民用飛機集成仿真平臺架構

崔宇 王永鑫

摘 要 采用工程模擬器進行MOC8的適航驗證時，受限于其逼真度，具有一定的局限性。民用飛機集成仿真平臺采用仿真座艙、操縱負荷系統、航電集成臺架、鐵鳥臺架的組成架構，連接真實的飛機設備，有效地解決了試驗臺的逼真度問題。

【關鍵詞】工程模擬器 航電集成臺架 鐵鳥 集成仿真平臺 民用飛機

系統集成過程是民機雙V研制流程中的重要組成部分。具有很高真實度的民用飛機集成仿真臺架在整個系統集成的過程中扮演著重要角色，不僅可以驗證需求，排除系統中存在的故障，進行適航驗證，減少試飛架次，還可以模擬各種可能出現的故障或危險飛行場景，承擔MOC8的驗證試驗。

國外民用飛機制造商的集成驗證方法各不相同，波音787采用了模塊化的集成方式，綜合了航電系統、飛控系統、液壓系統等關鍵機載系統；而空客A350和龐巴迪C系列均采用了“Aircraft Zero”概念，將集成仿真臺（真實駕駛艙+飛機電子）和鐵鳥連接到一起。

1 工程模擬器

工程模擬器由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件部分主要包括仿真座艙、操縱負荷系統、駕駛艙操縱器件、視景投影系統和主控制臺；軟件部分主要包括飛行仿真系統、飛控仿真系統、航電仿真系統、發動機仿真系統、燃油仿真系統、液壓仿真系統和人機界面。為了增強工程模擬器的真實性，駕駛艙中的組件全部采用真實設備。根據研發階段的推進，逐步采用飛行數據代替工程模擬器中的風洞試驗數據。

由于工程模擬器除駕駛艙組件外，全部采用仿真系統，而仿真系統與真實系統之間存在一定的差異。當采用工程模擬器進行MOC8的適航驗證時，需要對仿真特征進行評估，并評估相應的逼真度。因此，工程模擬器在進行適航驗證時具有一定的限制。

2 集成仿真平臺

2.1 集成仿真平臺需求分析

為了采用MOC8的符合性驗證方法驗證更多的科目，可以使用一種新的集成仿真平臺。該平臺應能滿足以下需求：

采用真實的駕駛艙組件；

連接真實的航電系統；

連接真實的飛行控制系統；

連接真實的電氣、動力、環控等系統設備；

提供飛行仿真場景；

能夠模擬航線飛行；

能夠模擬飛機的真實動作；

飛行數據可以使用風洞數據，也可以使用試飛數據。

2.2 集成仿真平臺架構

該集成仿真平臺由仿真座艙、操縱負荷系統、航電集成臺架、鐵鳥臺架組成。

仿真座艙采用與飛機駕駛艙相同的內部構造，采用真實的駕駛艙組件、真實的顯示和控制設備、真實的內部照明設備，通過視景投影系統模擬試驗的飛行場景，包括各種氣象條件下的不同飛行狀態。

操縱負荷系統能夠實時、逼真地體現飛機在不同的飛行條件和飛行模式下的飛機靜態和動態特性。同時該系統使用六自由度運動平臺實現飛機的運動仿真。

航電集成臺架主要實現航電系統的集成試驗，同時還將集成其它各系統設備。航電集成臺架以IMA為核心，集成了所有真實航電系統設備。同時，為實現各系統設備的正常工作和模擬不同的系統狀態，還需要提供系統設備的激勵器，由航電集成臺架統一模擬控制。

鐵鳥臺架采用飛機真實的飛行控制系統、飛機控制面、液壓系統和起落架系統。主要是為了驗證飛控、液壓及起落架各分系統是否滿足設計功能、性能要求；驗證飛控、液壓及起落架系統之間的交聯接口，驗證與航電、電氣等系統之間交聯接口、實現的功能等是否與設計狀態和要求相符合。

2.3 集成仿真平臺分析

該集成仿真平臺集成了真實的飛機駕駛艙組件、顯示控制設備和內部照明設備，能夠代表駕駛艙的真實環境，可以用來進行人機工效的試驗評估。該集成平臺還集成有真實的航電、機電、飛控、液壓、起落架等系統，可以代表真實的飛機集成系統。同時該集成平臺通過使用飛機的試飛特性數據，可以模擬在各種飛行條件下的飛機狀態。與空客和龐巴迪的“Aircraft Zero”相比，此集成仿真平臺具有六自由度運動平臺，能夠模擬飛行時的飛機運動，更有利于評估某種狀態下的安全性影響。而與工程模擬器相比，該集成仿真平臺采用了真實的航電、飛控等系統設備，因此具有更高的逼真度，也更容易獲得適航部門的認可。

另一方面，當前飛機研制過程中，通常都會規劃有獨立的工程模擬器、航電集成臺架和鐵鳥臺架。此集成仿真平臺集成了這三個試驗臺架的功能，同時做了相應的簡化。不僅可以節省費用，也可以提高試驗臺架的真實度，從而實現采用更多的MOC8模擬驗證試驗，減少試飛試驗，縮短飛機的研制周期。

3 結論

該集成仿真平臺集成了工程模擬器、航電集成臺架和鐵鳥臺架的功能，連接真實的飛機設備，比一般的工程模擬器具有更高的逼真度，能夠實現MOC8的模擬驗證試驗，兼具“Aircraft Zero”的優點，同時還具有運動仿真功能，能夠更好評估某種飛行狀態或失效狀態下的安全性影響。

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作者單位

1.航空工業西安飛機工業集團有限責任公司 陜西省西安市 710089

2.中航西飛民用飛機有限責任公司 陜西省西安市 710089