模擬器運動系統

模擬器運動系統：從林克機（最早的飛行模擬器）誕生至上世紀50年代中期，所有的模擬器幾乎都沒有座艙運動系統。直到50年代末，航空公司才決定購買運動系統。

種類

根據不同的分類方法，運動系統有很多種。
1. 按照它的基本結構，主要可分為平台式運動系統、過載座椅、抖振座椅3種。
1.1 平台式運動系統。這種系統的基本結構是一個由作動筒驅動的運動平台，模擬座艙就安裝在平台之上。平台運動時，帶著座艙里的駕駛員運動，從而使駕駛員感覺到運動的情況。這是使用最多的一種運動系統，它主要提供瞬間的加速度感覺。
1.2 過載座椅。這是一種特殊的模擬座椅，能夠提供持續的加速度感覺。它是在其坐墊和靠背上安裝了一些墊塊，還有一些綁帶。當有一比較大的運動加速度時，這些墊塊和綁帶就會擠拉駕駛員的身體，使其感覺運動的加速度方向和大小。
1.3 抖振座椅。這是一種可以使座椅抖振的模擬裝置，能夠提供高頻低幅的振動感示。
2. 按照它的驅動能源，主要可分為液壓式運動系統和電動式2種。
2.1 液壓式運動系統，即它的執行機構（如作動筒）是由高壓油液驅動的。
2.2 電動式運動系統，即它的執行機構（如作動筒）是由電力驅動的。
3. 按照其運動自由度，主要可分為二自由度、三自由度、六自由度等運動系統。
3.1 二自由度運動系統。它可以有俯仰和傾斜運動，或是其它2個自由度。
3.2 三自由度運動系統。它可以有升降、俯仰和傾斜運動，或是其它3個自由度。
3.3 六自由度運動系統。它可以沿直角坐標系的3個軸做直線運動和繞3個軸的轉動。

發展歷史

從林克機（最早的飛行模擬器）誕生至上世紀50年代中期，所有的模擬器幾乎都沒有座艙運動系統。直到50年代末，航空公司才決定購買運動系統。1958年，英國的雷迪豐公司為Comet Ⅳ模擬器配置了一個自由度（俯仰）的運動系統。進入60年代以後，模擬器運動系統有了比較快的發展，運動範圍也迅速擴大。諾斯羅普飛機公司的LAS/WAVS模擬器運動系統可使座艙垂直升降和左右擺動約6米。NASA埃姆斯研究中心的先進飛機飛行模擬器運動系統的升降範圍是18米，擺動範圍是28米。我國的第一台2自由度運動系統，是在1973年由某飛行學院研製成功的，安裝在J5起落飛行模擬器之中。我國的第一台3自由度運動系統，是在1983年由北京航空學院與北京曙光電機廠等單位聯合研製成功的，安裝在J6大型飛行模擬器之中。我國的第一台6自由度運動系統，是在1986年由空軍某器材廠研製成功的，安裝在J7飛行模擬器之中。
早期的平台式運動系統都是由液壓作動筒驅動的，直到21世紀，才出現了電動作動筒驅動的運動系統。

六自由度運動平台的主要性能指標

根據我國飛行模擬器六自由度運動系統的國家軍用標準的規定，有以下主要指標：
1. 位移和速度：運動系統圍繞中立位置運行的位移和速度。
表1 運動系統位移

自由度	位移量要求（不小於）
升降	土 64cm
側向	土 8Ocm
縱向	土 8Ocm
俯仰	土 25
橫滾	土 20
偏航	土 25

表2 運動系統速度

自由度	在中立點速度要求（不小於）
升降	土 6Om/S
側向	土 6Om/S
縱向	土 6Om/S
俯仰	土 20 /S
橫滾	土 20 /S
偏航	土 20 /S

2.加速度和角加速度：運動系統繞中立點運動應按表3規定的最低指標。
表3 運動系統線加速度和角加速度

自 由 度	六自由度最小線加速度和角加速度要求（不小於）
升 降	不低於±0.8g
側 向	±0.6g
縱 向	±0.6g
俯 仰	±60 / s
橫 滾	±60 / s
偏 航	±60 / s

3.頻率回響：六自由度的運動系統的閉環回響按表4規定，應測量平台對輸入指令的閉環回響。
表4 運動系統閉環回響

頻率範圍（Hz）	最大相位（ ）	最大衰減（dB）
0.1～0.5	-15	0.5 dB
0.5～1.0	-30	1.5 dB
1.0～1.7	-60	2.5 dB
1.7～5.0	​	可感到動感

4. 阻尼：對一個頻率為0.2Hz,幅值為最大位移的5%的方波輸入信號，平台每一個自由度位移的回響應無超調，或超調量不大於5 %，超調次數不大於1。
5.平滑度：當用頻率為0.5Hz,幅值為最大位移的10%的正弦輸入信號驅動任意一個或全部液壓缸時，加速度瞬時噪音峰值不大於0.04g。
6.穩定性：運動系統在任何一個穩態位置或常值速度下，或當伺服機構在承受負載下，加速度大於0.015g峰值時，都必須保證穩定。
7.穩態精度:運動平台實際位置與指令要求位置之間的穩態誤差應小於全量程的1% 。
8.階躍回響：輸入頻率為O.2 Hz,幅值為每個自由度所要求位移的5%的方波信號，要求運動平台在小於O.05S內能回響方波信號的變化。