高级教练机训练模拟器发展趋势分析

黄祖丹 张坤（洪都航空工业集团 江西 南昌 330024）

高级教练机训练模拟器发展趋势分析

黄祖丹 张坤（洪都航空工业集团 江西 南昌 330024）

现代飞行员培训普遍采用综合训练系统（TTS），训练模拟器是其中的重要组成部分。如何使训练模拟器能够快速、有效地培训飞行员，且具有一定的可持续发展能力，已成为训练模拟器的发展必需解决的问题。本文通过总结国内外训练模拟器的发展情况及分析高级教练机训练模拟器的特点，提出了高级教练机训练模拟器发展的相关建议和思路。

高级教练机；训练模拟器；发展趋势

1 引言

训练模拟器是培训飞行员的一种有效的手段，其具有不受自然环境条件的限制、训练保障难度小、训练风险低、功能灵活多变、适用范围广、实用性强等诸多特点，在加速飞行员培养、提高飞行员应变能力、保障飞行安全、提高部队战斗力及节约培训经费方面显示出巨大的优越性；另外，训练模拟器还可以实现对空中飞行技术的巩固，对风险科目进行模拟试飞等。因此，训练模拟器已经成为综合训练系统（TTS）的重要组成部分，如何构建一个科学、经济、安全的飞行员训练系统，与飞机本身的设计同样重要。

2 国内外训练模拟器的发展情况

2.1 国外训练模拟器发展情况

国外训练模拟器的发展已由单台独立使用的模拟器，转向多台模拟器联网组成的飞行训练仿真系统；从驾驶术训练为主，转为以战术训练为主；在基于网络的仿真系统为平台的基础上，实现了以指挥员为核心作战单元的作战仿真[1]。如，美军新一代空战训练系统DMT由分布在全球范围内的近80个节点组成，可满足20种不同类型飞机的训练。DMT系统中各飞行模拟器，都按照标准的DIS或H LA协议与其它实体进行通讯[2]。

国外训练模拟器具有清晰而严格的技术标准，如美国联邦航空局制定的《飞机模拟器的鉴定》规范FAA AC 120-40B、《飞行训练装置的鉴定要求》规范FAA AC 120-45A和《直升机模拟器的鉴定》规范FA A AC 120-63、军用规范（USAF）M IL-T-9212B和M IL-S-87241、欧洲飞行模拟器的JAR STD XX系列标准等。

2.2 国内训练模拟器发展情况

我国是发展和应用模拟训练技术较早的国家之一，近年来，我国训练模拟器的研制取得了长足发展，研制成功了各种配套的训练模拟器。在分布交互仿真式仿真（DIS）、虚拟现实技术（VR）和计算机生成兵力技术（CGF）等方面的研究和应用获得了跨越式发展，如研制成功了空中飞行模拟试验机，建成了基于DIS和H LA混合体系结构和虚拟战场环境和人在回路的综合防空多武器平台仿真示范系统等[3]。目前，国内模拟训练正逐步向系统化、合同化、网络化方向发展，即从传统的以基本驾驶技术为主的基础训练，向以战术对抗训练和三军协同作战训练为主的方向发展。

但是，从总体上看，国内训练模拟器仍存在功能不完全、品种不全、可靠性不高等问题。现有空军和地方各主要研制厂家，几乎每家都采用各自相对独立的联网形式和标准，多数没有预留外部联网接口，给进一步多机型联网开发带来很多困难[4]。

3 高级教练机训练模拟器的特点

高级教练机大都具有一机多用的特点，既可以用于飞行学院的高级训练、训练基地的战斗入门训练，也可以作为伴随教练机装备部队，经过改装还可以满足四代机飞行员的训练要求。因而其训练模拟器，具有地域分布广、功能复杂、任务强度大、使用人员多、高可靠和易维护等特点。

4 高级教练机训练模拟器发展趋势

随着仿真技术的发展和模拟训练内容的深化，要求训练模拟器不仅能满足飞行员训练需求，还要具有功能拓展的能力。分析国内外训练模拟器发展情况和高级教练机训练模拟器的特点，高级教练机训练模拟器具有以下发展趋势。

4.1 模拟器配置系列化

模拟器配置系列化已成为训练模拟器发展趋势之一，由单一化向配置系列化发展，逐步形成与训练大纲相配套，与不同层次训练对象相适应的训练模拟器配置体系。由单纯的技术型向技术战术综合型发展，逐步形成战斗操纵模拟、战术模拟以及战役模拟等各类型训练模拟器的系统配套，使其既能满足专业技术模拟训练需求，又能满足部队战役、战术模拟训练需求。

新一代高级教练机，如M 346、T 50、雅克130以及L15等，其训练模拟器普遍采用了系列化配置，配置情况如下：

M 346的训练模拟器采用了CAE公司的仿真训练集成方案，包括综合程序训练器（IPT）、飞行训练模拟器（FTD）以及全任务训练模拟器等。

T 50采用的训练模拟器基本配置为：座舱操作训练器、飞行操作模拟器以及全任务训练模拟器。

雅克130的训练模拟器基本配置为：基于PC的模拟器、专用训练器以及全任务训练模拟器，其中基于PC模拟器主要用于战术飞行训练、专用训练器主要用于提高飞行人员在机载武器的作战使用、导航辅导、制导、侦察以及抗干扰等方面的能力。

L 15飞机的训练模拟器基本配置为：桌面模拟器、综合程序训练器（IPT）、飞行训练模拟器（FTD）和全任务训练模拟器（FFS）等。

通过分析，高级教练机所配置的训练模拟器大体包括：桌面模拟器，用于飞行员入门训练；综合程序训练器（IPT）、飞行训练模拟器（FTD）用于飞行员中期训练，全任务训练模拟器（FFS）用于后期训练。从训练项目、训练要求上逐级上升，能够快速、有效地培训飞行员。

4.1.1 桌面模拟器

桌面模拟器主要用于飞行员入门训练，主要用于熟悉飞机的飞行特性，以及简单的战术飞行训练。

由仿真杆舵、PC机和液晶显示屏等设备组成。

4.1.2 综合程序训练器（IPT）

综合程序训练器能够用于座舱操作程序训练，完成以下科目的训练：座舱内设备操作程序（包括飞行前准备、滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进场着陆、着陆滑跑及停车等阶段的设备操作程序）训练、应急处置程序训练和战术技能操作训练。

由飞机模拟座舱、PC机、教员/操作员台等设备组成。

4.1.3 飞行训练模拟器（FTD）

飞行训练模拟器主要用于飞行驾驶技术训练、战术技能飞行训练，完成起落飞行、特技飞行、航行飞行、复杂气象飞行、编队飞行和作战飞行等飞行驾驶训练科目。

由具有抖振座椅的模拟座舱、PC机、三通道实像显示系统、音响系统、教员/操作员台等组成。

4.1.4 全任务训练模拟器

全任务训练模拟器主要用于座舱设备的操作训练、飞行驾驶技术训练、特殊情况处置训练和战术技能训练。

全任务训练模拟器的飞行性能、操纵特性及飞行品质与真实飞机相同，逼真度不小于97%、训练任务覆盖率不小于80%，由主仿真系统、模拟座舱、运动系统、视景系统、音响系统以及教员控制台等设备组成。

4.2 模拟器研制模块化

随着高级教练机用户群的增加以及用户需求的多样，其训练模拟器的数量和种类日益增多，对训练模拟器的可靠性、维护性也提出了更高的要求，模拟器研制的模块化成为训练模拟器的发展趋势之一。

通过训练模拟器研制的模块化，可以使研发人员更加注重于训练模拟器的顶层逻辑设计开发，提高训练模拟器的工程管理质量和可靠性；训练模拟器的相同模块可以重用和互换，方便模拟器的维护，也提高了模拟器设备的利用率，节约成本。

接口标准化是模拟器研制模块化的基础。目前，国内相关模拟器设计规范对模拟器的组成、功能以及性能方面都有细致的标准，但是在模拟器软/硬件接口标准方面仍有缺失，制约了训练模拟器研制的模块化。

因而，训练模拟器研制模块化的关键在于选择一个合适的体系结构。目前，作为新一代的分布仿真体系结构HLA已经成为正式的IEEE标准，为保证技术上的延续性以及系统的后继开发能力，高级教练机训练模拟器可采用如下体系结构，见图1。

1）模拟器各功能设备间的连接采用标准统一且满足分布交互式仿真要求的网络协议，如HLA（高层体系结构）标准和DIS（分布交互式仿真）标准；

2）模拟器功能设备的组成部件接口，如模拟座舱的开关/仪表、控制盒等，采用相对统一且满足实时性要求的串行或并行标准，如RS232/422/485等。

图1 基于HLA/DIS的训练模拟器体系结构

4.3 模拟器训练网络化

随着模拟训练向系统化、合同化、网络化方向发展的需要，大型训练模拟器之间的联网训练已经成为训练模拟器发展的一个趋势。

模拟训练网路化就是将分布在各地的训练模拟器，通过各信息网络连接起来，构成分布式训练模拟系统。系统是开放的，可以使用单台训练模拟器进行飞行训练，也可以通过网络与其它训练模拟器、指挥台、虚拟兵力生成系统、虚拟自然环境服务器等联接在一起[5]，即提高了模拟训练的任务覆盖率和逼真度，也拓展了训练模拟器的功能。

实现模拟器训练网络化有以下关键技术需要解决：

1）公共信息平台

公共信息平台主要包括存储格式统一、分辨率一致、调用方式统一的视景数据库和地理信息数据库。

2）专用网络系统

在联网接口标准化的基础上，还需要进行以下工作：

①增加训练模拟器联网所必须的控制设备和网络交换设备，如信息交互计算机、路由器

（网络交换机）、专用实时网卡、网络联接线、总控台等；

②采用统一规范的计算机体系结构及对外网络接口；

③采用相对统一且满足联网要求的实时操作系统。

④异地联网：建立异地联网专用线、专线或符合安全系统的宽带标准。

5 结论

高级教练机大都具有一机多用的特点，其训练模拟器具有地域分布广，任务强度大，使用人员多、升级改造频繁等特点，要求高级教练机训练模拟器不仅能够快速、有效地进行飞行员训练，而且具有一定的系统整体配套建设和可持续发展能力。因而配置系列化、研制模块化、训练网络化已经成为高级教练机训练模拟器发展的重要趋势，研究解决相关的关键技术，成为高级教练机训练模拟器研制生产的重点。

[1]贾荣珍.飞行模拟器的发展与现状.飞行仿真[J]，2009，3：12～16

[2]庞国峰.现代空军模拟训练技术研究进展.飞行仿真[J],2001,3:3～8

[3]刘兴堂.论军用模拟训练器/系统的发展趋势.空军工程大学学报[J]，2001,2：19-21

[4]李海峰.浅析制约空军现有模拟器开展对抗空战训练的因素及对策.飞行仿真[J]，2005，3：3～5

[5]张一晟.海军飞行模拟器现状分析及发展建议.海军航空兵[J]2009.2：11～13

Analysis of Development Trend of Training Simulator for Advanced Trainer

Huang Zudan，Zhang Kun
(Hongdu Aviation Indust ry Group, Nanchang, Jiangxi 330024)

Total Training System (TTS) is commonly adopted for t raining modern pi lots, of which the training simulator is an impor tant component. Providing quick, ef fective training for pilots and a cer tain sustainable developing capabil ity with the aid of the training simulator has become an issue that has to be solved for development of the training simulator. The thesis summarizes development of the t raining simulator at home and abroad, analyses features of the t raining simulator for advanced trainer, and then put forward some suggestions and thoughts for development of the advanced t rainer simulator.

Advanced trainer；Training simulator；Development t rend

2010-09-20）

黄祖丹，男，1984年11月出生，本科，研究方向为飞行模拟器设计；

张坤，男，1976年1月出生，高级工程师，研究方向为飞行控制系统设计、仿真与试验。