SR-20飛行模擬練習器常見故障分析

田青

摘要：通過對SR-20飛行模擬練習器的主要組成結構進行系統的介紹，并根據視景系統、運動控制系統和IOS教官臺系統在訓練過程中頻發故障的現象，分析這些現象并給出了故障的診斷和排除方法。

關鍵詞：SR-20;視景系統;IOS系統;故障;仿真

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）27-0253-02

Abstract： By systematically introducing the main components of the SR-20 flight simulator， analyzing the phenomenon of frequent failures in the training process according to the vision system， motion control system and IOS instructor system， these phenomena are given. Diagnosis and troubleshooting of faults.

Key words： SR-20; vision system; IOS system; fault; simulation

西銳SR-20型飛機是由西銳飛機設計制造公司生產的一種小型活塞螺旋槳式飛機，是一種采用單下翼設計、高度電子化的小型飛機。西銳 SR-20型飛行模擬練習器是根據同機型飛機1：1設計制造的。飛行模擬機訓練不僅是培養新學員的一種重要的訓練課程也是成熟的駕駛員進行復訓方式之一。模擬機訓練在培養現代飛機駕駛員的過程中起著舉足輕重的作用。如果模擬機故障頻發會直接導致飛行訓練的延遲或取消，從而影響飛行訓練的進度。因此如何減少和降低飛行模擬機的故障率是保障和提高飛行訓練質量的重要前提。

1 西銳SR-20型飛機模擬機練習器的組成系統

SR-20飛行模擬訓練器從宏觀上看由以下幾部分組成：仿真計算機、模擬座艙、運動系統、視景系統、音響系統、操縱負荷系統、教員控制系統等組成。如圖1所示：

（1） 訓練飛行模擬設備要求仿真度很高，因此SR20模擬機座艙的設計、布局結構、駕駛桿/盤、腳蹬、油門桿、飛行儀表、開關、指示燈的外形、性能及布局都同SR-20飛機完全一致。

（2） 仿真計算機是飛行模擬設備的核心部分，它通過運行實體對象和仿真環境的數學模型和程序，實現飛機六自由度運動方程、發動機推力和飛行控制系統數學模型的實時解算，對飛行模擬設備的運行進行管理。一般來說，采用層次化、模塊化的建模方法，選取合適的積分步長，在仿真計算機中合理調度運行。

（3） 物理效應設備（人感系統）

飛行員的感覺有操縱力感、眼睛對窗外視景和艙內儀表的感覺、耳朵對聲音的感覺和身體對飛機運動的感覺。為了給飛行員營造一個真實的飛行環境，SR-20飛行模擬練習器設備具有如下人感系統：

a.操縱負荷系統。模擬飛機的操縱感覺和配平感覺。駕駛桿、腳蹬的位移及其操縱力的關系要嚴格符合飛機情況。SR-20模擬機采用一套高性能的自動系統裝于模擬設備上，來模擬操縱力位移特性。

b.視景系統。模擬飛機座艙外的景象是飛行員判斷飛行品質十分重要的視覺信息。隨著數字技術的發展，SR-20模擬練習器采用高速大容量的數字計算機建立所要模擬的視景數據庫，圖形發生器受控于解算飛機運動的飛行模擬設備主計算機產生圖像信息，并選取環幕投影顯示系統，給座艙內駕駛員以足夠視場角顯示清晰真實的景象。

c.儀表系統。座艙的儀表板是按照SR-20飛機座艙的布局。Garmin和多功能顯示設備，其外形、表盤和靜、動態性能與SR-20飛機儀表完全一致。

（4）教員控制臺（IOS）

IOS操作臺主要用于教員帶領學員進行飛行訓練，設置飛行科目、初始條件和故障，記錄模擬飛行中的各種參量，以及最后生成飛行軌跡等。在日常維護中，維護工程師在教官臺上進行日常軟件故障排除和定期的QTG測試工作。

2 訓練過程中常見故障分析

根據故障發生的類型分為控制系統、視景系統、軟件系統。

（1） 運動控制系統故障

在正常的訓練過程中發生故障率最高的就是作動筒故障導致的運動控制系統失效。這個故障的發生會引起座艙操作失效，有時會引起駕駛桿劇烈抖動，駕駛操作失去控制。這時教官臺的IOS軟件系統界面會出現藍色文字提示”control loading fail”。此時，如果重新啟動MCLX控制盒并重新加載模型后，故障依然存在，應暫停使用，并檢查機頭前端的三個作動筒是否正常工作。這三個作動筒分別由Elevator computer， Aileron computer和Rudder computer三臺計算機控制。通過逐一排查每個作動筒的線路連接情況，觀察是否存在線路脫落或者松動現象。隨后進行恢復，故障即可排除。

若故障依然存在，維護人員可以通過教官臺IOS計算機上的Host Emulator 軟件讀取該控制器當前的位置和力度的測量值進行判斷，對該控制器的具體情況進行進一步分析。如果存在參數偏差，可以在Host Emulator 軟件里或對應文件里做相應的參數修改來消除故障。

如果以上檢查都沒有發現問題，應當考慮作動筒自身損壞導致的故障發生，此時應當根據故障現象提示更換相應的作動筒就可以排除故障。

（2）視景系統故障

視景系統故障分為硬件故障和軟件故障。硬件故障引起的通常有：投影儀燈泡到壽、投影儀電路板或者風扇損壞、視景計算機主板損壞、網線脫落等。在圖像發生器發生故障的時候，通過各個變量的數據來診斷system crash故障很有幫助，如果system crash 是偶發現象，可以忽略并繼續觀察。如果一天內發生頻率很高就可以判斷是電路板故障，通過最近的觀察及記錄可以找到故障點，通過更換相應的硬件故障可以及時排除。

軟件故障通常是視景通道程序混亂導致通道無法正常開啟。而通常我們認為它已經開啟。如果在LED指示燈已經提示出現故障，我們如果想要知道故障發生的詳細原因，就需要通過RACU和ESU進行通訊獲得信息幫助我們進行故障診斷。這種方法可以幫助我們來驗證是不是因為某個開關或者特定的輸入導致通道沒有開啟。

視景系統是一個相對復雜的系統，需要通過對各個組成部分有詳細的了解和掌握，并結合實際工作經驗和方法快速的診斷并排除故障。

（3）教官臺Control panel 和IOS軟件故障。

SR-20教官臺Control panel軟件最常見的故障是當IOS計算機出現非正常斷電情況下installation config.xml文件丟失，會導致Control panel軟件無法開啟。平時應將installation config.xml文件做好備份，當系統提示文件丟失時，將 installation config.xml文件及時復位，故障即可排除。

IOS計算機正常啟動后，Control panel軟件和IOS軟件反應遲緩或無響應，應考慮IOS計算機硬盤故障。經過硬盤測試軟件檢查確定是硬盤的磁道損壞之后，把備份硬盤換上，問題即可排除。

在飛行訓練過程中，座艙備用儀表有時會出現讀數偏差。維護人員在教官臺計算機上登陸Host Phindows后，通過修改對應文件的參數來進行檢測和校準消除偏差。

3 總結和意義

通過對SR-20飛行模擬練習器的結構和各個系統進行詳細的分析將練習器分解為多個可維修模型。對發生故障頻率較高的系統進行故障解析，介紹了幾種常見故障的診斷和排除方法。飛行模擬機維護是對計算機科學，航空電子設備以及機電知識的綜合的全面應用，因此只有不斷地摸索和積累經驗才能降低故障率，及時有效地排除故障，更好的保障飛行訓練的順利進行。

參考文獻：

[1]Vinay Kumar，R.K. Mishra，Shankar Krishnapillai. Study of pilot's comfortness in the cockpit seat of a flight simulator[J]. International Journal of Industrial Ergonomics，2019，71.

[2]W. Treutterer，E. Fable，A. Gr?ter，F. Janky，O. Kudlacek，I. Gomez Ortiz，T. Maceina，G. Raupp，B. Sieglin，T. Zehetbauer. Concepts of the new ASDEX Upgrade flight simulator[J]. Fusion Engineering and Design，2019.

[3]Jinsong Zhao，Gang Shen，Chifu Yang，Weidong Zhu，Jianyong Yao. A robust force feed-forward observer for an electro-hydraulic control loading system in flight simulators[J]. ISA Transactions，2019，89.

[4]劉哲. 飛機維修模型結構研究[D].中國民航大學，2015

[5]劉家學，劉哲，耿宏.飛機維修模擬機模型結構設計[J].計算機測量與控制，2015，23（05）：1710-1712.

【通聯編輯：王力】