空客飛行模擬機引進關鍵環(huán)節(jié)與技術(shù)研究

楊洋（四川航空集團有限責任公司培訓中心，四川成都，611731）

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空客飛行模擬機引進關鍵環(huán)節(jié)與技術(shù)研究

楊洋
（四川航空集團有限責任公司培訓中心，四川成都，611731）

摘 要：模擬機引進是一項系統(tǒng)性工程，是在高性能、高可靠性、低成本、低能耗等方面尋求平衡點的工作，也是要做好前期規(guī)劃的系統(tǒng)工程。合理的規(guī)劃、嚴謹?shù)墓ぷ髁鞒?、超前的意識、良好的執(zhí)行力都是做好引進工作的前提。本文以空客飛機模擬機為例，闡述引進工作的規(guī)劃、場地、試飛等環(huán)節(jié)和關鍵技術(shù)要點。

關鍵詞：飛行模擬機；引進；試飛；關鍵環(huán)節(jié)

引言

隨著國內(nèi)航空公司機隊規(guī)模擴張，飛行員緊缺已成為制約航空公司發(fā)展的主要因素，更凸顯了飛行訓練的重要性和緊迫性。當前航空公司和民營企業(yè)紛紛涉足飛行培訓市場，可以預見：我國將成為全球發(fā)展最快的飛行培訓產(chǎn)業(yè)市場之一。

飛行訓練業(yè)務需要引進模擬機，組建飛行訓練中心，目前國內(nèi)模擬機市場主要有CAE、L-3、TRU Simulation、Rockwell Collins、Flight Safety等國外品牌，產(chǎn)品如圖1所示。如何在各品牌中做出正確選擇是擺在用戶面前的難題。由于研發(fā)技術(shù)不斷進步，動輒近億元的模擬機，在引進工作中稍有疏漏，輕則無法獲得我國民航局的許可，延誤正常訓練；重則導致公司投資蒙受巨大損失。

在此以空客A320330機型的模擬機為例［1，2］，分析引進工作中的程序、關鍵技術(shù)、重要環(huán)節(jié)等，為開展飛行訓練業(yè)務提供參考。

圖1 CAE和L-3模擬機

1 引進工作規(guī)劃

飛行訓練中心在引進模擬機前必須就總體架構(gòu)、場地布局、投資規(guī)模、運行方式和經(jīng)濟效益等方面進行充分研究，其中技術(shù)難點是場地建設、模擬機選型、安裝試飛和驗收工程。

1.1 場地建設

場地規(guī)劃與建設關系到模擬機可否順利安裝以及后期可否正常運行。由于國內(nèi)缺乏專業(yè)的模擬機訓練大廳設計單位，通常做法是由模擬機廠家提供場地建設標準，提供給設計單位參照。按照場地施工性質(zhì)，分為新建場地和升級改造場地兩類。

一是新建場地。新建場地考慮因素較復雜，需提前擬定綜合經(jīng)濟技術(shù)指標，包括規(guī)劃建筑面積、基地面積、建筑外形尺寸、室內(nèi)布局以及租期等。整個訓練大廳的選址必須處于通風、低污染區(qū)域，滿足消防疏散要求，建筑周邊必須保證必要的道路交通，方便大型貨運車輛和吊裝車輛駛?cè)搿Ｃ颗_模擬機的固定建筑指標包括：包線尺寸、底座、登機通道、機房、安裝入口等，還包括電氣、暖通、冷卻水、給排水、消防、照明、倉儲等系統(tǒng)性指標。模擬機底座采用的是加強混凝土，防止運動系統(tǒng)過載造成開裂，整個大廳采用無柱式設計，大廳內(nèi)部空間既要保證制冷效率，還應高于模擬機最大的上升高度。在大廳頂部采用貫穿式航吊，方便設備安裝。場地中必須設計計算機控制房，采用防靜電架空地板，按照標準的電信式機房標準裝修，并保證隔音、防塵、防火、通風。模擬機大廳剖面和運動包線如圖2所示。在場地施工和裝修階段必須有專業(yè)監(jiān)理公司全程在場，完工后由模擬機廠家進行現(xiàn)場檢查，確認場地達到進場標準。

圖2 模擬機大廳剖面和運動包線示意

二是升級改造場地。對現(xiàn)有模擬機大廳和機位的升級改造要符合廠家的場地建設標準，訓練培訓中心簽訂合同后，應當及時向廠家發(fā)送模擬機場地設計圖紙，并要求廠家按照圖紙進行機位規(guī)劃。廠家工程師將會到現(xiàn)場進行詳細勘察，檢查設備包括航吊、冷卻水、強弱電、絕緣、運動底座、機房設施、空調(diào)、后備電源、緊急撤離、運輸和吊裝、廢棄物處理、消防等項目，對于達不到安裝條件的，雙方將通過備忘錄或者場地檢查報告等方式約定整改日期；對于改造完工的項目，進行拍照或復查。訓練培訓中心提供的安裝輔助工具必須具備完整的檢驗合格證書。由于不同廠家的模擬機登機橋高度不一致，廠家將在原來的場地設計圖紙基礎上，重新設計一個新的鋼結(jié)構(gòu)登機平臺，訓練培訓中心負責在規(guī)定時間內(nèi)完成搭建。

1.2 調(diào)研模擬機與試飛

由于各個廠家技術(shù)能力有高低，模擬系統(tǒng)實現(xiàn)方式也不一樣，硬件接口有1394火線、USB、千兆網(wǎng)絡、工業(yè)現(xiàn)場總線、光纖串行總線等；運動系統(tǒng)平臺有電動、電液混合、電氣混合、液壓等；視景有LCOS投影、LED投影、激光投影，還有COTS顯卡和專用IG等。模擬機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。由于實現(xiàn)方式不同，會導致模擬機傳輸延遲、飛機性能、操縱、運動提示、能耗、使用方便、維護成本都存在差別。從商務角度看，各家廠商知名度、市場占有率、技術(shù)支援能力、優(yōu)惠條件等也各不相同。

圖3 模擬機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖4 運動系統(tǒng)、視景和教員臺

在采購啟動后，用戶可以組織資深飛行員和工程師進行模擬機試飛，開展技術(shù)咨詢、工廠拜訪、用戶走訪等，接觸和了解各品牌模擬機的飛行性能、主觀飛行感受和運動提示逼真度等。聽取其他用戶對該模擬機的反饋。訓練培訓中心要按照模擬機的選型向廠家提出咨詢，包括數(shù)據(jù)包版本、交付時間、模擬飛機的系統(tǒng)、運動類型、艙內(nèi)設備清單、特殊功能、真飛機件和仿真件清單、技術(shù)開放程度、售后服務等。如果從第三方采購視景系統(tǒng)，還必須考察視景系統(tǒng)處理能力、動態(tài)顯示性能，成像參數(shù)、投影機和燈泡、機場模型清單、建模和備件支援能力等。

為保證在技術(shù)談判時有理有據(jù)，在調(diào)研過程中的疑問可以通過備忘錄或者書面函的方式確認，但不必簽署任何約束性的文件。值得注意的是每個廠家的宣傳都不可避免存在過分夸張的可能，必須警惕個別廠家和銷售代表對客戶有求必應的承諾。

2 規(guī)劃任務需求發(fā)布

在完成前期工作后，需要起草《模擬機技術(shù)規(guī)格需求》。它作為招標工作正式文件，成為模擬機采購的技術(shù)依據(jù)，主要內(nèi)容包括：飛機系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)包標準、艙內(nèi)功能、運動和視景系統(tǒng)性能指標、軟件代碼要求、航電清單、出廠日期要求、整機交付時間、交付方式、售后服務、技術(shù)升級等。該文件正式發(fā)布給參選（投標方）廠家后，要求必須按時提交回復《符合性聲明》。為防止個別廠家敷衍了事，對用戶的技術(shù)規(guī)格需求全部虛假性回應，可以重點要求廠家提供范例性的驗收文檔，例如ATM（驗收測試手冊）和MCD（故障測試手冊）等，從這些文檔范本的詳盡程度，可以初步判斷廠家的技術(shù)實力。具體技術(shù)細節(jié)包括以下兩方面。

2.1 獲得數(shù)據(jù)包更新

數(shù)據(jù)包（D a t a P a c k a g e s）是由空客模擬與訓練支持部門（Training & Simulation Support，以下簡稱GO5）所發(fā)布的飛機系統(tǒng)研發(fā)和支持數(shù)據(jù)［3-5］，外觀如圖5所示。它是全動模擬機的設計與生產(chǎn)的原始數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)按照標準的ATA章節(jié)劃分，包括了飛機子系統(tǒng)原始設計文檔，例如原理圖、技術(shù)通告、氣動模型、試飛數(shù)據(jù)、極軸轉(zhuǎn)換、驗模數(shù)據(jù)、座艙構(gòu)型、匹配證明數(shù)據(jù)、航電接口定義、航電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范、航電軟件開發(fā)需求等。每一臺空客模擬機的銷售，都必須取得空客數(shù)據(jù)包的授權(quán)，并與空客簽署最終用戶協(xié)議。訓練培訓中心在向空客支付知識產(chǎn)權(quán)使用費的同時，也獲得了數(shù)據(jù)包一定期限的更新升級服務。

引進新模擬機的技術(shù)規(guī)范必須與空客飛機技術(shù)規(guī)范保持一致，因此用戶在購買模擬機之前，有必要與GO5保持良好溝通，積極了解飛機實際性能，減少對廠家的依賴，并對新飛機和模擬機的標準進行比較性的分析研究。

圖5 空客數(shù)據(jù)包

伴隨空客飛機的升級，GO5會不定期的發(fā)布服務通告（Service Bulletin），公布最新的模擬機數(shù)據(jù)包版本，目前A320飛機最新的數(shù)據(jù)包版本為1.9，編號為DIS190和DCS190，分別代表IAE和CFM發(fā)動機版本；A330數(shù)據(jù)包版本為2.5，編號為GGS/GPS/GRS250，分別代表了GE通用電氣、RR羅羅、PW普惠三種發(fā)動機版本。由于空客A320neo和A330-300R飛機即將投入運營，在2017年底，空客還將發(fā)布 A320 2.0和A330 2.6版本數(shù)據(jù)包。

新模擬機引進工作啟動后，培訓中心應當及時從空客獲得最新的投標文件（BID-DP），通過研究服務通告，了解數(shù)據(jù)包升級后飛機構(gòu)型的改變及對訓練的影響，了解全動模擬機技術(shù)規(guī)格標準，并獲得模擬機座艙標準設備清單、可選設備清單、訓練故障清單等。這些文檔可以幫助培訓中心很好的了解最新數(shù)據(jù)包標準和設備配置，掌握飛機系統(tǒng)升級動態(tài)，為后續(xù)選型做好準備。

2.2 模擬機配置的合理選型

空客數(shù)據(jù)包中提供了一份詳細的標準座艙配置清單和可選座艙配置清單，列出了飛機子系統(tǒng)的可選型號和件號。訓練培訓中心應當主導模擬機配置和選型，切忌“廣、大、全”，不能完全依賴廠家的推薦。自主選擇合理配置和座艙構(gòu)型，將直接影響到合同總價和訓練功能。選型應當從如下幾個方面考慮：

（1）滿足民航局規(guī)章和通告。從提供訓練服務的角度考慮，模擬機首先要滿足民航局的鑒定和運行標準；如果培訓中心受多個國家或地區(qū)的運行合格審定與監(jiān)督，則模擬機也必須符合相應的鑒定規(guī)章和通告，例如FAA AC 120-40、EASA CS-FSTD（A）、CAAC-60等。

（2）滿足當前客戶的訓練需求。培訓中心首先應當考慮公司飛行資源的需求，提供與本公司機隊具有代表性的飛機構(gòu)型一致的模擬機選型；如果作為第三方飛行訓練機構(gòu)，則應當盡可能全面的覆蓋主要客戶的訓練需求。

（3）盡可能滿足未來潛在客戶的訓練需求。必須保證模擬機的構(gòu)型能夠滿足臨時性訓練客戶資源以及第三方客戶的驗證性技術(shù)需求。

（4）提前預留升級空間。為滿足機隊或者客戶資源的升級，需要考慮模擬機升級的空間，例如選裝新的飛行管理和指引計算機（FMGC）系統(tǒng)，加裝新的發(fā)動機版本，加裝飛行品質(zhì)監(jiān)控（FOQA）等，提前預留相應的軟件代碼、硬件接口和布線空間等。

（5）充分考慮飛機和模擬機新技術(shù)應用和發(fā)展趨勢。必須考慮未來10-15年，空客飛機的技術(shù)升級和民航指令性加裝的可能性，例如增強監(jiān)視（ADS-B）、衛(wèi)星著陸（GLS）、電子飛行包（EFB）、抬頭平顯（HUD）、增強夜視（EVS）等，如圖6所示。

圖6 HUD系統(tǒng)

（6）合理選擇航材件和模擬件。由于真飛機航電的DU、MCDU、EGPWS等設備價格非常昂貴，在模擬機選型時必須綜合考慮可靠性、故障率、備件渠道、維修維護成本等因素。使用價格低廉、技術(shù)成熟的一比一仿真部件可以極大的降低模擬機總價格。從空客模擬機的發(fā)展趨勢來看，未來將更多采用航電移植技術(shù)（Rehost和Retarget）來替代昂貴航材件。

3 產(chǎn)品進口與安裝

3.1 進口報關工作

模擬機從國外的工廠拆卸打包后，必須要求廠家盡快提供完整的裝箱清單，同時啟動機電產(chǎn)品進口申請，委托專業(yè)報關行并提交模擬機采購合同、產(chǎn)品詳細清單和規(guī)格型號等內(nèi)容。一般模擬機的海上運輸在途時間為2個月左右，到達國內(nèi)口岸一般是上海或者深圳，然后通過路上海關監(jiān)管轉(zhuǎn)運方式運送到最終目的地進行清關。隨著目前國內(nèi)實施海關報關一體化，清關工作也可能在到達口岸完成，由口岸海關負責查驗，并由主管海關在第三地進行審單，符合條件后放行。這就要求用戶必須在模擬機從工廠起運后，及時準備相關報關文檔，盡可能做到詳盡，包括提供詳細的產(chǎn)品圖片、部件圖片、翻譯、功能說明等，并且在項目時間表內(nèi)，預留足夠的開箱查驗時間。由于模擬機裝箱一般采用防水帆布遮蓋，開箱有可能破壞防水層設置導致設備損壞，因此在開箱查驗期間，必須派專人到現(xiàn)場進行配合和監(jiān)督，開箱后必須保證包裝復原。

在海關完成放行后，按照模擬機合同約定，由用戶或者承運方負責組織大型平板運輸車將模擬機整機和各種安裝用輔助設施運轉(zhuǎn)到用戶場地，因模擬機主體結(jié)構(gòu)屬于超寬超高包裝，用戶需要提前規(guī)劃運輸路線，并派專人跟車防止意外發(fā)生。

3.2 安裝

模擬機的安裝一般由廠家外包給第三方專業(yè)公司，安裝工程師會在模擬機運達場地前2-3天到位，在確認場地符合安裝條件后，安裝人員會嚴格按計劃執(zhí)行安裝任務。

結(jié)構(gòu)性安裝。主要包括拆箱和吊裝，模擬機主體結(jié)構(gòu)會通過吊車吊入模擬機大廳，同時工程師會在底座地面鉆孔，使用膨脹螺栓固定運動平臺基座，模擬機吊橋、視景投影幕、運動作動筒、空調(diào)等會逐步完成安裝，同時另一組工程師會在計算機房內(nèi)完成設備擺放和接線。結(jié)構(gòu)性安裝一般耗時4個星期。

上電。結(jié)構(gòu)性安裝結(jié)束，模擬機會交付給集成工程師，進行通電前的短路檢查，確認無誤后，按照計算機、空調(diào)、運動系統(tǒng)、座艙的順序逐步上電，加載軟件進行試運行。

功能性安裝。視景工程師會對投影系統(tǒng)進行細調(diào)，軟件工程師會對系統(tǒng)仿真任務進行測試，硬件工程師和系統(tǒng)集成功能工程師會開始運動系統(tǒng)調(diào)試和極限位置測試，確保模擬機符合安全運行標準。飛行操縱系統(tǒng)和聲音系統(tǒng)會進行校準，同時會有飛行性能工程師進行一系列的QTG自動測試，確保運行結(jié)果符合鑒定標準，并作為初始鑒定依據(jù)準備提交給民航局審查。

4 驗收

驗收團隊由經(jīng)驗豐富的飛行員和模擬機工程師組成，飛行員負責主觀飛行測試，評估模擬機運動提示和飛機性能；模擬機工程師負責按照驗收測試手冊對飛機各子系統(tǒng)進行檢查。由于驗收工作量極大，程序復雜，驗收人員必須熟悉模擬機系統(tǒng)和飛機系統(tǒng)性能，熟悉測試方法，并具有較強的英文交流能力。驗收按照發(fā)生時間，一般分為以下三個階段。

4.1 工廠驗收

工廠驗收是指模擬機拆裝發(fā)貨之前，在工廠內(nèi)進行的階段性驗收，一般在模擬機合同簽署后7個月開始，用戶必須在驗收開始之前向廠家提供最新的飛機隨機數(shù)據(jù)庫，包括導航數(shù)據(jù)庫NDB，地形數(shù)據(jù)庫TDB，性能數(shù)據(jù)OPC，磁偏參數(shù)MAGVAR以及ATSU裝載數(shù)據(jù)等，并確定與視景有有關的鑒定機場和運行機場清單，提交缺失的機場地理數(shù)據(jù)和導航臺數(shù)據(jù)。按照項目進度要求，在工廠驗收開始之前，廠家必須向用戶提交一份詳細的驗收準備報告，包括模擬機最終座艙定義文件、數(shù)據(jù)包購買訂單、飛機部件采購訂單、系統(tǒng)集成測試故障清單等文檔，并定期報告模擬機生產(chǎn)狀態(tài)。在驗收開始前一個月，廠家將向用戶提交最新的驗收測試文檔和飛機故障測試清單，用戶可以結(jié)合空客數(shù)據(jù)包中的故障定義文檔以及飛行操縱手冊（FCOM）第三冊中的非正常程序進行檢查。由于每個廠家的驗收測試手冊詳盡程度不一樣，有條件的用戶可以綜合兩到三家廠家的測試手冊，歸納總結(jié)出一套自己的測試方案。對于主觀飛行測試，可以根據(jù)廠家的飛行測試手冊，由工程師和飛行員討論制定一套針對性的飛行科目，例如飛行包線、超速和低速保護，設備運行極限、惡劣氣象、低能見著陸、風切變、備份和直接法則、多系統(tǒng)失效、RNP程序、迫降等，并及早準備航圖和檢查單。

工廠驗收一般持續(xù)4個星期，驗收團隊按照與廠家協(xié)商好的驗收計劃執(zhí)行，驗收過程中發(fā)現(xiàn)的問題將記錄在案，并要求廠家在驗收結(jié)束之前解決，遺留問題將在場地驗收時著重檢查。工廠驗收結(jié)束時，由用戶授權(quán)代表在驗收合格證書上簽字，表示模擬機可以進入發(fā)貨階段。

4.2 場地驗收

在場地安裝結(jié)束且集成測試無誤后，廠家會在特定時間點提交用戶進行場地驗收，場地驗收由執(zhí)行工廠驗收的同一組人員負責，主要是對工廠驗收未完成的項目、遺留未解決的問題進行重新驗證，場地驗收的目的是盡可能解決與飛機性能和模擬機使用有關的任何問題，為保險起見，用戶可以指派3到4名資深飛行員對模擬機進行反復試飛，主要測試操縱品質(zhì)和運動提示，由廠家工程師根據(jù)飛行員的反饋對運動系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)進行再一次細調(diào)，確保獲得最佳的飛行感受。

4.3 初始鑒定

在場地驗收結(jié)束后，將由民航總局模擬機鑒定辦公室的技術(shù)和飛行代表對模擬機進行初始鑒定，主要檢查模擬機功能和所模擬機的飛機性能是否完善，模擬機QTG測試數(shù)據(jù)是否與真實空客飛機的試飛數(shù)據(jù)保持匹配。廠家將針對局方代表提出的問題進行整改，檢查合格的QTG將被作為官方認可的初始文件。初始鑒定是模擬機引進工作中最后也是最關鍵的一步，并對模擬機整個壽命周期內(nèi)持續(xù)、健康、穩(wěn)定運行有著深遠和積極的影響。

在初始鑒定結(jié)束之日，民航總局、用戶、廠家將在鑒定合格證書上簽字，標志著模擬機正式投入訓練。

5 結(jié)束語

模擬機引進是一項系統(tǒng)性工程，是在高性能、高可靠性、低成本、低能耗等方面尋求平衡點。合理的規(guī)劃、嚴謹?shù)墓ぷ髁鞒?、超前的意識、良好的執(zhí)行力都是做好引進工作的前提。當然必須承認，任何品牌的模擬機都不可能是十全十美，沒有最好，只有最適合。每一臺模擬機的引進工作都是一次學習和提高的機會，相信在飛行培訓行業(yè)同仁們的努力下，將會有更多更優(yōu)質(zhì)的模擬機投入運營，為民航安全生產(chǎn)做出更大貢獻。

參考文獻

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［5］Facilities Design Criteria， L-3 Link UK， 2014.

Studying Key-link and Technology of the Introduction Airbus Flight Simulator

Yang Yang
（Training Center of Sichuan Aviation Refco Group Ltd， Chengdu， Sichuan， 611731， chian）

Abstract：It has been a common consensus that procurement of the full flight simulator is a critical issue in continuously striking.For a balance in higher performance and reliability， lower cost and energy consumption， the systematic project of pre-planning must be done.In order to better performing procurement， buyers should have responsibilities ，including proper planning， compact workflow， advanced awareness and reasonable execution，that can be guaranteed prior to the project milestone.In this paper ，we discussed a bit of technical problem， with the author's wide background and experience in the process of procurement Airbus full flight simulators.

Key words：Flight Simulator； Introduction； Test Flight； Key-link

中圖分類號：V249.4

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8412 （2016） 02-136-06

DOI：工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.008

作者簡介：

楊洋（1983-），男，成都人，現(xiàn)在就職于四川航空集團有限責任公司培訓中心，擔任模擬機主管，中級技術(shù)職稱，長期負責飛行訓練和模擬機引進工作。

E-mail： simgod@126.com