六自由度飛行模擬器為學(xué)員學(xué)習(xí)航天飛行的技術(shù)提供了可靠的幫助
時(shí)間：2021/9/26 14:45:41 瀏覽：
航空航天研究是一項(xiàng)耗資龐大、變量參數(shù)繁雜的大型工程，如何保障其人員與設(shè)備的安全，是首先要考慮的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著虛擬仿真技術(shù)的成熟，其經(jīng)濟(jì)、安全與可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛認(rèn)可，有助于彌補(bǔ)真實(shí)試驗(yàn)的各種局限，從而大幅提高效率與探索能力。
在飛行模擬駕駛艙中，可進(jìn)行專業(yè)級(jí)飛行員的駕駛實(shí)訓(xùn)模擬包括起飛、加速、顛簸、巡航等動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)時(shí)渲染，幫助熟悉機(jī)艙內(nèi)外場(chǎng)景，為飛行員的安全學(xué)習(xí)提供可靠基礎(chǔ)。
模擬飛行體驗(yàn)仿真
在飛行模擬駕駛艙中，可以建立仿真度極高的飛行體驗(yàn)艙，從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)到震動(dòng)感模擬飛機(jī)的起飛、滑行、飛翔、降落等整個(gè)飛行旅程。遠(yuǎn)景浩瀚廣闊，近景精細(xì)考究，打破飛行視覺(jué)局限，地形面貌和植被均可清晰呈現(xiàn)。
另外、飛行模擬駕駛艙還可模擬飛行過(guò)程中的突發(fā)故障與緊急事件場(chǎng)景，訓(xùn)練飛行員、空乘人員等的操作技能與面對(duì)危機(jī)的反應(yīng)能力。設(shè)備還支持對(duì)飛機(jī)制造工程的虛擬仿真演示，可從各角度與距離觀察機(jī)體的裝配，提供飛機(jī)維修的可視化方案。
模擬駕駛艙完全一比一真實(shí)的飛行模擬駕駛艙, 駕駛操作感與真實(shí)飛機(jī)無(wú)異,只有一個(gè)模擬艙，一比一的比例和真正的駕駛機(jī)艙一摸一樣。
飛行模擬駕駛艙是真正用來(lái)訓(xùn)練飛行員的仿真器，不是電動(dòng)玩具。操縱系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)按鍵，包括打開(kāi)感應(yīng)燈時(shí)模擬機(jī)艙內(nèi)的提示音，所有的體驗(yàn)和操作都和真正的機(jī)艙分毫不差。
超180度高清投影的視覺(jué)效果系統(tǒng)，與真實(shí)飛機(jī)相同的駕駛艙布局，與現(xiàn)實(shí)世界相同的視景系統(tǒng)，機(jī)場(chǎng)、燈光、城市、建筑、山川河流都一一還原，仿佛身臨其境，代入感滿滿。
模擬器的模擬內(nèi)容
六自由度飛行模擬器主要可以模擬三個(gè)方面：對(duì)飛機(jī)本身的操作模擬 ；操作后對(duì)飛行狀態(tài)的模擬 ；飛行狀態(tài)改變后對(duì)心理的模擬。
1、對(duì)飛機(jī)本身的操作模擬。比如拉桿導(dǎo)致氣動(dòng)面的動(dòng)作之類，這個(gè)方面基本可以做到完全真實(shí)。原因不多解釋。
2、操作后對(duì)飛行狀態(tài)的模擬 。這個(gè)方面才是現(xiàn)在模擬器最大的不足。舉個(gè)例子，飛機(jī)以恒定速度飛行，當(dāng)面的風(fēng)速是X米/秒。此時(shí)，風(fēng)向突然改變，飛行員操作飛機(jī)保持航向的操作。模擬器上的操作可能就和實(shí)際情況有差距。根本原因就是因?yàn)楝F(xiàn)在模擬器依賴的計(jì)算機(jī)的運(yùn)算模型和運(yùn)算能力遠(yuǎn)達(dá)不到真實(shí)模擬的要求，導(dǎo)致模擬出來(lái)的飛機(jī)姿態(tài)改變量和事實(shí)情況不吻合。而在實(shí)際飛行中，可以通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量這些數(shù)據(jù)來(lái)校正飛控系統(tǒng)。正如一句話所說(shuō)“人類可以列出復(fù)雜的方程式來(lái)計(jì)算流體力學(xué)，但永遠(yuǎn)不能像鳥(niǎo)一樣理解風(fēng)”。
3、飛行狀態(tài)改變后對(duì)心理的模擬。人生理上都會(huì)對(duì)極端環(huán)境有一定的反應(yīng)，就比如飛機(jī)急速墜落，這個(gè)失重情況下除了拉操作桿飛行員也干不了其他事情了吧，但是模擬器不一樣啊，他模擬不了重力加速度，飛行員對(duì)此的生理反應(yīng)就會(huì)截然不同。
模擬器的局限性
飛行仿真器對(duì)教練機(jī)是另一個(gè)挑戰(zhàn)。飛行仿真器的仿真精度越來(lái)越高，可以完成很多過(guò)去必須上天才能完成的訓(xùn)練，但是終究不能取代教練機(jī)。
例如，做危險(xiǎn)動(dòng)作的時(shí)候，仿真器上失敗了可以再來(lái)，在飛機(jī)上就不一定有這個(gè)再來(lái)的機(jī)會(huì)。這種心態(tài)的差別是仿真器無(wú)法復(fù)現(xiàn)的。
飛行仿真器是種種仿真器的一種，說(shuō)穿了就是用和飛機(jī)座艙相同的環(huán)境，模仿飛行時(shí)的狀態(tài)。座艙硬件要做得和真飛機(jī)一樣，這不難。但飛行特性要和真飛機(jī)一樣，這個(gè)難度非同小可。
即使在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，仿真用的數(shù)學(xué)模型依然是高度簡(jiǎn)化的。這一方面是實(shí)時(shí)計(jì)算速度的需要，另一方面是“囊中羞澀”，對(duì)復(fù)雜的物理現(xiàn)象依然缺乏微觀的了解，只能用簡(jiǎn)化模型來(lái)籠統(tǒng)地描述。
雖然如此，每一名飛行員駕駛真實(shí)飛機(jī)之前都需要在全動(dòng)六自由度飛行模擬機(jī)上進(jìn)行訓(xùn)練。此外，世界民航組織規(guī)定，民航飛行員每六個(gè)月最少要復(fù)訓(xùn)一次，D級(jí)全動(dòng)飛行模擬機(jī)可以滿足飛行員訓(xùn)練的全部要求，為飛行員全面掌握操作技能提供充分的培訓(xùn)，最大限度確保飛行安全。此外，一些高危險(xiǎn)性的試飛科目并不適合在真飛機(jī)上完成，比如飛行員如何在完全無(wú)動(dòng)力的情況下滑翔到水面上著陸，類似這種情況就必須用六自由度飛行模擬機(jī)來(lái)代替。所以，不可否認(rèn)，六自由度飛行模擬器為學(xué)員學(xué)習(xí)航天飛行的技術(shù)來(lái)了可靠的幫助，提高飛行訓(xùn)練質(zhì)量。
