飛行模擬器CNFS(CNTECH Flight Simulator)從廣義上來說,就是用來模擬飛行器飛行的機器。如模擬飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行的裝置,都可稱之為飛行模擬器。它是能夠復(fù)現(xiàn)飛行器及空中環(huán)境并能夠進行操作的模擬裝置。從狹義上來說,就是用來模擬飛行器飛行且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜功能比較齊全的裝置。如果其結(jié)構(gòu)比較簡單且功能較少的飛行模擬裝置,則稱為飛行訓(xùn)練器。
目錄 | 3主要特點 |
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早在1929年,美國的愛德華·林克就設(shè)計出世界上第一臺機械式的飛行模擬器,稱為林克機。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,飛行模擬器也變得越來越先進?,F(xiàn)代的飛行模擬器,集計算機、機械、電氣、電子、自動控制、液壓、光學(xué)等技術(shù)于一身,是一種十分復(fù)雜、精密的高科技設(shè)備。
在2009年加拿大根據(jù)林克機的特點和模擬技術(shù)研制出了dreamflyer模擬器,其是一個體驗現(xiàn)實與虛擬的飛行仿真運動平臺,主要適合不同用途不同群體的航空飛行愛好者實現(xiàn)體驗駕駛飛行,學(xué)習(xí)飛行知識,提高飛行駕駛經(jīng)驗,不受任何天氣、場地、環(huán)境、執(zhí)照、空管等多種因素的制約,能夠使飛行體驗者產(chǎn)生身臨其境的模擬器。
用來模擬飛機飛行的模擬器,稱為飛機飛行模擬器。通常由模擬座艙、運動系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)及教員控制臺等五大部分組成。
訓(xùn)練用飛行模擬器的模擬座艙,其內(nèi)部的各種操縱裝置、儀表、信號顯示設(shè)備等與實際飛機一樣工作、指示情況也與實際飛機相同。因此飛行員在模擬座艙內(nèi),就像在真飛機的座艙之中。飛行員操縱各種操縱設(shè)備駕駛桿、油門、開關(guān)等時,不但各種儀表、信號燈能相應(yīng)工作,而且還能聽到相應(yīng)設(shè)備發(fā)出的聲響,以及外界環(huán)境的聲音。同時,飛行員的手和腳上還能有因操縱飛機而產(chǎn)生的力感。飛機模擬器座艙
運動系統(tǒng)是用來模擬飛機的姿態(tài)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(tǒng)具有六個自由度,即在三維坐標(biāo)中繞三個軸的轉(zhuǎn)動及沿三個軸的線位移。主要有六個液壓伺服作動筒及支撐的平臺,模擬座艙就安裝在平臺之上。六個作動筒的協(xié)同運動,可驅(qū)動平臺并使座艙模擬出飛機的運動變化情況。6自由度運動平臺
視景系統(tǒng)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(tài)、位置、高度、速度以及天氣等情況。先進的視景系統(tǒng),是用計算機來產(chǎn)生座艙外部的景象,然后通過投影、顯示裝置顯示出來。
計算機系統(tǒng)是飛行模擬器的神經(jīng)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(tǒng)。計算機系統(tǒng)承擔(dān)著整個模擬器各個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的解算與控制任務(wù)?,F(xiàn)代的飛行模擬器,通常都是由若干臺計算機聯(lián)合組成一個網(wǎng)絡(luò),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(xié)調(diào)一致地運行。
教員控制臺
教員控制臺是飛行模擬器的監(jiān)控中心,主要用來監(jiān)視和控制飛行訓(xùn)練情況。不但能及時顯示飛機飛行的各種參數(shù)高度、速度、航向、姿態(tài)等, 飛機飛行的軌跡,而且還能設(shè)置各種飛行條件,比如風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、起始位置等。另外,還能設(shè)置各種故障,以訓(xùn)練飛行員的判斷與處理故障的能力。先進的教員臺,還具有維護檢測、考核、鑒定等功能。
dreamflyer模擬器是一個創(chuàng)新型產(chǎn)品,設(shè)計重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,靈活度高,淘汰液壓模擬器給用戶所產(chǎn)生的昂貴維修費用,只需將兩個USB接口插入計算機便可運行。
美國宇航局的認知狀態(tài)監(jiān)測實驗室使用的是dreamflyer飛行模擬器仿真系統(tǒng),結(jié)合光學(xué)神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)來監(jiān)視人類的性能和在極端環(huán)境下的認知。
利用飛行模擬器,進行飛行訓(xùn)練,具有提高訓(xùn)練效率,節(jié)省訓(xùn)練經(jīng)費,保證飛行安全,減少環(huán)境污染等優(yōu)點,因此,不論是航空部門,還是航天部門,都越來越重視發(fā)揮飛行模擬器的作用。
飛行模擬器,從大的用途來說,可分為兩大類:一類是工程研究用模擬器,另一類是訓(xùn)練用模擬器。前者用于新型飛行器的研究、試驗和已有飛行器的改進;后者用于訓(xùn)練飛行人員,使其掌握飛行駕駛技術(shù)和領(lǐng)航、轟炸、射擊、空戰(zhàn)等相關(guān)技術(shù),以及某些復(fù)雜設(shè)備的使用方法。在訓(xùn)練用飛行模擬器,在地面就可以操縱飛行器,其方法與在實際飛行器上一樣,并能體驗到飛行器在空中飛行的感覺。
2014年4月15日,空客日本首次在神戶機場設(shè)立的直升機操作訓(xùn)練裝置,于2014年4月14日正式投入使用。
引入神戶機場的飛行模擬器以醫(yī)用、警用EC135直升機為藍本,能夠模擬出引擎故障、惡劣天氣等真機訓(xùn)練中難以體驗到的突發(fā)狀況,并能將數(shù)據(jù)精確到直升機"墜落"前。整套裝置花費7億日元,而訓(xùn)練費用將達到每小時18萬日元。
2014年之前日本的直升機駕駛員都是在國外接受訓(xùn)練。在這套裝置引進后,不僅可以縮短訓(xùn)練周期,訓(xùn)練費用也可以縮減到實機訓(xùn)練的一半。
飛機模擬器目前普遍采用液壓和電動系統(tǒng),并慢慢有趨向電動系統(tǒng)的趨勢。電動系統(tǒng)為飛行人員模擬培訓(xùn)過程提供了高保真度。電動系統(tǒng)已成為飛行訓(xùn)練機的首選,電動系統(tǒng)為飛行員模擬飛行訓(xùn)練提供了高保真度,但目前的技術(shù)水平卻限制了在一些高速噴氣式飛機中采用此系統(tǒng)。電動系統(tǒng)主要應(yīng)用于旋翼式及其他一些固定翼式訓(xùn)練機上。電動系統(tǒng)具備性能優(yōu),成本低等優(yōu)點,與液壓系統(tǒng)相比具有使用壽命長,漏油量少及其他環(huán)保性能的優(yōu)勢。因此,電動系統(tǒng)較之液壓系統(tǒng),更受到人們的青睞。
電動系統(tǒng)目前已成為軍用飛行模擬器的首選,但是,盡管電動系統(tǒng)具備上述優(yōu)點,一些培訓(xùn)設(shè)施仍采用液壓系統(tǒng)的原因是目前,涉及的主要問題還是有效載荷的問題。液壓系統(tǒng)的有效載重是38000-40000磅,(17236-18143千米/公里),而電動系統(tǒng)的有效載荷大約為32000磅。32000磅的有效載重足以承載絕大多數(shù)的模擬器。然而,行業(yè)原因卻限制了此標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行。
電動系統(tǒng)具有很大的進步,不僅是因為其使用壽命長,環(huán)保,同時也因其運動質(zhì)量高。CAE所進行的串音干擾試驗。此試驗用于測定電動系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)在響應(yīng)一個機體軸的命令過程中,防止產(chǎn)生對其他機體軸的干擾信號的能力。J采用1赫茲/指令的電動系統(tǒng)的串音干擾能力要比采用10HZ的液壓系統(tǒng)的能力更好。所以,電動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)間的比較不再以性能比較為基礎(chǔ),而是以成本花銷為基礎(chǔ)。
軍用飛行模擬器多采用CAE公司的電動系統(tǒng),預(yù)計會有越來越多的模擬器采用電動系統(tǒng)。電動系統(tǒng)可以提高整個模擬信號的保真度。目前的模擬器都是正在建設(shè)的新系統(tǒng),其中超過90%以上采用電動平臺,應(yīng)用于軍用及民用飛機上。2008 年,F(xiàn)lightsafety將會生產(chǎn)約30臺裝有電動系統(tǒng)的模擬器以及一些未裝有全動系統(tǒng),但配有電動載荷的系統(tǒng),其中一些將于2009年被訂購,已經(jīng)訂購電動系統(tǒng)的飛機包括C-130,7H-H,V-22及C-17型飛機。
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