一种飞行员仿真系统的设计.pdf

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1、航空科学技术AeronauticalScience&TechnologyJune．152014Vo1．25No．0614-17一种飞行员仿真系统的设计甘欣中航工业第一飞机设计研究院，陕西西安710089摘要：分析了飞行仿真领域中对飞行员仿真的需求，提出了“全飞行周期飞行员仿真系统”的设想。描述了该系统的功能、接口和配置。针对飞行员行为建模问题提出了一种具有四个层次的模型框架用来组织飞行员在驾驶飞机时的各种简单或复杂的行为模型，此框架可作为飞行员仿真系统的软件框架。给出了人一机闭环仿真系统的着舰过程计算结果。关键词：无人机；飞行仿真；飞行员

2、；模型；飞行周期中图分类号：V24文献标识码：A文章编号：1007—5453(2014)06．0014—04飞行模拟器是飞行仿真技术的一种高级应用形式。在飞飞机的六自由度全量运动方程作为飞机的运动模型则能够获行模拟器的开发与应用工作中，经常需要有人来承担飞行员得更为精准的结果，但是六自由度飞行仿真系统必须依赖飞的角色，执行全飞行周期或某个飞行阶段的飞行任务。如果飞行员的驾驶才能完成全周期飞行。如果用仿真系统代替真实行员角色得不到保证，研制工作就可能会停顿。如果要充分保飞行员，则能够能够节省人力、提高效率。另外，使用飞行员仿证飞行员角色，则

3、需要投入相当大的人力成本。真系统既能实现实时仿真，也能实现陕速仿真，而真实飞行员这种需求使人想到能否开发一种飞行员仿真系统，该系只能实现实时仿真。统能够驾驶飞行模拟器，从而部分地代替真实飞行员的工作。(4)无人机自主飞行控制系统的开发某些无人机需要具有自主飞行功能以完成全部或部分阶段的自主飞行。无人机自1飞行员仿真系统的需求主飞行控制系统的功能实际上与一个飞行员的驾驶功能相近。通过对飞行模拟器和飞机型号的研发工作进行分析可因此，将一个功能全面、技术成熟的飞行员仿真系统进行适当知，飞行员功能仿真的需求至少存在于以下几个方面：修改，就可以移植

4、到无人机上，作为自主飞行控制系统来使用，(1)飞行模拟器的调试或测试在一个飞行模拟器项目至少可以作为无人机自主飞行控制系统的设计参考来使用。的调试或测试阶段，为了完成某些系统(如视景系统、航电系统、基座运动系统等)的调试或测试，需要大量的“飞行配合”，2系统描述即为其提供持续的、协调的飞机运动参数。对于动基座模拟器2。1功能来说，运动系统的初次调试或扩展调试对驾驶舱内乘坐人员为了满足实际需求，可将系统设计成“全飞行周期飞行员的安全有一定的风险。如果模拟器能够在没有飞行员驾驶的仿真系统”。所谓全飞行周期，是指飞机从在某个机场进行地条件下自主

5、完成飞行，则可以规避这一风险。面准备开始，获得指挥员的许可后起飞升空，在空中完成既定(2)飞行模拟器功能演示对于一台即将或已经交付使任务后，根据指挥员的命令或剩余燃油量决定着陆，最后安全用的飞行模拟器来说，经常面临着功能演示或飞行程序示范地降落在预定机场。的需求。例如，向鉴定专家组、潜在客户和培训对象进行飞行真实飞行员在驾驶飞机时，要根据自身的知识、经验和能演示。虽然这些工作可以由真实飞行员来承担，但如果由仿真力，对所接收或感知到的信息进行适当处理，体现为执行一系系统来承担，则会有更高的效率或更低的成本。列操作，才能安全地完成一个飞行周期

6、。在仿真系统中，飞行(3)飞机性能或使用效能研究在相关研究中，如果使用员的功能通过解算飞行员的行为模型来实现。收稿日期：2013-11-04；退修日期：2014—03-20；录用日期：2014-05-10通讯作者．Te1．：029—86832752E-mail：382072303@qq．com3

7、甬格式：GANX．n．AdesignofthepilotsimulationsystemcJ】．AeronauticalSec~nce&Technology．2o14．25(o6)：14—17甘段．一种飞行员仿真系统的设计cJ3，航空科学技术．2

8、o14，25(o6)：14—17．甘欣：一种飞行员仿真系统的设计15为了实现全飞行周期的飞行员功能仿真，必须建立飞行控制。不仅如此，甚至飞行员对油门杆和驾驶杆的控制行为也员在全飞行周期中的行为模型体系。这项工作是系统设计的不完全属于闭环控制。例如，飞行员在地面施加起飞推力时对关键技术。油门杆的操作、在空中急剧机动的初期对驾驶杆的操作，这些2_2接口控制也可以看作是开环控制。一架飞机和一个值班的飞行员组成了一个具有自主飞行除了空中飞行阶段以外，全飞行周期还包括飞机在地面功能的“人．机闭环系统”。在这个系统中，飞机和飞行员这两的运动。在此阶段

9、，飞行员对飞机的操作包括：通过油门和刹个子系统可以分别是真实系统或者仿真系统。一个飞行员仿车来控制飞机的速度，低速滑行时通过差动刹车或转弯手柄真系统能够驾驶的飞机可以是仿真系统(如飞行模拟器)