09-仿真技术在直升机飞控试验中的应用(黄

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1、第二十四届（2008）全国直升机年会论文仿真技术在直升机飞控试验中的应用黄剑飞廖枫史吉洪舒舟（中航二集团中国直升机设计研究所，江西省景德镇市，333001）摘要：针对性论述了某重点型号直升机飞行控制地面仿真模拟试验（飞控试验）仿真视景系统（飞控视景）的设计重点。本系统以国外前沿软硬件技术结合自主创新的模式研制，达到了引进吸收、节约成本、培养人才的目的，其架构可通用于各类型的视景设计中，并为飞控视景的完全自主研发及创新提供了依据。关键词：飞控试验；仿真视景系统；操纵信号1.引言飞控视景是直升机飞控试验系统的重要组成部分，是为设计员及飞行员直观了解直升机模拟

2、飞行姿态、真实感受直升机操控性能而设计的，飞控视景对虚拟场景的全面性和真实度要求不很严格，其研制方向以验证某重点型号飞控系统是否符合型号研发要求为重点。当地面试验启动时，驾驶员或电液信号发生器系统对驾驶杆发出操纵信号，信号经操纵杆系和助力器，由传感器发送到主仿真计算机A/D通道中，主仿真计算机依据操纵信号进行直升机飞行运动方程解算，并将转化为控制信号的操纵信号发送给视景系统及其它飞控分系统……，此时飞控视景应能逼真反映直升机实时飞行状态。因飞控视景软硬件结构庞大复杂，本文重点论述飞控视景中自主设计创新的部分。2.飞控视景硬件系统设计飞控视景硬件系统（图1

3、）由1台自选主仿真计算机、3台EVANS&SUTHERLAND公司的simFUSION图形工作站、1台3Dperception公司的融合计算机、1套自主研制的模拟综合显示系统（模拟综显）、3台SONY公司的PLC-XU35投影仪、1座自行设计投影屏幕等构成。飞控试验（图2）开始后，主仿真计算机将接收的操纵信号解算为控制信号，并通过网络控制模拟综显及图形工作站搭建的仿真模型，图形工作站的模型视频信号由融合计算机修正后，通过投影仪发送到投影屏上。主仿真计算机负责将操纵信号解算为控制信号后发送给图形工作站、模拟综显及其它飞控分系统。它选用高硬件配置的双核PC机

4、，其CPU型号必须与图形工作站属同系列，因为不同系列CPU的内部时序会有不同，将影响飞控视景软件跟随性，进而破坏飞控视景动态控制稳定性。685图形工作站负责飞控视景模型的构建、控制信号的接收处理及视频信号的发送。根据设计需求飞控视景没有大视场的必要，所以只需采用3台图形工作站，分别仿真座舱的左、中、右三个方向窗外的场景。融合计算机负责解决的视频信号线性失真及三通道视频图像的无缝拼接问题。图形工作站视频信号在弧面投影屏幕显示必会产生线性失真，需采用非线性校正技术修正，同时3个场景视频信号需通过边缘融合技术，实现各场景间的无缝拼接才能组成完整的视场。图形工作

5、站主仿真计算机模拟综显系统投影屏幕投影仪融合计算机图形工作站投影仪投影仪图形工作站图1飞控视景硬件系统架构图飞控视景A/D主仿真计算机操纵信号航电模拟器其它飞控分系统图2飞控试验原理简图自主研发的模拟综显负责反映飞控试验过程中直升机实时的飞行姿态，并作为驾驶员模拟飞行时的参考。综显是飞行员准确了解直升机飞行状态的重要途径，以昂贵的综显用于仿真试验及研究必将造成资源浪费，而模拟综显仿真了综显外观及功能（成本约是综显的1/30），其硬件性能稳定且软件继承与可移植性强，软硬件稍加修改即可用于不同型号的飞控视景中，经试验表明其设计完全满足需求，并可当作便携式虚拟

6、测试设备及综显技术创新的试验品。模拟综显由一台主综显（飞行状态综显）及一台副综显（发动机参数综显）组成，硬件构成主要包括机箱（主综显两套主机共用一个机箱，副综显单独一个机箱）、电源、CF卡、主机（PC104）、液晶显示屏幕及一些辅助元器件等，主综显使用AX10420型的48DI/O板，基地址使用IO板的默认设置0x220，不用中断，板上跳线为默认设置，主综显20个系统对应按键通过改造过的48DI/O数据线与IO板Group#2中的PortA、PortB和PortC相连，PA的地址为基地址+4，PB的地址为基地址+5，PC的地址为基地址+6，控制寄存器的地

7、址为基地址+7，副综显硬件设计原理与主综显雷同。模拟综显硬件研发需解决跳屏（系统重启）、页面失真（图像变色变形）等可靠性问题，经检测跳屏是PC104在满负荷状态长期运行时的输入电流不稳造成的，如设计专用电源替换给其供电的普通PC电源可解决此问题，但这样成本很高，可将模拟综显的685电源线和数据线更换为航空线、并以手工焊接方法减少接插头，这样即可稳定电流解决跳屏问题。页面失真是机箱过热及机箱内元器件电磁扰动引发的，采用以CF卡代替硬盘后问题解决，因为CF卡的散热远低于硬盘，且CF卡的外形比硬盘也小很多，使机箱空间扩大、散热更快，也利于更好的加装屏蔽套等设施

8、防止电磁扰动。投影仪负责视频信号的接发。为避免物理视差的产生，需选用3台同型号高