В настоящее время в России создается ряд новых объектов, направленных на развитие Российского сегмента Международной космической станции и пилотируемых транспортных кораблей (ПТК). К таким объектам относятся в первую очередь научно-энергетический модуль и ПТК «Орел», который не только заменит пилотируемые корабли серии «Союз», но и откроет новые возможности, такие как увеличенная грузоподъемность, многоразовость, полеты к Луне.

В отличие от ранее принятого подхода к проектированию подобных объектов совместно с головным разработчиком данных объектов (ПАО «РКК «Энергия») выработан ряд решений, когда в процессе проектирования объектов и их составных частей предполагается итеративное создание и экспериментальная отработка интерфейсов экипажа, эргономических свойств и способов взаимодействия с элементами управления. Вследствие этого ведутся совместные работы ООО «Центр тренажеростроения и подготовки персонала» с ПАО «РКК «Энергия» по созданию и отработке ряда эргономических макетов новых объектов.

К одному из таких объектов относится стенд эргономической отработки ПТК «Орел», создание которого было начало в 2014 г. Данный стенд предназначен для эргономической оценки, экспериментальной отработки вариантов информационного обеспечения экипажа ПТК, новых органов управления (ОУ) и систем отображения информации (СОИ), моделирования деятельности экипажа и процессов управления ПТК в наземных условиях. Объект испытаний - интерфейс экипажа с ПТК, включающий экспериментальные и опытные образцы ОУ и СОИ, а также информационная модель систем ПТК в виде набора дисплейных форматов для контроля и управления кораблем. Программно-аппаратное обеспечение обеспечивает подготовку вариантов информационного обеспечения экипажа ПТК с использованием системы разработки информационной модели систем ПТК и экспериментальную отработку интерфейсов экипажа при моделировании вариантов информационного обеспечения ПТК в полноразмерном макете командного отсека (КО) корабля.

Система разработки информационных интерфейсов экипажа стенда обеспечивает создание вариантов дисплейных форматов для представления данных о процессах управления, состоянии и работе бортовых систем, а также о внешней обстановке с целью экспериментальной отработки и эргономической оценки ОУ и СОИ:

Система моделирования стенда предназначена для моделирования процессов взаимодействия экипажа с ПТК в автоматических и ручных режимах управления посредством технических и программных средств и обеспечивает:

При проектировании полномасштабного макета ПТК использовались следующие принципы: подобие макета проекту КО по размерам, форме и внутренним объёмам, модульность конструкции макета, минимальные весовые характеристики, технологичность сборки и разборки макета. Корпус макета ПТК выполнен из сборно-разборного основания с установленными на нём шестью модулями наружной обшивки. Конструкция основания и наружные обводы корпуса выполнены из алюминиевых тонкостенных прессованных профилей и листового алюминия. На основании макета кроме ограждающей конструкции установлены все элементы интерьера: каркасы кресел, кресла, конструкции механизма пульта космонавтов, и другие не связаны с конструкцией ограждения, что позволяет в процессе компоновки, монтажа и отработки эргономических характеристик оперативно удалять любой из модулей ограждения, не внося радикальных изменений в конструкцию интерьера КО, позволяет оперативно вносить изменения в компоновку интерьера без существенной переделки всей конструкции макета. Механизм пульта космонавтов в макете КО функционально подобен механизму, созданному в процессе проектно-конструкторской разработки ПТК, и позволяет устанавливать пульт в транспортное и в рабочее положение. Это позволяет провести эргономическую оценку компоновки рабочих мест космонавтов в КО ПТК и своевременно внести изменения в конструкцию пульта на этапе выпуска рабочей документации.

Модульное построение макета командного отсека ПТК позволяет вносить изменения в конструкцию макета на стадиях проектно-конструкторской проработки ПТК по результатам эргономической оценки рабочих мест экипажа. В итоге экспериментальной отработки интерфейсов экипажа с кораблем вносится корректировки в проект штатного изделия.

Представленный стенд эргономической отработки ПТК «Орел» рассматривается в качестве пилотажного средства, позволяющего обеспечить эффективное взаимодействие экипажа с высокоавтоматизированным космическим кораблем на разных уровнях: контроль и управление отдельными системами, выполнение полетных операций, контроль и оперативное изменение полетных задач и программы полета в целом.

Другим примером направления таких стендов является эргономический макет научно-энергетического модуля (МЭ НЭМ), созданный в 2016 г. ООО «Центр тренажеростроения и подготовки персонала» в сотрудничестве с ПАО «РКК «Энергия».

Данный макет создавался для проведения эргономической оценки конструкторских решений в интерьере на этапах создания НЭМ, выработки рекомендаций по компоновке функциональных зон, размещения средств отображения информации и органов управления, экспериментальной отработки взаимодействия экипажа с конструкцией интерьера обитаемого объема НЭМ, а также для проведения эргономической оценки с применением технологии виртуальной реальности. На этапе проектирования и разработки конструкторской документации инженеры-разработчики в тесном сотрудничестве с эргономистами и космонавтами-испытателями создали комфортный модуль с удобными рабочими местами и продуманным интерьером жилого отсека.

В конце марта 2018 г. в ПАО «РКК «Энергия» проходил эксперимент по моделированию бортовой деятельности экипажа в эргономическом макете научно-энергетического модуля (НЭМ).

«По итогам нескольких натурных экспериментов, в том числе с привлечением специалистов ИМБП и ЦПК, мы проверим, насколько эргономика модуля удовлетворяет заданным требованиям. Далее по этой технологии на этом макете планируется проводить экспериментальную отработку бортовых инструкций и методик по НЭМ, документации по интеграции модуля в Российский сегмент МКС и в перспективе – отработку использования НЭМ в качестве коммерческого модуля, а возможно и как составной части окололунной станции или лунной базы», - рассказал перед экспериментом Марк Серов, начальник лётно-испытательного отдела ПАО «РКК «Энергия».

Был смоделирован условный «план полёта» на рабочий день космонавтов. Состав экспериментального оборудования и макетов в данном эксперименте были подобраны таким образом, чтобы оценить взаимодействие между экипажем, оборудованием, функциональными зонами модуля.

В ходе эксперимента испытатели провели рабочий день в обитаемом пространстве модуля. Экипаж состоял из трех человек. В ходе работы условного экипажа были сымитированы ручной режим стыковки с грузовым кораблём, работа с научной аппаратурой, работа по техническому обслуживанию и ремонту. При этом внутреннее пространство модуля было заполнено макетами и реальным бортовым оборудованием. Экипаж проводил работы в соответствии с планом полёта во взаимодействии с условным ЦУП.

Модуль НЭМ должен войти в состав Международной космической станции и завершить развертывание Российского сегмента МКС. В настоящее время заканчиваются статические испытания модуля, идут сборка макета для динамических испытаний и комплектация лётного изделия.

В целом направление полномасштабных стендов для эргономической отработки на ранних стадиях проектирования штатных изделий может быть востребовано не только в космической отрасли, но и для других потенциальных заказчиков при условии выдачи проектных моделей в качестве исходных данных.