民機模擬駕駛艙實訓(xùn)效果評測平臺設(shè)計

孫晶晶

摘? ?要：國內(nèi)航空產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，迫切需要不斷提高實訓(xùn)相關(guān)技術(shù)儲備和能力，開展實訓(xùn)過程中的實時測試方法和平臺研究，提升培訓(xùn)效率，降低培訓(xùn)成本。依托國內(nèi)某型號民機駕駛艙設(shè)計方案，根據(jù)飛行員操作手冊形成了一套完整的基準操作流程及操縱過程中的關(guān)鍵評價點，同時，搭建了模擬駕駛艙，實時采集、分析駕駛艙操縱器件的響應(yīng)，配合搭建的飛行仿真模型支撐模擬仿真飛行，實時辨識實訓(xùn)人員操縱過程中的人為差錯，并實時反饋至操縱人員，達到在線實時評測實訓(xùn)效果的目的。

關(guān)鍵詞：實訓(xùn)平臺? 飛行員操作手冊? 評價點? 效果評測? 人為差錯辨識

中圖分類號：V223.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（c）-0014-02

目前，國內(nèi)航空產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，相關(guān)從業(yè)人員的資質(zhì)培訓(xùn)、模擬訓(xùn)練等需求巨大，因而保障實訓(xùn)質(zhì)量、提高實訓(xùn)效率，同時不斷提高相關(guān)的技術(shù)儲備和能力尤為關(guān)鍵。但是，目前基于民機駕駛艙操作的單一實訓(xùn)平臺具有簡單且重復(fù)操縱的特點，實訓(xùn)過程中缺乏實時的評測體系和反饋，帶來較為低下的實訓(xùn)效率，無法滿足行業(yè)快速發(fā)展的需要。

國內(nèi)對于民用飛機駕駛艙操縱的相關(guān)數(shù)據(jù)采集、分析，以及操縱差錯的形成原因均有一定的總結(jié)和分析，但是對實訓(xùn)過程中較為復(fù)雜的操縱模式或操縱程序尚停留在辨識研究階段，主要應(yīng)用也只是事前錯誤辨識和事后錯誤分析，并沒有形成實且用可操作的實時測試方法。因而，結(jié)合國內(nèi)民機制造水平的現(xiàn)狀，積極發(fā)展實訓(xùn)過程中的實時測試方法和平臺研究，可以豐富培訓(xùn)手段、提升培訓(xùn)效率，降低培訓(xùn)成本。

模擬駕駛艙實訓(xùn)效果評測平臺不僅具備各類軟硬件接口，可以模擬各類標準操縱程序或復(fù)現(xiàn)故障，同時具備實訓(xùn)過程中的實時反饋和評測能力，提高了實訓(xùn)的真實性，增強了實訓(xùn)結(jié)果的可信性，對飛行安全有重要意義。本文結(jié)合國內(nèi)某型民機駕駛艙的布置和設(shè)計方案，提出了一種實訓(xùn)效果評測平臺搭建方法。

1? 平臺架構(gòu)

平臺的搭建之初，首先分析具體的需求，其主要來源于培訓(xùn)、資質(zhì)認證、試驗驗證、制造現(xiàn)場等，包括現(xiàn)場的人員操作實訓(xùn)及考核、標準程序模擬訓(xùn)練、維修手冊程序培訓(xùn)、故障處置模擬等，同時實訓(xùn)過程中，提供實時人為差錯辨識能力及接口供生成具體評價報告。

每一個操縱動作的基準操作模型應(yīng)來源于型號的飛行員操作手冊，從中提煉出駕駛員操縱飛機的完整流程圖和關(guān)鍵操縱點。然后，根據(jù)標準操作流程圖，將駕駛員在駕駛艙中的每個正確操縱過程的關(guān)鍵點作為一個評價點。在一套標準的操作程序中，可提煉若干個評價點，同時可根據(jù)實訓(xùn)情況選擇重要的點進行關(guān)注，而飛機實時模擬飛機飛行狀態(tài)作為相應(yīng)評價點的輸入判定條件。當輸入條件成立，而未觸發(fā)評價點時，平臺記錄一條人為錯誤，同時實時反饋給實訓(xùn)人員;當輸入條件不成立，卻觸發(fā)評價點，平臺同樣記錄為人為錯誤并實時反饋。

2? 基準操作模型的建立

定量地描述全套的飛行動作是非常困難的，需要依據(jù)飛行員操作手冊進行動作分解，提煉出起飛、著陸等飛行過程中重要階段中的關(guān)鍵操縱動作，并將其量化為具體的評價點。同時，為了減少平臺的復(fù)雜程度，可以使用飛行員問卷調(diào)查、評審等方式對評價點的重要程度進行綜合甄別與排序，減少評價點數(shù)量。而在模型建立過程中，評價點的輸入輸出、判斷條件都必須是可量化的具體指標，以利于軟硬件編程與實現(xiàn)。

基準操作模型的建立應(yīng)該包含以下幾個方面：

（1）評價點的輸入條件。詳細梳理駕駛員依據(jù)飛行員操作手冊進行正確操縱動作的相關(guān)飛機狀態(tài)，包括飛機的六自由度姿態(tài)、速度、高度、系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)等狀態(tài)，在實訓(xùn)平臺運行過程中，飛行仿真模型以及評測程序依據(jù)輸入實時更新飛行狀態(tài)。

（2）依據(jù)每一個評價點的具體狀態(tài)，確定被操縱的元器件，如駕駛桿盤、開關(guān)等。

（3）定量描述駕駛員的操縱動作。平臺運行過程中，實時采集元器件、飛行仿真模型、飛機系統(tǒng)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，主要關(guān)注操縱過程中每一個操縱動作的時間點、速度、平穩(wěn)性等信息，并進行實時比對。

3? 信號仿真方案

依據(jù)飛行員操作手冊，為了能夠完整的描述整套的飛行操作動作，平臺模擬駕駛艙應(yīng)仿真全部的操縱器件，包含駕駛艙內(nèi)的多余度設(shè)計，為了提高逼真度，可以采用整套的駕駛艙相關(guān)組件。實訓(xùn)過程中，操縱人員依培訓(xùn)程序順次操縱桿盤、開關(guān)等器件，飛機仿真模型依據(jù)操縱輸入和機載系統(tǒng)的輸出，仿真模擬飛行狀態(tài)，并通過儀表顯示和三維視景顯示提供駕駛員的操縱反饋。在平臺運行過程中，針對操作人員的動作進行辨識和實時反饋。

a）機載系統(tǒng)仿真，主要為機載系統(tǒng)正常運行提供完整的仿真環(huán)境和必要的激勵信號，防止機載系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)額外的告警信息等，主要包括飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、發(fā)動機等;

b）視景仿真，仿真氣象條件、光線、地形高度、機場、聲音特效等效果，實時更新飛機姿態(tài)，為實訓(xùn)人員提供逼真的飛行環(huán)境，提高實訓(xùn)逼真度;

c）儀表仿真，根據(jù)飛行仿真模型提供的實時飛機姿態(tài)，模擬某型駕駛艙儀表顯示系統(tǒng)，為實訓(xùn)人員提供實時反饋信息;

d）實時反饋系統(tǒng)仿真，為了方便培訓(xùn)過程中的場景靈活切換、學(xué)員操作回放分析，平臺具備多場景配置功能，同時提供數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)控的多種功能。其次，提供故障模擬復(fù)現(xiàn)的數(shù)據(jù)接口，方便讀取外部數(shù)據(jù);

e）實時性分析，平臺搭建過程中，應(yīng)尤其關(guān)注實時性指標，直接影響操縱過程中平臺運行品質(zhì)和人為差錯識別點的實時判斷和反饋。

4? 結(jié)語

本文詳細介紹了基于實訓(xùn)的效果評測平臺的架構(gòu)及主要技術(shù)點，簡述了平臺的工作流程及仿真方案。通過基于飛行員操作手冊搭建基準操作流程，形成一系列核心評價點，同時，依托國內(nèi)某型號民機駕駛艙設(shè)計方案，搭建了模擬駕駛艙，實時采集、分析駕駛艙操縱器件的響應(yīng)，配合搭建的飛行仿真模型，實時辨識實訓(xùn)人員操縱過程中的人為差錯，并實時反饋記錄，達到在線實時評測實訓(xùn)效果的目的。同時，平臺可應(yīng)用于相關(guān)從業(yè)人員的資質(zhì)認證、培訓(xùn)以及總裝現(xiàn)場等場景，必須嚴格管理搭建過程的中構(gòu)型控制、接口控制、軟硬件版本控制等過程，必要時引入相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、適航條款等。

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