飞行模拟器

结果处理
成绩报表
趋势图
飞行训练讲评系统的数据流图
飞行训练讲评系统
• 训练讲评系统的功能模块包括： 评价规则数据库——一个飞行场次包括若干个
飞行阶段，一个飞行阶段包含若干个飞行科目， 每个科目又包含若干个评分项目。将符合CCAR61（民用航空器驾驶员、飞行教员和地面教员合 格审定规则）和CCAR-91部（一般运行和飞行规 则）的评价规则提取出来，存储在数据库中，系 统通过调用评价规则来分析飞行参数，评估训练 质量。
仪表系统
• 主飞行显示屏 分为水平姿态仪和罗盘。水平姿态仪上显示垂直高度、 空速，垂直速度等信息。罗盘上显示航向选择游标，飞 机航向（当前与指令）等信息。
仪表系统
• 导航显示屏 显示航向，航线，航路点等信息，。
仪表系统
• 辅助显示屏 显示引擎的基本信息。如推力、发动机温度 、功率、滑油温度、滑油油量等信息。
音响管理 音响管理
音响系统结构图
飞行训练讲评系统
根据飞行过程中记录的飞行参数按飞行标准 自动判定飞行员飞行水平，以达到客观、全面、 有效、快速地评估飞行员飞行品质的目的，进一 步提高航空安全性。
基本信息 模拟机数据 存储
自动评分
读取规则库 SQL Server数据库
存储
大纲、课程信息
训练成绩
存储
规则信息
飞机动力学模型和气动模型
• 气动力和力矩模块 根据气动参数模块计算得到的气动系数，以及 计算得到的动压，和输入的参考的翼展和面积， 利用公式得到了气流轴上的气动力和力矩，最后 计算出机体轴上的气动力和力矩，输出到“运动 方程模块”。
飞行导航控制系统
导航系统可以根据飞 行系统输出的相关参 数解算出飞机当前位 置(经度、纬度、高 度)和飞机的姿态角 及角速度，及磁航向 角等信号，作为自动 飞行系统、仪表等系 统的输入信号；控制 系统解算俯仰，横滚， 偏航三个通道的控制 律，给出飞行指令杆 与舵面偏转角的控制 指令。
飞行训练讲评系统
• 自动评分模块——自动评分功能是本系统的核心 功能，主要任务是从数据库读入规则，对飞行员 的飞行数据进行分析与比较，给出飞行员在某一 个项目上与理论值之间的差异，记录飞行员的实 际飞行训练成绩并存入数据库。系统基于C/S架 构，评分模块将在服务器上完成。当飞行训练完 成，模拟机数据下载完毕后，服务器将自动完成 对数据的分析、评估，并且将评分的结果跟学员 对应起来。同一台服务器连着一定数量的客户端 ，因此，服务器可能同时对多个客户端的评分请 求进行响应。
视景系统
飞行导航控制系统
综合自然环境
通用飞机低成本飞行\维护模拟训练器系统结构图
教员台系统
教员台系统的功能包括仿真初始化、仿 真过程管理、数据显示、测试科目设置、仿真 数据分析等功能。
位置冻结 状态抽样 页 飞行故障 页 高度冻结 飞机状态 页 系统总复 位 燃油冻结 进近定位 页 系统关闭 完全冻结 地图页 时间加速 跑道性质 页
训练器初始设置页
飞机动力学模型和气动模型
主要包括运动方程模块、气动参数模块 、气动力和力矩模块。
气动数据 舵偏角 操纵系统 起落架、襟翼位置 气 动 系 数 模 块 气动参数 气 动 气动力 力 （力矩） 和 力 矩 模 块 运动方程 模块 飞机运 动参数 质量特性 载油质量、重心 仪表系统 视景系统 湍流和风 标准大气 教员台 雨 雪 海浪 环境 信息 导航系统 发动机系统
发动机 燃油模型
质量、重心 惯量
飞行动力学模型与其它模型交互关系图
飞机动力学模型和气动模型
• 运动方程模块 主要完成飞机六自由度刚体运动方程的解算 ，六自由度运动模块由多个子模块组成。飞机动 力学模型在该模块中，首先综合飞机所受的各种 力和力矩，包括重力、气动力、发动机推力和起 落架力及其各种力矩，计算沿机体轴的线加速度 和角加速度，然后产生飞机的合成速度。把风和 紊流扰动速度加到机体轴线速度上，并用来计算 飞行轨迹参数。把机体轴角速度分解到气流轴上 并计算飞机迎角、侧滑角及其变化率，以提供给 气动系数模块使用。把角速度分解到地轴上，然 后用积分计算三个欧拉角。 • 气动参数模块 气动模块完成飞机空气动力特性的仿真，即计算
飞行模拟器
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内容安排
一、概述
二、飞行仿真技术的应用 三、飞行模拟器系统的组成
四、飞行模拟器的工作原理
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一、概述
模拟飞行也可以称做飞行模拟，是指 通过计算机软件及外部硬件设备来对真实
世界飞行中所遇到的各种元素，例如空气
动力，气象，地理环境，飞行操控系统， 飞行电子系统，战斗飞行武器系统，地面 飞行引导等，综合的在计算机中进行仿真 模拟，并通过外部硬件设备进行飞行仿真 操控和飞行感官回馈的一项事物。
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二、飞行仿真技术的应用
使用飞行模拟器训练飞行 员 ， 可 以 节 省 30% 的 上 机时间。
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7.1 分布交互仿真技术 二、飞行仿真技术的应用
模拟飞行训练的优势
安全性好 节约培训成本 模拟能力强 状态好、不紧张
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二、飞行仿真技术的应用
飞机 设计 和 机载 设备 试验
应用飞行仿真技术来评价整机的飞行性能和操纵系统、仪 表显示系统、飞行控制系统、飞机武器系统、推进装置等 的性能，利用它修改各系统的参数，并通过反复试验得出
飞行训练讲评系统
评分成绩管理模块——评分成绩管理有两个功能 ，一是产生成绩报表及飞行剖面图，供用户查询 训练成绩以及回顾训练过程;二是生成成绩趋势 图，供用户分析一段时间以来的训练质量的变化 趋势，从而更好的调整训练方针，加强训练质量 ，调高飞行安全。
飞行姿态、 速度、油 量等信息
操纵装置
• • 驾驶杆、油门杆、• 脚蹬、起落架、 • 襟翼位置等信息 •
飞机的位 置和姿态 信息
飞行视景系统 • • • • 环境模型渲染 三维模型显示控制 视点切换控制 三维模型驱动
雨、雪、海浪等环境信息
四、 半实物仿真平台的工作原理
教员台 仪表系统 音响系统
飞行动力学模型 气动模型 发动机模型
最佳参数。
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三、飞行模拟器系统的组成
硬件组成
模拟座舱
训练用飞行模拟器的模拟座舱，其内部的各种操纵装置、仪表、信号显示设备等 与实际飞机几乎完全一样，它们的工作、指示情况也与实际飞机相同。 运动系统 用来模拟飞机的姿态及速度的变化，以使飞行员的身体感觉到飞机的运动。
视景系统
它是用来模拟飞行员所看到的座舱外部的景象，从而使飞行员判断出飞机的姿态、 位置、高度、速度以及天气等情况。 计算机系统 它是飞行模拟器的神经中枢。计算机系统承担着整个模拟器各个系统的数学模型 的解算与控制任务。 教员控制台 它是飞行模拟器的监控中心，主要用来监视和控制飞行训练情况。
三、飞行模拟器系统的组成
软件组成及数据流
教员控制台
各分系统控制信息 各分系统反馈信息
综合自然环境模型 • • • • • 标准大气环境模型 风模型 雨模型 雪模型 海浪模型
大气密度、 风向、风速 等环境信息
虚拟仪表系统 • 主飞行显示仪表 • 导航显示仪表 • 辅助显示仪表
飞机数学模型 动力学模型 发动机模型 自动飞行系统 导航系统 舵机模型等
视景系统
• 视景系统
OGRE
视景系统架构图
视景效果示意图
综合自然环境模型
环境设定、飞行信息
突风模型 标准大气模型 湍流模型 风切变模型 海浪模型 雨模型 雪模型
环境信息
飞行\机务训练器
综合自然环境模块划分图
音响系统
发动机转速 飞行高度 发动机噪 声生成器 声音合成 声音输出 声音输出 图例 图例 数据流 触地状态x3 滑跑速度 舵面状态 起落架状态 水斗状态 告警指令 音响 音响 数据库 数据库 数据或对象 数据或对象 事件控制 事件控制 声音拾取 声音合成 声音合成 功能模块 功能模块 滑跑声 生成器 声音合成 声音缓存对象 声音缓存对象 控制流 外部输入
驾驶员 仪表显示
方式选择 导航参数 飞行方式 控制面板
组合导航模块
捷联式惯性导航 导航数据 无线电导航 航迹规划 机动规划 飞行控制 指令
自动驾驶仪
自动油门
导航数据库
初始状态 预设航路点 飞行参数
教员台 飞机动力学模 型和气动模型
舵机控制指令
飞行导航控制系统的结构图
飞行导航控制系统
• 无线电导航：航线导引、确定飞机位置及航行参数、着陆导引 。根据飞机位置、导航台位置计算导航参数（航向、方位角、 航迹、航路点、地速、空速、指点信标、航向信标、下滑信标 ）。 • 捷联式惯性导航（惯性基准系统IRS）： 根据机体坐标系中的线 加速度、角速度、角加速度，得到导航坐标系中的惯性线加速 度和姿态角，进而计算得到飞机的位置、航向和地速。 • 方式控制面板 方式控制开关量 （飞行指引、自动油门、自动驾驶仪的通断 状态，纵向、横测向、油门的控制方式开关） 控制量预设（预设速度、航向角、高度）