關(guān)于建立空中機械師操縱與控制實驗室的構(gòu)想

喬立民 單樹森 陳建軍

摘要本文介紹了空中機械師機械操縱與控制實驗室的建設(shè)思想、主要功能及實現(xiàn)方法。探討了利用該實驗室進一步促進空中機械師專業(yè)的實驗教學,在降低訓(xùn)練費用的同時,提高空中機械師的飛行控制水平的基本思路。

關(guān)鍵詞空中機械師模擬訓(xùn)練

中圖分類號:V2文獻標識碼:A

目前,空中機械師培訓(xùn)多數(shù)是使用實裝訓(xùn)練,不僅成本費用較高,而且一些復(fù)雜、危險的故障在實裝上不能再現(xiàn),特別是飛行中出現(xiàn)的特殊情況處置訓(xùn)練無法進行,難以達到提高空中機械師處置空中特情能力的目的。因此,建設(shè)一個能夠滿足對空中機械師進行全面訓(xùn)練的實驗室是當務(wù)之急。

1 實驗室功能

為適應(yīng)空中機械師系統(tǒng)、全面訓(xùn)練的要求,實驗室應(yīng)包括以下基本功能:①模擬飛行場景和音響效果。②模擬地面大發(fā)和小發(fā)的起動、試車全過程。③模擬空中機械師飛行操縱控制工作,包括:正常飛行操縱、發(fā)動機故障的處置、飛機各系統(tǒng)的使用和緊急處置、各種條件下的起飛著陸操縱。④具有專家評估功能。⑤采用軟硬件結(jié)合方式隨機設(shè)置故障。⑥系統(tǒng)具有自檢測和維護檢修測試功能。

2 實現(xiàn)方法

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成

空中機械師空中機械操縱與控制模擬實驗室是由計算機網(wǎng)絡(luò)、模擬訓(xùn)練軟件等組成的綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。實驗室內(nèi)模擬座艙及各工作臺采用組合式,內(nèi)部布局部分采用計算機模擬,分別由普通計算機顯示器和觸摸屏顯示;部分采用飛機實物,位置與飛機基本一樣,空中機械師的操作、音響及環(huán)境感受同實際飛機一致。教員控制臺使教員能在訓(xùn)練中監(jiān)視、干預(yù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)備的操作。如設(shè)置故障,根據(jù)空中機械師操縱情況進行指揮等,此外還可評定成績。系統(tǒng)組成見圖l所示。

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用組合方式,分為空中機械師操作臺、通訊員操作臺、領(lǐng)航員操作臺、計算機控制部分、總線路及電路控制柜、模擬座艙前部及項棚盒、教員控制臺等七個部分。

2.2 功能劃分與子系統(tǒng)設(shè)計

模擬訓(xùn)練實驗室功能的劃分遵循了分離子系統(tǒng)相對獨立、邏輯關(guān)系明確、便于協(xié)調(diào)和發(fā)揮各自優(yōu)勢,并兼顧技術(shù)上的合理性和可行性的原則。各子系統(tǒng)及功能如下:

(1)模擬座艙。模擬座艙由操縱機構(gòu)、計算機觸摸屏、中央操縱臺、數(shù)字音響、控制臺、供電、照明等組成。內(nèi)部儀表部分采用圖形儀表顯示,部分采用真實儀表,內(nèi)部設(shè)備操縱機構(gòu)、面板開關(guān)、按鈕、指示燈等采用實裝改造或自行設(shè)計。座艙設(shè)備的顏色、操作功能、方式等均與實際相同。

(2)發(fā)動機系統(tǒng)。發(fā)動機系統(tǒng)主要完成拉力、推力、力矩以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速、排氣溫度、發(fā)動機燃油流量、煤油壓力、滑油溫度和壓力、滑油油量模擬。該系統(tǒng)接收來自操縱系統(tǒng)以及教員臺系統(tǒng)的輸入量,通過計算機系統(tǒng)的計算,輸出到模擬器的其它系統(tǒng)。

(3)儀表系統(tǒng)。儀表系統(tǒng)包括真實儀表、模型儀表、模擬儀表和圖形儀表。模型儀表是指示值不變的儀表,與飛行姿態(tài)控制相關(guān)的儀表均采用模型儀表。真實儀表是飛機上的原表,一般為磁電式儀表,如電壓表、壓力表、溫度表等。模擬儀表是外形和功能相同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的儀表,該類儀表一般為直流電機、交流電機、自整角機、步進電機等多種驅(qū)動方式,圖形儀表是采用3D圖形加速技術(shù)產(chǎn)生實時真彩色三維圖形。

(4)計算機系統(tǒng)。由主控機、工控機、圖形計算機、音響計算機、教員臺控制計算機和高速局域網(wǎng)等組成,主要完成圖形、圖像、文字、音響的數(shù)據(jù)采集、處理,存儲、顯示及監(jiān)控管理等工作。

(5)無線電系統(tǒng)。無線電設(shè)備采用PC機模擬,通過以太網(wǎng)與主控計算機、工控機相連,通過工控機及接口卡,對各類控制盒進行檢測,對指示器實現(xiàn)控制。

(6)操作系統(tǒng)。按飛機實際操縱功能和實際實物情況設(shè)計制作腳蹬操縱機構(gòu)(方向、剎車)、中央操縱臺正常和應(yīng)急操縱手柄、發(fā)動機操縱手柄、盤(桿)操縱機構(gòu)及前輪轉(zhuǎn)彎和起落架收放操縱機構(gòu)。

(7)音響系統(tǒng)。音響系統(tǒng)采用計算機數(shù)字合成技術(shù),利用各種聲源組合控制,在各種情況下,模擬空中機械師感受到的聲音的近似位置、頻率和振幅。設(shè)備采用雙聲道、立體聲、大功率的有源音箱,音響效果逼真。

(8)教員控制臺系統(tǒng)。教員控制臺主要供教員管理整個訓(xùn)練系統(tǒng)的工作,監(jiān)控全部工作過程以及用于維護人員對系統(tǒng)進行的維修檢測。

3 結(jié)束語

構(gòu)想中的空中機械師空中機械操縱與控制實驗室以空中機械操縱與控制需要為主,地面機務(wù)工作為輔,將平時無法再現(xiàn)的危險性故障反復(fù)再現(xiàn),供空中機械師經(jīng)常練習。該實驗室的建立將進一步促進空中機械師專業(yè)的教學,在降低訓(xùn)練費用的同時,有力地提高空中機械師的飛行控制水平。