全程飛機(jī)模擬駕駛艙，一種能比較逼真地復(fù)現(xiàn)飛機(jī)在空中的飛行狀態(tài)和環(huán)境的地面設(shè)備,能模擬飛機(jī)飛行全程的飛機(jī)姿態(tài)、飛行運(yùn)動變化,所能看到的各種儀表設(shè)備的指示、模擬艙外的天地景物以及所能聽到的各種聲音。
飛機(jī)模擬駕駛艙將增強(qiáng)民航人才儲備、打破國外技術(shù)壁壘、加強(qiáng)民航航空安全。飛機(jī)模擬駕駛艙作為一種重要的航空仿真設(shè)備,與用真實(shí)全程飛行模擬器飛機(jī)進(jìn)行實(shí)際飛行試驗(yàn)相比,具有可控性、無破壞性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等特點(diǎn)。全程飛行模擬器涉及機(jī)電控制、計(jì)算機(jī)、圖形圖像、導(dǎo)航制導(dǎo)、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個(gè)學(xué)科的知識,是多學(xué)科交叉集成的產(chǎn)品。開發(fā)全程飛行模擬器,可以促進(jìn)這些學(xué)科的發(fā)展,增強(qiáng)民航系統(tǒng)的人才儲備。目前的民航模擬器幾乎全部是由國外公司研制的,國內(nèi)在民航飛行模擬器上的研發(fā)還幾乎是空白,通過研制飛機(jī)模擬駕駛艙,就可以突破國外飛行模擬器公司的技術(shù)封鎖,打破國外飛行模擬器公司的技術(shù)壁壘,使中國的飛行模擬器研發(fā)水平進(jìn)入國際行列。航空安全是航空事業(yè)的頭等大事,飛行員每年都要通過模擬器復(fù)訓(xùn),來加強(qiáng)飛行員處理緊急情況的反應(yīng)能力和處理能力。自主開發(fā)飛行模擬器,可以降低飛行員的培訓(xùn)成本,增加飛行員的培訓(xùn)時(shí)間,進(jìn)而加強(qiáng)民航的航空安全。
組成全程飛機(jī)模擬駕駛艙是用于模仿飛行器執(zhí)行任務(wù)時(shí)的飛行狀態(tài)、飛行環(huán)境和飛行條件，并給飛行員提供相似的操縱負(fù)荷、視覺、聽覺、運(yùn)動感覺的試驗(yàn)和訓(xùn)練裝置。因此全程飛行模擬器通常由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、控制臺組成、模擬座艙系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)和音響系統(tǒng)組成。
模擬器使用人員飛行員已經(jīng)有一定的飛行理論技術(shù)，而且對飛機(jī)座艙內(nèi)設(shè)備的使用方法有所了解和掌握。使用飛機(jī)模擬駕駛艙的主要原因是基于安全、條件、經(jīng)費(fèi)等原因考慮，部分飛行科目的訓(xùn)練不能再在實(shí)裝飛機(jī)上完成;飛行員長時(shí)間沒有實(shí)際飛行的情況下，通過飛行模擬器訓(xùn)練提高或保持飛行技術(shù) 。
全飛行模擬器(FSS—Full Flight Simulator)
它是可以模擬飛行器各種氣象條件下的飛行任務(wù)(不包括戰(zhàn)斗任務(wù))的一種飛行模擬器。例如，對于民用飛機(jī)的飛行模擬器來說，由于它的飛行任務(wù)比較單一，只要能夠模擬各種氣象條件下的飛行課目就可以了，因此，這樣的模擬器可以稱為全任務(wù)飛行模擬器。對于轟炸機(jī)模擬器而言，如果能夠模擬各種氣象條件下的飛行課目(包括編隊(duì)飛行)，而不模擬轟炸、領(lǐng)航等課目，這樣的模擬器也稱為全飛行模擬器。它主要也由模擬座艙、視景系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等組成。其結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型也非常復(fù)雜，模擬逼真度也很高。
資料來源：百度百科
基于半實(shí)物的無人機(jī)飛行模擬器
隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)的制造技術(shù)日漸成熟，在每天領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。無人機(jī)因不載人性，能達(dá)到某些有人機(jī)無法完成的飛行極限，能長時(shí)間進(jìn)出各種危險(xiǎn)的空域發(fā)揮特殊效用，無論在軍/事領(lǐng)域還是民用方面，都扮演著不可替代的角色。然而無人機(jī)也有著先天的缺陷，操縱的困難對地面操控手提出了更高的要求。它除了要求操控手熟悉該型無人機(jī)的氣動特性，操縱特性外，還需操控手具備一定的操縱經(jīng)驗(yàn)和良好的心理素質(zhì)。在驗(yàn)證試驗(yàn)或操控手訓(xùn)練等實(shí)際飛行中的正常和非正常的損耗，導(dǎo)致開發(fā)和訓(xùn)練費(fèi)用過高。傳統(tǒng)的通過實(shí)際飛行進(jìn)行全機(jī)驗(yàn)證以及地面控制站操控手訓(xùn)練的模式受到了一定挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
◆ 受限于時(shí)間和試飛場地限制，無法進(jìn)行大量的重復(fù)性的試飛驗(yàn)證，容易忽略一些潛在問題;
◆ 受限于外界環(huán)境，無法便捷地進(jìn)行諸如編隊(duì)飛行、特技表演、戰(zhàn)場仿真、作戰(zhàn)效能分析、戰(zhàn)術(shù)協(xié)作/對抗訓(xùn)練、定點(diǎn)追蹤、定向運(yùn)輸?shù)葟?fù)雜任務(wù)的驗(yàn)證;
◆ 無人飛行器操控手需要一定時(shí)間的訓(xùn)練，真實(shí)飛行訓(xùn)練時(shí)間有限。
傳統(tǒng)模式的上述局限性，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的無人機(jī)飛行模擬器可以解決。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)，其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)、傳感器及相關(guān)的軟硬件生成一個(gè)與人交互的三維環(huán)境，而人(操控手)在這種虛擬的環(huán)境下可產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)一致的身臨其境的視覺、觸覺和聽覺效果。簡單概括就是“一種高逼真地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的人機(jī)界面技術(shù)”。
無人機(jī)飛行模擬器在驗(yàn)證試驗(yàn)、特情訓(xùn)練、任務(wù)訓(xùn)練及操作訓(xùn)練方面具有顯著的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：
◆ 通過仿真試驗(yàn)和訓(xùn)練代替實(shí)裝飛行器飛行，可大大減少飛行器裝備的損耗，可節(jié)省大量的維修保障經(jīng)費(fèi);
◆ 提高訓(xùn)練質(zhì)量，可以進(jìn)行操控手的特情處置能力訓(xùn)練;
◆ 可增強(qiáng)安全性，利用仿真系統(tǒng)可以完成高風(fēng)險(xiǎn)、高難度技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)課目的試驗(yàn)和訓(xùn)練，確保飛行器安全。
然而現(xiàn)有很多無人機(jī)飛行模擬器都是拋開真實(shí)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，不能真實(shí)反映實(shí)際飛行操作時(shí)出現(xiàn)的問題。本文提出了一種基于半實(shí)物的無人機(jī)飛行模擬器的解決方案，能夠真實(shí)反映無人機(jī)的飛控、無線傳輸、地面控制站等子系統(tǒng)的真實(shí)情況，能夠進(jìn)行半實(shí)物仿真試驗(yàn)，進(jìn)行控制律\制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、控制系統(tǒng)的性能評估等，也能對地面控制站操控手進(jìn)行訓(xùn)練，并且在訓(xùn)練的同時(shí)還能對這些系統(tǒng)進(jìn)行測試。
