全程飛機模擬駕駛艙，一種能比較逼真地復現(xiàn)飛機在空中的飛行狀態(tài)和環(huán)境的地面設備,能模擬飛機飛行全程的飛機姿態(tài)、飛行運動變化,所能看到的各種儀表設備的指示、模擬艙外的天地景物以及所能聽到的各種聲音。
飛機模擬駕駛艙將增強民航人才儲備、打破國外技術壁壘、加強民航航空安全。飛機模擬駕駛艙作為一種重要的航空仿真設備,與用真實全程飛行模擬器飛機進行實際飛行試驗相比,具有可控性、無破壞性、經(jīng)濟性、可靠性等特點。全程飛行模擬器涉及機電控制、計算機、圖形圖像、導航制導、虛擬現(xiàn)實等多個學科的知識,是多學科交叉集成的產(chǎn)品。開發(fā)全程飛行模擬器,可以促進這些學科的發(fā)展,增強民航系統(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,通過研制飛機模擬駕駛艙,就可以突破國外飛行模擬器公司的技術封鎖,打破國外飛行模擬器公司的技術壁壘,使中國的飛行模擬器研發(fā)水平進入國際行列。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訓,來加強飛行員處理緊急情況的反應能力和處理能力。自主開發(fā)飛行模擬器,可以降低飛行員的培訓成本,增加飛行員的培訓時間,進而加強民航的航空安全。
組成全程飛機模擬駕駛艙是用于模仿飛行器執(zhí)行任務時的飛行狀態(tài)、飛行環(huán)境和飛行條件，并給飛行員提供相似的操縱負荷、視覺、聽覺、運動感覺的試驗和訓練裝置。因此全程飛行模擬器通常由計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、控制臺組成、模擬座艙系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、運動系統(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，而且對飛機座艙內(nèi)設備的使用方法有所了解和掌握。使用飛機模擬駕駛艙的主要原因是基于安全、條件、經(jīng)費等原因考慮，部分飛行科目的訓練不能再在實裝飛機上完成;飛行員長時間沒有實際飛行的情況下，通過飛行模擬器訓練提高或保持飛行技術 。
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(不包括戰(zhàn)斗任務)的一種飛行模擬器。例如，對于民用飛機的飛行模擬器來說，由于它的飛行任務比較單一，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飛行模擬器。對于轟炸機模擬器而言，如果能夠模擬各種氣象條件下的飛行課目(包括編隊飛行)，而不模擬轟炸、領航等課目，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)、運動系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等組成。其結(jié)構和數(shù)學模型也非常復雜，模擬逼真度也很高。
資料來源：百度百科
基于半實物的無人機飛行模擬器
隨著現(xiàn)代電子技術和控制技術的不斷發(fā)展，無人機的制造技術日漸成熟，在每天領域的應用也越來越廣泛。無人機因不載人性，能達到某些有人機無法完成的飛行極限，能長時間進出各種危險的空域發(fā)揮特殊效用，無論在軍/事領域還是民用方面，都扮演著不可替代的角色。然而無人機也有著先天的缺陷，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)驗和良好的心理素質(zhì)。在驗證試驗或操控手訓練等實際飛行中的正常和非正常的損耗，導致開發(fā)和訓練費用過高。傳統(tǒng)的通過實際飛行進行全機驗證以及地面控制站操控手訓練的模式受到了一定挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
◆ 受限于時間和試飛場地限制，無法進行大量的重復性的試飛驗證，容易忽略一些潛在問題;
◆ 受限于外界環(huán)境，無法便捷地進行諸如編隊飛行、特技表演、戰(zhàn)場仿真、作戰(zhàn)效能分析、戰(zhàn)術協(xié)作/對抗訓練、定點追蹤、定向運輸?shù)葟碗s任務的驗證;
◆ 無人飛行器操控手需要一定時間的訓練，真實飛行訓練時間有限。
傳統(tǒng)模式的上述局限性，應用虛擬現(xiàn)實技術構建的無人機飛行模擬器可以解決。
虛擬現(xiàn)實技術(VR)，其實質(zhì)是利用計算機、傳感器及相關的軟硬件生成一個與人交互的三維環(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、動等行為的人機界面技術”。
無人機飛行模擬器在驗證試驗、特情訓練、任務訓練及操作訓練方面具有顯著的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：
◆ 通過仿真試驗和訓練代替實裝飛行器飛行，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;
◆ 提高訓練質(zhì)量，可以進行操控手的特情處置能力訓練;
◆ 可增強安全性，利用仿真系統(tǒng)可以完成高風險、高難度技術和戰(zhàn)術課目的試驗和訓練，確保飛行器安全。
然而現(xiàn)有很多無人機飛行模擬器都是拋開真實機載設備進行計算機仿真，不能真實反映實際飛行操作時出現(xiàn)的問題。本文提出了一種基于半實物的無人機飛行模擬器的解決方案，能夠真實反映無人機的飛控、無線傳輸、地面控制站等子系統(tǒng)的真實情況，能夠進行半實物仿真試驗，進行控制律\制導律的設計和優(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行訓練，并且在訓練的同時還能對這些系統(tǒng)進行測試。
