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航空航天模拟训练解决方案


众所周知,航空航天飞行是一项耗资大、变量参数很多、非常复杂的系统工程,因此可利用虚拟仿真技术经济、安全及可重复性等特点,进行飞行任务或操作的模拟,以代替某些费时、费力、费钱的真实试验或者真实试验无法开展的场合,从而获得提高航空航天员工作效率或航空航天器系统可靠性等的设计对策。


神州普惠在研究虚拟现实技术方面积累了丰富的经验,公司自主研发的
模拟器培训系统AppSTS(App Simulator Training System),是基于分布式技术、三维图形图像模型、视景投影技术、数学模型和实物模型五大核心技术设计开发的覆盖整个培训过程(教学、学习、练习和考核)的培训系统。主要用于设备的操作培训、协同规程培训和逻辑分析能力培训。可以对航空航天飞行过程进行三维可视化仿真,进而进行可视化研究或培训,大大提高了试验或训练效率。

一、通用飞行模拟器组成

通用飞行模拟器一般由仿真计算机、模拟驾驶舱、运动仿真平台、视景仿真系统、操纵负载系统、噪声模拟系统等组成。系统组成如下:

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通用飞行模拟器组成

 

仿真计算机: 它是飞行仿真器的主要组成部分。通过编写程序的方法来描述飞行器、发动机和机载各系统的数学模型。


模拟驾驶舱:它与真实飞行器驾驶舱相似,舱内设有仪表、指示灯、开关按钮和操纵手柄。驾驶员根据仪表指示和外景显示操纵飞行器。舱内仪表也可根据需要开发成虚拟仪表。


运动仿真系统:它给驾驶员以运动感觉。运动仿真系统一般通过六自由度运动平台提供 “飞行”过程中飞行器垂直、水平、横向、俯仰、滚转和偏航六个角运动的感觉。运动基座由大功率伺服系统驱动,驱动信号由计算机计算形成。


视景仿真系统:它给驾驶员提供机舱外视觉景象。随着飞行器的“飞行”位置和“飞行”状况的变化,在座舱前显现相应的机外景象,包括机场、跑道、田野、河流、道路、山脉和城镇建筑等。视景仿真系统一般由视景生成计算机和视景显示系统组成。虚拟视景通过视景建模、视景特效开发、交互开发完成虚拟场景的交互显示。视景显示系统一般通过投影显示系统实现。


操纵负载系统:驾驶员在操纵飞行器的驾驶杆、油门杆和方向舵等操纵机构时,操纵负载系统给驾驶员以操纵负载力的感觉。这些负载力随操纵机构的行程大小、飞行高度和飞行速度等飞行参数的变化而改变。操纵负载系统通常采用力伺服系统。


噪声模拟系统:噪声模拟系统主要用来模拟飞行器飞行、发动机和外部环境的音响效果以及乘员与控制台间的语音通讯。


驾驶员在飞行仿真器上进行飞行训练时,可以人为地设置各种故障和特殊情况,以培养驾驶员处置故障和特殊情况的能力。

二、飞行模拟器作用

神州普惠应用AppSTS开发的飞行模拟器可以满足用户试验研究、仿真训练、仿真体验等多种需求。飞行模拟器通过对机舱人机界面、仿真数学模型等的建立,可以实现:


1) 人机环研究:通过舱内结构和布局仿真,分析和检验人-机-环总体性能;


2) 逻辑验证:原理设计、操作飞行程序逻辑验证和人机功能分配检验。


3) 试验研究:通过设置极限条件进行非常规或危险性的仿真试验;


4) 仿真训练:训练飞行员熟悉舱内布局、界面和位置关系,演练飞行程序和操作技能等。


5) 故障训练:通过飞行器故障的模拟,对飞行员进行故障的诊断、排除和维修训练。

三、成功案例

神州普惠应用AppSTS开发了多个航空飞行训练系统,积累了丰富的项目开发经验,目前飞行虚拟仿真模拟器技术成熟,可以满足用户试验研究、仿真训练及娱乐体验等多方面需求。


1、某机型飞行模拟器

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模拟器简介:该飞行模拟器是神州普惠为某单位以某机型为原型构建的飞行
模拟器,该模拟器主要用于飞行员操作规程以及飞行安全方面的训练。

2、“LSO”模拟器

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  模拟器示意图              模拟器外形



模拟器简介:该模拟器是神州普惠为某单位以某战机为原型构建的飞行模拟器,该模拟器具有逼真的视觉模拟和操作模拟功能,可以完美模拟飞机的起飞、降落、空中飞行战斗等全过程,该模拟器还配备了沉浸感强烈的球幕投影系统,为飞行员提供逼真的视景感知,同时还配备了先进的六自由度液压运动仿真系统,为飞行员提供运动感知。该模拟器已达到国际先进水平。
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3、飞机起飞/着陆模拟器

模拟器简介:该模拟器是神州普惠公司为某单位以某飞机为原型构建的飞行模拟器,我们知道飞行事故80%以上都发生在起飞和着陆阶段,该模拟器针对这两个阶段进行设计开发,用于培训学员在这两个阶段的飞行和着陆操作。

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