飛行模擬

飛行模擬

“飛行模擬”,即“飛行的模擬”,著眼點在於如何實現飛行器飛行的“模擬”,重點是解決模擬的技術問題,即用什麼樣的模擬技術和模擬裝置才能將真實飛行器的飛行狀態模擬出來。

基本信息

定義

“飛行模擬”與“模擬飛行”這兩個詞組,一般來說,意思差不多。但是嚴格說來,還是有區別的。“模擬飛行”,即“模擬的飛行”,著眼點在於如何實現飛行的“過程”,且這種過程不是在真實的飛行器(如飛機)上實施的,而是在飛行模擬裝置上實施的。其目的是給飛行人員提供飛行的感覺,提高飛行人員的操作技能。

“飛行模擬”涉及的內容主要包括以下幾個方面:

1.飛行模擬技術。即如何將飛行器的飛行過程模擬出來的技術,如模擬飛行狀態的技術(主要涉及飛行力學)、視覺景象的生成與顯示技術、運動感覺的模擬技術,音響效果的模擬技術、計算機控制技術,等等。

2.飛行模擬設備。即實現飛行器模擬飛行的設備,如飛行訓練器、飛行模擬器,飛船模擬器,等等。

3.飛行模擬組織。它包括飛行模擬的研究、生產、培訓等機構。

4.飛行模擬訓練。即飛行人員在飛行模擬設備上進行訓練的計畫、實施過程及訓練效果等情況。

實現

飛行模擬器(當時叫飛行訓練器)是在第二次世界大戰時出現的,當時的飛行訓練器非常簡陋,沒有視覺模擬,主要用於練習飛行員的操作和對口令的反應能力,以減少誤操作造成的飛行事故。

第二次世界大戰後,隨著飛行器性能和控制系統複雜程度的提高,人們認識到飛行模擬的重要性,開發出一系列飛行模擬器,典型的如美國NASA的飛船模擬器。

進入九十年代後,隨著計算機技術的發展,PC的普及,出現了一些運行在PC上的飛行模擬遊戲。隨著顯示卡的分離和完善,飛行模擬遊戲越來越逼真,特別是在操作性上。典型的如IL-2、皇牌空戰、微軟模擬飛行、鎖定-現代空戰等。

組成

用來模擬飛機飛行的模擬器,稱為飛機飛行模擬器。它通常由模擬座艙、運動系統、視景系統、計算機系統及教員控制台等五大部分組成。

模擬座艙

訓練用飛行模擬器的模擬座艙,其內部的各種操縱裝置、儀表、信號顯示設備等與實際飛機幾乎完全一樣,它們的工作、指示情況也與實際飛機相同。因此飛行員在模擬座艙內,就像在真飛機的座艙之中。飛行員操縱各種操縱設備(駕駛桿、油門、開關等)時,不但各種儀表、信號燈能相應工作,而且還能聽到相應設備發出的聲響(如發動機的轟鳴聲,收放起落架的聲音……)以及外界環境的聲音(如機體與氣流的摩擦聲、雷雨聲等)。同時,飛行員的手和腳上還能有因操縱飛機而產生的力感。

運動系統

它是用來模擬飛機的姿態及速度的變化,以使飛行員的身體感覺到飛機的運動。先進的飛行模擬器,其運動系統具有六個自由度,即在三維坐標中繞三個軸的轉動及沿三個軸的線位移。它主要有六個液壓伺服作動筒(或六個電動作動筒)及其所支撐的平台,模擬座艙就安裝在平台之上。六個作動筒的協同運動,就可驅動平台並使座艙模擬出飛機的運動變化情況。

視景系統

它是用來模擬飛行員所看到的座艙外部的景象,從而使飛行員判斷出飛機的姿態、位置、高度、速度以及天氣等情況。先進的視景系統,是用計算機來產生座艙外部的景象,然後通過投影、顯示裝置顯示出來。

計算機系統

它是飛行模擬器的神經中樞。飛行模擬器就是一個實時性要求很高、交流的信息量很大,精度要求較高的實時仿真控制系統。計算機系統承擔著整個模擬器各個系統的數學模型的解算與控制任務。現代的飛行模擬器,通常都是由若干台計算機聯合組成一個網路,各計算機既分別處理不同的信息,相互之間又不斷地進行信息交流,從而使整個模擬器協調一致地運行。

教員控制台

它是飛行模擬器的監控中心,主要用來監視和控制飛行訓練情況。它不但能及時顯示飛機飛行的各種參數(高度、速度、航向、姿態.....), 飛機飛行的軌跡,而且還能設定各種飛行條件(風速、風向、氣溫、氣壓、起始位置......)。另外,還能設定各種故障,以訓練飛行員的判斷與處理故障的能力。先進的教員台,還具有維護檢測、考核、鑑定等功能。

作用

利用飛行模擬器,進行飛行訓練,具有提高訓練效率,節省訓練經費,保證飛行安全,減少環境污染等優點,因此,不論是航空部門,還是航天部門,都越來越重視發揮飛行模擬器的作用。

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