64直升机飞行训练模拟器的关键技术及发展趋势-高煊(5)

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1、第二十八届(2012)全国直升机年会论文直升机飞行训练模拟器的关键技术及发展趋势高煩I袈鑫2郭俊丽彳(1,3.陆军航空兵学院模拟训练中心,北京,101123；2.陆军航空兵学院直升机机械工程系,北京,101123)摘要：文章叙述了直升机飞行训练模拟器系统的组成及工作原理，然厉分析了实现直升机训练模拟器的关键技术，最后对E行训练模拟技术的发展趋势进行了展望。关键词：直升机；飞行训练模拟器；诱导速度1引言模拟训练不受口然环境、气象条件和吋I'可的影响，是各国军队H前普遍釆用的--种高效、安全、经济、可重复的辅助训练方式。飞行训练模拟器就是其中

2、一种模拟训练装置。冃前，在驾驶真实飞行器Z前必须通过相应模拟器的训练和考核已经成为必不可少的训练程序。直升机飞行训练模拟器是一种复杂的地面仿真设备，主耍用于直升机飞行员的地面模拟训练。它能提供基本驾驶技术飞行训练、特情处査训练和武器攻击训练，可以复现空小飞行环境。本文就直升机飞行训练模拟器的系统组成、关键技术和发展趋势等，作初步的探讨和研究。2直升机飞行训练模拟器系统组成及工作原理直升机训练模拟器用于直升机飞行员的驾驶训练，模拟器能复现空中飞行环境，用于対飞行员进行垂直起降、悬停、爬升、转弯、机动飞行及特情飞行等科目的训练，尤其是一•些实

3、装机难以实现的危险训练科目，不易处理的特情故障，如空中发动机停车、尾桨卡滞等都可在模拟器中实现。直升机训练模拟器由飞行动力学仿真系统、模拟座舱/仪表系统、运动平台系统、视景系统、音响系统、操纵负荷系统、管理系统及电源系统组成，其系统结构及工作原理框图如图1所示。(1)运动平台系统：运动平台系统主要是真实地模拟在升机的各种低频和屮频运动，给飞行员提供瞬时过载感觉。同时能够対直升机上特殊效果进行仿真，如：仿真大气扰动、起落架/机轮触地以及地血效应等特殊运动效应。(2)视景系统：视景系统包括图形计算机、幕布、图像拼接单元、投影仪和地形数据库等，

4、用來为飞行员提供逼真的舱外模拟景象，产生和显示飞行悬停、起落、低空飞行、武器发射、攻击及其它所需要的视觉信息。(3)操纵负荷系统：操纵负荷系统逼真地模拟被模拟机型的操纵系统的静、动态响应和操纵感觉。操纵负荷系统分为电动操纵负荷系统和液压操纵负荷系统。(4)飞行系统实时仿真系统：通过対被模拟対象的真实数学建模，真实地模拟被模拟机型的飞行动力学特性；还包括实时计算的算法和外用完善的通讯接口。(5)管理系统：包括实时飞行仿真管理软件和控制中心。飞行管理软件的主要作用是协调所侑系统共同工作，它需要具有强实时的操作系统和强人的处理能力的计算机支撑。

5、控制屮心应由监视通话系统、操作台、计算机和控制页面等组成。控制中心可设置飞行科目、初始条件与故障状态，实时监控、显示、记录飞行过程和结果，使模拟飞行方便、快捷、有序地进行。座舱/仪农系统飞行员操纵系统操纵负荷系统运动平台系统视景系统抖振系统咅响系统管理系统飞行实吋仿真系统图1直升机飞行训练模拟器原理方框图(1)座舱/仪表系统：座舱仿真系统主要为E行员提供逼真的座舱驾驶环境，包括座舱舱体、座舱内操纵部件和各种机载设备，均按实际1:1仿制。与飞行相关的主要仪表采用仿真软件，来重现座舱内部各种仪表的信息。(2)抖振系统：主要用于仿真直升机在飞行

6、时的高频振动，给飞行员更逼真的运动感觉。它可以采用多种形式实现，例如：抖振座椅、振动平台等。(3)音响系统：模拟总升机在地而及空中的各种声音，使E行员有身临其境的感觉、并帮助0行员正确的判断直升机的飞行状态和工作情况。3直升机飞行训练模拟器的关键技术由于直升机的结构和飞行特点决定了直升机飞行模拟器比飞机飞行模拟器复杂得多，并且较飞机有许多特殊的问题。首先是直升机飞行动力学建模问题。直升机飞行仿真中最关键、最复杂的就是建立飞行仿真数学模型。直升机飞行动态特性不仅决定于飞行状态，更主要的是旋晁升力面。其次是直升机近地飞行时的视景仿真问题。直升

7、机具有垂直起降、近地悬停的特点，相对固定翼0机,其飞行速度小，飞行高度低，飞行员视域宽，给视景仿真提出了更高的要求。3.1直升机飞行动力学仿真建模与飞机飞行模拟器一样，直升机飞行仿真的建模包括直升机气动模型、飞行控制系统模型、操纵系统模型、直升机发动机模型、起落架模型和综合航空电子系统模型等。但是•飞机最大的不同是在气动模型的建模上。直升机气动模型釆用部件模块化设计，影响直升机气动力的部件包括旋翼、尾桨、机身、平尾和垂尾。因此相应的部件模型包括旋翼模型、尾桨模型、机身模型、平尾模型、垂尾模型等部分。但旋翼、尾桨等部件为直升机上所独有，旋翼

8、对机身的气动力、旋翼对尾桨的干扰作用以及机身对尾桨的影响等因素，决定了气动建模在直升机仿真模型屮具有较强的特殊性和难点，其屮又以旋翼气动模型和机身气动模型最为重耍。3.1.1旋翼气动模型旋翼是