基于CAE 7000 模擬器對我國模擬器發展分析

徐 剛

（云南東方飛行培訓有限公司，云南昆明 650000）

0 引言

飛行模擬器是一種模仿航空器執行飛行任務時的飛行狀態、飛行環境和飛行條件，并讓飛行員感受到相似的操縱負荷、視覺、聽覺、運動感覺的試驗和訓練設備。在模擬器上訓練，可對難度較大的駕駛動作和特殊情況處置反復進行練習，也可使學員經常處于教員的直接觀察指導之下，充分發揮教員的作用。而且一名教員可同時指導多名學員操作，更有效地利用飛行教員的教學時間，提高了訓練效率。

1 系統組成及功能

CAE 7000 系列飛行訓練模擬器通常由計算機系統、視景系統、運動系統、聲音系統等組成。它可以通過教員臺來進行訓練過程，包括：①重新設置，可把訓練模擬器返回到初始狀態；②系統凍結/解凍，可通過凍結所有飛行參數的方法中斷或暫停飛行訓練，通過解凍的方法從凍結時刻的狀態開始繼續進行訓練；③監視訓練的過程，能正確顯示信息，顯示的信息與座艙設備和實際飛行同步，包括飛行控制情況、儀表工作情況、航電信息、飛行軌跡、任意視點觀察成像等。

2 檢修與維護

在飛行模擬器每天的運行結束之后，工作人員都應該進行日常維護。現結合個人實際經驗，按照CAE 公司提供的手冊，歸納出飛行模擬器定時檢修的相應工作步驟（周檢、月檢、季檢、半年檢、年檢），以及飛行模擬器的故障處理相關問題。周檢的周期是1 周1 次，每周都要進行同樣的工作。周檢的工作主要集中于各個元件，檢查其是否處于正常工作狀態。最重要的是要對運動系統機柜進行重啟，這樣可以讓它的運行速度加快。正常情況下是1 周重啟1 次，因為模擬機每天使用時長在20 h 左右，它需要的重啟時間很長。月檢的周期是1 個月1 次，每月都要進行同樣的工作。月檢的工作主要集中于各個系統，檢查其是否處于正常工作狀態。同時要對部分系統的元件進行清潔，以保持其正常工作狀態。然后是季檢，季檢的工作類似于月檢的工作，主要集中于各個系統，檢查其是否處于正常工作狀態。同時要對部分系統的元件進行清潔，以保持其正常工作狀態。但是與月檢不一樣的是，季檢多出了一個環節，就是要刪除儲存在計算機硬盤上的過期文件。過期文件一定要定期刪除，這樣可以節約空間，加快存儲速度。半年檢的周期是6 個月1 次，每半年都要進行一次同樣的工作。半年檢與季檢的工作比較起來也并不是十分復雜，在半年檢的工作中唯一要注意的就是要仔細檢查吊橋的安全自鎖。在上海某模擬器培訓公司就曾經出現與這個安全鎖有關的事故，訓練結束的兩名飛行員和教員被困在模擬器上，沒有辦法通過吊橋。最后是通過模擬器上的緊急逃生梯，才安全回到地面。年檢的周期是12 個月1 次，每年都要進行同樣的工作。做年檢時，大到更換做動筒電機油，小到一個傳感器都要仔細檢查。如圖1 所示，維護人員正在更換作動筒電機油和檢查器零部件。年檢中一定要注意確保作動筒的正常工作，因為這部分是運動系統的核心。

圖1 飛行訓練模擬器維護現場

3 常見故障分析與處理

當模擬器出現故障時，維修人員必須按照一定規則去處理。目前不足的是，模擬器沒有系統性的維修手冊。維修模擬器的機務人員通常會按照其工作經驗來處理問題，而不是根據維修手冊來處理問題。下面以常出現的3 大故障為例，從故障識別、診斷和處理進行分析。

（1）模擬機死機。此種情況下，會出現無法切斷駕駛艙電源的情況。診斷方法通常是去機房查看監控系統，系統中有一個診斷按鍵，按下診斷按鍵。如果系統報錯，把計算機電腦重新啟動后，將模擬器再“reload”，即可解決該問題。

（2）“Control loading”控制載荷無法切換。診斷方法是去機房查看系統，如果是因為電腦的長時間運行即把相對應的MCLPC 計算機重啟，在將模擬機“reload”，即可解決該問題。

（3）運動平臺故障。模擬器升起后，在駕駛艙內操作沒有運動感。診斷方法是去計算機房查看，如果系統內有報錯，則更換該元件。如果系統沒有報錯，則重啟運動機柜（圖2）。

圖2 模擬器運動機柜

由于現在的模擬機已經十分智能化，產生故障只需要去后臺控制端電腦查看故障位置即可，不用進行手動排查，節省了大量的維修和檢查時間。

4 存在的不足與發展趨勢

綜合來看，飛行模擬器的大腦還是后臺的計算機，所以也會帶來許多的局限性。下面這些局限性是飛行模擬器所具有的特點，也是科研人員未來應該去解決的問題。

模擬器的模擬效果沒有實際情況的變化快。很多天氣現象例如風切變，設置后總是會在固定位置出現，而且不會和實際情況一樣。實際上天氣的變化很快很迅速，而模擬的卻具有一定的時間差。這個時間差會給人留有一定的反應時間，但實際上沒有這么長的反應時間。模擬器的系統不穩定，因為多臺電腦協同工作而且長時間負荷，所以經常死機。硬件部分需求量極大，而且模擬器上的硬件比飛機上的老化快。每年在消耗件及易損件上的費用是一筆很大的支出。視景系統的視覺效果，與真實的視覺效果存在一定差距。模擬機視景與真實視景不同，模擬機視景是由電腦合成出來的。雖然目前CAE 7000 系列模擬器已經使用了最先進的技術，但是色差等問題依舊存在。現在光源部分已經使用了LED 燈。之前，一般在光源部分使用H201 燈泡，成像效果更差。客戶化機場數據庫不足，導致很多機場是簡易機場，只有跑道和塔臺。沒有辦法完全還原真實情況，建筑、參照物等與實際有很大差別。同時，由于計算機系統的不穩定性，有很多故障燈會被系統觸發，而教員并沒有設置該故障，導致飛行員的誤會和誤操作，教員只能在訓練結束后才能請機務人員進行維修，導致時間成本增加。

目前我國已經生產出具有獨立知識產權的全動級民用飛行模擬器產品，但這臺模擬器還是“外國腦”。我國現階段面臨的主要問題不是硬件的困難，而是軟件的困難。我國自己研制的ARJ 21 飛機的全動飛行模擬器也是從CAE 公司訂制的。我國想要制造出飛行模擬器的所有零部件不難，但難的是取得諸多飛行數據來研發自己的仿真系統。加拿大CAE 公司每年使用波音和空客的飛行數據，需要支付巨額費用。為了保證對該技術的壟斷，波音和空客公司的飛行數據不會輕易出售，這是我國研發飛行模擬器過程中面臨的問題。