Изготовление деталей кокпита самолета самостоятельно

Вторая статья для тех, кто собирает свой собственный авиатренажер.
Какие есть возможные технические решения в области авиационных тренажеров и что можно сделать самому, а что лучше заказать?

1. Концепция проекта (первая статья)

  • С чего начать работу над проектом
  • Выбор компоновки тренажера
  • Пять шагов для выбора типа авиатренажера
  • Подготовительная часть
  • Варианты строительства корпуса

2. Компоненты авиатренажера

Детали для кокпитов от SIMKITS

Детали для кокпитов от Plug and fly

Некоторые поставщики предлагают полный комплект кокпита в собранном или разобранном виде. Например, в SIMKITS можно купить все детали кокпита легкого самолета, а в Project Magenta – полный комплект стеклянного кокпита Боинга или Аэробуса. Другие поставщики ограничиваются только узлами управления: педалями, джойстиками и видео картами (Plug and fly, Precision flight controls). Их продукцию также можно устанавливать по отдельности и комбинировать друг с другом. Самое главное, чтобы они были совместимы с авиасимулятором. Также стоит помнить о наличии программного обеспечения и стандартных драйверов для всех комплектующих, особенно если вы сами занимаетесь их изготовлением. В некоторых случаях можно обойтись стандартными драйверами, в других программное обеспечение нужно создавать заново.

Компоненты тренажера

Переключатели и индикаторы

3key-switches

Кнопочные переключатели разных видов

Внутри кокпита полно разных тумблеров и кнопок. Когда начинаешь разбираться в их типах, понимаешь, что существует много вариантов с разными характеристиками: по количеству контактов и т.д. Разобраться в их свойствах подчас бывает сложно. Вкратце, большая часть переключателей используется для выбора между двух вариантов, например, свет включен/выключен, правый/левый топливный бак. Чаще всего используются перекидные, кулисные и кнопочные переключатели. Перекидные переключатели имеют классический вид, а кулисные и кнопочные современное оформление. Кулисные и перекидные различаются по количеству положений: включено – выключено, включено – выключено – включено, (включено) – выключено, где заключенное в скобки обозначает кратковременное положение, то есть при отпускании пальца переключатель возвращается в обратное положение. Кнопочные и кулисные переключатели могут иметь встроенные лампочки.

Для переключения также используются поворотные ручки. Второе их название – поворотные переключатели, а их назначение – выбор между несколькими положениями, от двух и больше. Отдельный тип поворотного переключателя – это дисковый переключатель, который используется в классических радио-стеках и старых боевых самолетах. В обычном кокпите можно увидеть значительное число разных поворотных переключателей для настройки оборудования. Обработкой таких сигналов в кокпитах занимается эмулятор клавиатуры: каждое положение переключателя соответствует определенному количеству нажатий кнопок.

Кулисные переключатели

Поворотные переключатели

В основном применяется 3 типа поворотных переключателей. Самые распространенные из них – поворотные импульсного типа. Принцип их работы заключается в последовательном совмещении четырех контактов друг с другом: при повороте по часовой стрелке в контакт входит A и B, при повороте против – С и D. Другие типы переключателей – это импульсный энкодер и угловой абсолютный энкодер.

Индикаторы и лампочки легко приобрести. При их покупке следует помнить:

  1. Некоторые типы ламп могут генерировать много тепла, что небезопасно
  2. Низковольтные лампы безопаснее
  3. Светодиодные лампочки служат дольше и дешевле

Приборы

Есть четыре способа достать механические приборы для своего кокпита:

  1. Можно имитировать работу прибора на экране, расположенном с задней части приборной панели
  2. Приборы есть в продаже
  3. Можно сделать самостоятельно
  4. Можно приобрести приборы со старых самолетов, и адаптировать их для своих нужд

Приборы на основе LCD от Reality-XP

Приборы на основе LCD от Project Magenta

Механические приборы можно сымитировать на экране монитора. Игра Microsoft Flight Simulator позволяет это делать с помощью установки нескольких мониторов на компьютер. Также можно использовать продукцию таких компаний, как Reality-XP, Project Magenta, and Flyware. Некоторые поставщики изготавливает специальные трафареты для наложения на монитор, что можно сделать и самому. Такой подход позволит изготовить реалистичный и малобюджетный кокпит за считанные часы.

Приборы от Flight Illusion

Приборы от SIMKIT

Механические приборы можно приобрести в рабочем виде или в виде комплекта «собери сам». Можно воспользоваться ресурсами SIMKITS, Flight Illusion. Вместе с приборами обычно поставляется программное обеспечение. Приборы с одиночными и парными стрелками также могут быть оборудованы цифровыми дисплеями. Вместо электропривода может использоваться пневматический. Такие приборы стоят меньше и также питаются от аналогового постоянного тока 5 вольт.

Приборы можно собрать самому на сервоприводах и шаговых моторах. Для этого не требуется глубокие технические знания. Такие поставщики, как Phidgets и Parallax, поставляют простые и понятные программируемые устройства для таких приводов. Много полезной информации можно найти в книге Майка Павелла «Строительство имитационных воздушных приборов». Это книга поможет освоить самостоятельное изготовление пневматических, с электроприводами приборов для нужд авиационного кокпита.

Существует рынок поддержанные и сломанных авиаприборов, начать поиски можно на Ebay. Существующие авиационные приборы в основном имеют сложную конструкцию, а их работа зависит от давления, электрических импульсов и перепада напряжения. Самый простой подход в том, чтобы вместо внутреннего механизма установить сервопривод или шаговый мотор, подцепив его напрямую к стрелке прибора. А вращающиеся кнопки подключить к поворотному переключателю.

Во многих современных кокпитах часто можно увидеть несколько LCD мониторов в качестве приборных панелей. Они могут иметь несколько функций: функцию приборной панели и консоли для ввода команд. Мониторы для приборов можно приобрести у Project Magenta и Majestic. Мониторы с функцией консоли-клавиатуры у Flight Deck Solutions, а также у других поставщиков. Пример приборной панели можно увидеть на сайте Norbert Bosch.

Радио и навигационное оборудование

Авионика от Precision Flight Controls

Навигационное оборудование от GoFlight

Готовые к монтажу радио и навигационные приборы можно приобрести у многих поставщиков: Precision Flight Controls, GoFlight, и SIMKITS. В Интернете также можно найти примеры самостоятельного изготовления этого оборудования.

Для отображения радиопанели используются небольшие LCD экраны с питанием от usb (Phidgets). Со специальной рамкой можно добиться практически бесшовной интеграции LCD монитора в приборную панель. Для того, чтобы это сделать не требуются глубокие технические знания. Примеры можно увидеть здесь: OpenCockpits

Узлы управления

Ряд поставщиков предлагает готовые комплекты узлов управления самолетом от стандартных до улучшенных вариантов (CH Products, Flight Link, GoFlight, Logitech, Precision Flight, and Thrustmaster). Управление также можно сделать самому. Microsoft Flight Simulator позволяет задействовать игровой контроллер или USB устройство для управления тренажером. Такие контроллеры можно приобрести у SIMKITS. Если строится кокпит легкого самолета с использованием оригинальных материалов стоит приложить усилия для поиска запчастей у конкретных поставщиков авиа запчастей (Aircraft spruce).

Комплект штурвала с обратной связью

Штурвал с обратной связью

Особый интерес представляет применение узлов управления с обратной связью. Интерес можно подогреть, если использовать специальную программу FS Force, которая упрощает работу со сложными механизмами. Можно приобрести готовые механизмы в магазине, а можно сделать самостоятельно. В любом случае с таким оборудованием можно будет поднять уровень реализма на новую высоту. Обратная связь может быть двух видов: вызванная вибрациями и внешними приложенными силами от скорости и ускорения. Силовая обратная связь часто встречается на классических самолетах, например, на DC-3. Чем выше скорость, тем большие усилия необходимы для управления. Проще всего реализовать это с помощью резинового жгута: чем больше угол поворота ручки управления, тем больше усилие на рукоятке. Трос можно натягивать шаговым мотором: чем выше скорость полета, тем больше усилие натяжения троса. Подобные процессы происходят с управлением реактивного F-16: выше скорость, больше нагрузка. Строители пассажирских Боингов могут установить вибрационную ручку в дополнение к штурвалу, которая начнет вибрировать для предупреждения сваливания.

Системы визуализации

Способ получения зрительной информации – важная составляющая кокпита. На выбор системы визуализации влияют ваши амбиции, а также тип тренажера. Специальная настройка видеокарты позволяет выводить информацию на несколько мониторов. Программа Wideview позволяет пользователям связывать вместе несколько мониторов и несколько компьютеров через сеть. На каждом компьютере запущена копия игры MFS. Компьютер, на котором летает пользователь, выступает в роли сервера, а те, куда подключены периферийные устройства – клиента.

Приборы от Flight Illusion

Линзы Френеля увеличивают изображение

Малобюджетный способ увеличения экрана монитора состоит в использовании линз Френеля. Еще одно их достоинство в визуальном эффекте: при их использовании создается иллюзия объема как в аквариуме. Чем больше плотность канавок, тем выше качество изображение, но больше потеря света. Заказать таки линзы можно у Edmund optics, там же продают приспособления для крепежа, а я в свое время отправлял заказ в 3dlens.com. Есть конторы, которые поставляют сразу многомониторные системы визуализации на таких линзах.

Принцип работы коллимационной системы

Коллимационная система

Для более профессионального подхода можно использовать коллимационные (мониторные) системы визуализации. Отличие таких систем в том, что свет от мониторов проецируется сначала на экран обратной проекции, а уже потом на сферический зеркальный экран, от которого попадает на сетчатку глаза. Их главное достоинство в том, что они создают иллюзии объектов, удаленных на большие расстояния. Но корректное изображение может быть получено только в небольшой узкой области. Варианты поставщиков: Glass Mountain Optics. Пример того, как выглядит такая система: 737sim.

Система визуализации с 3 проекторами

Использование тренажера с одним проектором

Третья возможная альтернатива – использование проектора. В Интернете можно найти много разных вариантов и выбрать тот, который нужен. Нужно также обратить внимание на то, что проектор должен иметь достаточное разрешение (не менее 1024 на 768) для четкого отображения игры MFS, а также должен поддерживать двигающиеся изображения. Если интервал обновления изображения не будет достаточно быстрым, некоторые старые проекторы имеют медленный интервал, это приведет к размытию изображения.

Звуковое сопровождение тренажера

Звук играет не последнюю роль в погружении пилота в процесс полета. Настроить звуковое сопровождение в рамках Microsoft Flight Simulator можно с помощью программы Sound SDK. Дополнительные звуковые эффекты могут оказать благоприятное воздействие на уровень реализма в тренажере. Звуки могут имитировать как летные ситуации по типу происшествий, так и работу приборов. Для создания звуковых эффектов можно воспользоваться программой pmSounds.

При полете в Flight Simulator X вы можете назначать разные звуковые карты для тех или иных групп звуковых эффектов. Фактически в тренажере можно установить несколько звуковых систем (например, наушники можно использовать для общения со службой УВД, а динамики для имитации окружающих звуков). Наушники могут стать дополнительным летным аксессуаром, а также оградить вас от беспокойства окружающими людьми. Можно поискать наушники на этом сайте: Headsets.com

Устройств и программ для связи авиационных наушников с компьютером в сети можно найти массу: на FlightSim можно наткнуться на статью о том, как адаптировать обычную звуковую карту для этих целей самому. А Microsoft предлагает свое решение этого вопроса: специальный модуль GF-ATC Headset Comms Panel. Использование наушников дает возможность общаться с диспетчерскими службами, а также настраивать обмен данными с помощью громкости звука и ручки шумоподавления. Общение со службой УВД на основе меню может быть организовано поворотным переключателем со встроенной кнопкой и обычным цифровым дисплеем.

Система распознавания речевых сигналов

Большинство виртуальных пилотов летает в одиночку. Вместе с чувством одиночества пилоты начинают испытывать информационную перегрузку при попадании в сложные летные ситуации. Легче справиться с такими ситуациями может помочь автоматизированный перечень действий в виде текста или текста с озвучиванием. Как дальнейшее развитие этой темы – использование голосовых команд для общения со вторым пилотом под управлением компьютера. Другими словами, если вы хотите уменьшить нагрузку, еще одна пара рук может быть решением.

Такое приложение, как Voice Buddy, совместимое с MFS, может помочь решить эту задачу. Программа с более продвинутым речевым взаимодействием позволит вам общаться со службой УВД через встроенную систему распознавания голоса.

Многие пилоты, летающие на симуляторах больших самолетов, по праву оценят возможность речевого обмена данными. Программное приложение для установки второго пилота можно купить: FDC Live Cockpit и FS Flight Keeper. Голосовые сообщения в таких программах созданы на основе отдельных звуковых фрагментов, которые нельзя менять. Если же есть желание создать второго пилота со своим голосом, то вам может помочь голосовая поддержка Microsoft text-to-speech support. Можно подключить платную библиотеку, например, Visual Basic program. Использовать такие библиотеки часто оказывается проще, чем SDK, например, Chant. Записывать звуки можно и с применением аппаратных устройств: Triangle Digital и Digital Acoustics.

Вибрационная система

Вибрационные колебания помогут оживить тренажер и сделать его похожим на сказку. Правильная посадка, ощущение ручки управления с ощущениями встряски будут убеждать ваш организм, что вы в полете. Вибрации можно создать двумя способами. Первый состоит в использовании мощных динамиков, которые испускают звуковые волны в диапазоне от 1 до 800 Гц, которые будут ощущаться в виде мощных вибрационных волн. Вторым способом является использование электромоторов (ButtKicker и TFS2). Вместо передачи вибрационных волн через воздух электромоторы закрепляются непосредственно к креслу или полу и действуют направленно. Второй тип передачи предпочтительный, поскольку воспринимается четче.

Подвижные платформы

Чувство движения в настоящем полете создается силой гравитации вследствие перемещения самолета и изменения его положения в пространстве. Ощущения от движения самолета часто не совпадают с реальным положением органов управления в полете, поэтому для реализма при создании эффекта движения есть свои особенности.
Наиболее чувствительными и важными в плане создания ощущений полета являются оси X и Y (крен и тангаж).

Авиасимулятор на подвижной платформе от SimCraft

Авиасимулятор Dreamflyer

Уникальную малобюджетную подвижную платформу «сделай сам» создал JoyRider (acesim). Там же можно найти подробные чертежи, инструкцию как пошагово сделать тренажер самому, а также посмотреть комплектацию. Несмотря на то, что платформа управляется ручкой, её можно использовать как основу для подвижного тренажера. Другие ресурсы, где воспроизведен подобный подход: by SimCraft, and DreamFlyer.

Заказать платы и программное обеспечение для управления платформами можно у Classic Flight. Примеры готовых подвижных платформ с 2,3 и даже 5 осями свободы в качестве основы для тренажера можно найти на SimWare, Real Sims, InMotion Simulation и Force Dynamics. Сайт MORSIM демонстрирует оригинальный подход к строительству подвижной платформы.

На старт!

Неважно как далеко вы готовы зайти в своих мечтах: кокпит Боинга B737 или просто набор самостоятельно изготовленных педалей и джойстика на вашем столе, все мечты осуществимы. Однако стоит знать предел своих возможностей. Такая амбициозная цель, как кокпит B737, может оказаться не по силам вашему бюджету, знаниям, свободному времени, и в итоге привести к разочарованию. Комплект технической документации у Боинга – это целый труд и требуется больших трудов его изготовление, в то время как у Cessna 172 всего лишь несколько пар «портянок».

Пошаговый подход к строительству позволит лучше спланировать работу. Шаги не следует делать большими, и лучше всего на каждом этапе строительства иметь возможность летать на тренажере. Процесс строительства не будет казаться бесконечно долгим и утомительным, когда сочетаешь приятно с полезным. Сайты коллег кокпитостроителей могут послужить источником мотивации и нужной информацией для строительства.

Создание авиатренажера – это вдохновляющая задача, решение которой даст новый технический опыт и удовольствие от полетов.

Полезные ресурсы

Сайты строителей кокпитов:

Форумы кокпитостроителей:

Наверх