Qualification of Military Flight Simulators

A Proposed Novel Dutch Approach for the Qualification of Military Flight Simulators

Ir. C.J. (Hans) Jansen[1] and Lt.Col (ret) Herman J. Koolstra[2]

Military Aviation Authority – the Netherlands

BS/MLA/ALO Prinses Juliana kazerne

Therese Schwartzstraat 15

2597 XK den Haag

The Netherlands

email: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید / این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

Abstract

The Military Aviation Authority of the Netherlands is developing a system for the qualification of military flight simulators. The aim is to give the operator maximum flexibility in the employment of existing and future simulators.

The following principles were used:

• Do not rate the complete simulator but qualify subsystems.  
• Rate the training tasks vs. subsystem qualification level.

The designed system rates all the major subsystems (fifteen in total). The number of levels per subsystem ranges between two and five. The highest level is determined by human sensory limitations. The 15 subsystems give a finer resolution to range each simulator. Also, each task requires a different subsystem performance. For example, an instrument approach differs considerable from a landing in confined areas.

This system gives the operator the possibility to exploit all the capabilities. Furthermore, the operator can easyly establish which simulator upgrades will allow extra training. This enables a cost effective approach for simulator upgrades.

1.0    Introduction

A Military Aviation Authority (MAA) is established in the Netherlands since 2005. The reason for the foundation of the MAA was to enhance flight safety by separating policy and oversight from execution in a similar way as in civil aviation. The MAA sets standards, for maintenance, operation and training. Initial MAA publications were based on JAR and FAR but with adaptations to the typical military situation.

There were no military quality requirements for simulators, operators bought what they could afford and used it as thought to be the most practical way. Presently the high ops tempo and the lack of resources have emphasized the need for simulator training to replace the (not available) flying hours. And as missions are getting more complicated simulators are better suited for training. However, simulators that replace flying training need to posses certain standards and oversight to guarantee that the required quality criteria are met. Initially it was investigated if the JAR or FAR could set these standards. However, it was quickly discovered that a new approach was necessary.

The present development and this paper focus on helicopter training; it will be followed by qualification standards for fixed-wing aircraft next year.

{There are different simulators and flight training devices, in this paper we will use the term Flight Simulation Training Device (FSTD) which encompasses every form of synthetic flight training.}

2.0    JAR & FAR system versus military requirements

The JAA (and FAA via a comparable system) sets currency standards in the JAR-OPS and training standards in the JAR-FCL. The FSTD standards were set in the JAR-STD 2A for Flight Training Devices (without motion) and in the JAR-STD 1A for full flight simulators. The civil system distinguishes three different types of Flight Training Devices and four different types of full flight simulators. Since 1 August 2008 the JAR-FSTD H is effective, a more harmonized regulation which encompasses requirements for FTD and full flight simulators.

It is evident that all these civil regulations contain important and also useful information for a military organization. But there are also severe limitations. The first limitation is that civil regulations do not address typical military tasks and roles. A short summary of the most important differences:

•           Responsive aircraft

•           High gain control tasks

•           Aggressive manoeuvring

•           Very low level contour flying

•           Obscured landing spots

•           Deck landings

•           Crowded (multi player environment)

•           Military systems (IIR, NVG, Targeting pod, weapons, fire control radar, ECM equipment.)

A second difference is that the military does not have a variety of licenses but a wide variety of tasks. Operational use and continuation training is necessary for these tasks to keep all (required) qualifications up to date (active).

Therefore it is inappropriate to link an FSTD to a military license.

 

But there is more. Traditionally simulation in the military was often not well funded[3] . The operator’s interest was to buy airframes and much less simulators. The basic idea was of course that a war was fought with airplanes and not with simulators. However, this approach was more suited for the Cold War than for the present situation. In those days the systems were used for deterrence and not for actual combat; the consequence is that (in theory) all flying hours are training hours. But in the present situation with many aircraft engaged in actual operation, training hours are scarce. Furthermore, there are many training events which can not be trained adequately and safely during actual flying. Emergency handling is of course one type of events for which the simulator is well suited, but other typical military application as realistic threat representation and multi-ship operations (Composite Air Operation or COMAO) which consume a lot of resources fall in the same category.

Presently the military operator wants to use its FSTD as much as possible: 1) improved training possibilities; 2) to alleviate the burden on the aircraft. To do that wisely and safely we have to qualify the military simulators, and not for a license but for a task.

3.0    The objective of our study

The objective of our study is to maximize the training value for the operator within certain safety boundaries. I.e. for which tasks to be trained can the simulator replace flying hours for which percentage. In other words, given a specific FSTD, with its inherent limitations, (for instance no motion), we seek to establish the maximum training which can be done in that FSTD! .

3.1      The problem

To reach the objective two fundamental problems must be investigated.

1.         What is the level of simulation required for a task to train that particular task completely in an FSTD?

2.        What is the minimum acceptable level (no negative training) and how much training can be done on that particular simulator.

3.2      The chosen solution: the Dutch approach

From the start it became clear that a rigid system with for instance seven different kinds of simulators was not adequate to address the wide variety of military tasks to be trained. The use of such a system would jeopardize the initial objective, maximizing the training value for existing FSTDs. But on the other hand, we would also try to benefit from existing civil regulations for FSTDs. The solution found was by rating each of the different subsystems of an FSTD separately while using existing JAA regulations to the maximum extend possible. The consequence is that for each task a decision must be made, which subsystem level gives adequate performance.

We are presently distinguishing seven hardware and eight software subsystems, most subsystems have three different fidelity levels, this provides us (in theory) with 315 or over a million different ratings. So flexibility is assured.

Subsystems:

•           Hardware :

o          Instructor Operator Station (IOS), Visual system (+ field-of-view(FOV)), Motion system (+phase), Sound system, Cockpit

•           Software

o          Performance & Control, helicopter subsystems, Avionics, Weather, ATC, Threats & Targets, Cooperative models, Integration.     

An example of levels is given for the visual system

Table 1: Qualification levels for the Synthetic Vision System (SVS)

Qualification Level	General Technical Requirements
1	This system is a basic SVS with limited LOD, limited special effects. Luminance >17 cd/m², resolution < 6 arc minutes and FOV per pilot minimum 40ºH x 30ºV. The delay, in addition to the value experienced on the helicopter, shall not be greater than 150 msec.
2	High LOD incorporating many special effects (cloud break, weather, shadow etc.). The luminance >20 cd/m², resolution < 2 arc min and at least 10 occulting levels minimum 5000 polygons and tbd levels of texturing and an additional time delay of less than 100 msec.
3	This level accounts for future developments. The system should be a colour system with a luminance of > 300 cd/m², a resolution of around one arc minute around the foveal axis, contrast ratio > 100, 10000 polygons and 10 occulting levels. FOV identical to FOV from the actual pilot station. The additional delay shall be less than 100 msec. and the system shall incorporate all special effects for weather, cloud break, targets, shadow, target movement.

 

Visual FOV

Qualification Level	General Technical Requirements
1	FOV 45ºH   x 30ºV        per pilot                       (=JAR level A)
2	FOV 150ºH x 40ºV      per crew, continuous     (=JAR level C)
3	FOV 150ºH x 60ºV       per crew, continuous
4	FOV 180ºH x 60ºV       per crew, continuous     (=JAR level D)
5	FOV identical with FOV from the pilot station of the simulated aircraft.

4.0    Sources experimental evidence

What is required for 100% training value for military flight training?

To tackle the first problems, we investigated which scientific evidence was available. It was also clear that we should not start with the technicalities of simulation but start with human perception and control behaviour[4] . If a certain subsystem could deliver a performance with equal or more precision than a human can perceive, the simulation is in principle good and further enhancements do not contribute to better training. So the highest level of a subsystem can even be set in absolute terms independent of the state of technology.

4.1      Control forces and dynamics

Let us give a few examples here: If we take the feel system of the stick and rudder we know that the human is very sensitive to small deviations in break out forces and time delays but far less sensitive to rate the applied force per g. A ten percent difference in stick forces per g will not be noticed by the pilot. This means that this 10 percent is adequate as an absolute accuracy level for stick forces per g. (This 10 percent allowance in control forces is a requirement which can be found in the JAA as well, however, without justification). A similar conclusion can be made concerning aircraft dynamic motions. These motions are normally characterized by their frequency and damping and represented by a set of second order differential equations. The accuracies asked by the JAA for damping and frequency are quite high. Our experience is that during actual flight test differences between similar test points are sometimes higher than the precision required by JAA! A typical example is spiral stability, a small disturbance or hardly noticeable trim difference can change the measured time constant considerably and sometimes even reverse the direction, (even a sign change!). So the control system requirements of the JAA for the highest level of simulators are adequate as absolute levels and also good enough for every task. But there might also be tasks which can be done with a more limited system. (for example a task which is mainly done while flying on autopilot). So generally, the JAR requirements for control forces and dynamic response are well within human perception limits and adequate for all military use as well. However, the military flight envelope might be larger. Furthermore, specific attention must be given to the integration, especially time delays and phase differences during high gain tasks can be detrimental.

4.2       The vision system

A more complicated example is the human vision. It is clear that in real life contrast and light levels are many orders of magnitude larger than can be obtained with synthetic vision systems. For example, the maximum brightness in real life can be as large as 100,000 cd/m2. But that does not automatically imply that 100.000 cd/m2 is required for the highest level vision system. Human perception studies have detected a direct relation between resolution and light level. Evidence shows that at 300 cd/m2 the human eye has already reached its maximum accuracy (one arc minute). This implies that a higher luminance level than 300 cd/m2 is not required, at least not to maximize its resolution. Of course this is not the only resolution requirement; the database (polygons and texturing) should support that same resolution. A further refinement can be made for head steered system, only close to the foveal axis a high resolution is required. Many new systems exploit this feature already, but this is presently not addressed in civil simulators. Based on this evidence it is possible to establish the maximum level for visual systems independent of the present state of technology.

An interesting deviation from the civil regulations is required for the Field of View.(FOV). Military operations require quite often extended FOVs, way beyond the maximum used in civil aviation. Furthermore, in civil regulations the requirements for detail and FOV are linked. For the military classification it was more appropriate to separate FOV from the resolution and brightness and to use it as an independent performance indicator.

4.3      Motion s(t)imulation

As the motion envelope of any motions system (moving platform) is much smaller than the real aircraft motions it will always be necessary to filter the motion signals from the simulated air vehicle. In addition a solution to simulate the effect of sustained Z-acceleration the pilot’s G-suit can be pressurized at a reduced pressure level.

An example:

Even with a motion platform with a relatively small displacement (total 0.6 m in heave) it was possible to realistically simulate a high performance fighter.

As the simulator was used during the development of the flight control system motion cues were necessary to encompass the effect of motion on the manual control of the aircraft.

By dividing the flight envelope in smaller segments, e.g. aerial target, ground attack, and landing, it was possible to adjust motion system and motion filtering settings to the tasks being evaluated. Emphasis was placed on small phase difference which was traded in for low gain.

After the first real flights the chief test pilot remarked: “The aircraft flies the same as the simulator”. So even with a small motion platform it was possible to simulate handling and control characteristics correctly.

Another example comes from a simulation of handling qualities of another fly-by-wire fighter during landings in wind and turbulence conditions. In this case a system with a slightly larger than standard heave capability (total 2.1 m instead of 1.7 m) was used

During the simulator tests the operator noticed that the aircraft could not be handled in these conditions, which contradicted earlier assessments in a static simulation with a small out-the-window view, but was in agreement with actual flight results.

Comparing stick activity (manoeuvre input removed) versus wind/turbulence level showed that a moving base simulation with a wide field-of-view was necessary to get the same pilot reactions as in real flight. Based on these simulator trials the flight control system was successfully modified.

The main contribution of motion to reality is that it stabilizes the control during high gain tasks. High gain task are high frequent, therefore the initial reaction is the most important contribution. Sustained high loads, do not influence control, but are of course demanding for the operator. So only the physical stress is less but there is limited risk for negative transfer of training. Our conclusion is that the overall envelope of present civil D level motion system[5] is adequate for all high gain tasks, the simulation of turbulence and vibrations.

4.4      Integration

For the high-gain military tasks it is vital that not only the response of each subsystem is within the required time frames, but also any additional time delays between e.g. controls, visual, motion shall be within strict limits

4.5      Cockpit

For 100% fidelity the cockpit should be identical to the real air vehicle. As controls, instruments etc. are available for the real helicopter this is no issue. Depending on the tasks to be trained and budget constraints, part of the instruments can be replaced by flat panels.

4.6      Sound

High quality sound systems are technically capable of producing any sound within and even above human hearing capacity. The real problem is of course not the sound itself but the underlying models and how the interaction with other participants is realized.

To start with the last item, tests have shown that in a multi player environment, with many participants communicating in many groups, this is a feasible, but challenging task.   But even in a ´simple´ instrument flying situation there are more players than the ATC controller. Because many aircraft incidents and accidents have communication errors as a main cause or at least as a contributing factor, the realistic simulation of ATC and other players have received more attention in the civil world as well. So accurate sound requires a good engine and airframe sound model and interaction with avionics, ATC, threats and targets and cooperative player models including Command and Control (C-2).

5.0    Task qualification

The second part of the same problem is to set the requirements per task. Not every task will exploit each sub system to the limit. An obvious example is flight under instrument conditions which gives quite a relaxed requirement for the visual system. However, when cloud break and instrument landing are required the level of detail and FOV required increases. A checklist was developed to rate each task against the subsystems. This was used by subject matter experts to rate each task. The checklist is included below.

Table 2            Subsystems level required for the task

Subsystems level required for the task Visual Can the task be performed with minimal visual inputs? E.g. no special effects, low level of detail night & dusk display in a restricted FOV – If yes level 1 Is high level detail required? If yes level 2: Is target tracking required? If yes level 3 Are operation carried out close to the ground or in confined areas?: If yes level 3 Which FOV is required?: 1, 2, 3, 4, 5 Motion & feel: Is the task high gain or are motion inputs primary triggers: Minimum level 1 Is the movement also multi axis: minimum level 2. Does the task require aircraft vibration cues: minimum level is 3. If level 2 or 3 motion is required phase difference should be less than 60 degrees during typical task execution. Phase difference of less than 30 degrees is required for 100% flight replacement. Sound: Are engine sounds required for this task: level 1. Are sounds of on board avionic system required: level 2. Is generic ATC required: Level 3 Is the simulation of realistic air traffic and team members required: level 4. Cockpit: Is a basic cockpit with generic controls and instruments sufficient?: level 1 Is a representative cockpit with controls and instruments necessary for the training task required?: level 2 Is an exact replica of the cockpit required?: level 3 Performance and flying qualities Does the task only require generic aircraft performance and handling? If yes minimum level 1 Does the simulation require aircraft type specific (=representative?) handling and performance simulation? If yes minimum level 2 Does the simulation require aircraft specific handling and performance? If yes minimum level 3. Is low speed handing, ground handling or ground effect required? If yes level 4. Aircraft systems ( Electric, hydraulic pneumatic, engine, anti icing, oxygen) Does the task only require a single system operation: level 1 Is normal system operation required for this task: level 2 Is normal and abnormal system operation required: level + 0.5 Aircraft avionic (Communication, navigation, identification, CAS, GCAS , Auto pilot and FMS ) Does the task only require a single system operation: level 1 Does the task require all system to     operation normally: level 2 Is normal and abnormal system operation required and does the data base need to be updatable: level + 0.5 Weather model Is realistic and controllable ceiling, wind and temperature and pressure required: Level 1 Are weather effects like snow rain, hail required: level 2 Is turbulence , wind shear and icing simulation required: level 3 Are runway conditions required: level + 0.5 ATC Model Are navigation beacons, approach aids and airfield required: level 1 Is ATC chatter and communications needed: level 2 Is correlated ATC Chatter and Communication needed: level 3. ( correlated with visual and radar) Is a dynamic ATC and automated environment needed: level 4 Cooperative systems and targets.    All target and cooperative models should be listed. The level is determined per model.  Generic/representative models (for initial training): level 1 Specific models, exactly corresponding to the training theatre with a realistic target: level 2. All systems (Integration) No high gain tasks and low level of detail visual: level 1, time delay < 150 msec). High gain tasks high level of detail visual: level 2. ( time delay <100 msec). High gain task , high detail cooperative models and high level of visual detail: Level 3 (time delay<50 msec). Simulator is integrated in a network, +0.5 Integration delay with team mates should be <100 msec. Note: + 0.5 means “in addition above the level itself”

6.0    What is the minimum fidelity REQUIRED?

The more difficult part came next, what is the minimum level for a simulator subsystem to support some training in a specific task. There is limited scientific evidence on how little is enough. The civil authorities do allow using an FTD for initial instrument training for 40% of the required training hours. And this 40% is widely used but it is hard to find any scientific evidence which validate this number, but we know from experience that a large portion of the initial instrument training can be done adequately in a limited performance FSTD. Another source is the Rasmussen taxonomy. We know that for using a skill a high level of realism is required and less for the training of procedures. For the knowledge based training a simulator might not be necessary at all, instead graphs showing system operation might be more suitable. On the other hand, a pilot confronted with knowledge based problems should solve that while maintaining aircraft control, which compound to the task difficulty.

One source of information discovered was the ‘Master’ experiments carried out between 1998 and 1999 [6]These experiments investigated amount of errors in aerobatic training between three groups. The control group did not have any simulator training, the X-1 group had a simple PC based system with a COTS control system and the X-2 group was also PC based but with realistic control and feel system. This experiment underlines that even this limited system was capable to provide training which was clear from the reduction in errors.

The limited evidence leads to a cautious approach. The system we are presently proposing is to allow up to 50% of the training on FSTD which do not posses 100% fidelity but are above the minimum level. The minimum level is further defined by the requirement that it should not have any negative transfer of training, and allow the task to be executed in a similar way as in the real aircraft. So there might be a lack of adequate cues but no missing responses.

7.0    How does it look

The table below presents the subsystems that we distinguish; seven hardware models and seven software models. Visual and motion system are both separated in two models. The visual is separated in two parts: general visual requirement of resolution, contrast, polygons etc and Field of View as a separate requirement. This is very useful for military operations where full dome displays are often required for special tasks, but those tasks do not necessarily require the highest level of contrast. In the military we also have to accommodate for head steered presentation, a phenomenon which is presently not seen in civil simulation.

For motion systems the military simulators are not only using the well known hexapods moving base but also artificial g cues with bellows under the seat cushion and pressurization of the g-suit. Furthermore, it was more efficient to separate phase and motion requirements.

Typical military subsystems are ‘Threats and Targets’ and “Cooperative Players’. We have to realize that this entry is actually two dimensional; we have to specify all type of threats and cooperative models per simulator.

Table 3: Overview of all simulator subsystems and qualification levels

+0.5     means “in addition above the level itself”

The other side of the coin is the task list. We present here ( a part of) the helicopter task list which was addressed first. We have distinguished 45 different tasks, not every task might be required for each pilot; every type of operation will require a sub set of this list. In the columns at the right the required level for complete flight replacement is depicted for the subsystems. The complete matrix is too large to incorporate in this paper. A similar list is required for the minimum level which allows for a 50% reduction in training hours.

The helicopter task list indicates which subsystems levels are necessary for training for which pilot qualification.

Table 4: (Part of) helicopter task list vs simulator subsystem level required

	IOS	Visual		Motion		Sound	Cockpit	Performance & Control	Subsystem	Avionics	Weather	ATC	Threats & targets	Cooperative models	integration
			FOV		Phase
Maximum level	2	3	5	3 + 0.5	3	4	3 -	4	3	3 + 0.5	3 + 0.5	4	2	2	3
FSTD (x)	2	2	3	2	3	3	3	4	3	3	3	1	1	1	2
Military operations
Hoisting	2	2	4	3	3	4	3	4	3	2	1	0	0	2	2
Under slung load operations	2	3	4	3	3	4	3	4	3	2	1	0	0	2	2
Roping, paradrop, abseilen hover jump	2	3	3	2	3	4	3	4	3	2	1	0	0	2	2
Sonar operations	2	2	2	2	3	2	3	3	3	2	2	0	1	0	2
Deck landings	2	3	4	3	3	3	3	4	3	2	2-3	0	0	2	3
A/G gunnery (= all weapon delivery)	2	3	5	2	3	3	3	3	3	2	1	0	1	2	2
Threat recognition and reaction		2	4	2	3
Threat manoeuvering	2	2	5	2	3	3	3	4	3	2	1	0	2	1	2
Nap of the earth flying	2	3	4	2	3	2	3	3	3	2	1	0	1	2	2

100% Flight replacements

This example shows that this specific FSTD(x) can be used for 100% training of sonar operations

8.0    Where do we stand

The MAA-NLD initiative started mid 2007. Presently the draft MAR-FSTD for helicopters (MAR-FSTD H) is almost completed for review. The amount of training value (50 or 100%) and the requirements for the subsystem levels will be discussed with instructors (both flight and simulator) and simulator experts. Practical experience will be used to adjust the requirements.

We plan to start implementation in 2009 and also rate the different Dutch military helicopter FSTDs in that year. The next step is the MAR-FSTD for fixed wing aircraft. This regulation is of course completely in line with the MAR FSTD H. The differences are the task list and we also use the JAR FSTD A as reference. This work will probably be finished 2009.

8.1      Open Issues

As discussed earlier, there is a lack of knowledge about the minimum requirements to be able to train in an FSTD. The present, quite binary approach, 50%, 100% or 0% reduction in flight training should be refined to optimize training. We encourage more studies in this particular field.

9.0    Conclusion

With our present effort we have set the first steps to regulate military simulator training, in a similar but still different way as in civil aviation. The military training is complex, expensive, but also extremely important. With our refined rating system, and our task oriented approach we give the operator the opportunity to get the maximum benefit out of his existing training assets, furthermore, it enables him to weigh upgrades of the simulator against the reduction in required flight hours.

---

[1] Senior Scientist, National Aerospace Laboratory NLR, Amsterdam, The Netherlands

[2] Flight Inspector, Military Aviation Authority, den Haag, The Netherlands

[3]Ian Strachan: Cueing paper 1 July 2006: The author assesses the military employment of flight simulation technology as variable and in some cases, poor. It is certainly not as well organized and regulated as the civil scene. It is often starved of project resources, particularly if there is one of the inevitable crises in overall finance of the aircraft project when simulator numbers or quality may be cut. His conclusion on the worldwide military flight simulation scene is therefore: "could do much better"

[4] As source for human performance we used the Engineering Data Compendium, Human Perception and Performance by Kenneth R. Boff e.a. 1988.

[5] The military requirements are more stringent than civil level –D for phase.

[6]Handbook of Simulator Based Training , Eric Farmer e.a. 1999.

Source & Download: https://reports.nlr.nl/xmlui/bitstream/handle/10921/229/TP-2009-249.pdf?sequence=1&isAllowed=y

 

متن لینک

مقررات زیر مورد استفاده سازمان هواپیمایی کشوری ایران در بررسی و ارزیلبی صلاحیت شبیه سازهای آموزش پرواز می باشد:

• دانلود آیین نامه مصوب سازمان هواپیمایی کشوری ایران 
• دانلود آیین نامه سازمان بین‌المللی هوانوردی کشوری
• دانلود آیین نامه مصوب اتحادیه اروپا
• دانلود آیین نامه مصوب سازمان هوانوردی فدرال آمریکا

متن لینک

این بخش برگرفته از مقاله زیر می باشد:

Source: Ivan KOBLEN, Jana KOVÁČOVÁ,"Selected information on flight simulators - main requirements, categories and their development, production and using for flight crew training in the both Slovak Republic and Czech Republic conditions",DOI: 10.13111/2066-8201.2012.4.3.7

Flight simulator for commercial flight training
The classical application of flight simulator is the training of airline pilots. The simulator comprises a motion platform, supporting an aircraft cabin with visual systems mounted above the cabin. Pilots joining an airline from flying schools, general aviation or military organizations are trained on a flight simulator for specific type of aircraft.

Flight simulators for military flight training
In military flight training, most basic training is undertaken in the aircraft. Instrument flying training is provided in flight simulators together with system familiarization  trainers. However, the major developments in military flight training have occurred in operational flight training, where the cost of airborne training (particularly the deployment of munitions) and safety issues justify the cost of simulation. In these advanced simulation facilities, simulators can be linked together, enabling flight crews to practice mission sorties, with instructors introducing enemy forces often where these synthetic forces have intelligent decision-making capabilities.

Flight simulators for Ab Initio Flight Training
Although there is an understandable desire to get the student pilot into an aircraft in the early stages of a flight training program, with the reducing cost of simulation technology, there is a case to achieve more effective training by replacing some elements of airborne training with simulator-based training.
A few studies with ab initio pilots have shown that the quality of flight training can be improved with part-task training in simulators but generally, the use of simulation in general aviation training is mostly restricted to instrument training in the training of private and commercial pilots.

Engineering Flight Simulators
For the aircraft designer, the development, installation and testing of complex aircraft systems can require many hours of airborne flight tests, which, depending on the equipment can be expensive and dangerous, for example, in developing a military terrain following system.
By providing an engineering flight simulator, the system designer can install, integrate and evaluate aircraft equipment in the simulator. The simulator is still flown with the same exercises as the actual flight trials aircraft.
The major gain is that design faults are easier to detect in the simulator and more importantly, that early detection of a fault in a program can reduce the life cycle costs significantly.

Aptitude testing flight simulators (device)
The qualities needed for a pilot include hand-eye coordination, motor skills, spatial awareness, interpersonal communication skills and judgment and management skills. Many training programs are expensive and consequently, there are considerable benefits in detecting potential deficiency in pilot skills prior to the commencement of any training. Aptitude testing equipment has been developed to isolate these skills and identify areas where a trainee pilot is likely to encounter learning difficulties. In programs where there is a surfeit of applicants, failure in aptitude tests can result in an immediate rejection from the course.
In other programs, it may identify possible training problems leading to alternative training routes. The overall aim is to use low-cost aptitude testing to detect faults well before they would be identified in a training program.

Flight simulators providing the Computer-Based Training (CBT)
With the availability of high performance computers in flight training, it is not clear how the training syllabus is best presented.
Traditionally pilots have been trained by a combination of ground school and airborne training. The flight simulator provides a link between these two elements of training; a pilot is able to undertake training in a simulator to replace training in an aircraft. CBT extends this concept into the ground school training.
CBT now extends to all phases of flight training for both civil and military organizations, covering engine systems, cockpit drills, navigation systems, radio panel operation and FMS training.

Using of flight simulators for maintenance training
Rather than dismantle a complete gas turbine engine, the student can interact with images of the engine, selecting a bolt or hose to remove. Inspection of a filter can show evidence of contamination requiring further disassembly. The order and sequence of removal and installations is presented in a logical sequence and fault finding methods are monitored to check on the student’s fault diagnosis. The student’s progress in failure detection and repair can be monitored by the computer system and provide a record of progress for the instructor.
With modern aircraft, these concepts of maintenance accord with the aircraft systems found on the aircraft, where faults are recorded in flight and downloaded by maintenance crews who undertake fault detection and correction at the board level to facilitate a fast turnaround of the aircraft.

 

Flight simulators categorisation according to training purpose

From the training purpose point of view we can divide the flight simulators on the following categories:

Cockpit Procedures Trainer (CPT) – is used to practice basic cockpit procedures, such as processing emergency checklists, and for cockpit familiarization.

Aviation Training Device (ATD) – is used for basic training of flight concepts and procedures.

Basic Instrument Training Device (BITD) – a basic training device primarily focused on generic instrument flight procedures.

Flight and Navigation Procedures Trainer (FNPT) – is used for generic flight training. A generic, but comprehensive flight model is required, and many systems and environmental effects must be provided.

Integrated Procedures Trainer (IPT) – provides a fully simulated cockpit in a 3D spatial cockpit environment that combines the use of multiple touch-sensitive screens thatdisplay simulated panels in the same size as the actual aircraft panels with hardware replica panels.

Flight Training Device (FTD) – is used for either generic or aircraft-specific flight training. Comprehensive flight, systems, and environmental models are required. High level FTDs require visual systems but not the characteristics of a Full Flight Simulator (FFS).

Full Flight Simulator (FFS) – is used for aircraft-specific flight training under rules of the appropriate national civil aviation regulatory authority. Under these rules, relevant aircraft systems must be fully simulated, and a comprehensive aerodynamic model is required.

Full Mission Simulator (FMS) – Used by the military to denote a simulator capable of training all aspects of an operational mission in the aircraft concerned.

 

این بخش برگرفته از مقاله زیر می باشد:

Source: Ivan D. Djokic, Zarko P. Barbaric,"FLIGHT CONTROL SYSTEM DEVELOPMENT USING SIMULATION –AN INTEGRATED APPROACH",ISSN 1330-3651,UDC/UDK 656.7.053:004.942.

A. All-digital simulation

When the control inputs to the system can be predetermined and are programmable, all-digital simulation is possible. This kind of simulation is suitable for the early phase of system development, where many parameters of the system are variable. Here the running time of the computer program is not related to the real world time.

B. Pilot-in-the-loop simulation

In the event that the control inputs necessary for the testing procedure are dynamic in nature, or cannot be predetermined, such as the pilot response in an actual aircraft, the term simulation takes a new dimension known as real-time pilot-in-the-loop simulation. This new dimension calls for strict correspondence between the computer time and the real world time. Inputs and outputs to hardware devices must be synchronized to a real-time clock and cannot be time-scaled as in the all-digital computing environment. A real-time simulation of the aerial vehicle corresponds to an actual vehicle flight as viewed by an observer. When an actual piece of flight equipment, such as a control device, is placed in the simulation, then the simulation becomes hardware-in-the-loop with the same characteristics as pilot-in-the-loop.

C.Hardware-in-the-loop simulation

Embedded systems are designed to control complex plants such as UAVs, aircrafts, weapon systems, and jet engines. They generally require a high level of complexity within the embedded system to manage the complexity of the plant under control. Hardware-in-the-loop (HIL) simulation is a technique that is used increasingly in the development and test of complex real-time embedded systems. The HIL simulation also includes electrical emulation of sensors and actuators. These electrical emulations act as the interface between the plant simulation and the embedded system under test. The value of each electrically emulated sensor is controlled by the plant simulation and is read by the embedded system under test. Likewise, the embedded system under test implements its control algorithms by outputting actuator control signals. Changes in the control signals result in changes to variable values in the plant simulation. The HIL simulation is an effective tool for development of highly reliable systems, influencing development and test efficiency (cost, duration, and risk).

متن لینک

سازمان هواپيمايي كشوري

معاونت استاندارد پرواز

روش اجرايي صدور گواهینامه صلاحیت شبیه‌سازهاي پرواز و بازرسي هاي ادواري

دفتر مهندسی نظارت بر طراحی و ساخت وسايل پرنده

FS-AFS-01

متن کامل سند

 

اين روش اجرايی شامل موارد زير می گردد:

-ارزيابي سيمولاتورهايي كه در داخل كشور وجود داشته و در حال بهره برداري می‌باشند.

-ارزيابي سيمولاتورهايي كه به واسطه انتقال تكنولوژي و يا طراحي جديد در كشور طراحي و ساخته مي‌شوند.

-ارزيابي اوليه و دوره اي سيمولاتورهايي كه از يك بهره بردار ديگر )داخلي و خارجي( خريداري، جابجايي و نصب مي شوند.

-ارزيابي اوليه و دوره اي سيمولاتورهاي خارج از كشور كه توسط شركتهاي هواپيمايي داخليمورد استفاده قرار مي‌ ‌گيرند.

 

یادآوری: الزامات تاييد ساير دستگاههاي آموزشی هوانوردي ) نظير Basic Aviation Training Device

( Advanced Aviation Training Device, مطابق CAO.IRI Advisory Circular No.5 از دستورالعملهاي سازمان هواپيمايی كشوري بوده و خارج از الزامات اين روش اجرايی می باشد.

حدود

حدود اين رويه اجرايی شامل متقاضيان دريافت گواهينامه صلاحيت شبيه سازهاي پرواز، مراكز طراحی، ساخت، مونتاژ و بهره‌برداري شبيه سازهاي پرواز داخل و خارج از كشور،

شركتهاي هواپيمايی، كارگروه شبيه ساز پروازو كارشناسان و بازرسان ذيصلاح شبيه ساز معاونت استاندارد پرواز سازمان هواپيمايی كشوري می باشد.

مسئوليت

معاونت استاندارد پرواز مسئول اجراء و بروز نگهداري اين روش اجرايی می باشد.

مراجع

[5-1] Doc 9625-AN/938, Manual of Criteria for the Qualification of Flight Simulation Training Devices, Volume I – Aeroplane, Third Edition – 2009, International Civil Aviation Organization (ICAO).

[5-2] Doc 9625-AN/938, Manual of Criteria for the Qualification of Flight Simulation Training Devices, Volume II – Helicopters, First Edition – 2012, International Civil Aviation Organization (ICAO).

[5-3] CAD FSTD A, Civil Aviation Organization of I.R.I.

[5-4] CS-FSTD(A), Certification Specifications for Aeroplane flight Simulation Training Devices, Initial issue, 4 July 2012, European Aviation Safety Agency (EASA).

[5-5] CS-FSTD(H), Certification Specifications for Helicopter flight Simulation Training Devices, Initial issue, 26 June 2012, European Aviation Safety Agency (EASA).

كليات

اين روش اجرايی به چهار بخش تقسيم شده است:

در بخش اول روش و نحوه صدور و تمديد گواهينامه صلاحيت شبيه سازهاي پروازي كه در داخل كشور در حال بهره برداري می باشند آورده شده است.

در بخش دوم روش و نحوه ارزيابی و صدور گواهينامه براي سيمولاتورهايی كه براي اولين بار و به واسطه انتقال تكنولوژي از كشورهاي ديگر و يا به عنوان طرح جديد در كشور طراحی و ساخته می شوند آورده شده است.

در بخش سوم الزامات و مقررات و نحوه صدور تاييديه براي سيمولاتورهايی كه از يك بهره بردار )داخلی يا خارجی( خريداري، جابجا و در محل بهره بردار جديد نصب می شوند آورده شده است.

در بخش چهارم نيز روش تاييديه اوليه و ارزيابی هاي دوره اي شبيه سازهاي پرواز فعال در خارج از كشور كه كادر پروازي شركتهاي هواپيمايی جهت آموزش اوليه و يا چك دوره اي به آنجا اعزام می شوند آورده شده است.

- الزامات، مستندات و استانداردهاي فنی و عملياتی شبيه سازهاي پرواز در Doc 9625-AN/938 ايكائو و همچنين بخش مراجع اين روش اجرايی آورده شده است. بديهی است اگر در مقررات مربوطه به استاندارد خاصی جهت ارزيابی صلاحيت و سيستم كيفی يك مركز طراحی، ساخت و مونتاژ و همچنين مركز بهره برداري سيمولاتور اشاره شده باشد، آن استانداردها نيز لازم الاجرا می باشند.

- اختصارات بيان شده در اين روش اجرايی مطابق تعاريف اختصاراتی است كه در استانداردها و مقررات ذكر شده در قسمت مراجع آمده است.

- مديريت بررسی و صدور و تمديد گواهينامه صلاحيت شييه سازهاي پرواز، شامل ارزيابی اوليه، فرايند طراحی، ساخت، مونتاژ، جابجايی و نصب و همچنين مجوزهاي بهره برداري و تاييديه هاي مختلف مربوط به سيمولاتور و تمديد آنها از وظايف دفتر مهندسی نظارت بر طراحی و ساخت وسايل پرنده می باشد.

- مديريت بررسی چك هاي دوره اي كادر پروازي شركتهاي هواپيمايی از وظايف دفتر گواهينامه ها، امتحانات و امور پزشكی می باشد.

- مديريت برنامه ريزي، بازديد و ارزيابی هاي اوليه و دوره اي سيمولاتورهاي فعال در داخال و خارج از كشور و تعيين بازرسان ذيصلاح معاونت استاندارد پرواز بر عهده كارگروه سيمولاتور )متشكل از دفتر مهندسی نظارت بر طراحی و ساخت وسايل پرنده، دفتر گواهينامه ها، امتحانات و امور پزشكی و دفتر عمليات پرواز( می باشد.

- هيچ شخص حقيقی، حقوقی، بهره بردار و يا شركت هواپيمايی حق طراحی، ساخت، مونتاژ، جابجايی، نصب و بهره‌برداري و استفاده از

شبيه سازهاي پرواز )داخلی و خارجی(را ندارد مگر آنكه قبل از آن هماهنگی هااي لازم را با سازمان هواپيمايی كشوري به عمل آورده و پس از ارزيابی هاي انجام شده توسط كارشناسان و بازرسان ذيصلاح معاونت استاندارد پرواز براي هدف آموزشی و يا سطح كيفی درخواستی ، مورد پذيرش و تاييد قرار گرفته و مجوزهاي لازم را از سازمان دريافت كرده باشد.

در فرآيند استانداردسازي و اخذ گواهينامه صلاحيت، شبيه سازهاي پرواز بطور كلی از دو جهت مورد ارزياابی و سنجش قرار می گيرند:

1- ارزيابی عملياتی

2- ارزيابی فنی و مهندسی

درارزيابی عملياتی، شبيه سازها از نظر كيفيت پروازي و تشابه آن با هواپيما/ هليكوپتر از ديدگاه خلبان مورد ارزيابی قرار می‌گيرند. به اينصورت كه معيار سنجش احساس خلبان بوده و پارامترها بصورت كيفی مورد ارزيابی و تاييد قرار می گيرند.

در ارزيابی فنی و مهندسی، پارامترها به صورت كمی مورد سنجش قرار می گيرند، به اين صورت كه پارامترهاي توصيف شده در استاندارد می بايست با تلرانسی تعريف شده، نشان دهنده تشابه شبيه ساز با هواپيما/ هليكوپتر باشد كه می بايست اندازه گيري هاي دقيق با تجهيزات مورد تاييد انجام گيرد.

- در فرآيند استانداردسازي شبيه ساز، كتابچه اي تحت عنوان QTG (Qualification Test Guide) تهيه می شود كه خصوصيات شبيه ساز و نتايج مربوط به انجام تست ها در آن ثبت شده و پس از تاييد سازمان هواپيمايی كشوري، تبديل به MQTG می شود. هر سيمولاتور يك كتابچه MQTG مخصوص به خود دارد كه اساس ارزيابی هاي بعدي سيمولاتور می باشد. پس از تاييد كتابچه مرجع ) MQTG ( توسط سازمان هواپيمايی كشوري، بايستی سالانه تمامی تستهاي مربوط به شبيه ساز توسط بهره بردار سيمولاتور به انجام رسيده و تحت عنوان QTG جهت بررسی و ارزيابی دوره اي در اختيار كارشناسان و بازرسان ذيصلاح معاونت استاندارد پرواز سازمان هواپيمايی كشوري قرار گيرد. بنابراين هر ساله هر شبيه ساز بايستی داراي يك كتابچه QTG خاص خود- مربوط به همان سال- كه پس از انجام آزمايشات، نتايج بدست آمده در آن ثبت گرديده و جهت ارزيابی سالانه تحويل سازمان هواپيمايی كشوري گردد.

 

ضمائم

كليه ضمائم ذيل در بخش ضمائم آئين نامه دفتر مهندسی نظارت بر طراحی و ساخت وسائل پرنده موجود ميباشد.

1. فرم تقاضانامه
2. فرم تاييد  MQTG
3. فرم گواهينامه
4. چك ليست بازرسی از سيستم كيفی بهره برداران سيمولاتور
5. چك ليست ارزيابی سيمولاتورهاي داخلی و خارجی
6. چك ليست مشخصات سيمولاتورهاي فعال داخلی و خارجی
7. چك ليست مشخصات سيمولاتورهاي معلق شده داخلی و خارجی
8. فرم تاييد بازرسان ذيصلاح معاونت استاندارد پرواز جهت بررسی و تاييد سيمولاتور
9. فرم معرفی بازرسان استاندارد پرواز توسط كارگروه سيمولاتور جهت اعزام به ماموريت
10. فرم گزارش بازرسی از سيمولاتورهاي داخلی و خارجی
11. فرم ارزيابی مراكز سيمولاتور داخل و خارج از كشور

روش كار

بخش اول

ارزيابي سيمولاتورهاي در حال بهره برداري در داخل كشور

بخش دوم

ارزيابي سيمولاتورهاي طراحي و ساخته شده در كشور

بخش سوم

ارزيابي اوليه و دوره اي سيمولاتورهايي كه از يك بهره بردار ديگر  )داخلي و خارجي(  خريداري، جابجايي و نصب مي ‌شوند.

بخش چهارم

ارزيابي اوليه و دوره اي سيمولاتورهاي خارج از كشور كه توسط شركتهاي هواپيمايي / هليكوپتري داخلي )به عنوان User ( مورد استفاده قرار مي گيرند.

 

مرجع:

https://www.cao.ir/rules/search/document

متن لینک

 

      امروزه در بخش توسعه، بحث آموزش با کیفیت، مقوله‌ای اجتناب ناپذیر و مهم می‌باشد بطوریکه تمامی سازمان‌های پیش‌رو برای آن اهمیت ویژه ای قائل می‌شوند. این امر در مورد آموزش‌ مهارت‌های خلبانی بیشتر نمود پیدا می‌کند و ارزش آن تا جایی است که یک خلبان قبل از پرواز عملیاتی با هواپیما باید آموزش‌های تئوری و عملی متعددی را در رده‌های مختلف پشت سر بگذارد تا مجوز پرواز با هواپیما را دریافت کند. واضح است که این آموزش‌ها با توجه به حساسیت مهارت‌های خلبانی، باید با دقت و درستی بالایی انجام گیرد.

       شعار نیروی هوایی آمریکا در این خصوص قابل توجه است: «آموزش برتر = برتری هوایی» . برای بالابردن کیفیت آموزش‌های خلبانی از وسایل کمک آموزشی مختلفی استفاده می‌شود که با اهمیت‌ترین آنها شبیه‌ساز‌های پروازی می‌باشد. گسترش روزافزون کمي و کيفي شبيه‌سازهاي آموزش پرواز در نقاط مختلف جهان و تنوع شکلي و عملکردي اين وسايل سبب شده تا استانداردها، آيين‌نامه‌ها و دستورالعمل‌هاي ارزيابي کيفيت و صحه‌گذاري متنوعی برای آنها در دنیا تدوین گردد. اما اگر حوزه ‌شبیه‌سازهای پروازی به دو گروه نظامی و غیر نظامی تقسیم شود، می‌توان گفت که شبیه‌ساز‌های غیرنظامی توفیق بیشتری در استاندارسازی داشته‌اند چراکه بطور کل قوانین هوانوردی در بخش غیرنظامی جهانی‌تر و مبتنی بر اصول یکپارچه‌‌ای است. آيين‌نامه‌هايي که طي ساليان گذشته در سطح جهان در بخش غیر نظامی مورد توجه بوده‌اند در قالب جدول 1 آمده است:

جدول 1- استانداردهای شبیه سازهای پروازی غیرنظامی در دنیا

برای ایجاد هارمونی و یکنواختی کامل در بخش استانداردسازی شبیه‌سازهای پروازی غیرنظامی، ويرايش سوم آيين‌نامه ایکائو دي‌او‌سي 9625 در سال 2009 ارائه و قرار شد از سال 2015 در بيش از 190 کشور جهان بطور واحد اجرايي و جایگزین فهرست جدول (1) گردد. اما شبیه‌سازهای نظامی چه ویژگی دارند که نمی‌توان از آیین‌نامه‌های فوق برای استانداردسازی آنها استفاده نمود؟ در پاسخ به این سئوال باید به تفاوت‌های زیر اشاره کرد:

• نظامی‌بودن بهره‌بردار و تبعیت وی از قوانین اختصاصی لشکری نه قوانین عمومی و بین‌المللی هوانوردی کشوری
• مانورهای پیچیده پروازی مانند پرواز در زوایای حمله بالا و پرواز نزدیک به سطح
• افزوده‌شدن بحث تاکتیک یا همان ماموریت‌های ویژه نظامی (تهاجمی و دفاعی)

       برای پاسخگویی به سنجش کیفیت شبیه‌سازهای نظامی نیز در دنیا آیین‌نامه‌هایی ارائه شده است. از با اهمیت‌ترین آنها می‌توان به آیین‌نامه نظامی ام‌آی‌ال-اس-87241 کشور آمریکا اشاره داشت که در سال 1989 لغو گردید. در ادامه این مقاله به تحلیل موضوع فوق برای دستیابی به یک تصویر روشن از وضعیت جهان و به دنبال آن وضعیت ایران، جهت ارائه راهکارهای پیشنهادی استانداردسازی شبیه‌سازی آموزشی هواگردهای نظامی برای دستیابی به توان دفاعی موثرتر، خواهد پرداخت.

وضعیت استانداردسازی شبیه‌سازهای پروازی نظامی در جهان

       صحه‌گذاری و تصدیق یا در اینجا واژه استانداردسازی، در دو دهه اخیر از موضوعات داغ صنعت شبیه‌ساز‌های نظامی بوده است. اهمیت این موضوع زمانی مشخص می‌شود که بگوییم مایه اصلی یک شبیه‌ساز نظامی، نظامی‌بودن آن است. بدین‌معنا که طراح و سازنده یک شبیه‌ساز نظامی باید درک کاملی از ویژگی‌های رزمی محصولی که قرار است نقش آموزشی پیدا کند داشته باشد و البته این امر بسیار مشکل بوده و صحه‌گذاری و تصدیق شبیه‌ساز را با مشکل مواجه می‌نماید.

       همانطور که پیشتر نیز بدان اشاره شد، به دلیل ویژگی‌های خاص شبیه‌سازهای پروازی نظامی، منطقاً امکان ایجاد و توسعه‌ی استانداردهای منطقه‌ای و بین‌المللی برای آن وجود نداشته و لذا کشورهای مختلف متناسب با سطح فناوری و نیازمندی خود، اقدام به تدوین آیین‌نامه‌هایی در این خصوص نموده‌اند. از آنجا که صنعت هوایی نظامی در اختیار چند کشور محدود می‌باشد لذا آیین نامه‌ها و مقررات تدوین‌شده از تعدد زیادی برخوردار نیستند. با نگاهی به آمار منتشره در جدول 2، می‌توان دید که حدود 25٪ شبیه‌ساز‌های پروازی به تنهایی در کشور آمریکا قرارداشته و بدیهی است که این کشور سهم زیادی در توسعه استانداردسازی این حوزه ایفا نموده است.

جدول 2-آمار شبیه سازهای پروازی نظامی در جهان 

 

       جدول شماره (3)، این آیین‌نامه‌ها را معرفی نموده و باید دقت شود که تعدادی از آنها بصورت راهنما تدوین گردیده‌اند:

جدول 3 -مدارک و استانداردهای نظامی منتشر شده در جهان

 

       از میان آیین‌نامه‌ها و راهنماهای ارائه شده در جدول 3، تنها موردی که به صورت یک استاندارد قابل توجه است، استاندارد نظامی ام‌آی‌ال-اس-87241 می‌باشد که در ابتدا در سال 1985 در حدود 500 صفحه ارائه گردید ولی به سبب مشکلاتی که بعدها در پیاده‌سازی آن دیده شد، در سال 1989 از حالت استاندارد خارج و به صورت راهنمای ای‌اف‌جی‌اس 87241 توسط نیروی هوایی آمریکا مورد استفاده قرار گرفت. اما شاید جدیدترین و در عین حال جامع‌ترین اطلاعات قابل حصولی که در خلال مطالعات این مقاله به دست آمده همانا دستورالعمل نیروی زمینی ارتش آمریکا تی‌او‌پی 7-3-06 که به رویکردهای آزمون شبیه‌سازهای بالگرد نظامی پرداخته است. این دستورالعمل با آنکه به اطلاعات کمّی چندانی مجهز نیست ولی به خوبی ساختارمند و سازمان یافته بوده و مسئولیت‌ها و تکالیف مترتب با شبیه‌سازی یک بالگرد را ارائه نموده است. از ویژگی‌های بارز این دستورالعمل می‌توان به بهره‌گیری آن از الزامات آیین‌نامه‌های غیرنظامی نظیر - فار پارت 60 - در موارد پایه هوانوردی و قابل‌قبول اشاره داشت. چالشی که مورد توجه متخصصین این حوزه برای بهره‌گیری از دستاوردهای ذی‌قیمت صنعت غیرنظامی در بخش نظامی - در خلاف مسیر همیشگی – می‌باشد.

      منظر مورد توجه دیگر، چگونگی بکارگیری شبیه‌ساز در آموزش خلبانان است. حتی با وجود در اختیارداشتن یک دستگاه شبیه‌ساز کامل و با کیفیت، در صورت نداشتن سازمان و برنامه آموزشی متناسب، هدف اصلی شبیه‌سازی یعنی آموزش با کیفیت میسر نمی‌گردد. جان ای استوارت و همکارانش در انستیتو تحقیقاتی نیروی زمینی آمریکا، این مهم را مورد توجه و بررسی قرار داده و اینگونه نتیجه گرفته‌اند که علیرغم پیشرفت‌های تصاعدی فناوری در زمینه توسعه و ساخت شبیه‌سازهای پروازی نظامی، روش‌های آموزشی (کشور ما نیز تا حدود زیادی از این روش‌ها تبعیت می‌کند) ناکارآمد هستند. همچنین یان استراچان نیز در مقاله ­ی خود مطرح میکند که بکارگیری استانداردها در سیمولاتورهای نظامی در دنیا وضعیت ایده ­آلی ندارد و می‌تواند بهتر باشد. در شبیه‌سازهای غیرنظامی، با گنجاندن بخشی به نام الزامات سازمان آموزش‌دهنده -که بطور مستقل گواهینامه‌های لازمه را برای بکارگیری شبیه‌ساز به عنوان یک ابزار کمک آموزشی، دریافت می‌دارد- این موضوع تا حدودی مرتفع گردیده است.

 

متن لینک

مقدمـه

گسترش روزافزون کمي و کيفي شبيه‌سازهاي آموزش پرواز در نقاط مختلف جهان و تنوع شکلي و عملکردي اين وسايل سبب شده تا استانداردها، آيين‌نامه‌ها و دستورالعمل‌هاي ارزيابي کيفيت و صحه‌گذاري مربوطه به آنها نيز دستخوش تحول و ارتقاي شکلي و محتوايي گردند. از مهمترين دلايل ايجاب ارتقاي اين استانداردها مي‌توان به ظهور دستورالعمل‌هاي نوين ايکائو (ICAO) براي آموزش و اعطاي گواهينامه به خدمه پروازي، پيشرفت‌هاي تصاعدي فناوري‌هاي مرتبط با طراحي و ساخت شبيه‌سازها و رشد چشمگير و اهميت بکارگيري شبيه‌سازهاي آموزشي در کاهش هزينه‌هاي عملياتي خطوط هوايي جهان و مسائل جديد ايمني متعاقب آن، اشاره داشت. با بررسي سير تکاملي اين استانداردها مي‌توان ملاحظه نمود که ماهيت آنها در بيست سال گذشته از يک سري رهنمودها و رويکردهاي توصيه‌شده براي افزايش ايمني عملياتي به قوانين الزام‌آور بدل گشته است. سازمان بين‌المللي هواپيمايي کشوري، سازمان هوانوردي فدرال آمريکا (اِف اِي اِي) (FAA) و مرجع هوانوردي متحد اروپا (جي اِي اِي) (JAA) به عنوان اصلي‌ترين نهادهاي تدوين‌گر استانداردهاي هوانوردي به همين صورت عمل کرده‌اند. نگاه رهنمودگونه اِف اِي اِي در آغاز دهه 90 ميلادي در قالب آيين‌نامه‌هاي اِي سي 120-40بي، 40 سي و 45 اي (AC 120- 40B , 40C & 45A)، به نگاهي الزام‌آور و اعمال مقررات فدرال آمريکا تحت عنوان 14 سي اِف آر - پارت 60   (14 CFR PART 60) در سال 2008 تبديل و اجرايي گشته است. در اروپا نيز وضعيت مشابه‌اي وجود دارد. مجموعه استانداردهاي جار - اِس تي دي (JAR-STD) در سال 1997 از سوي جي اِي اِي به عنوان آيين‌نامه‌هايي توصيه‌اي براي ارزيابي کيفيت شبيه‌سازهاي آموزش پرواز معرفي شده و پس از يکبار ارتقا در سال 2003، در سال 2008 بصورت يکپارچه تحت عنوان جار- اِف‌اِس‌تي‌دي (JAR-FSTD) ارائه گرديدند. با شکل‌گيري آژانس ايمني هوانوردي اروپا (اي اِي اِس اِي) (EASA) که فعاليت رسمي و کامل خود را از سال 2008 به عنوان بازوي اعمال قوانين ايمني هوانوردي اتحاديه اروپا آغاز نموده، مقرر شد تا اين آيين‌نامه پس از يک ارزيابي مجدد از سال 2009 به عنوان قانون و الزام براي کشورهاي عضو اتحاديه اروپا تحت عنوان سي اِس- اِف‌اِس‌تي‌دي (اِي) و فعلاً فقط براي شبيه‌سازهاي هواپيما اجرا گردد. ايکائو به عنوان يکي از زيرمجموعه‌هاي سازمان ملل متحد با بيش از 190 کشور عضو در سال 1992 آيين‌نامه 9625 سطوح I و II معيارهاي شايستگي شبيه‌سازهاي آموزش پرواز را که به ترتيب به شبيه‌سازهاي هواپيما و بالگرد مربوط بودند و تنها بالاترين سطح آنها را پوشش مي‌دادند ارائه نمود. شايد بتوان اين آيين‌نامه را اولين آيين‌نامه بين‌المللي در حوزه مربوط به خود دانست. در سال 2003 ويرايش دوم اين آيين‌نامه طي کارمشترکي بين اِف اِي اِي و جي اِي اِي ارائه گرديد که گام مهمي در نظم بخشيدن و ايجاد هم‌سنگي آيين‌نامه‌ها بود ولي باز هم بالاترين سطح شبيه‌سازهاي آموزش پرواز (معادل سطح دي (D) فار يا جار) در آن مورد توجه بود.

سازمان‌هاي ملي هوانوردي ساير کشورها نيز در طي ساليان گذشته براي بهبود وضعيت بهره‌برداري شبيه‌سازهاي آموزشي و ارتقاي ايمني هوانوردي کشورهاي متبوع خود، به پيروي از اِف اِي اِي يا جي اِي اِي پرداخته‌اند. آيين‌نامه‌هايي که طي ساليان گذشته در سطح جهان مورد توجه بوده‌اند را در قالب جدول 1 مي‌توان ملاحظه نمود.

جدول 1- استانداردهاي ملي و بين‌المللي شبيه‌سازهاي پرواز

از نظر حقوقي، تنوع بکارگيري آيين‌نامه‌ها در کشورهاي مختلف موضوع نامطلوبي است. به عنوان مثال اين تنوع، امکان انتقال فيزيکي شبيه‌ساز‌ها را محدود مي‌سازد. همچنين نبود هارموني و يکپارچگي در استانداردهاي حاکم در کنار مسائل اقتصادي و سياسي مي‌تواند بطور جدي ايمني هوانوردي را در اين بخش تضعيف نمايد. به نظر مي‌رسد بهترين نهاد براي دستيابي به استاندارد واحد بين‌المللي همانا ايکائو باشد که بيش از 190 عضو دارد. پيشنهادي که در سال 2005 و در خلال کنفرانس شبيه‌سازي پرواز در شهر لندن به ميزباني انجمن سلطنتي هوانوردي انگلستان (رائيس)، توسط اِف اِي اِي داده شد. اين پيشنهاد، تشکيل يک کارگروه بين‌المللي (International Work Group - IWG) براي بازبيني فني آيين‌نامه معيارهاي شايستگي شبيه‌سازهاي آموزش پرواز به رهبري رائيس بود بطوريکه طي آن ويرايش سوم اين آيين نامه با هدف ادغام کلاس‌هاي 2‌2گانه شبيه‌سازهاي موجود در فار و جار به هفت کلاس ايکائو داده شد. پيشنهادي که هم‌اکنون صورت کاملاً اجرايي به خود گرفته است. اين مقاله سعي دارد با رويکردي تحليلي، به وضعيت حال و پيش‌روي استانداردهاي شبيه‌سازهاي آموزش پرواز که بويژه در سال‌هاي 2008 و 2009 ميلادي دستخوش تغييرات شکلي و محتوايي گسترده‌اي گرديده‌اند، بپردازد. محوريت تحليل‌هاي اين مقاله در بررسي تأثيرات، نکات قوت و ويژگي‌هاي آيين نامه نوظهور دي او سي 9625 – اِي اِن/ 938 ايکائو (Doc 9625-AN/938) منتشره در سال 2009 به عنوان استانداردي بين‌المللي که تمامي کلاس‌هاي شبيه‌سازها را در برگرفته و به دليل گستردگي اعضاي ايکائو، از شمول بالايي برخوردار است، مي‌باشد.

هدف تدوين ويرايش سوم دي او سي- 9625

همانطور که پيشتر نيز بدان اشاره شد در حال حاضر آيين‌نامه‌هاي جار-اف‌اس‌تي‌دي‌ و فار- پارت 60 (هر دو از سال 2008) اجرايي شده‌اند. اما شايد بتوان مهمترين دليل و انگيزه براي تدوين ويرايش سوم سند دي‌او‌سي 9625 در اين مقطع را نياز به ايجاد هارموني و کاهش تنوع استانداردهاي حاکم بر سنجش کيفيت شبيه‌ساز‌هاي پرواز دانست. کاهش اين تنوع بايد به گونه‌اي صورت پذيرد که جامعيت موضوع تحت‌الشعاع قرار نگيرد. براي اين منظور تدوين‌کنندگان سند 9625 لازم دانستند که ابتدا تنوع آموزشي خلبان‌ها را بررسي و کلاسه‌بندي نمايند. بطور کل و بر‌اساس تعاريف مختلف آيين‌نامه‌ها، 15 نوع مدرک آموزش خلباني مطابق جدول 2 قابل ارائه است.

جدول 2- انواع مدارک آموزشي، سنجش کيفيت و گواهينامه‌هاي خلباني

در مرحله بعد لازم بوده تا تنوع موضوعات و فعاليت‌هاي آموزشي دسته‌بندي گردند. حدود 200 موضوع آموزشي خلباني بر اساس سند دي‌او‌سي 9868 ايکائو و همچنين پارت 60 قابل ارائه است. اين فعاليت‌هاي آموزشي را مي‌توان در قالب 9 عنوان کلي مطابق جدول 3 ملاحظه نمود.

جدول 3- دسته‌بندي نه‌گانه فعاليت‌هاي آموزشي

در نهايت براي درک اينکه شبيه‌ساز‌هاي پرواز چگونه و با چه کيفيتي مي‌توانند در اجرا و تکميل فعاليت‌هاي آموزشي خلباني مندرج در جداول 2 و 3 مورد استفاده قرار گيرند نياز است تا اجزاي کليدي شبيه‌سازها دسته‌بندي گردند. از منظر آموزشي، 12 عنصر کليدي در شبيه‌سازهاي پرواز وجود دارند که در قالب جدول 4 قابل مشاهده مي‌باشند.

جدول 4- دسته‌بندي دوازده‌گانه اجزاي شبيه‌ساز

همچنين شبيه‌سازها را مي‌توان از نظر مسايل فني چون کنسول استاد، ظرفيت پردازشي رايانه‌ها، اجراي آزمون‌هاي خودکار و يکپارچگي سامانه (حداکثر زمان فرمان تا اجرا) به عنوان بخش جانبي از عناصر کليدي جدول 4 بررسي نمود.

در دي‌او‌سي 9625 بر اساس جدول 4، جدولي ارائه شده که بر طبق آن مي‌توان تعريفي کلي از تعيين سطوح شبيه‌سازها نسبت به موضوع شبيه‌سازي داشت. اين تعريف که بر پايه چهار کلمه لاتين ان (N)، جي (G)، آر (R) و اس (S) ارائه شده در جدول 5 قابل مشاهده مي‌باشد.

جدول 5- سطوح شبيه‌سازها بر اساس موضوع شبيه‌سازي

سند دي‌او‌سي 9625 بر پايه جداول 2 تا 5 ماتريسي ايجاد کرده که از طريق آن مي‌توان بين سطح شبيه‌ساز، گواهينامه يا مدرک خلباني و فعاليت آموزشي موردنظر ارتباط برقرارکرد. در واقع با چنين رويکردي در اين آيين‌نامه نوظهور سعي شده تا بين فعاليت‌هاي آموزشي خلباني و مدارک مربوطه و سطح شبيه‌ساز رابطه‌اي منطقي در قالب يک سند واحد ايجاد گردد.  شکل ‌1، ماتريس خلاصه اين ارتباط را نمايش مي‌دهد. در متن سند 9625 جدول توسعه يافته‌اي به نام ماتريس اصلي (Master) وجود دارد که در آن بر اساس تکاليف و فعاليت‌هاي آموزشي مندرج در جدول 3، بطور تفصيلي سطوح کيفيت مورد نظر تعريف گرديده‌اند که نمونه‌اي از آن را در شکل 2 مي‌توان ملاحظه نمود. در شکل 1، بخشي با حروف يوناني 1 الي 7 (I - VII) مشخص گرديده که مبين سطوح جديد هفت‌گانه کيفيت دستگاه‌هاي شبيه‌ساز آموزش پرواز است که با شرح فوق‌الذکر جايگزين 26 نوع سطوح کيفيتي حال حاضر مي‌گردد. (جدول 6) اين مهمترين دستاورد سند 9625 ويرايش سوم مي‌باشد.

جدول 6- تنوع بيست و شش‌گانه سطوح کيفيت شبيه‌سازها در حال حاضر

نحوه سنجش کيفيت مطابق ويرايش سوم دي او سي- 9625

براي تعيين سطح شبيه‌ساز و در نتيجه معيارهاي کيفيت مترتب بر آن در سند فوق‌الذکر به نسبت آيين‌نامه‌هاي جي‌اي‌اي و اف‌اي‌اي کار يکپارچه‌تري پيش‌روي مي‌باشد. بدين ترتيب که ابتدا بايد نوع گواهينامه و تايپ آموزشي مورد نظر را تعيين نمود. سپس برپايه گواهينامه مورد نظر تکاليف و فعاليت‌هاي آموزشي مرتبط را بر اساس پيوست آ (A) سند 9625 استخراج نمود. در اين مرحله لازم است تا قوانين محلي براي بررسي مکفي بودن تکاليف، مورد توجه قرارگيرند. حال بر اساس موارد قبل، سطح کيفيت متناسب اختيار مي‌گردد. (1 الي 7) در اين مرحله بررسي مي‌شود که آيا الزامات عمومي مربوط به سطح کيفيت مورد نظر قابل اجابت است. مرحله بعدي- در صورت اجابت‌پذير بودن- تهيه مستندات آزمون و روش‌هاي تطابق در قالب راهنماي آزمون کيفيت (Qualification Test Guide-QTG) خواهد بود. شکل 3، فرآيند تعيين معيارهاي کيفيت يک شبيه‌ساز پرواز را به صورت فلوچارت نشان مي‌دهد.

دورنما و آينده بکارگيري اين آيين‌نامه

با ارائه اوليه در سال 2009 اميد مي‌رود که از سال 2015 اين آيين‌نامه در بيش از 190 کشور جهان اجرايي گردد. از هم‌اکنون برنامه‌ريزي براي ارائه ويرايش چهارم آيين‌نامه دي‌او‌سي 9625 که بناست ضمن رفع نواقص احتمالي ويرايش سوم در تکميل آن بکوشد (با توجه به پيدايش فناوري‌هاي نوظهور) صورت پذيرفته است. اما اين سوال باقي است که آيا اين آيين‌نامه عليرغم زحمات و هزينه گسترده‌اي که در تهيه آن صرف شده قادر است جايگزين مناسبي براي آيين‌نامه‌هاي جار و فار قرار گيرد. با توجه به مزايا و برتري‌هايي كه اين آيين‌نامه با خود به همراه دارد (در بخش نتيجه‌گيري بدانها اشاره شده است) مي‌توان جوابي مثبت به اين سوال داد. با توجه به مرجع اين آيين‌نامه كه همانا سازمان هواپيمايي كشوري بين‌المللي (ايكائو) مي‌باشد و ايران نيز از اعضاي اين سازمان است مي‌توان انتظار داشت كه اجراي اين دستورالعمل در كشور از حمايت مناسب ايكائو برخوردار شده و سبب ارتقاي اين بخش از فناوري هوايي و بهبود ايمني عملياتي خطوط هوايي كشور گردد.

نتيجه‌گيري

با تامل در وي‍ژگي‌هاي آيين‌نامه نوظهور دي‌او‌سي 9625 (ويرايش سوم) كه در اين مقاله بدان پرداخته شد، به مزيت‌هاي زير که در پي اعمال آيين‌نامه فوق حاصل خواهد شد مي‌توان اشاره داشت:

1. تقليل تنوع کلاس‌هاي شبيه‌سازهاي آموزش پرواز از 26 به 7 کلاس، ضمن حفظ گستردگي آن که از شبيه‌سازهاي زِد اِف تي تا شبيه‌سازهاي آموزش پايه آلات‌دقيق را شامل مي‌شود.
2. ايجاد هارموني و هماهنگي وحذف نام‌هاي مختلف براي آيين‌نامه‌ها.
3. حذف مصائب ناشي از ايجاد ارتباط بين آيين‌نامه‌هاي مختلف.
4. حفظ تنوع 15 گانه آموزش خلباني (Training Types) به همراه تنوع بيش از 200 گونه‌اي فعاليت‌هاي آموزشي خلباني (Training Tasks)
5. اصلاح ناکارآمدي بوجود آمده ناشي از تنوع استفاده از آيين‌نامه‌ها در نقاط مختلف جهان به کمک نظم به وجود آمده چرا که نظم يکي از ارکان ارتقاي سطح ايمني است.
6. گستردگي اعضاي ايکائو و در پي آن توسعه مطلوب، يکنواخت و بدون تبعيض سطح ايمني هوانوردي در جهان از اين ناحيه که يکي از موارد منشور ايکائو مي‌باشد.

متن لینک