飛行模擬器組成及其控制技術應用

楊蘇

摘 要 飛行模擬器是航空科技比較常用的裝置，其在飛行實景模擬中得到了普及應用，可對各種飛行場景與控制平臺自動化模擬，以發揮出人工智能控制的效果。傳統飛行模擬器已經無法適應高端科技的使用要求，在飛行指令操作方面顯現出了明顯的缺陷，降低了飛行設備工作的安全性。研發新型模擬裝備是科技革新的必然要求，也是當前國內科技創新改造的主要內容之一。文章分析了飛行模擬器的核心組成及功能，將信息科技融入模擬操作中，建立現代化模擬控制系統。

關鍵詞 飛行模擬器 組成 信息化 控制

中圖分類號：V217.4 文獻標識碼：A

Flight Simulator Composition and Control Technology Application

YANG Su

（Civil Aviation Flight University of China Suining Sub-college， Suining， Sichuan 629000）

Abstract Flight simulator is a device commonly used in aviation technology， which gained popularity in real flight simulation， can be of various flight control platform automation and simulation scenarios to play out the effect of artificial intelligence control. Traditional flight simulator has been unable to adapt to the requirements of high-end technology， in terms of flight instruction showing the obvious defects， reducing the safety of flight equipment work. Development of new simulation equipment is a necessary requirement for technological innovation； technological innovation is one of the current transformations of the domestic main content. Analysis of the composition and function of the core Flight Simulator will simulate information technology into operations， the establishment of modern analog control systems.

Key words flight simulator； composition； information； control

飛行模擬器可作為科研事業的模擬裝置，對航空飛行活動進行“真實”的情景模擬，為飛行裝備正式運行做好充分的模擬測試。隨著信息科技的快速發展，飛行模擬器也采用了多種信息科技，計算機技術、無線傳感技術、無線通訊技術等，為模擬器智能化控制創造了條件。根據現代信息科技的主要構成，以計算機技術、傳感技術、通信技術為指導，演示為數字技術、遙控技術、無線技術等，對飛行模擬器自動化控制進行升級，保證飛行模擬器的智能化控制。

1 飛行模擬器研究意義

航空工程改造是國防系統建設的核心內容，為了不斷優化現有軍用武器裝備，引用高端科技輔助軍用設備操作是極為重要的。通過操作飛行模擬器，不僅減小了航空飛行裝備的危險系數，且能在短時間內快速地完成各項飛行任務。本次首先研究了飛行模擬器的主要構成，涉及到模擬座艙、運動系統、視景系統、計算機系統等；其次研究了新型飛行模擬器的控制技術，注重信息科技的多項應用。①該項目完成后，不僅提高了模擬飛行器的工作性能，實現了人機一體化控制與無線傳感控制；同時減小了航空營運事故的發生率，降低了航運設備的能耗系數；最終帶動了收益額度的持續增長。

2 飛行模擬器的主要組成

（1）模擬座艙。座艙是飛行駕駛人員的“工作區”，執行飛行任務時對保持正確坐姿是很重要的。為了幫助飛行員找到最佳的位置，可選用訓練用飛行模擬器的模擬座艙，其內部的各種操縱裝置、儀表、信號顯示設備等與實際飛機幾乎完全一樣，它們的工作、指示情況也與實際飛機相同。因此飛行員在模擬座艙內，就像在真飛機的座艙之中。

（2）運動系統。它是用來模擬飛機的姿態及速度的變化，以使飛行員的身體感覺到飛機的運動。飛行機器運動系統工作狀況，決定了整個飛行操作的工作效率，必須要結合飛行機器結構組裝運動系統。先進的飛行模擬器，其運動系統具有六個自由度，即在三維坐標中繞三個軸的轉動及沿三個軸的線位移。

（3）視景系統。它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、位置、高度、速度以及天氣等情況。②先進的視景系統，是用計算機來產生座艙外部的景象，然后通過投影、顯示裝置顯示出來。雖然飛行模擬器的視景范圍屬于虛擬狀態，但其同樣為飛行員提供了真實的操作場景。

（4）計算系統。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。計算機系統承擔著整個模擬器各個系統的數學模型的解算與控制任務，其可以由單一主控計算機作為數據處理平臺，也可安裝多臺計算機作為并行處理系統，大大提升了飛行時相關數據的處理效率。

（5）教員控制臺。它是飛行模擬器的監控中心，主要用來監視和控制飛行訓練情況。它不但能及時顯示飛機飛行的各種參數，飛機飛行的軌跡，而且還能設置各種飛行條件。航空飛行離不開地面指揮中心的全程調控，較遠控制臺也是飛行模擬器涉及的主要內容，重點按照飛行要求執行調控指令，保持空間飛行與地面控制的一致性。endprint

3 新時期飛機模擬器控制技術應用

（1）傳感技術。側重傳感信號的處理和識別技術、方法和裝置同自校準、自診斷、自學習、自決策、自適應和自組織等人工智能技術結合，發展支持智能制造、智能機器和智能制造系統發展的智能傳感技術系統。對于飛行模擬器來說，其本身就是對人工操作的綜合模擬，設置傳感系統可感應人工動作信號，為飛行器調控提供正確的指導。③未來模擬器融入傳感技術具有更便捷的操作性能，為駕駛人員創造更加真實的飛行場景。

（2）無線技術。飛行模擬器能夠模擬的對象很多，主要集中于各類飛行裝備，包括：飛機、衛星、導彈等，大部分集中于軍事科技改造。地面指揮中心遙控飛行器，必須要由超遠程的無線控制平臺，這樣才可準確地傳遞飛信信號。模擬器配備超遠程無線技術是不可缺少的，無線圖像監控系統工作頻率高，相對波長短，其繞射能力差，傳輸時，必須滿足視距條件，即接收和發射天線之間無遮擋，有遮擋時可加大功率繞射或設立中繼站發站。

（3）數字技術。數字科技是一項與電子計算機相伴相生的科學技術，借助一定的設備將各種信息，包括圖、文、聲、像等轉化為電子計算機能識別的二進制數字“0”和“1”，再進行運算、加工、存儲、傳送、傳播、還原的技術。信息化是人類社會活動的必然趨勢，計算機在推動信息化發展中占有重要作用，幫助用戶解決了高速計算時遇到的種種問題。軟件是計算機程序或指令硬件運行的數據集，其對于數字模擬器整體功能發揮有著很大的影響。

（4）人機技術。當前，飛行模擬已經成為航空科技研究必經的環節，任何一項航空飛行都必須事先經過模擬，確定無誤后再正式進入飛行動態。模擬不僅減小了正式飛行的風險系數，也大大改善了飛行器的可調度功能。④航空器執行飛行任務中，所有操作都由駕駛人員參與操作，選定人機技術是飛行器控制技術的關鍵。例如，根據人機工程系統可靈活地調整飛機艙座椅，使駕駛人員出于最舒適的操控狀態，有助于提高飛行機器的操作效率。

4 結論

飛行模擬器是現代軍事工程信息化改良的重點對象，適用于高端航空飛行器裝備的全面升級。為了保證各項飛行任務的有序進行，事先模擬飛行器空間運行狀態是很有必要的，其能夠及時發現飛行機器、飛行軌跡存在的問題，嚴格防范了實際飛行中各類事故的發生。

注釋

① 許飛.我國航空飛行科技裝備控制改造與升級研究[J].中國航空科技，2012.18（6）：12-14.

② 金子文.GPS定位系統應用于飛行模擬器調試控制[J].科技創新導報，2011.32（17）：32-34.

③ 褚喬.無線通信科技在飛行模擬系統中的數據傳輸作用[J].南京航空航天大學學報，2010.29（5）：41-42.

④ 邵坤.新時期飛行試驗與測試技術的虛擬化演示探究[J].科技咨詢，2011.28（15）：32-34.endprint