飞行模拟器飞行仿真技术由此开始

随着计算机和软件技术的发展，飞行模拟器的性能不断提高，已经成为保障飞行安全、大幅度提高飞行人员及机组人员的技能、缩短飞行人员训练周期、降低训练成本，以及提高训练效率的不可缺少的重要训练装备。飞行训练基地采用飞行模拟器，不仅可以提高飞行员训练水平，促进航空安全指标提升，确保飞行自主训练工作顺利实施，而且今后在飞行模拟训练上将拥有更大的自主性、自控权，并可根据飞行员的特点，有针对性地展开飞行训练，进一步提高各种训练强度。

1. 定义

通俗定义：飞行模拟机就是通过电子计算机的建模运算以在地面上最大程度逼近飞机真实飞行状态，从而给飞行员营造一种全方位、多知觉、多飞行状况的真实操纵感。

严格定义：是指用于驾驶员飞行训练的航空器飞行模拟机。它是按特定机型、型号以及系列的航空器座舱一比一对应复制的，它包括表现航空器在地面和空中运行所必需的设备和支持这些设备运行的计算机程序、提供座舱外景像的视景系统以及能够提供动感的运动系统。

2.工作原理

为达到模拟飞行目的，研制者需要对模拟目标飞机飞行全过程涉及的各种动态特性建立数学模型，预编好程序并嵌入计算机运行，程序在接收到操作人员（一般为受训飞行员）的操纵信号后实现接近真实飞行的响应。具体来讲，飞行模拟机一般由仿真控制台（飞行员驾驶舱）、仿真计算机、仿真环境、飞行员共四部分组成的一个封闭反馈系统，如上图所示。其研制核心和难点在于仿真计算机，该部分的飞行动力学数学模型、系统模型、仿真环境模型、外干扰模型在经计算机求解后，通过运动系统、视景系统、音响系统给飞行员营造一种多维感知信息

的仿真环境，从而让飞行员感觉到自己犹如在空中真实操纵“飞机”一样。各主要系统简述如下：

模拟座舱：应根据需求选择其布局与特定型号飞机或组类飞机一样。模拟座舱内的仪表系统实时指示或显示各种飞行参数和系统参数。

音响系统：给飞行员提供各种音响效果，如发动机噪声、气流噪声。

视景系统：产生座舱外的景象，包括机场、跑道、灯光、建筑物、田野、河流、道路、地形地貌、活动目标等，同时能模拟能见度、雾、雨、雪、闪电等气象条件，以及白天、黄昏、夜间的不同时刻景象。

操纵负荷系统：给飞行员提供操纵载荷力的感觉。运动系统给飞行员提供运动感觉，目前常采用的六自由度运动系统能提供瞬时过载，但不能提供持续过载，持续过载的模拟可采用离心机、抗荷服、过载座椅等。

3.一般要求

飞行模拟器的一般要求包括如下几个方面：

（1）功能要求

能按照所模拟飞机和要求完成下列操作科目：飞行前准备、地面操作、起飞、爬升、巡航、下降、进近、中断进近、地面可视段和着陆、风切变、地面操纵（着陆后）、发动机关车及停机。

（2）仿真计算机用到的建模源数据要求

仿真计算机是飞行模拟器的核心部分，其数学建模用到的数据一般应为模拟目标飞机的真实数据。在确实没有飞机源数据的情况下，允许采用经验数据。对于新型号飞机尚未进行试飞的情况下，运行采用预测数据。当具备飞机的试飞数据后，应及时对经验数据和预测数据进行修改。建立的数学模型必须经过验证，通过与真实系统响应特性和数据的比较来进行验模的工作。

（3）对人感系统的要求

受训飞行员的感觉有操纵力感、眼睛对窗外视景和舱内仪表的感觉、耳朵对声音的感觉和身体对飞机运动的感觉。为给飞行员造成一个真实的飞行环境，飞行模拟器通常要求具体如下人感系统:

操纵负荷系统：模拟飞机的操纵感觉和配平感觉。

视景系统：模拟飞机座舱外的景象，是飞行员判断飞行品质十分重要的视觉信息。

仪表系统：在座舱仪表板按所模拟飞机座舱的布局按照飞行仪表和多功能显示设备，其外形、表盘和静、动态性能应与所模拟的飞机仪表完全一致。

运动系统：用于驱动整个模拟座舱运动，模拟飞机的空中和地面运动。通常希望采用六自由度运动系统反映飞机的三个角位移和三个直线位移的运动。

过载感觉系统:飞行员在空中感受的过载只靠运动系统是不能实现的，可采用抗负荷和过载座椅来实现。

飞行模拟器生产企业介绍

成立于2010年的福州正辉信息科技有限公司是一家集研制开发、生产、服务为一体的专业化高科技企业。该公司专注于仿真模拟器的研制，是目前中国最大的学习应用软件和特殊装备智能仿真模拟体验系统提供商之一。正辉科技一直秉承一切以客户价值为依归的经营理念，始终处于稳健、快速发展的状态。2013年5月，正辉科技的企业客户数量突破3000家；目前，正辉科技学习应用软件荣获中国软件着作权许可和中国IT产业最具竞争力品牌金奖，中国软件行业E-Learning领域领军企业奖。目前已推出便携式、一体式、智能学车、4D动感、飞行模拟器、动感赛车模拟器等二十多款驾驶模拟器，并开发配套智能学车软件"《学车宝》" , 提供各种软件定制服务及虚拟仿真系统解决方案。

飞行模拟器功能

模拟飞机二个自由度的运动，包括俯仰、左倾右倾运动；

模拟飞机各种飞行条件的变化引起的运动，如大气扰动等；

模拟着陆接地姿态和碰撞以及使用刹车时出现的运动；

模拟在接近真实飞机频率处的振动和抖振以及大气紊流在对应自由度上引起的

抖振。

动感平台说明

4D动态模拟器为二自由度动态模拟器，能够支持：前后倾斜Pitch：±20°、左右翻转Rol：±20°。具有优越的动态性能（速度>50°/s，加速度>100°/s2），极佳的位置重复精度（误差<°），强大的负载能力(>175公斤)，结构简洁，可靠性高。最大负荷下工作的功率为1200W。

动感平台结构图

动感平台的优势：

动感座椅能读取游戏中的力反馈数据，动态反映到驾驶者身上，可以实现真车的离心力，推背，摇晃，颠簸，各种路况的状态还原，让玩家能感觉身处驾驶舱中，体验驾驶带来的视觉和触觉冲击。

关于飞行模拟器

为了模拟真实飞行，正辉科技使用了业界最先进的技术，如计算机成象技术、虚拟现实技术、动态分屏技术等，将飞机场、大海、城市、港口逼真的展现在驾驶员面前。系统可以与下方的多自由度平台紧密结合，用户可以真实的感受到飞机飞行过程中的真实的倾斜效果。更为惊人的是设计师还为这台系统配备了虚拟进风系统，以达到绝对的真实。

系统的主题是需要体验者完成一次驾驶任务，需要体验者驾驶飞机将乘客安全的由规定城市在规定时间送到另一个城市；体验者通过我们的实时控制平台能够逼真的进行飞行操作，他们可以通过模拟操纵杆和控制按钮等控制飞机的起飞、滑行、转弯和降落；图像采用逼真的动画制作，主要展现了飞机跑道，天空中的云朵，地面展现城市和山川树林河流等，场景有真实的立体层次感；飞机起飞到升空一切场景变化真实效果一致，如飞机起飞城市逐渐变小并且逐渐模糊，飞机穿过云朵飞行到云层上方，飞机正确找到降落跑道并且降落等等。场景内容为一套，一次完整的体验为飞机有一个城市起飞出发，穿过众多山川河流等场景抵达另一个城市，然后完成降落。体验过程中画面有导航提示，体验者操作越接近正确航道完成时间则越短，如果体验者未在规定时间内完成降落则体验失败。

飞行模拟器组成部分

正辉科技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，它们的工作、指示情况也与实际飞机相同。因此飞行员在模拟座舱内，就像在真飞机的座舱之中。飞行员操纵各种操纵设备（驾驶杆、油门、开关等）时，不但各种仪表、信号灯能相应工作，而且还能听到相应设备发出的声响。正辉科技飞行模拟器外设采用赛钛客整套模拟飞行外设，质量稳定有保障。

它是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。惠拓的飞行模拟器，其运动系统具有二个自由度。它主要有二个电动缸伺服作动及其所支撑的平台，模拟座舱就安装在平台之上。二个电动缸协同运动，就可驱动平台并使座舱模拟出飞机的运动变化情况。

游戏界面欣赏

产品内置微软模拟飞行软件