尹 俊

（云南东方飞行培训有限公司，云南昆明 650200）

0 引言

随着航空业的迅猛发展，对专业飞行员的需求越来越大。飞行培训做为航空业的重要一环，起着越来越重要的作用。飞行模拟机是飞行训练的重要设备，通过模拟飞行训练，飞行员不仅可以熟悉驾驶舱的布局、面板功能，也可进行各飞行程序的练习及各种紧急情况的处置程序模拟，而这一切都需要在飞行模拟机上完成。最初的飞行模拟机仅由一个无动力装置的模拟驾驶舱构成，随着科技发展，当代模拟机已经可以从运动、声音及通信、视景、教员台故障等各方面进行模拟，通过计算机及网络的实时通信，使参训飞行员体验到身临其境的飞行感觉。

当代主流模拟机主要由驾驶舱及接口系统、运动模拟系统、控制载荷模拟系统、视景系统、声音和通信模拟系统、计算机及网络系统、教员控制系统和辅助设备等组成（图1）。

图1 飞行模拟机系统组成

1 计算机及网络模拟系统

计算机及网络系统是飞行模拟机的重要组成部分，计算机系统由多部计算机组成，分别负责飞行模拟训练的不同部分，以加拿大CAE 公司的模拟机为例，其计算机系统以一台主计算机（Simnode）做为“大脑”，负责统管所有设备的模拟进程，其余节点计算机分别负责声音、通信、控制载荷、视景、飞行管理、教员台系统等部分，每台计算机通过预装程序实现不同的模拟功能，如同模拟机的各“肢体”。CAE 公司R4 系列模拟机采用1394网络来进行实时传输，最新的R5 系列模拟机采用以太网进行实时通信，各节点计算机通过实时网络与主计算机进行通信，当参训机组在驾驶舱进行操作时，各开关、电门及传感器产生相应的信号，通过模拟机接口系统转换成数字信号传递给对应的节点计算机，计算机经过计算后，通过接口系统驱动驾驶舱进行不同的声音、视景、仪表显示模拟，主计算机对这一过程进行协调，使该进程模拟顺序与真实飞行状态一致，此即为一个完整的模拟过程，通过机组连续操作，计算机实现连续不断模拟，达到训练目的。

2 驾驶舱模拟系统

每台飞行模拟机都有一台真实的飞机与之对应，图2 为波音B737-800 模拟机驾驶舱示意图，驾驶舱内部根据模拟的不同机型配备相同的仪表面板和装置操纵，与该飞机布局完全一致，便于飞行员熟悉所训练的机型驾驶舱。驾驶舱面板构造和功能与所模拟的真实飞机一致，以CAE 公司模拟机为例，其面板有飞机真实部件和模拟件两种类型，其中模拟面板通过计算机系统进行模拟信号处理后通过接口系统将信号传输至面板进行模拟。驾驶舱内部还配备了氧气面罩、耳机、话筒等设备，座椅功能也与真实飞机一致，达到与真实驾驶舱完全一致的使用体验。

图2 波音B737-800 模拟机驾驶舱

3 运动模拟系统

模拟机运动系统主要模拟飞机飞行过程中的姿态变化（俯仰、横滚、偏航），使飞行员在驾驶舱进行操作时能感受到对应的飞机姿态，同时也可模拟出飞机在遇到气流颠簸、风切变等特殊情形下的运动感觉，加强飞行训练的真实感。运动系统主要分为液压驱动和电动驱动两种形式，目前主流模拟机为电动运动系统，该运动系统由运动平台、作动筒及运动控制柜组成（图3），运动系统与计算机系统通过实时网络连接，飞行员在驾驶舱舱内进行操纵时，通过网络通信传递信号给运动控制柜，从而驱动作动筒产生不同的动作，使运动平台能够模拟不同的运动姿态，飞行员在驾驶舱内即可感受到不同的运动感觉。

图3 模拟机运动系统

4 视景模拟系统

视景系统用来模拟飞行训练时的图像显示，主要由视景计算机（包括图像生成计算机和视景控制计算机）、视景数据库、投影仪及屏幕、真空泵等辅助设备组成。视景计算机系统通过实时网络与主计算机进行通信，当飞行员进行操纵时，主计算机通过计算向视景计算机传输当前飞机的姿态、环境天气等信息，视景计算机收到信息后，从视景数据库通过专用网络调出有关数据，经图像生成计算机输送给投影仪生成所需图像，图像投影到屏幕上即可让飞行员观察到实时景象。

5 控制载荷系统

驾驶舱内的驾驶杆、手轮、起落架等操纵装置由控制载荷系统控制，该系统通过一系列力传感器、滑轮、电机和钢索组件，通过接口系统与控制载荷计算机和主计算机进行通信，经过计算后根据机组不同的操作产生不同的力反馈及操作效果，达到与真实飞行一致的模拟体验。

6 声音和通信模拟系统

计算机系统内有两台计算机专门负责进行声音和通信的模拟，声音和通信系统有专门的通信网络进行传输，通过节点计算机、功放、音响等设备进行模拟，机组相应的操作通过接口系统传输至计算机系统，计算机将模拟机结果通过功放传输至音响、耳机、话筒等设备，产生不同的声音和通信效果，实现声音、通信的实时模拟。

7 教员台控制系统

教员台是飞行训练过程中教员实现课程控制、训练监控、模拟功能选择的重要装置，教员在训练过程中可以通过教员台设定机场选择、天气预设、燃油重量等课程参数，也可以通过教员台对飞行员飞行参数、飞行轨迹等训练数据进行监控，在训练过程中，教员还可以通过教员台进行故障设置，模拟各种飞行时的紧急状况，进行特定的特殊科目训练，以满足训练要求。

8 接口系统

接口系统就像连接模拟机“大脑”和“四肢”之间的神经系统，允许计算机系统的模拟软件来控制和监控驾驶舱各开关、面板等硬件。接口系统的核心是一系列板卡，以CAE 公司R4 系列模拟机为例，其接口系统主要通过一种通用接口模块板卡（图4）来处理和驾驶舱设备交换的数据，模拟机接口系统通过实时网络将模拟机驾驶舱硬件状态反馈至计算机系统，计算机系统经过信号处理、计算后，再通过网络和板卡将计算机产生的模拟信号反馈传输至驾驶舱硬件。由于采用的是实时网络传输，机组操作后驾驶舱硬件接收到信号即完成对应的状态指示，通过此操作、反馈机制，完成驾驶舱硬件的实时模拟过程。接口系统除了完成驾驶舱硬件的信号传输工作外，模拟机声音、通信系统、控制载荷系统也有对应的接口系统来完成与计算机的信号传输工作。

图4 通用接口模块板卡

9 结语

飞行模拟机是飞行训练的重要设备，通过飞行模拟机各系统进行反馈联动，从各方面对飞行训练进行模拟，为飞行员训练提供坚实的保证，随着科技的发展，其功能也将日趋完善，为民航安全保驾护航。