基于真實(shí)飛機(jī)的地面模擬實(shí)訓(xùn)平臺設(shè)計(jì)

孫晶晶

摘 ? 要：航空產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，迫切需要不斷提高培訓(xùn)技術(shù)儲備和能力，發(fā)展貼近真實(shí)飛機(jī)的現(xiàn)場培訓(xùn)方式，豐富培訓(xùn)手段。借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的民機(jī)全機(jī)集成技術(shù)及理念，基于某型號民機(jī)真實(shí)飛機(jī)本體和真實(shí)外場環(huán)境，提出了一種全新的地面模擬實(shí)訓(xùn)平臺設(shè)計(jì)方案。分別闡述了平臺的物理架構(gòu)和方案，研究了機(jī)載系統(tǒng)、硬件仿真支持設(shè)備、測試設(shè)備的技術(shù)和數(shù)據(jù)交互方案，為進(jìn)行實(shí)際培訓(xùn)平臺的搭建提供合理、有效的集成技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：實(shí)訓(xùn)平臺 ?民用飛機(jī) ?全機(jī)集成 ?真實(shí)飛機(jī) ?技術(shù)方案 ?數(shù)據(jù)交互

中圖分類號：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0013-02

培訓(xùn)體系是航空產(chǎn)業(yè)鏈上一個重要環(huán)節(jié)，國內(nèi)蓬勃發(fā)展的航空產(chǎn)業(yè)，刺激著各類航空人才的需求。因而，結(jié)合自身特點(diǎn)，不斷提高培訓(xùn)技術(shù)儲備和能力，發(fā)展貼近真實(shí)飛機(jī)的現(xiàn)場培訓(xùn)方式，豐富培訓(xùn)手段日趨迫切，同時達(dá)到提升培訓(xùn)效率，降低培訓(xùn)成本的目的。

國外先進(jìn)的主制造商波音空客采用了多種先進(jìn)的全機(jī)集成驗(yàn)證方式，如波音公司在787型號飛機(jī)上，創(chuàng)造了飛機(jī)在環(huán)的系統(tǒng)綜合驗(yàn)證方式;空客公司在A380飛機(jī)和A350飛機(jī)上，創(chuàng)造了“0”號飛機(jī)的系統(tǒng)驗(yàn)證方式，而這種基于“真實(shí)地面飛機(jī)”和“真實(shí)飛機(jī)地面外場環(huán)境”的理想環(huán)境為一種全新的培訓(xùn)平臺設(shè)計(jì)提供了具體的技術(shù)解決方案。

基于真實(shí)飛機(jī)的地面模擬實(shí)訓(xùn)平臺不僅提高了現(xiàn)場培訓(xùn)的真實(shí)性和充分性，增強(qiáng)了培訓(xùn)結(jié)果的可信性，而且能夠利用培訓(xùn)平臺的各類拓展軟硬件接口，真實(shí)的模擬及復(fù)現(xiàn)飛機(jī)各類故障，對飛行安全起著重要作用。本文借鑒了國外全機(jī)集成驗(yàn)證的技術(shù)，提出了一種基于真實(shí)飛機(jī)的地面模擬實(shí)訓(xùn)平臺方案。

1 ?需求分析

平臺的搭建需求主要來源于制造現(xiàn)場、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、維修維護(hù)、運(yùn)營等多個方面的培訓(xùn)工作，包括試驗(yàn)人員操作實(shí)訓(xùn)、試驗(yàn)程序模擬、維修手冊程序培訓(xùn)、故障處置模擬等，同時通過該實(shí)訓(xùn)平臺的培訓(xùn)，學(xué)員可以了解飛機(jī)各系統(tǒng)間的邏輯關(guān)系、熟悉駕駛艙儀表、面板的指示與操作以及初步分析和排除故障的能力。

（1）場景配置需求：培訓(xùn)平臺主要根據(jù)真實(shí)飛機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過靈活配置，可以模擬開展各種飛行場景和飛行操作。

（2）真實(shí)的人機(jī)交互需求：培訓(xùn)平臺依托真實(shí)的飛機(jī)，提供飛機(jī)真實(shí)駕駛艙儀表、面板的處理操作和人機(jī)交互的實(shí)物體驗(yàn)，為培訓(xùn)人員按照操作程序和預(yù)先設(shè)計(jì)的程序步驟提供真實(shí)的人機(jī)交互功能。

（3）程序模擬需求：利用該平臺，可以預(yù)先培訓(xùn)試驗(yàn)人員按照機(jī)上功能試驗(yàn)測試程序或維修手冊規(guī)定的模擬飛機(jī)功能試驗(yàn)操作或進(jìn)行維護(hù)和維修的程式練習(xí)。

（4）上崗培訓(xùn)需求：支持新上崗人員熟悉飛機(jī)各系統(tǒng)原理與基本操作，完成上崗資質(zhì)培訓(xùn)。

2 ?平臺方案

參考全機(jī)集成的技術(shù)理念，培訓(xùn)平臺提供真實(shí)的飛機(jī)機(jī)載環(huán)境，即所有機(jī)載電子設(shè)備都是真實(shí)的，且保證飛機(jī)上設(shè)備真實(shí)互聯(lián)，進(jìn)而提供給培訓(xùn)學(xué)員真實(shí)的模擬飛行外部環(huán)境。結(jié)合國內(nèi)某型號民用飛機(jī)項(xiàng)目，整個培訓(xùn)平臺如下圖所示，主要包括真實(shí)飛機(jī)、三維視景系統(tǒng)、外部數(shù)據(jù)處理集成裝置、大氣數(shù)據(jù)模擬裝置、外部油源、外部電源、機(jī)載數(shù)據(jù)采集裝置以及其他配套產(chǎn)品組成。

3 ?數(shù)據(jù)交互方案

為了達(dá)到模擬實(shí)時飛行的目的，需要將飛機(jī)本體的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時抽引和整合處理。外部數(shù)據(jù)處理集成裝置從飛機(jī)的航電系統(tǒng)抽引發(fā)動機(jī)運(yùn)行信號，從飛行控制系統(tǒng)抽引舵面位置信號，同時搭配飛行仿真裝置實(shí)時計(jì)算六自由度方程和發(fā)動機(jī)方程。

在外部數(shù)據(jù)處理集成裝置和三維實(shí)景系統(tǒng)之間，需研制或選用實(shí)時信號傳輸協(xié)議裝置，將飛行六自由度姿態(tài)信號實(shí)時傳輸至三維視景系統(tǒng)。同時，三維視景系統(tǒng)讀取高度信號，進(jìn)行實(shí)時地形數(shù)據(jù)更新，模擬真實(shí)的飛行場景。

外部數(shù)據(jù)處理集成裝置應(yīng)具備場景配置、數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)控的多種功能，方便培訓(xùn)過程中的場景靈活切換、學(xué)員操作回放分析等。其次，應(yīng)配備外部數(shù)據(jù)讀取的功能，提供故障模擬復(fù)現(xiàn)的數(shù)據(jù)接口。

4 ?結(jié)語

本文主要詳細(xì)地介紹了基于“真實(shí)飛機(jī)”和真實(shí)外場環(huán)境的實(shí)訓(xùn)平臺技術(shù)方案架構(gòu)，簡述了平臺搭建過程中的數(shù)據(jù)交互方案，為實(shí)際進(jìn)行平臺搭建提供技術(shù)參考。同時，由于本平臺是以真實(shí)的飛機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行機(jī)載數(shù)據(jù)的抽引、處理，需要對搭建過程的中構(gòu)型管理、接口管理、平臺集成等過程進(jìn)行嚴(yán)格的管控。

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