关于建立空中机械师操纵与控制实验室的构想

乔立民 单树森 陈建军

摘要本文介绍了空中机械师机械操纵与控制实验室的建设思想、主要功能及实现方法。探讨了利用该实验室进一步促进空中机械师专业的实验教学,在降低训练费用的同时,提高空中机械师的飞行控制水平的基本思路。

关键词空中机械师模拟训练

中图分类号:V2文献标识码:A

目前,空中机械师培训多数是使用实装训练,不仅成本费用较高,而且一些复杂、危险的故障在实装上不能再现,特别是飞行中出现的特殊情况处置训练无法进行,难以达到提高空中机械师处置空中特情能力的目的。因此,建设一个能够满足对空中机械师进行全面训练的实验室是当务之急。

1 实验室功能

为适应空中机械师系统、全面训练的要求,实验室应包括以下基本功能:①模拟飞行场景和音响效果。②模拟地面大发和小发的起动、试车全过程。③模拟空中机械师飞行操纵控制工作,包括:正常飞行操纵、发动机故障的处置、飞机各系统的使用和紧急处置、各种条件下的起飞着陆操纵。④具有专家评估功能。⑤采用软硬件结合方式随机设置故障。⑥系统具有自检测和维护检修测试功能。

2 实现方法

2.1 系统结构与组成

空中机械师空中机械操纵与控制模拟实验室是由计算机网络、模拟训练软件等组成的综合模拟训练系统。实验室内模拟座舱及各工作台采用组合式,内部布局部分采用计算机模拟,分别由普通计算机显示器和触摸屏显示;部分采用飞机实物,位置与飞机基本一样,空中机械师的操作、音响及环境感受同实际飞机一致。教员控制台使教员能在训练中监视、干预模拟训练系统设备的操作。如设置故障,根据空中机械师操纵情况进行指挥等,此外还可评定成绩。系统组成见图l所示。

系统的硬件结构采用组合方式,分为空中机械师操作台、通讯员操作台、领航员操作台、计算机控制部分、总线路及电路控制柜、模拟座舱前部及项棚盒、教员控制台等七个部分。

2.2 功能划分与子系统设计

模拟训练实验室功能的划分遵循了分离子系统相对独立、逻辑关系明确、便于协调和发挥各自优势,并兼顾技术上的合理性和可行性的原则。各子系统及功能如下:

(1)模拟座舱。模拟座舱由操纵机构、计算机触摸屏、中央操纵台、数字音响、控制台、供电、照明等组成。内部仪表部分采用图形仪表显示,部分采用真实仪表,内部设备操纵机构、面板开关、按钮、指示灯等采用实装改造或自行设计。座舱设备的颜色、操作功能、方式等均与实际相同。

(2)发动机系统。发动机系统主要完成拉力、推力、力矩以及发动机转速、排气温度、发动机燃油流量、煤油压力、滑油温度和压力、滑油油量模拟。该系统接收来自操纵系统以及教员台系统的输入量,通过计算机系统的计算,输出到模拟器的其它系统。

(3)仪表系统。仪表系统包括真实仪表、模型仪表、模拟仪表和图形仪表。模型仪表是指示值不变的仪表,与飞行姿态控制相关的仪表均采用模型仪表。真实仪表是飞机上的原表,一般为磁电式仪表,如电压表、压力表、温度表等。模拟仪表是外形和功能相同、内部结构不同的仪表,该类仪表一般为直流电机、交流电机、自整角机、步进电机等多种驱动方式,图形仪表是采用3D图形加速技术产生实时真彩色三维图形。

(4)计算机系统。由主控机、工控机、图形计算机、音响计算机、教员台控制计算机和高速局域网等组成,主要完成图形、图像、文字、音响的数据采集、处理,存储、显示及监控管理等工作。

(5)无线电系统。无线电设备采用PC机模拟,通过以太网与主控计算机、工控机相连,通过工控机及接口卡,对各类控制盒进行检测,对指示器实现控制。

(6)操作系统。按飞机实际操纵功能和实际实物情况设计制作脚蹬操纵机构(方向、刹车)、中央操纵台正常和应急操纵手柄、发动机操纵手柄、盘(杆)操纵机构及前轮转弯和起落架收放操纵机构。

(7)音响系统。音响系统采用计算机数字合成技术,利用各种声源组合控制,在各种情况下,模拟空中机械师感受到的声音的近似位置、频率和振幅。设备采用双声道、立体声、大功率的有源音箱,音响效果逼真。

(8)教员控制台系统。教员控制台主要供教员管理整个训练系统的工作,监控全部工作过程以及用于维护人员对系统进行的维修检测。

3 结束语

构想中的空中机械师空中机械操纵与控制实验室以空中机械操纵与控制需要为主,地面机务工作为辅,将平时无法再现的危险性故障反复再现,供空中机械师经常练习。该实验室的建立将进一步促进空中机械师专业的教学,在降低训练费用的同时,有力地提高空中机械师的飞行控制水平。