке перелететь через океан, то теперь они срываются в штопор, случайно попав в облака.

На мой взгляд, такая деградация совершенно неоправданна. Полагаю чрезвычайно важным подходить к полету творчески и сознательно.

До тонкостей понимать не только поведение машины, но и контекст происходящего – погоду, состояние техники, наземное обеспечение полета.

При выполнении любого маневра пилот должен не тупо соблюдать кемто указанные цифры режима, а четко понимать, откуда эти цифры взялись и что будет, если отступить от них в ту или иную сторону. Если в ответ на визг сигнализации срыва летчик начинает судорожно искать чеклист с соответствующим шаблоном – это прискорбно. Если отталкивает от себя штурвал и устраняет скольжение движением ноги, это правильно!

Поэтому задания в данной книге постепенно видоизменяются от раздела к разделу. Сначала мы доведем до полного автоматизма правильные реакции. Дальше начнем исследовать новые режимы, когда подсказки и предостережения будут сопровождать все нарастающий объем самостоятельной исследовательской работы обучающегося. А на завершающем этапе я лишь обозначу контекст и отмечу ключевые моменты, оставляя почти всю работу читателю. Это требует значительного чувства ответственности в сочетании со здоровым любопытством, которые очень пригодятся потом – в настоящем полете.

Психологическое состояние человека, занимающегося самостоятельно у себя дома, или на оживленном аэродроме, под руководством инструктора – очень разное. Домашняя обстановка помогает расслабиться, усвоение материала намного качественнее. Поскольку никто не «стоит над душой», обучающийся привыкает самостоятельно отвечать за свои действия в воздухе. Это сильно отличается от классического обучения, где момент первого вылета без инструктора обладает почти истерическим накалом напряженности и порой заканчивается аварией, а то и гибелью ученика.

Симулятор позволяет разобраться со многими вещами быстрее и эффективнее, крепче запомнить изученное, максимально приблизиться к идеальному движению от простого к сложному. Группировать приобретенные навыки, приучаться видеть полет как систему взаимосвязанных событий, а не набор раздражителей с заученными реакциями на них.

Главы не заканчиваются контрольными работами – предполагается, что читатель самостоятельно проверит себя и на симуляторе, и в реальности. Если что-то важное оказалось упущено, никогда не поздно вернуться назад и проработать нужный элемент полета. Небольшие ошибки и погрешности имеют тенденцию накапливаться, в результате небрежность при выполнении простых маневров обязательно перерастет в невозможность выполнения более сложных.

Выбор симулятора Современные компьютерные симуляторы полета делятся на две группы. Наиболее многочисленную из них составляют «аркадные леталки», с красивой графикой и заведомо упрощенной физической моделью полета. Вместо имитации сложного мира авиации – навигационных и коммуникационных систем, управления воздушным движением, разного

10

рода процедур и правил – эти игры построены вокруг нехитрого сюжета, развлекающего игрока. Место самолета в них без особого труда может занять какой-нибудь «космический мотоцикл», суть дела от этого не изменится. Для сколько-нибудь серьезных тренировок виртуального пилота подобные игрушки бесполезны.

Куда менее многочисленны игры, рекламируемые как «реалистичные» симуляторы полета. Их авторы стараются как можно тщательнее воспроизвести динамику полета, дать виртуальному летчику возможность работать в максимально правдоподобной обстановке. Наиболее талантливо сделанные симуляторы объединяют в себе интересный сюжет, часто основанный на определенных видах деятельности настоящих пилотов, и высокий уровень моделирования соответствующей обстановки.

Какие характеристики делают симулятор пригодным для домашних экспериментов виртуального летчика? • Достоверно смоделированная атмосфера. На самом раннем этапе обучения ветер только мешает, но становится важнейшим атрибутом реалистичных занятий. • Изобилие виртуальных моделей и разнообразие их поведения на разных этапах полета расширяет кругозор, позволяет более полно оценить специфику каждого конкретного режима. • Качественная динамика полета и правдоподобная имитация повреждений – чем ближе к реальности, тем больше доверия к виртуальному полету, выше уровень ответственности при работе с симулятором. • Система управления воздушным движением и возможность игры по сети. Присутствие в виртуальном небе живых людей создает великолепный эффект погружения, помогая при этом приобретать ценные навыки коммуникации. • Сложный ландшафт, позволяющий работать с перепадами высот и различными препятствиями. Крайне важно качественное моделирование поверхности земли – она должна быть неровной практически везде, кроме посадочных полос больших аэропортов. • Качественный звук и динамичная, живая обстановка в кабине усиливают эффект погружения. Пляшущие стрелки приборов, потрескавшийся плексиглас кабины, дерганый визг тормозов, раскачивание и подскоки – все это не менее важно, чем красоты игрушечной «местности» где-то далеко внизу. и Каждый человек по-своему воспринимает настоящий полет – одни остро реагируют на тряску, другие на шум. Кто-то воспринимает происходящее очень визуально, а кому-то не мешает упрощенная картинка местности, но крайне важно правдоподобное поведение виртуальной модели на закритических режимах. В результате оценка «реалистичности» симулятора оказывается очень индивидуальной, найти что-то общее для всех трудно.

Но если понравившийся симулятор соответствует списку необходимых требований, то дальше можно не искать, а сосредоточиться на выжимании максимума пользы из своей любимой игры. Со временем, знакомство с настоящим полетом внесет свои коррективы и выбор игрушки может быть пересмотрен. Более того, полезно и познавательно работать сразу с несколькими симуляторами одновременно.

Лично на меня наибольшее впечатление произвела серия Flight Unlimited. Динамика полета, радиосвязь, атмосфера, земля, общее ощущения от нахождения в мире игры соответствовали моему восприятию пилотирования в наибольшей степени. Среди недостатков можно отметить очень скромный по размеру район полетов, ограниченное количество летательных аппаратов и невозможность игры по сети. К сожалению, эта серия уже стала историей и продолжений к ней не предвидится. Отчасти это является и достоинством – старая игра будет работать даже на заведомо слабых компьютерах.

Серия Microsoft Flight Simulator (MSFS) является уникальным полуфабрикатом. Архитектура игры позволяет подключать к ней огромное число внешних дополнений, в значительной степени улучшая исходный продукт. Платные и бесплатные летательные аппараты, наземные системы – количество моделируемых объектов невероятно велико, а сообщество пользователей MSFS является самым большим в мире.

Грамотно настроенный MSFS позволяет весьма правдоподобно летать по всей планете, в окружении живых людей. При этом качество специально разработанных дополнений зачастую очень высоко. Инструкции по эксплуатации наиболее серьезных виртуальных моделей приближаются к настоящим, а полеты в многопользовательском окружении являются ценнейшей тренировкой для любого пилота.

Серия Ил-2 «Штурмовик» снимает вопрос о боевых самолетах эпохи Второй Мировой. Физика полета очень хороша, хотя и не лишена изъянов. Модель повреждений самолета крайне полезна при обучении, а изображение поверхности земли откровенно великолепно! Увы, атмосфера выполнена гораздо слабее, а общая «милитаристская» направленность ограничивает пользу от этой игры при обучении полетам. Исполь12 зовать ее имеет смысл разве что для исследования срыва, скольжения, отчасти штопора и других закритических режимов.

Семейство Су-27 Flanker или LockOn прекрасно моделирует современные боевые машины. Картинка на экране выглядит впечатляюще, динамика полета и общая имитация атмосферы полета очень хороши. Но к сожалению, эти симуляторы ограничены размером доступной для полетов территории и количеством пилотируемых самолетов. Масса очень интересно выполненных бортовых систем не имеет отношения к гражданской авиации и для большинства обучающихся бесполезна.

Планерный симулятор Condor великолепен в области моделирования атмосферы, земли и аэродинамики, но полностью сосредоточен «на своем», оптимизируя воздушное окружение исключительно для нужд виртуального планериста. О ценности планеризма в деле подготовки серьезных пилотов мы поговорим позже, пока просто предлагаю взять на заметку эту замечательную игру.

«Младший брат» MSFS, симулятор "Fly!", как и весьма своеобразный Х-Plane, исправляют некоторые недостатки лидера, но приносят взамен свои особенности. Выбор дополнений и сообщества пользователей этих симуляторов значительно меньше, но все равно ряд интересных решений делает каждый из них по-своему привлекательным. Есть и другие любопытные проекты, например Flight Gear, однако заниматься ими стоит только в том случае, если лидирующие продукты по ряду причин не устраивают.

Настройки Как настроить симулятор для первых шагов? Количество всевозможных параметров обычно достаточно велико для того, чтобы испугать не слишком опытного пользователя. Разобраться с ними поможет чтение справочной документации и опыт, появляющийся в ходе многочисленных экспериментов с выбранной игрой. Изучаем доступные параметры настроек и перекапываем интернет-форумы в поисках дополнительной информации. Для начала надо «сжиться» с выбранным симулятором, постепенно привыкая использовать его с пользой для дела.

В первую очередь, следует добиться плавного и легкого движения изображения. Для этого может понадобиться уменьшить экранное разрешение, отключить часть эффектов и понизить уровень детализации. Виртуальная модель должна откликаться на движение джойстика без запаздываний и рывков, двигаться в небе легко и непринужденно.