737-NG飛行模擬機輔助操縱系統研究與維護

摘 要:圍繞現代飛行模擬機輔助操縱系統的基本原理，介紹了該系統的基本構成和技術特征，針對加拿大MSI公司生產的737-NG全飛行模擬機，重點研究737-NG全飛行模擬機的計算機系統和輔助操縱系統，以及該系統的各類設備的校驗及調試方法。

關鍵詞:全飛行模擬機輔助操縱系統伺服放大器SCL-Tester

中圖分類號:B737文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0102-02

1 前言

全飛行模擬機是上世紀末興起的一種飛行仿真設備，它是集機械，電子，計算機，網絡技術等為一體的一種高科技產品。模擬機能逼真地模擬飛機的各種飛行狀態、飛行環境 以及許多特殊飛行科目，是現代飛行員訓練所必不可缺的訓練設備。加拿大MSI公司生產的737-NG全飛行模擬機正是這種典型的訓練設備。它采用25臺以X86核心的PC電腦分別模擬飛機的儀表，視景，運動，操縱，音響，教員臺等子系統。對于飛行員來說，在模擬機上能夠精確地感受出真飛機的各類飛行裝置所提供的力量是最為重要的。輔助操縱系統就是通過計算機和相關的機械設備來實現這種真實的感覺的。

2 737-NG全飛行模擬機計算機系統

737-NG全飛行模擬機的計算機系統主要分為主計算機系統、視景計算機系統、主操縱計算機系統、輔助操縱計算機系統和運動計算機系統等幾大計算機系統。主計算機系統，是737-NG模擬機最核心的部分，它使用QNX操作系統，模擬機飛行中的所有飛行數據都是由它來計算的，包括駕駛艙中各種儀表的顯示，飛行員作出不同操作動作后模擬機姿態的變化，各種音頻信號，教員臺的各種指令下達等等，都是由主計算機系統中的各臺計算機分別完成的。視景計算機系統使用WINDOWS XP操作系統，能逼真地模擬出各種不同類型的天氣情況，如:晴天，雨天，下雪，霧天等;各種機場及附近地區的地貌，如:機場跑道，機場建筑物，城市建筑等;另外還能模擬白天/黃昏/黑夜的變化。操縱計算機系統由主操縱系統和輔助操縱系統兩部分組成，分別使用VxWorks操作系統和QNX操作系統，完成模擬機飛行操作的實現，如:方向舵、升降舵、付翼、腳蹬、油門桿等的功能實現。運動計算機使用VxWorks操作系統，它的主要任務是計算模擬機的各種姿態變化，操縱液壓系統以及六個液壓作動筒，從而完成對各種飛行姿態的模擬。

3 737-NG全飛行模擬機輔助操縱系統

737-NG全飛行模擬機的輔助操縱系統主要由三臺使用QNX操作系統的計算機、伺服放大器、電機、與主機相連的模擬機內網以及相應的飛機操縱設備組成。每個計算機分別負責一個伺服放大器，而每個放大器分別有兩個通道，各自與相關的硬件連接，并負責處理該通道的信號。該系統主要負責的飛行設備包括油門桿、應急起落架、轉彎手柄、配平輪以及配平指針的模擬。

B737-800模擬機的輔助操縱負荷系統的工作原理為:座艙內的真實飛機操縱機構與座艙下面的機械裝置相連接，包括作動筒、彈簧、鋼索等，然后通過各自的電機與伺服放大器相連接，伺服放大器再與輔助操縱計算機連接;而輔助操縱計算機則通過模擬機的內部網絡與模擬機的主機進行通訊，從而實現與模擬機的其他的系統之間的同步與聯絡。

輔助操縱系統是由計算機和機械設備緊密配合來實現對飛機的精密操控。當飛行員實際操作飛機的某個飛行裝置，如推動油門桿，這時由計算機實現飛行操縱模型，即計算操縱裝置的位置和速度以及后續裝置運動的距離，并由此計算出一個力，送給伺服放大器。然后由伺服放大器將此模擬信號轉換成數字信號送到輔助操縱計算機，計算機由通過網絡實現與模擬機主機的同步。主機收到此信號后，通過模擬機其它的模型計算，再將相應的同步命令分布出去。比如，當推動油門桿時，飛機的速度會變化，此時飛行儀表的指示就會馬上跟進(如速度表的指示會相應加大);視景系統相應的給飛行員對應的視覺變化;運動系統的六個作動筒發生位置移動，從而給飛行員真實的飛行感受。

4 737-NG全飛行模擬機輔助操縱系統的日常維護

全飛行模擬機的輔助操縱系統是實現飛行員真實飛行感覺模擬的主要部分，其精密性和準確性都是必須給予保障的，因此在日常使用一段時間或更換了備件后都必須進行必要的維護，而硬件的校驗和軟件的備份就尤其的重要。下面就著重介紹輔助操縱系統幾個重要部件的調試和校驗。

(一)硬件調試

加拿大MSI公司對生產的所有全飛行模擬機的輔助操縱系統都使用他們獨立開發的測試與校驗工具:SCL-Tester。運用此工具就可以對該系統的每個機械硬件進行調整。該系統針對五個不同的硬件系統，為他們分配了相應的IP地址，分別為192.168.1.51到192.168.1.55。在模擬機主機上使用SCL-Tester對不同的硬件進行調試時，只需輸入相對應的IP地址，主機就會通過模擬機的內部網絡自動地與相應的輔助操縱計算機進行通訊，即通過遠程聯絡的方式在主機上實現對模擬機的硬件進行調試和監控。

1)油門桿

飛機的油門桿是飛行操縱的主要部件，其操控的靈敏度必須得到保證。進入SCL-Tester時，使用地址192.168.1.51，這時與主機相連的就是油門桿。當移動油門桿的位置時，從SCL-Tester的界面上我們可以讀到相應的數值，將這些數據記錄到操縱計算機的文件“Thrust_Lever_SGDH” 中即可。當我們完成調試，重新進入主機運行模擬機的程序時，計算機就會自動地到這個文件中讀取調試后的數據，模擬機也就會按調試的設備狀態進行運行了。下面就是這個文件的部分數據:

File-Spec，2

FileType，User Parameters Data File

Made-by，Sigma2 Component Ver2.10

DateTime，2005/03/09 11:53:26

SERVO-TYPE，SGDH-04AE

SERVO-ID，2

SERVO-YMOD，0

SERVO-SOFT，63

SERVO-CAPACITY，400

OP-TYPE，

OP-ID，65533

OP-YMOD，65535

OP-SOFT，65535

MOTOR-TYPE，SGMAH-02A1***

對應于油門桿的校驗，有三點必須遵循:一是在零位置的調整時，必須事先將油門桿下面的橡膠墊取下，等校驗完成后在安裝上去。不然，此墊的減震作用將影響油門桿調試的正常值。二是SCL-Tester的Velocity選項只有在校驗油門桿的時候才使用，其它的硬件調試則無需涉及。三是油門桿的反推位需單獨調節，并且要將鎖定位置打開。

2)應急起落架

我們在調整應急起落架的位置時，只需要針對兩個點進行:完全縮進位和完全拉伸位。因為其它的位置對飛行中起落架的緊急放出不起作用。使用地址192.168.1.52，相關的文件為“Emer_Gear_SGDH”。在模擬機飛行訓練中應急起落架的收放練習是一個非常重要的項目，因為真實飛行中是無法進行此項練習的，因此模擬機的應急起落架鋼索會經常出現拉出后就彈不回去的故障。此時我們就可以運用SCL-Tester來對鋼索的位置進行調整，即將“Position”的值設為0，再對其它參數進行調整，就可以順利將鋼索在無阻力的情況下收回了。

3)轉彎手柄

對于轉彎手柄的調整，我們通常讀取三個位置的值:-90°、0°和90°。使用地址192.168.1.53，相關的對應文件為“Tiller_wheel_SGDH”。在校驗此手柄位置是必須注意:轉彎手柄在移動后，當人手離開后會自動回到0°的位置。因此在調試時應當注意安全，避免手柄回位時受傷。

4)配平輪

在調試配平輪的位置時，只需用手指將指針移動到0和15兩個位置，而無需對中間的其它位置進行調試，因為此硬件的0-15的位置變化是線性的。使用地址192.168.1.54，對應配平輪的文件是“Stab_Trim_SGDH”。

5)配平指針

在對配平指針進行調試前，首先在配平輪上標注0位，從SCL-Tester記錄讀取的值;順時針轉動配平輪360°，再讀取數值，然后回到0°位;逆時針轉動配平輪360°，讀取數值，然后回到0°位。使用地址192.168.1.55，將讀取的數值記錄到對應文件“Stab_Trim_PTR_SGDH”中。.

(二)軟件備份

由于輔助操縱系統的各個硬件是模擬機飛行訓練中頻繁使用的器件，因此會經常損壞或因為磨損而導致工作不準確，在飛行訓練中會導致這些部件的更換頻率較高。在對這些部件進行更換前必須對兩個文件進行備份:一是保存在電機存儲卡中的文件“rc.load”;二是輔助操縱計算機內的針對各個硬件對應的數據文件，如“Stab_Trim_PTR_SGDH”等五個文件。“rc.load”主要記錄各自對應的電機和放大器的地址，對于主機的識別尤其重要;而數據文件則記錄相應硬件的校驗數據，對于設備正常發揮作用至關重要。

5 結語

全飛行模擬機是目前民航飛行員飛行訓練時使用最為頻繁而且經濟的一種訓練設備，對于整個民航的飛行員培訓有著舉足輕重的作用。而操縱系統又是衡量飛行訓練設備質量的重要部分，是模擬機訓練的真實性和可靠性的基本保障。對于模擬機維護人員來說，全面掌握該系統的基本仿真原理和維護技能是保障模擬機正常運行的基礎。同時研究和探索模擬機輔助操縱系統的日常維護和維修，可以縮短維修周期，為模擬機維修和管理探出一條新路，并為節約模擬機的訓練成本發揮積極的作用。

參考文獻

[1]Ascent B737-NG FFS X(TM)Maintenance Manual.

[2]彭曉源.系統仿真技術，北京航空航天大學出版社，2006.

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