Аналоговая виртуальная реальность: тренажер для бортстрелков Уоллера

16

Одной из непростых задач, которую союзным вооруженным силам пришлось решать во время Второй Мировой Войны было обучение бортстрелков тяжелых бомбардировщиков. Если пилотов-истребителей нужно было учить в первую очередь, пилотажу, то бортстрелков бомбардировщиков надо было обучать верной оценке дистанции, сопровождению выбранной цели, определению упреждения и т.д. И делать это «в воздухе» было слишком дорого даже для авиации США; гонять в учебных целях десятки бомбардировщиков (и истребителей, изображающих учебные атаки) влетало бы в ту еще копеечку!

Решение было очевидно — нужен был наземный тренажер, способный достоверно воспроизводить условия работы бортстрелка бомбардировщика.

За это дело взялся американский изобретатель, энтузиаст кинематографа и мастер спецэффектов Фред Уоллер (человек разносторонних интересов, в частности известный как изобретатель водных лыж). Еще в начале 1930-ых Уоллер пришел к выводу, что традиционный плоский экран кинематографа не сможет обеспечить подлинной иллюзии объема и глубины изображения, поскольку не задействует периферическое зрение. А именно периферическое зрение человека играет ключевую роль в определении расстояния на больших дистанциях (бинокулярное зрение работает только вблизи).

Фред Уоллер с 11-проекторной установкой "Витарама"

Фред Уоллер с 11-проекторной установкой «Витарама»

В 1939 году на Всемирной Выставке в Нью-Йорке Уоллер продемонстрировал свою «Витараму» (англ. Vitarama) — вогнутый экран полусферической формы, изображение на котором формировалось при помощи одиннадцати синхронно работающих проекторов. Система впечатлила публику, но кинематографическая индустрия сочла ее слишком дорогой и сложной. Не падая духом, Уоллер основал «Vitarama Company» и занялся разработкой более совершенной — и простой — технологии «Кинорама» (англ. Cinarama), первой в мире технологии широкоформатного кино. Эту идею он и решил поставить на службу американской армии.

Основой конструкции тренажера был т.н. «сферический проекционный экран», разработкой которого Уоллер занялся еще до войны. Экран этот представлял собой четверть сферы радиусом в 20 футов (6 метров), смонтированную на фанерном каркасе и покрытую проекционным полотном. Такие размеры и форма экрана позволяли создать в восприятии стрелков — находившихся в фокусе поверхности — полную иллюзию глубины и трехмерности изображения.

Схема формирования изображения на экране тренажера

Схема формирования изображения на экране тренажера

Пять работающих синхронно кинопроекторов «Century» модель «C» формировали на вогнутой поверхности экрана единое изображение. Лучи проекторов перекрещивались, т.е. левый проектор создавал изображение на правой части экрана, и наоборот. Таким образом формировалось общее изображение в секторе 150 на 75 градусов. Размеры и форма экрана позволяли задействовать как центральное, так и периферическое зрение, «обманывая» человеческое восприятие. Специальное покрытие усиливало отражение света от экрана, сглаживая «стыки» изображения.

Проекторы прокручивали стандартную 35-мм кинопленку на скорости 24 кадра в секунду. Каждый проектор был оснащен отдельным мотором, но их работа была механически синхронизирована через общий вал — чтобы изображение на разных участках экрана менялось полностью синхронно. Проекционный аппарат и кинопленка непрерывно охлаждались сжатым воздухом, подаваемым по гибким патрубкам от центральной системы охлаждения. Яркость ламп в проекторах регулировалась автоматически при помощи фотоэлектрической системы с обратной связью.

Пять проекционных аппаратов в едином комплексе (вид сзади)

Пять проекционных аппаратов в едином комплексе (вид сзади)

На экран выводились записи учебных атак, проводимых истребителями против летящего бомбардировщика. Съемки осуществлялись прямо в воздухе с помощью широкоугольных камер конструкции Уоллера, смонтированных на бомбардировщике вместо огневых точек. В роли «противника» выступали либо соответствующим образом «загримированные» американские самолеты (выкрашенные в цвета и с нанесенными опознавательными знаками Германии и Японии), либо даже настоящие трофейные истребители.

Истребители «противника» выполняли учебные заходы на бомбардировщик как поодиночке, так и звеньями, с различных направлений. Стандартная 33-минутная учебная лента могла включать множество различных сценариев с истребителями разных типов. В некоторых лентах, для усложнения условий обучения, присутствовали и «союзные» самолеты: стрелки должны были их правильно опознать и не обстреливать.

Расположение позиций на тренажере Уоллера. А, B — огневые точки наводимых дистанционно пулеметов. С, D — пулеметные башенки с силовыми приводами. Е — пост рефери с пультом управления

Расположение позиций на тренажере Уоллера. А, B — огневые точки наводимых дистанционно пулеметов. С, D — пулеметные башенки с силовыми приводами. Е — пост рефери с пультом управления

В фокусе экрана располагались четыре «огневые точки», представлявшие собой точные копии настоящих стрелковых позиций бомбардировщика. Тренажер Уоллера мог работать с разными типами огневых точек для 12,7-мм пулеметов: наводимыми вручную бортовыми пулеметами на вертлюгах, хвостовыми турелями с силовыми приводами, и даже шаровыми турелями (последние подвешивались сверху, под потолком помещения). Поздние версии включали также директоры для наведения дистанционно управляемых турелей, используемых на бомбардировщиках B-29. Одновременно на тренажере могли обучатся четыре бортстрелка, отрабатывая взаимодействие огневых точек и сосредоточение огня нескольких пулеметов на одной цели.

Когда на экране появлялись неприятельские истребители, бортстрелки наводили на них свои «пулеметы», при помощи стандартного коллиматорного прицела Mk-9 (лицензионная версия британского Mark III), использовавшегося практически на всех огневых точках американских бомбардировщиков. Он проецировал в поле зрения стрелка световую прицельную точку и два концентрических круга вокруг нее — позволяющих стрелку оценивать дистанцию до цели (по видимым размерам относительно кругов) и упреждение при стрельбе.

Реалистичность симуляции была впечатляюще высокой. Специальные вентиляторы обеспечивали «набегающий поток» для открытых турелей. Акустические эффекты включали шум ветра, рокот моторов как самого бомбардировщика, так и приближающихся истребителей, и грохот пулеметных очередей. А когда стрелок нажимал на гашетку, специальные моторчики заставляли рукоятки «пулеметов» реалистично дергаться в такт выстрелам.

Но самой интересной составляющей тренажера был механизм регистрации попаданий. Без такого механизма, учебная ценность тренажера Уоллера была бы незначительна — что толку учить бортстрелка направлять пулемет на экран, если непонятно, насколько хорошо он это делает? Требовался способ точно отмечать, когда «оружие» наведено с нужным упреждением и «выстрелы» приходятся в цель.

Схема механизма регистрации попаданий

Схема механизма регистрации попаданий

Для этого использовалась специальная затемненная регистрационная пленка, прокручиваемая параллельно с проекционной. Отличалась она от проекционной тем, что в кадрах, где присутствовали неприятельские самолеты, на регистрационной пленке были сделаны тонкие вертикальные просветы. Положение просветов на каждом кадре регистрационной пленки соответствовало положению самолета на проекционной пленке.

Также как и проекционная, регистрационная пленка прокручивалась перед проекционной лампой. Но за регистрационным пленкой находился не экран, а чувствительный фотоэлемент. Между источником света и регистрационной пленкой, находилась подвижная заслонка с прорезями в ней; вертикальные и горизонтальные движения ствола «пулемета» с помощью системы тяг и рычагов преобразовывались в движения заслонки.

Система тяг, преобразующая движения пулемета (слева) в перемещения заслонки (справа)

Система тяг, преобразующая движения пулемета (слева) в перемещения заслонки (справа)

Когда прорези в заслонке оказывались точно напротив просветов в регистрационной пленке, свет от лампы проходил на фотоэлемент, и срабатывающее реле регистрировало «попадание». Важной деталью было то, что регистрационная пленка прокручивалась на несколько кадров впереди проекционной — то есть положение просветов в кадре регистрационной пленки соответствовало упрежденному положению самолета на проекционной. И просветы присутствовали не на всех кадрах, а только на тех, на которых неприятельский самолет был в радиусе досягаемости пулеметов. То есть чтобы добиться «попадания», бортстрелок должен был открыть огонь с правильной дистанции и удерживать пулемет с правильным упреждением цели на экране.

Всего тренажер учитывал следующие параметры:

* Количество очередей — по числу нажатий на гашетку

* Количество выстрелов — по суммарному времени удержания гашетки

* Количество попаданий — по числу срабатывания фотоэлемента в регистраторе

Эти данные выводились на пульт рефери, отдельно для каждой из четырех огневых точек. Каждый раз, когда один из стрелков добивался попадания, на панели вспыхивала лампочка, и в наушниках удачливого стрелка раздавался звуковой сигнал.

Пульт рефери. Каждая секция относится к одной из четырех огневых точек

Пульт рефери. Каждая секция относится к одной из четырех огневых точек

Работу над тренажером Уоллер начал еще в 1940 году, когда к нему обратился офицер флота Мартин Бейкер — знакомый с работами Уоллера, он заинтересовался возможностью использования широкоформатного экрана в учебных целях. И результаты оправдали себя. Первая же партия курсантов, прошедших обучение на тренажере Уоллера, продемонстрировала значительное улучшение навыков по сравнению с обычным теоретическим обучением. Во время «зачетных» учебных полетов, новички, обучавшиеся на тренажере Уоллера, успешно поражали цель в 80% случаев.

Семьдесят пять тренажеров Уоллера были построены в США, Великобритании и Австралии по заказу вооруженных сил. Относительно высокая цена тренажера — 58.000$ в ценах 1942 года (для сравнения, танк M4 стоил 33.000$) никого не смущала, так как тренажеры позволяли не только экономить топливо и ресурс учебных самолетов, но и способствовали выживанию дорогостоящих бомбардировщиков. И тренажеры, что немаловажно, очень нравились курсантам. Один из ветеранов вспоминал потом, что «тренируясь на тренажере Уоллера, я воображал себя Баком Роджером из фантастического фильма».

Популярность тренажера немало способствовала карьере и самого Уоллера. Тысячи ветеранов писали ему письма с общим смыслом «после вашего тренажера, фильмы в кинотетрах кажутся неестественными и плоскими — нельзя ли как-нибудь приспособить вашу технологию?» На то, чтобы отработать концепцию и преодолеть сопротивление консервативной индустрии ушло немало времени, но в итоге Уоллер добился своего: первый продемонстрированный им в 1952 году широкоформатный фильм «Это Кинорама» (англ. This is Cinerama) стал мгновенным хитом, собрав более 40 миллионов долларов в прокате. Как отмечали историки киноиндустрии, «традиционный узкий экран в одночасье стал вымирающим видом».

Кадр из фильма "Это Кинорама"

Кадр из фильма «Это Кинорама»

Тренажер Уоллера и его аналоги были одним из краеугольных камней в фундаменте стремительного роста воздушных сил армии США (USAAF) и военно-воздушных сил Британии (RAF) в годы Второй Мировой Войны. Обучение будущих экипажей (в данном случае — бортстрелков) на тренажерах позволяло не только экономить время и ресурсы, но и организовать практически непрерывный, поточный процесс подготовки. Ни одни другие воздушные силы Второй Мировой не могли и близко приблизиться к учебно-тренировочным возможностям США и Великобритании — что и стало одним из ключевых факторов итогового завоевания союзной авиацией полного господства в небе.

источник: https://fonzeppelin.livejournal.com/313299.html

Подписаться
Уведомить о
guest

4 комментариев
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Альтернативная История
Logo
Register New Account